Споровые растения: примеры, особенности, разновидности. Процесс размножение спорами у бактерий, водорослей, грибов и растений

Определение 1

Высшие споровые растения - это растения, которые населяют наземную среду и размножаются спорами.

Высшие споровые растения - это новый этап в эволюционном развитии растений. Высшим растениям, в отличие от низших, присуще расчленение тела на вегетативные органы: корень, листья и стебель . Вегетативные органы построены из разнообразных тканей.

Все высшие споровые растения, как правило, обитатели суходола, но среди них есть и обитатели водоёмов.

К высшим споровым растениям относятся все наземные листостеблевые растения, которые размножаются спорами. Это представители отделов:

• Мохообразные, или Мхи (25 тыс. видов);
• Плаунообразные, или Плауны (400 видов);
• Хвощеобразные, или Хвощи (32 вида);
• Папоротникообразные, или Папоротники (10 тис. видов).

Высшие растения появились в далёкой древности. Возможными их предками были бурые или зелёные водоросли, которые достигли высокой дифференциации тела и органов полового размножения.

Водная среда заселена в основном низшими растениями, тогда как на суше господствующими есть высшие, у которых с выходом на сушу образовался ряд характерных приспособлений к новой среде.

Характерные признаки высших споровых растений

Наличие разных типов тканей

Внешне растения покрыты тканью, защищающей их от неблагоприятных условий. Процесс фотосинтеза обеспечивается хорошо развитой хлорофиллоносной тканью. Благодаря наличию проводящих тканей происходит обмен веществ между подземными и надземными органами. Кроме того, хорошо развиты механические (опорные) и запасающие ткани.

Расчленение тела на органы

Прежде всего у высших растений сформировались специальные органы поглощения минеральных веществ из субстрата - ризоиды и корневые волоски. Поскольку общей биологической чертой всех высших растений является автотрофное питание, у них образовался фотосинтезирующий орган - листок. Стебель и корень сформировались для связи двух важных конечных аппаратов - корневого волоска и зелёной клетки листка, а так же для обеспечения стойкости растения в воздушной среде и почве.

Органы полового размножения всегда многоклеточные

Бывают двух типов: мужские (антеридии) и женские (архегонии).

Онтогенез начинается из зародыша

Зародыш развивается из зиготы - клетки, которая образуется в результате слияния гамет.

Наличие правильного чередования полового и бесполого поколений

Половое поколение называется гаметофит, бесполое - спорофит.

Преобладание в цикле развития спорофита (за исключение мохообразных)

Прогрессивное развитие спорофита вызвано высокой приспособленностью к наземным условиям и великим объёмом генетической информации, свойственной диплоидному поколению.

Чередование поколений в жизненном цикле высших споровых растений

Определение 2

Жизненным циклом называется черёд фаз в развитии растения, по завершении которых растительный организм достигает зрелости и становится способным давать начало будущим поколениям (половому - гаметофиту и бесполому - спорофиту).

Жизненный цикл высших споровых растений состоит из ритмического чередования двух поколений: бесполого (спорофита) и полового (гаметофита).

На спорофите образуются спорангии - органы бесполого размножения, в которых формируются споры. Из них развиваются гаметофиты, то есть особи полового поколения, которые могут быть одно- и двуполыми.

На гаметофите образуются антеридии - мужские половые органы и архегонии - женские. В антеридиях формируются подвижные сперматозоиды, а в архегониях - неподвижные яйцеклетки.

Оплодотворение возможно только при наличии капельножидкой воды. Вода необходима для передвижения сперматозоида к яйцеклетке. Из оплодотворённой яйцеклетки развивается зародыш, который растёт и превращается на особь бесполого поколения - спорофит.

Следует помнить, что из зиготы развивается лишь спорофит, а из споры - лишь гаметофит.

Замечание 1

В цикле развития большинства споровых растений (за исключением мохообразных) преобладает спорофит, который значительно лучше приспособлен к жизни в сложных условиях наземной среды. То есть, для эволюции высших споровых растений (кроме мхов) характерна тенденция к преобладанию и усовершенствованию спорофита при одновременной редукции гаметофита.

В лесах разных типов на стволах деревьев часто встречаются копытообразные наросты. Это грибы из группы трутовиков , приносящие большой вред лесному хозяйству. Споры трутовиков попадают на раны в коре деревьев, где прорастают в грибницу, которая проникает в древесину и питается органическими веществами ее клеток. Пораженные деревья становятся хрупкими, срок их жизни значительно сокращается. Через несколько лет после заражения на стволе появляются и затем в течение многих лет разрастаются копытообразные плодовые тела. На их нижней стороне в мелких трубочках созревают споры, которые высыпаются и, попав на поврежденные стволы деревьев, заражают их. Трутовики также разрушают деревянные мосты, шпалы, дома.

Однако самый опасный разрушитель построек из дерева – домовой , или плачущий , гриб. С помощью выделяемых им ферментов он разрушает сухую древесину. При этом выделяется вода, поэтому серая пленка грибного мицелия всегда покрыта капельками воды. Домовый гриб способен меньше чем за год разрушить большой деревянный дом.

Один из грибов-трутовиков – трутовик косотрубчатый , вызывает появление на коре пораженных деревьев черных бугорчатых наростов неправильной формы – чаги . Поселяется этот трутовик на живых и мертвых стволах многих лиственных пород, чаще березы. Экстракт чаги используется в медицине. Чай из чаги не только полезен, но и приятен на вкус.

На юге нашей Черноземной зоны ржавчинные грибы могут зимовать в тканях злаков. Лучший способ борьбы с ржавчинными грибами – выведение устойчивых сортов, а также уничтожение вблизи полей промежуточных хозяев и опыление серным порошком.

Класс Несовершенные грибы

Это высшие грибы с многоклеточным мицелием, весь цикл которых проходит в гаплоидной фазе. Одни из них похожи на сумчатые, другие – на базидиальные грибы. Но отнести их к этим классам нельзя, потому что ни сумок, ни базидий они не образуют. Это сборная группа, в которую объединены самые разнообразные грибы.

Известными представителями этого класса являются пенициллы и аспергиллы .Их многоклеточный мицелий состоит из разветвленных нитей, разделенных перегородками на клетки. На концах разветвленных нитей образуются цепочки конидий (вегетативных спор), с помощью которых эти грибы размножаются. У пеницилла они напоминают кисточку, отсюда и его название – «кистевик». У аспергилла конидии располагаются на конце пузырькообразного гифа, как бусы на нитке, напоминая струйки воды из лейки, – за это его называют «леечная плесень».

Конидии обычно окрашены (они могут быть черными, зелеными, коричневыми, желтыми и т.д.) и придают характерную окраску всей колонии гриба. Многие представители пенициллов и аспергиллов вызывают порчу фруктов (при хранении), брезента, кожи и др. материалов. Хотя некоторые виды пенициллов используют для приготовления «голубых» сыров, «рокфора» и «камамбера», а другие – для промышленного получения антибиотика пенициллина . В 1928 г. целебные свойства пеницилла были открыты Александром Флемингом, а в феврале 1941 г. была изготовлена первая порция чудодейственного лекарства.

Среди аспергиллов тоже есть грибы, широко используемые человеком, например, для промышленного получения фермента амилазы, расщепляющего крахмал до глюкозы, или лимонной кислоты, необходимой для пищевой промышленности.

Среди представителей этого класса много грибов, наносящих большой ущерб человеку. Есть грибы, использующие в качестве источников питания углеводороды, поэтому отлично растущие на керосине, дизельном топливе и креозоте.

Гриб гибберелла *, хотя и вредит рису, сахарному тростнику и другим злакам, в конце концов, оказался полезным. Заметили, что в странах Юго-Восточной Азии этот гриб вызывает заболевание растений, во время которого стебли и листья пораженных растений сильно вытягиваются, отчего растения полегают. Оказалось, что гриб выделяет в ткани растения-хозяина гормон, усиливающий его рост. Теперь этот гормон роста – гиббереллин используют в сельском хозяйстве для повышения урожайности. В частности, этот гормон стимулирует цветение растений «длинного дня», тем самым ускоряя их цветение в северных районах.

Среди грибов этого класса есть и настоящие хищники. У них мицелий образует ловчие приспособления – клейкие ловушки и клейкие сети. Мелкие почвенные животные – насекомые, клещи, круглые черви – прилипают к ним, как мухи к липкой бумаге. Затем гриб растворяет и усваивает жертвы. А так как многие круглые черви – вредители сельского хозяйства, вероятно, их можно уничтожать с помощью хищных грибов.

Отдел лишайники

По форме и величине лишайники разнообразны, их размер варьирует от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Вегетативное тело лишайников представлено слоевищем , или талломом . В зависимости от образующегося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, оранжевым или почти черным.

Различают три основных морфологических типа слоевищ лишайников. Наиболее простой формой являются корковые лишайники . Они растут на поверхности почвы, на горных породах, на коре деревьев или кустарников и так прочно срастаются с субстратом, что их нельзя отделить от него без значительных повреждений. Такие лишайники имеют вид корочек или накипи.

Более высокоорганизованные лишайники имеют слоевище в форме пластинок или чешуек, распростертых по субстрату и срастающихся с ним пучком гиф, – это листоватые лишайники. В отличие от накипных, у них наблюдается четкая дифференциация таллома на слои. Наиболее высокоорганизованными являются кустистые лишайники, имеющие таллом в виде кустиков, лент или столбиков, срастающихся с субстратом только основанием.

В лишайниковом талломе грибные гифы контактируют с клетками водорослей. Клеточные стенки и гриба, и водоросли в зонах контакта значительно тоньше, чем в других участках. Кроме того, гриб образует разного рода присоски, с помощью которых может проникать в клетку водоросли. Между симбионтами обычно располагается особый слой – матрикс , через который происходит обмен веществ.

У большинства лишайников слоевище имеет верхний и нижний корковые слои, образованные плотным сплетением грибных гиф. Под корковым располагается рыхлый слой, в котором грибные гифы оплетают водорослевые клетки. Именно здесь, в клетках водорослей, осуществляется фотосинтез и происходит образование органических веществ. В центре лишайника располагается сердцевина, состоящая из рыхлых грибных нитей и воздушных полостей. Ее основная функция заключается в проведении воздуха к водорослевым клеткам.

Лишайники образуют сложные органические кислоты, обладающие антибиотическими свойствами – усниновую, леканоровую.

Комплексная природа лишайников позволяет им получать минеральное и даже органическое питание не только из почвы, но и из частиц органики, находящейся в воздухе и из атмосферных осадков. Поэтому лишайники обладают уникальной способностью существовать в крайне неблагоприятных условиях, часто не пригодных для жизни других организмов: на голых скалах и камнях, крышах домов, коре деревьев и даже на стекле.

Выделяемые лишайниками органические кислоты разрушают горные породы, поэтому лишайники принимают участие в первичном почвообразовании и прокладывают путь высшим растениям.

В силу крайне малой скорости накопления органических веществ ежегодный прирост лишайников очень невелик – в среднем 0,5–7 мм в год. Лишайник умбиликария, например, растет со скоростью всего 0,06 мм в год.

Размножаются лишайники путем отделения кусочков слоевища. Верхний корковый слой таллома разрывается там, где образуются скопления комочков гиф гриба, оплетающих клетки водорослей. Это сорали с соредиями . Лишайники могут также размножаться за счет образования грибом сумок со спорами. Грибы в лишайниках могут образовывать и споры – конидии, которые прорастают мицелием и, захватывая клетки водоросли, образуют новый таллом.

Пожалуй, наиболее необычная особенность лишайников – это их способность долгое время пребывать в сухом, обезвоженном, состоянии, но при этом не погибать, а лишь приостанавливать все жизненные функции до первого увлажнения. Такое состояние называется анабиозом .

Роль лишайников в жизни человека относительно невелика. Кустистый лишайник ягель – главный корм для северных оленей. Исландский лишайник употребляют в пищу. Используют лишайники и в медицине и ветеринарии для получения некоторых лекарственных препаратов.

Из лишайников выделяют красители и лакмус, фиксаторы запахов и эфирные масла для изготовления духов. Из некоторых лишайников получают спирт и патоку.

Согласно библейскому преданию несколько тысяч лет назад еврейский народ бежал из Египта под предводительством Моисея. Долго толпы израильтян блуждали по пустыне, терпели лишения и беды. Наконец на пятнадцатый день второго месяца возроптали: есть совсем нечего! И сказал Господь Моисею: вот я даю вaм хлеб с неба, и пусть народ выходит и собирает ежедневно, сколько нужно на день. И увидели сыны Израилевы нечто мелкое, круповидное, белое как иней на земле. И Моисей сказал им: это хлеб, который Господь дал вам в пищу. И нарек дом Израилев хлебу тому имя манна; она была, как кориандровое семя, белая, вкусом же, как лепешки с медом. Сыны Израилевы ели манну сорок лет, доколе не пришли в землю обетованную.

Основой для библейской легенды о манне небесной послужил съедобный лишайник леканора , растущий в пустынях Северной Африки и Юго-Западной Азии.

Вредных для человека форм лишайников нет. Лишайники плохо переносят загрязнение воздуха. При высоком содержании серы и других загрязнителей в атмосфере они гибнут и поэтому являются природными индикаторами чистоты воздуха.

Царство Растения

В современном мире насчитывают более 500 000 видов растений. Их суммарная биомасса составляет около 95% от массы всех организмов Земли. Растения являются главными продуцентами органического вещества на планете. Из ископаемых растений образовались каменный уголь, нефть, часть природного газа. Осуществляя фотосинтез, растения снабжают земную атмосферу кислородом.

Растительные организмы имеют разный уровень организации. Выделяют низшие растения – водоросли, а также высшие (сосудистые) растения: мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные. В отличие от высших растений, у водорослей отсутствуют ткани и проводящие структуры, а органы полового и бесполого размножения, как правило, одноклеточные.

Подцарство Низшие растения

Водоросли

Ныне живущие водоросли – сборная группа, представленная несколькими обособленными, независимо эволюционировавшими отделами растений: зеленые водоросли, бурые, красные, золотистые, диатомовые и др. Всего насчитывают более 40 000 видов водорослей, отличающихся исключительным разнообразием строения. Водоросли бывают одноклеточными (хламидомонада, хлорелла), колониальными (вольвокс), многоклеточными нитчатыми (уолтрикс, спирогира) и многоклеточными пластинчатыми, иногда со сложным расчлененным талломом (ульва, порфира, ламинария) и колониальными (вольвокс).

Водоросли – преимущественно водные или обитающие в условиях высокой влажности растения. Противостоять высыханию и оставаться активными при потере влаги из клеток они не могут.

Водоросли – фотосинтезирующие растения, одно из основных условий их существования – свет. В морях массовое распространение водорослей наблюдается на глубине до 30 м. Однако наиболее теневыносливые бурые и красные водоросли могут встречаться на глубине 100–200 м, а отдельные виды – даже 500 м.

Размножаются водоросли разными способами: одноклеточные – делением клетки; колониальные – распадом колоний; многоклеточные –кусочками разрывающегося слоевища, а также спорами, как грибы: подвижными зооспорами, имеющими жгутики, и неподвижными, разносимыми водой.

Есть у водорослей и половой процесс, причем в разных формах: изогамия (половые клетки одинаковые), гетерогамия (половые клетки разные по размерам) и оогамия (неподвижная крупная яйцеклетка и подвижная мелкая мужская). Иногда специальные половые клетки не образуются, а просто сливаются две вегетативные клетки, такой процесс называется конъюгацией (соединением).

У многих водорослей происходит чередование поколений: бесполого (спорофит) , производящего споры, прорастающие в новые растения, и полового (гаметофит) , производящего сливающиеся друг с другом гаметы.

Водоросли являются главными продуцентами органического вещества в водоемах. Свободно плавающие водоросли составляют существенную часть взвешенных в толще воды организмов – планктона . Водоросли, свободно лежащие на дне или прикрепляющиеся к нему, составляют часть донных организмов – бентоса.

Наука, занимающаяся изучением водорослей, называется альгологией.

* Обычно гиббереллу относят к классу аскомицетов. – Прим. ред.

Продолжение следует

Растения делятся на две очень неравные по значению и величине группы – споровые и семенные растения.

К споровым растениям относятся отделы: мохообразные, псило­то­образные, хвощеобразные, плаунообразные и папоротникообразные .

Отличительные признаки жизненного цикла споровых растений:

1. Размножаются спорами (семя никогда не образуется).

2. Процессы полового и бесполого размножения разделены (в пространстве и во времени). Причем, у большинства споровых растений, исключая мохообразные , половое (гаметофит) и бесполое (спорофит) поколения представляют собой отдельные физиологически самостоятельные особи.

3. В цикле развития у большинства споровых (за исключением мохообразных) спорофит преобладает (по размерам и сложности строения) над гаметофитом (который представлен заростком в виде слоевища (таллома) не расчлененного на стебель и листья, и тесно связан с водой).

4. Процесс оплодотворения у споровых растений, так же как и у водорослей, осуществляется в присутствии капельножидкой воды, так как сперматозоиды могут передвигаться только в воде.

5. Как равно-, так и разноспоровые растения (у некоторых равноспоровых, например, хвощей , мхов , существует физиологическая разноспоровость).

3. Общая характеристика семенных растений

Семенные растения – это растения, которые образуют семя.

К семенным растениям относится два отдела: голосеменные и покрытосеменные, которые возникли в процессе эволюции от споровых растений (разноспоровых папоротников).

По сравнению со споровыми они представляют собой более высокий уровень организации растений, так как:

1. Все семенные растения разноспоровые.

Они имеют два типа спор: микроспоры (дают начало мужскому гаметофиту) и мегаспоры (дают начало женскому гаметофиту). Гаметофит очень редуциро­ван и не выходит из споры, которая защищает его от высыхания, что является важным приспособлением к жизни на суше. Гаметафиты не способны к фотосинтезу и полностью зависят от спорофитов.

Женский гаметофит (мегагаметофит) заключен внутри мегаспоры (рис. 8.4.), которая образуется в мясистом мегаспорангии – нуцеллусе, располо­жен­ном на мегаспорофилле (видоизмененном спороносном листе). В отличие от бессемянных разноспоровых растений мегаспорангий по­крыт одним или дву­мя дополнительны­ми слоями ткани – интегументами. Они полно­стью заключают в себя мегаспорангий (нуцеллус), оставляя лишь отверстие на его верхушке – микропиле (пыльцевход).

Рис. 8.4. Строение семязачатка (схема).

Прорастание мегаспоры и образование женского гаметофита (мегагаметофита), оплодотворение и развитие нового спорофита (зародыша) всегда происходит внутри мегаспорангия.

2. Образование семян.

У семенных растений (в отличие от споровых) мегаспоры не отделяются от спорофита, а находятся внутри мегаспорангия, который вместе с интегументами представляет семязачаток. Внутри мегаспоры развивается женский гаметофит (зародышевый мешок) и образуется одна или несколько женских гамет – яйце­клеток. После оплодотворения яйцеклетки семязачаток превращается в семя. Та­ким образом, семя – это оплодотворенный семязачаток.

Семя состоит из: зародыша будущего растения (корешок и почечка (стебелек и листочки )), который возникает из оплодотворенной яйцеклетки; определенного количества питательных веществ; кожуры, которая возникает из интегументов.

В борьбе за существование на суше появление семени имело большое эво­люционное значение, поскольку внутри него (в отличие от споры) уже находится зародыш нового спорофита, который надежно защищен от воздействия неблаго­приятных условий. Также семя имеет существенное преимущество при размножении перед спорой, так как содержит значительный запас питательных веществ. У семян могут развиваться различные приспособления, облегчающие их распро­странение.

Родительский спорофит дает семени все, что нужно для жизни, и только по­сле того, как семя полностью созреет, оно отделяется от родительского спорофи­та.

3. Независимое от воды оплодотворение.

Мужские гаметы (у большинства семенных – спермии, у некоторых голосе­менных (саговниковые, гинкговые) – сперматозоиды) образуются мужскими гаметофитами (микрогаметофитами), находящимися внутри пыльцы. Пыльца из микроспорангиев (пыльцевых мешков) переносится к семязачаткам. Такой про­цесс называется опылением.

Пыльца прорастает пыльцевой трубкой , которая растет в сторону яйцеклетки (+ хемотаксис). По этой трубке неподвижные мужские гаметы (спермии) достигают яйцеклет­ки и происходит оплодотворение.

Вода не нужна спермиям ни на одной из перечисленных стадий!

Гаметофитное поколение у семенных растений крайне редуцировано (осо­бенно у покрытосеменных), теряет свою самостоятельность (сравните со споровыми растениями) и развивается на спорофите, который сильно усложняется (как и у всех сосудистых растений доминирует в жизнен­ном цикле).

Внутреннее оплодотворение, независимое от воды, развитие зародыша внутри семени, представляют собой главное биологическое преимуще­ство семенных растений, которое позволило им освоить разнообразные местообитания и стать господствующей группой растений на Земле.

	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины, необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
	Общая биология
	Систематика семенных растений
	Болезни растений
	Методика преподавания биологии

Модуль 1. Введение.

Ботаника - наука о растительной форме жизни, место и значение в системе биологических дисциплин. Основные разделы ботаники: морфология, систематика, физиология, экология, фитоценология и др., их содержание. Роль растений в жизни нашей планеты и человечества.

Систематика растений, объекты исследования и задачи науки. Подразделения систематики: таксономия, номенклатура, филогения. Краткая история развития систематики растений; создание утилитарных, искусственных, естественных филогенетических систем. Таксономические категории и таксономические единицы.

Тема 1.2. Методы систематики растений.

Современная биологическая методология. Критерии, используемые для группировки организмов: филогенетический, структурно-морфологический, эколого-трофический.

Место растений в современной системе живых существ. Надцарства прокариоты и эукариоты. Царства Растения, Животные, Грибы.

Модуль 2. Водоросли.

Тема 2.1. Общая характеристика водорослей .

Среда обитания и экологические группы. Строение клетки. Разнообразие таллома водорослей: амебоидная (ризоподиальная), монадная, коккоидная, пальмеллоидная, нитчатая (трихальная), гетеротрихальная, сифонокладальная, сифональная, пластинчатая, тканевая (паренхиматозная), ложнотканевая (псевдопаренхиматозная). Эволюция структур талломов водорослей. Способы размножения (вегетативное, собственно бесполое, половое) и их эволюция. Жизненные циклы водорослей: смена ядерных фаз, чередование полового и бесполого поколений. Изоморфная и гетероморфная смена поколений.

Значение водорослей в природе и жизни человека. Водоросли как биоиндикаторы.

Положение в системе органического мира.

Строение клетки, таллома, размножение. Подходы к систематике. Типичные представители пор. Хроококковые, Осцилляториевые, Ностоковые. Значение цианобактерий в наземных и водных экосистемах.

Традиционные и современные подходы к систематике водорослей.

Отдел Красные водоросли.

Особенности строения клетки, таллома, состава пигментов, размножения. Смена ядерных фаз и поколений. Классы Бангиевые, Флоридеи : их отличия, важнейшие представители, распространение, экология.

Отдел Зеленые водоросли.

Строение клетки, типы организации таллома, способы размножения и смены генераций. Распространение зеленых водорослей и их роль в различных экосистемах.

Подходы к выделению классов. Класс Собственно зеленые водоросли. Основные направления эволюции в пределах класса. Порядки Вольво ксовые, Хлорококковые, Хетофоровые. Класс Ульвовые : Улотриксовые, Сифоновые (Бриопсидовые), Сифонокладиевые: строение клетки, структура таллома, способы размножения типичных представителей. Класс Коньюгаты (Сцеплянки) . Порядки Зигнемовые и Десмидиевые. Особенности строения, способы размножения, распространение типичных представителей. Филогенетические отношения между порядками в пределах класса. Класс Харовые водоросли : особенности строения, размножения, экология.

Охрофиты. Общие признаки.

Класс Желтозеленые (Разножгутиковые) водоросли.

Принципы систематики. Особенности строения, способы размножения, на примере типичных представителей порядков Ботридиевые, Вошериевые. Значение ксантофитов в природе и жизни человека.

Класс Диатомовые, или Бацилляриевые, водоросли (кремнеземки). Строение клетки, пигменты, запасные вещества, движение, размножение. Перистые и Центрические водоросли : их отличия, важнейшие порядки и представители, распространение, экология. Роль диатомей в различных экосистемах, использование человеком.

Класс Бурые водоросли.

Строение таллома, пигменты, запасные вещества, способы размножения, распространение. Принципы классификации. Значение бурых водорослей в природе, использование человеком. Порядки Эктокарповые, Сфацелляриевые, Диктиотовые, Кутлериевые. Структура таллома. Особенности размножения и циклов развития типичных представителей. Порядок Ламинариевые. Отличительные особенности строения, размножения, смена поколений. Порядок Фукусовые. Структура таллома, цикл развития.

Происхождение различных отделов водорослей и родственные связи между ними.

Модуль 3. Грибы и грибоподобные организмы

Тема 3.1. Общая характеристика грибов и грибоподобных организмов.

Строение клетки. Типы вегетативного тела: плазмодий, ризомицелий, мицелий, дрожжеподобный таллом. Видоизменения мицелия. Способы размножения грибов (вегетативное, бесполое, половое) и их эволюция. Плеоморфизм. Смена ядерных фаз.

Значение грибов и грибоподобных организмов в природе и жизни человека.

Тема 3.2. Систематика грибов и грибоподобных организмов.

Традиционные и современные подходы к систематике грибов. Эумицеты и псевдомицеты (грибоподобные организмы).

Отдел Хитридиомикота (Хитридиомицеты). Положение в системе грибов. Примитивность строения, типы питания, размножение. Порядки Хитридиевые, Моноблефаридовые. Важнейшие представители, распространение. Образ жизни. Значение хитридиомицетов.

Отдел Зигомикота (Зигомицеты). Положение в системе грибов. Строение вегетативного тела, размножение, типы питания. Порядки Мукоровые и Энтомофторовые: важнейшие представители, роль в природе и жизни человека.

Дикариомицеты: Аскомицеты и Базидиомицеты, их отличительные признаки.

Отдел Сумчатые грибы (Аскомицеты). Положение в системе грибов. Строение клетки, вегетативного тела, размножение, смена ядерных фаз. Типы плодовых тел и их эволюция. Роль сумчатых грибов в различных экосистемах, использование человеком.

Принципы систематики Аскомицетов. Сахаромицеты. Сем. Диподасковые и Сахаромикопсидные. Дрожжи и их хозяйственное значение. Порядок Тафриновые, цикл развития тафрины, поражения, вызываемые грибами этого рода.

Использование типов плодовых тел (клейстотеции, перитеции, апотеции) в систематике аскомицетов. Порядок Эвроциевые, типичные представители, роль в природе и жизни человека. Порядок Эризифовые: важнейшие представители мучнисторосяных грибов, циклы развития, значение в природе и жизни человека. Порядок Спорыньевые (Гипокрейные), цикл развития спорыньи пурпурной, значение в природе и жизни человека. Порядки Пецициевые и Гелоциевые (Леоциевые), типичные представители, роль в природе.

Локулоаскомицеты: отличительные особенности строения, типичные представители. Происхождение и основные пути эволюции аскомицетов.

Отдел Базидиомицеты (Базидиальные). Особенности строения вегетативного тела, первичный и вторичный мицелий. Половой процесс и формирование базидий. Типы базидий. Чередование ядерных фаз в ходе жизненного цикла.

Подходы к систематике Базидиальных грибов.

Афиллофороидные и Агарикоидные базидиомицеты – грибы с гимениальными плодовыми телами. Порядки Полипоровые и Агариковые: строение вегетативного тела, размножение, строение и эволюция плодовых тел, роль в природе.

Базидиомицеты с гастероидными плодовыми телами. Порядки Ликопердовые (Дождевиковые), Фаллусовые (Веселковые), Нидуляриевые (Гнездовковые), особенности строения плодовых тел, основные направления их эволюции, роль в природе.

Отдел Дейтеромицеты, или анаморфные грибы. Положение в системе грибов. Особенности размножения. Значение гетерокариоза и парасексуального процесса в изменчивости дейтеромицетов. Принципы классификации. Важнейшие представители.

Происхождение грибов, взаимосвязь отдельных таксонов.

Тема 3.3. Лишайники .

Компоненты лишайников – фикобионт и микобионт, их взаимоотношения . Жизненные формы, анатомическая структура слоевищ. Способы размножения. Экологические группы лишайников. Значение лишайников в природе и жизни человека. Лишайники как биоиндикаторы среды.

Модуль 4. Высшие споровые растения.

Тема 4.1. Общая характеристика высших растений.

Выход растений на сушу, особенности жизни в наземных условиях. Древнейшие представители высших растений. Морфологическое расчленение тела как следствие жизни в наземных условиях. Ветвление, его типы и биологическое значение. Происхождения листьев, микро - и макрофиллия. Появление корня в эволюции растений. Усложнение внутренней структуры; ткани и принципы их классификации. Основы стелярной теории; типы стелей и их эволюция.

Способы размножения высших растений в связи с приспособлением к жизни в наземных условиях. Циклы развития. Изо - и гетероспория. Значение разноспоровости в эволюции растений. Гаметофитная и спорофитная линии эволюции.

Значение высших растений в природе и для человека.

Тема 4.2. Систематика высших споровых растений

Отдел Мохообразные. Возможные предки мохообразных. Общая характеристика отдела, примитивные черты. Распространение мохообразных, экологические группы. Хозяйственное значение и роль в природе.

Принципы систематики отдела. Класс Печеночные мхи. Порядки Юнгерманниевые и Маршанциевые: общая характеристика, циклы развития основных представителей. Класс Антоцеротовые: отличительные особенности, положение в системе мохообразных, типичные представители. Класс Листостебельные мхи. Особенности строения, способы размножения, распространение на примере пор. Зеленые и Сфагновые мхи.

Отдел Плауновидные. Общая характеристика. Строение тела, микрофилия. Жизненный цикл. Равноспоровость и разноспоровость.

Принципы систематики отдела. Класс Плауновые. Вымершие представители класса. Порядок Плауновые. Общая характеристика; особенности строения и размножения. Класс Полушниковые. Разноспоровые плауновидные на примере пор. Селягинелловые.

Отдел Хвощевидные (Членистые). Отличительные особенности строения, размножения. Распространение по Земному шару.

Разделение отдела на классы. Характерные особенности класса Хвощовые. Ископаемые представители. Порядок Хвощовые: особенности строения спорофита, цикл развития. Физиологическая разноспоровость. Роль хвощей в природе и жизни человека.

Отдел Папоротникообразные. Общая характеристика отдела. Морфолого-анатомические особенности спорофита и гаметофита, макрофиллия, типы стелярной структуры. Жизненные циклы. Спорангии и их развитие (эв - и лептоспорангиатность), сорусы, синангии. Равно - и разноспоровость. Значение разноспоровости в эволюции высших растений. Ископаемые папоротниковидные.

Принципы систематики отдела. Классы Ужовниковые, Мараттиевые. Отличительные особенности, циклы развития, распространение типичных представителей. Класс Полиподиопсиды. Общая характеристика. Разнообразие анатомического строения, распространение, циклы развития. Принципы выделения подклассов. Подкласс Полиподииды. Разнообразие жизненных форм. Морфолого-анатомическая характеристика и циклы развития на примерах папоротников местной флоры. Подклассы Сальвиниевые и Марсилиевые, особенности их местообитания; морфолого-анатомическое строение, разноспоровость, циклы развития.

1. Методы лабораторных исследований: наблюдение, микроскопирование, описание, зарисовка. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры. Пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, чашки Петри, нитчатые водоросли.

2. Отдел Синезеленые водоросли (Цианобактерии). Объекты исследования: микроцистис (глеокапса), осциллятория (лингбия), носток. Материалы и оборудование: микроскопы, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, зафиксированные колонии ностока, микроцистиса (глеокапсы), нити осциллятории (лингбии).

3. Отдел Зеленые водоросли. Пор. Вольвоксовые, Хлорококковые. Объекты исследования: хламидомонада, вольвокс, хлорококк. Материалы и оборудование: микроскопы, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, пробы с хламидомонадами, хлорококками, постоянные препараты колоний вольвокса.

4. Отдел Зеленые водоросли. Пор. Хетофоровые, Сифонокладовые. Объекты исследования: стигеоклониум, драпарнальдия, кладофора. Материалы и оборудование: микроскопы, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, пробы с представителями изучаемых родов.

5. Отдел Зеленые водоросли. Пор. Зигнемовые, Десмидиевые. Пор. Харовые. Объекты исследования: спирогира, космариум, клостериум, хара. Материалы и оборудование: микроскопы, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, пробы с представителями изучаемых родов, постоянные препараты хары.

6. Охрофиты. Диатомовые и Желтозеленые водоросли. Объекты исследования: ботридиум, вошерия, пиннулярия, новикула. Материалы и оборудование: микроскопы, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, пробы с представителями изучаемых родов.

7. Коллоквиум «Происхождение и основные направления эволюции водорослей. Значение водорослей в природе и жизни человека».

8. Отделы Оомицеты и Зигомицеты. Объекты исследования: сапролегния, пероноспора, мукор. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, мицелий представителей изучаемых родов.

9. Отдел Аскомицеты. Пор. Сахаромицетовые (Эндомицетовые) и Эвроциевые. Объекты исследования: дрожжи, пеницилл, аспергилл. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, мицелий представителей изучаемых родов.

10. Отдел Аскомицеты. Пор. Клавицепсовые (Гипокрейные) и Пецициевые (Пезизовые). Объекты исследования: спорынья, сморчок. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, мицелий представителей изучаемых родов, плодовые тела сморчка.

11. Отдел Базидиомицеты. Пор. Полипоровые и Агариковые. Объекты исследования: трутовик, груздь, шампиньон. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, мицелий представителей изучаемых родов, плодовые тела шампиньона, трутовика.

12. Коллоквиум «Филогенетические отношения грибов и грибоподобных организмов. Роль грибов».

13. Учебно-исследовательская работа по теме «Лишайники». Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, слоевища лишайников.

14. Отдел Мохообразные. Класс Печеночные мхи. Объекты исследования: маршанция, риччия. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, представители изучаемых родов (гербарный и спиртовой материал), постоянные препараты архегониев и спорогониев маршанции.

15. Отдел Мохообразные. Класс Листостебельные мхи. Пор. Зеленые и Сфагновые мхи. Объекты исследования: кукушкин лен, сфагнум. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, представители изучаемых родов (гербарный и спиртовой материал), постоянные препараты спорогониев политрихума.

16. Отделы Хвощевидные, Плауновидные. Объекты исследования: хвощ полевой, плаун булавовидный. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, пеналы с препаровальными иглами, предметными и покровными стеклами, представители изучаемых родов (гербарный и спиртовой материал), постоянные препараты стробилов.

17. Отдел Папоротникообразные. Объекты исследования: щитовник мужской, сальвиния плавающая. Материалы и оборудование: микроскопы, бинокуляры, представители изучаемых родов (гербарный материал), постоянные препараты сорусов папоротников.

18. Тестирование по модулям.

7. Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Модуль 1 . Введение.

Тема 1.1. История развития систематики растений.

Эссе «Значение систематики». Эссе должно содержать чёткое изложение сути поставленной проблемы, включать самостоятельно проведенный анализ этой проблемы с использованием концепций и аналитического инструментария соответствующей дисциплины, выводы, обобщающие авторскую позицию по поставленной проблеме.

Модуль 2. Водоросли.

Тема 2.1. Общая характеристика водорослей. Составление схемы филогенетических отношений отделов водорослей.

Тема 2.2. Синезеленые водоросли (цианобактерии), принципы их систематики.

Составление сравнительной таблицы «Черты сходства и отличия синезеленых водорослей и бактерий».

Подготовка сообщения на одну из тем:

1) Цианеи как биоиндикаторы;

2) Использование цианобактерий в очистных сооружениях ;

3) Симбиотические цианеи;

4) Использование цианей в геологии;

Тема 2.3. Систематика эукариотических водорослей.

3) Высшие споровые растения, занесенные в красную книгу Тюменской области;

4) Использование папоротников во внутреннем и внешнем озеленении.

Составление 15 тестовых заданий разных типов по разделу «Изо - и гетероспория. Значение разноспоровых растений в эволюции».

Подготовка к проверочному тесту по модулю «Высшие споровые растения».

Примеры тестовых заданий:

У Мохообразных в отличие от остальных высших споровых растений в жизненном цикле преобладает … поколение.

Начальная стадия развития гаметофита у мхов называется…

Класс печеночные мхи характеризуется:

1. дорзивентральной симметрией 4. талломным вегетативным телом

2. радиальной симметрией 5. наличием корней

3. побеговой структурой 6. наличием в коробочке элатер

Соответствие цифровых обозначений и подписей к рисунку:

Членистое строение побегов хвощей обусловлено:

1. четко выраженным расчленением на узлы и междоузлия

2. супротивным ветвлением

3. мутовчатым ветвлением

4. диффузным нарастанием

5. интеркалярной меристемой

Для класса Полушниковые, в отличие от Плауновых, характерно:

1. микрофиллия 3. равноспоровость

2. макрофиллия 4. разноспоровость

Заростки щитовника мужского:

1. листостебельные 4. талломные

2. автотрофные 5. гетеротрофные

3. обоеполые 6. раздельнополые

При прорастании споры щитовника мужского образуется:

1. спорофит

2. гаметофит

5. заросток

Вопросы к экзамену

1. Краткий очерк развития систематики растений. Задачи филогенетической систематики.

2. Современная биологическая методология. Критерии, используемые для группировки организмов.

3. Современная система органического мира. Таксономические категории в систематике растений. Вид как основная систематическая (таксономическая) категория.

4. Многообразие и эволюция структур тела водорослей.

5. Эволюция форм размножения у водорослей, их биологическое значение.

6. Циклы развития водорослей. Смена ядерных фаз. Эволюция чередования поколений.

7. Синезеленые водоросли (цианобактерии). Положение в системе живых организмов. Распространение, строение клетки, таллома, размножение. Принципы систематики.

8. Общая характеристика эукариотических водорослей. Строение клетки, таллома, размножение, распространение.

9. Общая характеристика отдела Красные водоросли. Принципы систематики.

10. Общая характеристика отдела Зеленые водоросли. Проблемы систематики.

11. Сравнительная характеристика порядков Вольвоксовые, Хлорококковые, Хетофоровые: строение, размножение, циклы развития типичных представителей.

12. Сравнительная характеристика порядков Улотриксовые, Сифоновые, Сифонокладовые: строение, размножение, циклы развития типичных представителей.

13. Класс Коньюгаты. Особенности строения, размножения, систематика класса, отличительные черты порядков.

14. Харовые водоросли. Отличительные черты строения, размножения.

15. Желтозеленые водоросли. Порядок Вошериевые.

16. Общая характеристика Бурых водорослей. Эволюция чередования поколений.

17. Эволюция внешнего и внутреннего строения на примере представителей порядков Эктокарповые, Сфацелляриевые, Диктиотовые, Кутлериевые.

18. Порядок Ламинариевые: особенности строения, размножения и цикла развития.

19. Порядок Фукусовые: особенности строения, размножения и цикла развития типичных представителей.

20. Диатомовые водоросли: особенности строения тела, способы размножения, систематика.

21. Основные черты экологии водорослей, приспособленность строения тела к среде обитания.

22. Значение водорослей в природе и для человека, их использование.

23. Первичные организмы – предки водорослей.

24. Происхождение различных отделов водорослей. Схема филогенетических отношений таксонов.

25. Проблемы построения филогенетических систем водорослей.

26. Общая характеристика грибов и грибоподобных организмов: строение клетки тела, способы питания и размножения. Принципы выделения таксонов.

28. Хитридиомицеты. Порядки Хитридиевые и Моноблефаридовые.

29. Зигомицеты. Порядки Мукоровые и Энтомофторовые. Характеристика типичных представителей.

30. Дикариомицеты. Сравнительная характеристика сумчатых и базидиальных грибов. Развитие сумки и базидий.

31. Общая характеристика Аскомицетов: происхождение, особенности строения, половое и бесполое спороношение, экологические группы.

32. Принципы систематики Аскомицетов.

33. Сахаромицеты. Сем. Диподасковые и Сахаромикопсидные. Характеристика типичных представителей.

34. Особенности строения и размножения типичных представителей пор. Эвроциевые. Значение в хозяйстве и медицине.

35. Характеристика важнейших представителей порядков Эризифовые и Спорыньевые (Гипокрейные).

36. Характеристика типичных представителей порядков Пецициевые и Гелоциевые (Леоциевые).

37. Общая характеристика Базидиомицетов: происхождение, особенности строения, половое и бесполое спороношение, экологические группы.

38. Принципы систематики Базидиомицетов.

39. Гименомицеты. Порядки Полипоровые и Агариковые, эволюция плодовых тел.

40. Гастеромицеты: общие черты порядков, строение и эволюция плодовых тел, типичные представители.

43. Несовершенные грибы, положение в системе грибов, принципы классификации, распространение и значение.

44. Экология грибов, их роль в природе и хозяйственной деятельности человека.

45. Лишайники: взаимодействие компонентов, особенности внешнего и внутреннего строения таллома, размножения. Основные черты экологии. Принципы систематики.

46. Происхождение эумицетов и псевдомицетов, родственные связи между таксонами.

47. Характеристика особенностей анатомической структуры высших растений в связи с приспособлением к жизни на суше. Эволюция стелей.

48. Характеристика морфологической структуры высших растений, происхождение их вегетативных органов.

49. Особенности размножения и циклов развития высших растений.

50. Общая характеристика отдела Мохообразные. Примитивность строения, физиологических процессов, распространение мохообразных. Отличительные черты классов.

51. Класс Печеночные мхи, особенности строения вегетативного тела, размножения, цикла развития на примере маршанции.

52. Порядки Сфагновые и Зеленые мхи: особенности строения, размножения, циклы развития.

53. Отдел Плауновидные. Общая характеристика, строение спорофита и гаметофита. Циклы развития равноспоровых и разноспоровых плауновидных.

54. Отдел Хвощевидные. Порядок Хвощевые, цикл развития хвоща полевого.

55. Общая характеристика отдела Папоротниковидные. Особенности строения, размножения, циклов развития, распространение. Принципы систематики.

56. Разноспоровые папоротникообразные, их значение в эволюции высших растений.

57. Особенности строения, размножения, цикла развития равноспоровых папоротниковидных.

58. Происхождение и систематика высших растений.

8. Образовательные технологии.

Работа на лекциях, проведение лабораторных исследований, интерактивные технологии, работа в малых группах, коллоквиумы, дискуссии, УИРс, подготовка сообщений, презентаций, составление схем, сравнительных таблиц, эссе.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

9.1. Основная литература:

1. , Тарасов. Водоросли и грибы. М.: Академия, 2006. Тс. Тс.

2. , Алексеева низших растений и грибов. Учебное пособие. Тюмень: изд-во Тюменского государственного университета, 20с.

3. , Тихомиров: систематика высших, или наземных, растений. М.: Академия, 20с.

4. Малый практикум по ботанике. Водоросли и грибы /, М.: Академия, 20с.

9.2. Дополнительная литература:

2. Практикум по систематики растений и грибов. Под ред. . М.: Академия, 20с.

3. Дьяков в альгологию и микологию. М.: издательство МГУ, 20с.

4. , Сергеев в генетику грибов. М.: Академия, 20с.

5. Шаталкин уровень классификации организмов. Прокариоты и эукариоты. // Журнал общей биологии. 2004. №1. С.14-38.

6. Антонов растений. М.: Академкнига, 20с.

9.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://irbissearch. *****

http://herba. *****

http://www. *****

10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.

При чтении лекций используется мультимедийное оборудование. При проведении лабораторных занятий применяются различные иллюстративные материалы: таблицы, рисунки, коллекции лишайников, гербарий высших споровых растений и др. На занятиях студенты работают с микроскопами и бинокулярами, пользуются живым, гербарным и фиксированным в спирте материалом, осваивают методику приготовления временных препаратов.