Нижчі й вищі рослини водорості мохоподібні і папортнікообразние

Водорості: їх екологія і значення

Мохоподібні

Папоротеподібні

Рослина - цілісний організм

Нижчі й вищі рослини

Рослини ділять на дві групи, або два підцарство: нижчі рослини і вищі. Нижчими називають такі рослини, вегетативне тіло яких не розчленовано на органи, а найвищими - рослини зі спеціалізованими вегетативними органами, що складаються з різних тканин.

Систематика рослин

Розібратися в біорізноманіття дозволяє наука систематика. Існує систематика рослин, тварин, грибів, бактерій.

Систематичні категорії. Систематика виділяє групи - систематичні категорії, які об'єднуються за схожістю.

Власне, у звичайному житті людина теж систематизує. Так, чашка, стакан, цукорниця об'єднуються в категорію "чайна посуд", а тарілка, виделка, столова ложка - у категорію "столовий посуд". Обидві категорії об'єднуються в більш широку категорію "посуд". Разом з меблями посуд, наприклад, може бути об'єднана в ще більш широку категорію "домашнє начиння" і т.д.

Біологічні категорії припускають не тільки схожість, але й спорідненість, тобто спільне походження.

Чим менше ранг систематичної категорії, тим більше їх число існує. Відділів рослин відомо всього 15-16, а видів - близько 350 000. В одне сімейство може входити 1000 пологів. Відомі пологи в 2000-3000 видів. Але є пологи всього з одним видом і сімейства з одним родом.

Вид - основна одиниця систематики. Називаючи будь-яка рослина, ми маємо на увазі, як правило, вигляд. Рослини одного виду можуть давати потомство, різні види, як правило, не можуть. Тому види, що живуть у природі спільно, не схрещуються і добре розрізняються. Кожен вид обов'язково належить одночасно і до всіх інших систематичним категоріям. Наприклад: осика відноситься до роду тополя, сімейству вербових, порядку івоцветних, класу дводольних, до відділу квіткових рослин.

Назва виду складається звичайно з двох слів, причому перше слово позначає рід, а друге - власне вид (наприклад, береза ​​бородавчаста, жовтець їдкий, смородина чорна; виняток - осика, помідор, картопля).

У наукових книгах назви обов'язково пишуться і латинською мовою (що зрозуміло вченим всього світу).

У культурних рослин, в межах одного виду, часто існує безліч сортів. У свійської яблуні, наприклад, їх кілька тисяч. Сорт - результат діяльності людини. Сорти на відміну від видів можуть схрещуватися один з одним.

Водорості: їх екологія і значення

Загальні особливості водоростей. Водорості від інших рослинних організмів відрізняються наступними ознаками:

Водорості, або нижчі рослини

Живуть головним чином у воді.

Не мають вегетативних органів.

Органи розмноження одноклітинні.

Забарвлення різноманітна.

Вищі рослини

Живуть на суші (проживання у воді вдруге).

Мають вегетативні органи.

Органи розмноження багатоклітинні.

Листя завжди зелені.

Водорості можуть бути одноклітинні і багатоклітинні, іноді великих розмірів, до декількох десятків метрів. Вони фотосінтезіруют і мають хлорофіл, але нерідко й інші пігменти. Забарвлення водоростей може бути зелена, жовтувата, бура, червона. Клітка водоростей має ті ж частини, що і у вищих рослин. Їх фотосинтезуючі пластиди, від яких залежить забарвлення, називають хроматофора-ми. Розмножуються водорості вегетативним, безстатевим і статевим шляхом.

Зелені водорості, що живуть у прісних водоймах. Більшість зелених водоростей живе у прісних водоймах, у морях їх порівняно небагато. Існують одноклітинні і багатоклітинні водорості.

Хламид про, монада і хлорела. Дрібні одноклітинні водорості. Їх можна розглянути тільки за допомогою мікроскопа. Вони мають оболонку, ядро, цитоплазму, чашоподібні хроматофора. Але відрізняються суттєвими ознаками.

Хламідомонада

Активно пересувається за допомогою джгутиків.

Є червоний світлочутливий вічко.

Є пульсуючі вакуолі.

Безстатеве розмноження за допомогою рухомих суперечку зі джгутиками - зооспор.

Статевий процес протікає за допомогою двужгутікових гамет.

Мешкає в дрібних прісних водоймах.

Хлорела

Нерухома.

Червоний світлочутливий вічко відсутня.

Пульсуючі вакуолі відсутні.

Безстатеве розмноження за допомогою нерухомих спор.

Статевий процес відсутній.

Живе в основному на сирій грунті і стовбурах дерев.

Спирогира. Звичайнісінька нитчатая зелена водорість. Утворює основну масу слизькій зеленої твані в ставках. Клітинка має такі частини: оболонку, покриту слизом; велике ядро ​​з ядерцем (добре помітне під мікроскопом); цитоплазму; хроматофора у вигляді однієї або декількох стрічок, розташованих по спіралі; вакуоль, що займає велику частину клітини.

Вегетативне розмноження у спірогіри відбувається простим розривом ниток. Спори безстатевого розмноження відсутні. Статевий процес - кон'югація, тобто злиття звичайних вегетативних клітин, а не особливих гамет. Етапи кон'югації:

1 - дві нитки розташовуються паралельно;

2 - противолежащие клітини дають вирости назустріч один одному, так що утворюється подобу сходів;

3 - оболонки на кінцях відростків розчиняються;

4 - вміст однієї з клітин перетікає в клітку навпроти і зливається з її вмістом, в результаті чого утворюється зигота.

Кладофора представляє собою не слизові на дотик розгалужені нитки, прикріплені до субстрату. Хроматофори - у вигляді сіточки. Кожна клітина має багато ядер (це зустрічається іноді у водоростей, але ніколи - у вищих рослин). Безстатеве і статеве розмноження відбувається приблизно як у хламідомонади.

Таким чином, ознаки чотирьох родів зелених водоростей такі:

Морські водорості. Одні морські водорості мікроскопічні, часто одноклітинні. Багато їх живе в поверхневих шарах води і становлять частину планктону. Інші мешкають на дні, головним чином на каменях і підводних скелях, на порівняно невеликих глибинах (150 - 200 м), тобто в основному в прибережній смузі.

Водоростям необхідне світло, тому на дуже великих глибинах вони існувати не можуть. Їх мало і там, де вода бідна живильними речовинами. Основну масу донних водоростей складають бурі і червоні водорості. Форма цих водоростей дуже різноманітна: у вигляді кущиків, пластиночек, шнурів. Бурі водорості пофарбовані в бурий, коричневий або майже чорний кольори; червоні - у рожевий, яскраво - або темно-червоний. Бурі водорості досягають найбільших серед морських водоростей розмірів. До них належить, зокрема, ламінарія, або морська капуста.

Тіло ламінарії (слань) нагадує довгий досить вузький лист на черешку. До дна вона прикріплюється виростами - ризоидами. Як і в інших водоростей, ризоїди служать лише для прикріплення: вода всмоктується всією поверхнею. Ламінарія досягає декількох метрів у довжину. Внутрішня будова її досить складна. У неї є навіть сітовідние клітини, що нагадують сітовідние трубки вищих рослин. Але судини відсутні, оскільки у водоростей у них немає і потреби. У ламінарії утворюються зооспори, з яких виростають мікроскопічні заростки зі статевими органами. Так що цикл розвитку ламінарії дещо нагадує папороті.

У прибережній зоні наших північних морів мешкає фукус, також бура водорість. Слоевище фукуса сильно розділене на ременеподібні частки. Воно набагато дрібніше, ніж у ламінарії (до 50 см завдовжки). Статеві органи утворюються в спеціальних умістищах. Суперечка безстатевого розмноження немає. Значення морських водоростей в основному полягає в наступному:

планктонні водорості відіграють велику роль у харчуванні морських тварин;

зарості донних водоростей дають притулок рибам та іншим тваринам;

ламінарію та інші водорості використовує в їжу людина;

з бурих і червоних водоростей одержують йод і агар-агар;

хлорела використовується в космонавтиці для відновлення нормального складу повітря.

Мохоподібні

Загальні ознаки. Мохоподібні - рослини, часто дуже маленькі, порівняно простої будови. На відміну від водоростей у них, як правило, є листя і стебла. Коріння завжди відсутні; є тільки ризоїди. Статеві органи і спорангії багатоклітинні. Цикл розвитку абсолютно особливий - коробочки з спорангіями розвиваються із зиготи безпосередньо на рослині.

Будова мохоподібних. Зелені, або бріевие, мохи. Останній епітет вдаліше, оскільки всі мохоподібні - зелені рослини.

Серед бріевих мохів один з найбільших представників - зозулин льон. Його стебла досягають довжини 20 см (для мохів це дуже багато). Стебло неветвящихся, густо покритий вузькими листям, кілька нагадуючи справжній льон (звідси й назва). Замість коренів - просто влаштовані ризоїди, що відходять від нижньої частини стебла. Вони служать як для прикріплення, так і для всмоктування води (на відміну від водоростей). У порівнянні з водоростями бріевие мохи відрізняються і складним внутрішнім будовою. Наприклад, у кукушкина льону є подібність епідермісу і провідної тканини.

Кукушкін льон - дводомна рослина: чоловічі і жіночі статеві органи перебувають на різних екземплярах, поблизу верхівки. Чоловічі статеві органи - антеридії представляють собою мішечки, в них утворюються сперматозоїди. Жіночі статеві органи - архегоній схожі на колбочки з довгими шийками. Їх стінка складається з одного шару клітин; в розширеній частині колбочки знаходиться яйцеклітина. Для запліднення необхідні дощ або роса. Тоді сперматозоїди можуть потрапити на архегоній і проникнути через шийку до яйцеклітини. З зиготи утворюється коробочка на довгій ніжці. Коробочка має кришечку і покрита зверху ковпачком. Всередині знаходиться спорангій у вигляді муфти. У спорангії утворюються спори, які за дозріванні випадають з коробочки. Для цього повинна відпасти кришечка і зруйнуватися стінка спорангия. Ясно, що чим довше ніжка, тим далі можуть розсипатися суперечки. Спора проростає, утворюючи тонку зелену нитку. На нитці з'являються бруньки, з яких виростають пагони моху.

Бріевие мохи дуже поширені в природі. Їх можна знайти на болотах, луках, пустелях. Особливо багато їх у тінистих лісах. Не всі вони схожі на зозулин льон. У багатьох стебла сильно гілкуються, часто вони сланкі. Чимало мохів, в яких стебла не перевищують 2-3 см. Різні форми можуть бути і коробочки. Але життєвий цикл у всіх однаковий.

Торф'яні, або сфагнові, мохи. Торф'яні мохи ростуть на торф'яних болотах, разом з журавлиною, лохиною і багном. Лише дуже небагато рослин уживаються з торф'яними мохами. Вони завжди виникають у масі, утворюючи суцільний килим. Стебло сфагнових мохів галузиться, утворюючи гілочки трьох типів: одні відходять в сторони, інші звисають, прилягаючи до стебла, треті утворюють подобу головки на верхівці. Листя дуже дрібні (ледь видні неозброєним оком) і складаються з одного шару клітин. Клітини зустрічаються двох типів: великі водоносні, прозорі, зі спіральними потовщеннями стінок і вузькі хлорофілоносних, зелені. Кожна водоносних клітина оточена декількома хлорофіл оноснимі клітинами. Водоносні клітини можуть дуже швидко вбирати величезна кількість води (у 25 разів більше сухої ваги) і так само швидко її втрачати. Завдяки такій особливості в сфагнуму немає не тільки коріння, але й ризоидов (вони йому не потрібні). Розмножуються сфагнові мохи так само, як і бріевие.

Рослини сфагнуму наростають зверху і відмирають знизу. Відмирають нижні частини разом з іншими рослинами перетворюються в торф. Останній утворюється при неповному розкладанні частин рослин (не вистачає кисню). Торф - цінне паливо. Однак у багатьох випадках осушення боліт небажано. По-перше, можуть виникнути зміни клімату, по-друге, на сфагнових болотах часто зустрічаються рідкісні рослини. Цілий ряд сфагнових боліт отримав зараз статус пам'яток природи.

Папоротеподібні

Загальні ознаки. Папоротеподібні мають коріння і пагони (стебла з листям). Розмножуються вони спорами. Статеві органи утворюються на особливих дрібних рослинки - заростках.

Будова папороті. Папороті поширені. У них великі, сильно розсічені листки, що відходять від кореневища. На кореневищі утворюються і придаткові коріння. Черешки покриті бурими лусочками. Верхівка молодого листя згорнута в равлика. У процесі росту равлик розкручується, і лист росте верхівкою, як втеча. За цю особливість листя папороті називають іноді плосковеткамі.

Розмноження папороті. На нижній стороні аркуша (але не кожного) утворюються спорангії, розташовані купками і часто прикриті покривальце чи краєм пластинки листка. Окремий спорангій простим оком побачити важко. Його будова ідеально пристосоване для розкидання суперечка. За формою він схожий на двоопуклу лінзу. Стінки спорангия складаються з одного шару клітин. Всі вони тонкостінні, за винятком клітин, розташованих по гребеню (кільце). У цих клітин потовщені внутрішня і бічні стінки. Важливо, що кільце займає не весь гребінь, а 2 / 3 його, отже, залишається тонкостінна частина гребеня. При дозріванні суперечка стінка спорангия розривається, а кільце, подібно пружині, розкидає суперечки. З суперечки виростає крихітне рослинка, у вигляді серцеподібної, притиснутою до землі пластиночки. Це - заросток. У нього є ризоїди; на нижній стороні утворюються антеридії і архегонії. Запліднення відбувається як і у мохоподібних. З зиготи розвивається зародок, а потім і молода рослина папороті.

Різноманітність папоротей. Папороті - переважно лісові рослини. Особливо багато їх у вологих лісах тропіків. Більшість їх має сильно розсічені листки, часто дуже великих розмірів. Але є чимало папоротей і з цілісним листям. Деякі являють собою ліани з кучерявими стеблами або листям, тобто схожі дерева, зі стволами 10 м і більше заввишки. Особливо багато серед папоротей епіфітів, поселяються на стовбурах і гілках дерев. У помірних широтах папороті небагато. Звичні у нас чоловіча папороть, жіночий папороть (назви походять з глибокої давнини, коли ще було невідомо, як розмножуються папороті), орляк, страусопер і деякі інші.

Хвощі і плауни. Це також багаторічні трав'янисті спорові рослини.

Їх особливості в порівнянні з папороттю наступні:

Колишній розквіт папоротеподібних. У групі папоротеподібних налічується 13 000 видів. Приблизно 300 млн років тому на Землі ще не було квіткових рослин. Вже з'явилися голонасінні, але особливо велику роль грали папоротеподібні. Багато з них були справжні дерева, з камбію, що досягали висоти 40 м, їх стовбури іноді були не менше 1 м в діаметрі. Деякі нагадували хвощі, збільшені до гігантських розмірів, інші - плауни. Трави також були представлені виключно папоротеподібні та мохоподібних. Клімат був теплий і вологий, а освітлення - менш інтенсивне, ніж зараз. Ліси часто були заболочені, гинучи, дерева падали у воду, заносилися мулом. Поступово стовбури спресовуються і без доступу кисню перетворювалися на кам'яне вугілля - прекрасне паливо.

Рослина - цілісний організм

Органи рослини - і вегетативні, і генеративні - перебувають у складному взаємозв'язку, забезпечуючи життя єдиного організму. Коріння поглинають з грунту воду і мінеральні солі, які потрібні для нормального існування всіх живих клітин. У коренях утворюються органічні речовини: амінокислоти, вітаміни, гормони, ферменти та інші сполуки, без яких неможливе життя організму. Деякі з них йдуть на освіту в листі хлорофілу. Без хлорофілу не відбувається процес фотосинтезу. Для фотосинтезу необхідна вода, яка також надходить до зелених клітинам листа з коренів.

Велика кількість води випаровується надземними органами, і тим самим рослина оберігає себе від перегріву. Воду до втеч подають коріння.

У свою чергу, в клітинах коренів синтез різноманітних життєво важливих сполук можливий при вступі до них органічних речовин з листя. Тільки в клітинах з хлоропластами утворюються органічні речовини з неорганічних - води і вуглекислого газу. Продукти фотосинтезу необхідні коріння для їх росту і розгалуження.

Таким чином, тільки при тісному взаємозв'язку між надземними і підземними вегетативними органами можливе життя організму.

Цвітіння, дозрівання плодів і насіння також неможливо без забезпечення генеративних органів всіма необхідними їм речовинами. Ці речовини їм постачають вегетативні органи.

У свою чергу, генеративні органи впливають на життєдіяльність вегетативних органів. Так, робота коренів залежить не тільки від органів повітряного харчування, листя, але і генеративних органів. У дослідах було показано, що видалення зав'язей з ряду квіток пшениці або затінення колосків призводило до помітного зменшення надходження азоту з коріння в надземну частину рослини.

Наведені приклади свідчать про те, що рослинний організм - це єдина і цілісна система. У цій системі функції поділені між окремими органами, але діяльність їх тісно взаємопов'язана.