Тема 6. Отдел Голосеменные, или сосновые…

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра химии, биотехнологии и физиологии растений

БОТАНИКА

(учебно-методическое пособие

для лабораторно-практических занятий

Раздел: «Систематика низших и архегониальных

высших споровых растений»)

Брянск 2014

УДК 582(07)

ББК 28.5

М-47

Милехина, Н.В. Ботаника (методическое пособие для лабораторно-практических занятий, Раздел: «Систематика низших и архегониальных высших споровых растений»). Предназначено для подготовки студентов по направлениям 110400 «Агрономия», 110100 «Агрохимия и агропочвоведение», 110900 «Технология производства и переработки с/х продукции»; квалификация (степень) выпускника – бакалавр). Брянск. Издательство Брянской ГСХА, 2014. – 33 с.

Методическое пособие предназначено для выполнения лабораторно практических работ по дисциплине «Ботаника» Раздел: систематика низших и архегониальных высших споровых растений. Разработано в соответствии с требованиями примерной программы по дисциплине «Ботаника», квалификация (степень) выпускника – бакалавр.

Рецензент: доцент кафедры эпизоотологии, микробиологии, паразитологии и ВСЭ, к. б. наук Е.А. Кривопушкина

Рекомендовано к изданию решением методической комиссии агроэкологического института от 30 ноября 2011 года

©Брянская ГСХА, 2014

© Н.В. Милехина, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕМА 1. НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ, ИЛИ ВОДОРОСЛИ……….

ОТДЕЛ ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ…………………………….

ОТДЕЛ ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ……………………..

ОТДЕЛ БУРЫЕ ВОДОРОСЛИ……………………………….

Тема 2. ОТДЕЛ МОХОВИДНЫЕ……………………………….

КЛАСС ЛИСТОСТЕБЕЛЬНЫЕ МХИ……………………….

Тема 3.ОТДЕЛ ПЛАУНОВИДНЫЕ…………………………….

Тема 4. ОТДЕЛ ХВОЩЕВИДНЫЕ……………………………..

Тема 5. ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ………………….

Тема 6. ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ, ИЛИ СОСНОВЫЕ…..

Источники рисунков…………………………………………

Список литературы…………………………………………..

ТЕМА 1. НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ,

ИЛИ ВОДОРОСЛИ (Thallobionta, или Algae)

Подавляющее большинство водорослей живет в морях, океанах, реках, озерах и других водоемах. Особую экологическую группу составляют наземные водоросли, живущие в почве и на ней. Среди них самые многочисленные – Диатомовые, затем – Зеленые, изредка – Золотистые и Красные.

Водоросли исключительно разнообразны по своему строению. Тело представлено нерасчлененным на вегетативные органы слоевищем, или талломом. Водоросли бывают одноклеточные и колониальные, многоклеточные, подвижные и неподвижные.

Для водорослей характерны все типы размножения: вегетативное, бесполое и половое.

При вегетативном размножении новые особи возникают из обрывков нитей, кусков слоевищ, при распадении колоний или делении клеток одноклеточных водорослей.

Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор или апланоспор лишенных жгутиков, одноклеточных образований, возникших внутри вегетативных клеток или в особых органах – зооспорангиях.

Половое размножение широко распространено у всех водорослей. Формы полового процесса разнообразны: изогамия, гетерогамия, оогамия.

На основании различия пигментов, продуктов запаса, состава клеточных стенок различают следующие отделы водорослей:

1. Золотистые – Chrysophyta.

2. Желто-зеленые – Xanthophyta.

3. Диатомовые – Diatomeophyta.

4. Пирофитовые – Pyrophyta.

5. Криптофитовые – Cryptophyta.

6. Эвгленовые – Euglenophyta.

7. Бурые – Phaeophyta.

8. Красные или багрянки– Rhodophyta.

9. Зеленые – Chlorophyta.

ОТДЕЛ ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ – Chlorophyta

Зеленые водоросли представлены одноклеточными, колониальными, многоклеточными и неклеточными формами. Обитают преимущественно в пресных водах, есть и в морях, некоторые на снегу, стволах деревьев, в почве. У зеленых водорослей представлены все типы организации таллома: активно подвижный одноклеточный (хламидомонада) и колониальный (гониум, пандорина, вольвокс); неподвижный одноклеточный (хлорелла, хлорококк) и колониальный (педиаструм, водяная сеточка); многоклеточный нитчатый (улотрикс, спирогира) и пластинчатый (ульва); сифональный (каулерпа, ацетабулярия) (Рис. 1).

Рис. 1 Зеленые водоросли:

А- ацетабулярия, Б- пандорина, В- эвдорина, Г- педиаструм, Д- водяная сеточка, Е- сценедесмус, Ж- анкистродемус

Зеленые водоросли – наиболее разнообразны по строению и жизненному циклу. Представлены все типы размножения и все виды полового процесса.

Отдел включает водоросли, имеющие хроматофоры чисто зеленого цвета. Запасной продукт – крахмал. Клетки одеты оболочкой, в протопласте содержится одно или много ядер и хроматофоры различной формы.

К наиболее примитивным относятся одноклеточные округлые или грушевидные двужгутиковые хламидомонады, обитающие в лужах, канавах и других пресных водоемах, вызывая «цветение» воды. Хроматофор чашевидный с погруженным пиреноидом, ядро одно, в переднем конце светочувствительный глазок и пульсирующие вакуоли (рис. 2).

Рис. 2 Жизненный цикл хламидомонады:

А- бесполое размножение, Б- половое размножение, М- мейоз; 1- вегетативная особь, 2- образование зооспор, 3- зооспора, 4- образование гамет, 5- копуляция гамет, 6- зигота, 7- прорастание зиготы, 8- зооспора

При благоприятных условиях хламидомонада размножается бесполым способом: протопласт делится путем митоза на два, четыре и восемь частей, из которых еще в материнской клетке формируются зооспоры, по общей структуре похожи на взрослые особи, но меньшего размера и без целлюлозной стенки. В следствие ослизнения стенки материнской клетки они освобождаются, вырастают до размеров взрослых особей и строят новую клеточную стенку.

При недостатке воды и кислорода хламидомонада сбрасывает жгутики и выделяет слизь. При этом протопласт сохраняет способность к делению. С наступлением благоприятных условий вновь образовавшиеся клетки формируют жгутики, освобождаются от слизи и вырастают до обычных размеров. Половой процесс чаще изогамный. Однако, у некоторых видов отмечена гетерогамия и даже оогамия. Сформировавшаяся зигота наполняется запасными продуктами и вырабатывает толстую стенку. Затем наступает период покоя. При благоприятных условиях содержимое зиготы делится путем мейоза, в результате формируется четыре гаплоидные зооспоры.

Спирогира обитает в пресных водах, где образует тину. Нити неветвящиеся состоят из одного ряда клеток, содержащих один или несколько извитых лентовидных хроматофоров. В каждой клетке находится один или два хлоропласта, которые размещаются в постенном слое цитоплазмы. В центре клетки имеется ядро, погруженное в цитоплазму (рис. 3).

Рис. 3 Жизненный цикл спирогиры:

1 – часть таллома; 2-3 – последовательность соматогамии (конъюгации); 4-5 – зигота; 6-7 – мейоз зиготы и отмирание трёх гаплоидных ядер; 8 – прорастание зиготы; 9 – клеточная стенка; 10 – цитоплазма; 11 – ядро; 12 – хроматофор; 13 – пиреноид; 14– вакуоль.

Вегетативно размножается обрывками нитей, бесполое размножение неподвижными апланоспорами, образующимися по одной в каждой клетке. Половое размножение по способу конъюгации. При этом образуется зигота. После периода покоя она делится по типу мейоза и прорастает в одну нить, три ядра из четырех при этом редуцируются. Таким образом, жизненный цикл спирогиры проходит в гаплоидной фазе, диплоидна только зигота.

Хлорелла – типичная одноклеточная неподвижная водоросль. Клетки шаровидные с чашевидным хроматофором, мелкие. Размножение только бесполое с образованием четырех или восьми неподвижных спор. Водоросли широко распространены в пресных и соленых водах, а также в почве, симбионты лишайников (рис. 4).

Рис. 4 Хлорелла:

1 – вегетативная особь; 2 – образование спор

Виды рода улотрикс распространены в реках. Таллом нитчатый, неветвящийся, состоит из одного ряда одинаковых клеток. Хлоропласт имеет форму кольца или полукольца и занимает постенное положение. Ядро одно. При бесполом размножении в любой из клеток, кроме базальной, образуются четырехжгутиковые зооспоры. Половой процесс изогамный. Гаметы мелкие, двужгутиковые, образуются также в любой из клеток. Зигота делится путем мейоза. В результате образуется четыре гаплоидные зооспоры, прорастающие во взрослые нити (рис. 5).

Рис. 5 Жизненный цикл улотрикса:

А – бесполовое размножение, Б – половое размножение, М – мейоз;1 – вегетативная особь; 2 – образование зооспор; 3 – выход зооспор; 4-пустая клетка; 5 – зооспоры; 6 – образование гамет; 7 – выход гамет; 8 – изогамия; 9–10 – зигота; 11 – прорастание зиготы; 12 – зооспора.

Харовые – наиболее высокоорганизованные зеленые водоросли, характеризующиеся сложно построенным талломом и многоклеточными половыми органами (оогонием и антеридием). Распространены водоросли в пресных и в солоноватых водах. Хара представляет собой вертикально стоящий ветвящийся таллом. К субстрату водоросли крепятся ризоидами. Хроматофоры мелкие, дисковидные. Вегетативное размножение с помощью клубеньков; бесполого размножения нет. Половой процесс оогамный. Спирально изогнутые двужгутиковые сперматозоиды образуются в шаровидных антеридиях. В оогонии образуется одна яйцеклетка. При оплодотворении яйцеклетки образуется зигота. После периода покоя она делится по типу мейоза и прорастает. Три ядра при этом редуцируются (рис 6).

Рис. 6 Хара:

А – общий вид, Б – часть таллома; 1 – ризоиды, 2 – клубеньки, 3– боковое ответвление, 4 – центральная клетка, 5- наружные клетки, 6 – одноклеточное разветвление, 7- оогоний, 8- яйцеклетка, 9- коронка, 10- антеридий, 11 – щиток, 12- подставка, 13 – спермагенные нити, 14- сперматозоид

Задание: 1) изучить и зарисовать общий вид, строение, размножение хламидомонады, хлореллы, спирогиры, улотрикса, хары.

Материалы: фиксированные или живые водоросли: постоянные препараты (конъюгация спирогиры, оогонии и антеридии хары).