Эволюционное значение сине-зеленых водорослей (отдел Cyanophyta). Строение и биохимические особенностиСчитается, что отдел Cyanophyta (Cyanobacterya) насчитывает около 2000 видов. Возникли эти организмы свыше 3 млрд лет назад.Предполагается, что изменения в составе атмосфнры архея и обогащение ее кислородом связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий. Синезеленые – самые древние из водорослей и древнейшие представители мира растений. Включают 150 родов, объединяющих 2000 видов. Имеют прокариотическое строение. Ядерный материал не отграничен мембраной от остального содержимого клетки, внутренний слой клеточной оболочки состоит из муреина. Характерна сине-зеленая окраска, но встречается розовая и почти черная, что связано с наличием пигментов: хлорофилла а, фикобилинов (голубого - фикоцианина и красного - фикоэитрина) и каротиноидов. Среди сине-зеленых водорослей имеются одноклеточные (род Chroococcus), колониальные (род Nostoc) и многоклеточные нитчатые (род Oscillatoria) организмы, обычно микроскопические, реже образующие шарики, корочки и кустики размером до 10 см. Некоторые нитчатые сине-зеленые водоросли способны передвигаться путем скольжения. Протопласт состоит из внешнего окрашенного слоя – хроматоплазмы – и бесцветной внутренней части – центроплазмы. В хроматоплазме находятся ламеллы (пластинки), осуществляющие фотосинтез: они расположены концентрическими слоями вдоль оболочки. Центроплазма содержит ядерное вещество, рибосомы, запасные вещества (гранулы волютина, зерна цианофицина с липопротеидами) и тельца, состоящие из гликопротеидов; у планктонных видов имеются газовые вакуоли. Хлоропласты и митохондрии отсутствуют. Поперечные перегородки нитчатых сине-зеленых водорослей снабжены плазмодесмами. Некоторые нитчатые сине-зеленые водоросли имеют гетероцисты – бесцветные клетки, изолированные от вегетативных клеток «пробками» в плазмодесмах. Размножаются сине-зеленые водоросли делением (одноклеточные) и гормогониями – участками нитей (многоклеточные). Кроме того, для размножения служат: акинеты – неподвижные покоящиеся споры, образующиеся целиком из вегетативных клеток; эндоспоры, возникающие по несколько в материнской клетке; экзоспоры, отчленяющиеся с наружной стороны клеток и нанноциты – мелкие клетки, появляющиеся в массе при быстром делении содержимого материнской клетки. Полового процесса у сине-зеленых водорослей нет, однако наблюдаются случаи перекомбинирования наследственных признаков посредством трансформации. Сине-зеленые водоросли входят в состав планктона и бентоса пресных вод и морей, живут на поверхности почвы, в горячих источниках, на снегу; ряд видов обитает в известковом субстрате, некоторые сине-зеленые водоросли – компоненты лишайников и симбионты простейших животных и наземных растений (мохообразных и цикадовых). В наибольших количествах сине-зеленые водоросли развиваются в пресных водах, иногда вызывая токсическое цветение воды в водохранилищах, что служит причиной гибели морских организмов, птиц. В определенных условиях массовое развитие этих водорослей способствует образованию лечебных грязей. В некоторых странах (Китай) ряд видов (носток, спирулина и др.) используют в пищу. Предпринимаются попытки массового культивирования водорослей для получения кормового и пищевого белка. Некоторые сине-зеленые водоросли усваивают молекулярный азот, обогащая им почву. Историческая роль. Это старейшая группа, в ископаемом состоянии известны с докембрия. Благодаря деятельности сине-зеленых водорослей появился кислород. В конце протерозоя они утратили свое доминирующее значение. 29. Раскройте сущность процесса двойного оплодотворения у покрытосеменных. Каково эволюционное значение? Эволюционным отличием покрытосеменных от остальных отделов растений является появление особого органа размножения – цветка. Исключительная роль цветка связана с тем, что в нем полностью совмещены все процессы бесполого и полового размножения.В обоеполом цветке осуществляются микро- и мегаспорогенез,опыление и оплодотворение и начальные этапы развития зародыша.Особенности строения цветка обеспечивают осуществление этих функций с наименьшими затратами пластических веществ и энергии. Женским органом размножения, находящимся внутри цветка, является гинецей – совокупность пестиков, мужским – андроцей(совокупность тычинок). В зависимости от наличия обоих этих образований различают однополые и обоеполые цветки.Филогенетически тычинка считается видоизмененным микроспорофиллом.Их количество варьирует от одной до нескольких сотен. Каждая тычинка состоит из суженной нитевидной части – тычиночной нити и обычно расширенной части – пыльника. Пыльник имеет две половинки, соединенных между собой связником. Каждая половинка несет два гнезда-микроспорангия. В гнездах тычинок осуществляются микроспорогенез и микрогаметогенез. В результате формируется пыльцевое зерно, содержащее обычно две клетки – маленькую генеративную и более крупную вегетативную. Генеративная клетка делится однократно и образует 2 мужских гаметы – спермия.Вегетативная клетка при прорастании на рыльце дает начало пыльцевой трубке. Пестик образуется из плодолистиков, которые филогенетически соответствуют мегаспорофиллам. Наиболее существенная для оплодотворения часть пестика- завязь - образует уникальную структуру, напоминающую замкнутый сосуд, где развиваются надежно защищенные семязачатки. Кроме завязи, в состав пестика входят вытянутая часть – столбик –и верхушечная – рыльце.Рыльце пестика - уникальная структура, предназначенная для восприятия пыльцы. В семязачатках, содержащихся в завязи, происходит мегаспорогенез, мегагаметогенез и процесс оплодотворения. Семязачаток после оплодотворения заключенной в нем яйцеклетки(реже без опл-я) развивается в семя. Нуцеллус занимает центральную часть семязачатка и в нем развивается зародышевый мешок. Для осуществления оплодотворения необходимы зрелая жизнеспособная пыльца, попавшая на рыльце пестика, и сформировавшийся зародышевый мешок в семязачатке. Оплодотворению предшествует прорастание пыльцевого зерна. Оно начинается с разбухания зерна на поверхности рыльца и выхода из апертуры пыльцевого зерна пыльцевой трубки. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходят ядро вегетативной клетки и оба спермия. Пыльцевая трубка, как правило, проникает в нуцеллус через микропиле семязачатка. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается(под действием разницы осмотического давления в ней и в нуцеллусе), и все содержимое изливается внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой и образуется диплоидная зигота, дающая затем начало зародышу. Второй спермий сливается со вторичным ядром, располагающимся в центре зародышевого мешка, тем самым образуя триплоидное ядро, развивающееся затем в специальную питательную ткань – эндосперм. Это и есть двойное оплодотворение. Прочие клетки зародышевого мешка либо разрушаются при проникновении пыльцевой трубки, либо дегенерируют. Биологический смысл двойного оплодотворения весьма велик. В отличие от голосеменных, где довольно мощный гаплоидный эндосперм развивается независимо от процесса оплодотворения, у покрытосеменных триплоидный эндосперм образуется лишь в случае оплодотворения. Этим достигается существенная экономия энергетических и пластических ресурсов. Оплодотворение – один из важнейших процессов полового размножения. Его можно подразделить на три фазы: опыление, прорастание пыльцы и рост пыльцевой трубки в тканях пестика и собственно оплодотворение, то есть образование зиготы. Процессу оплодотворения в цветке предшествует опыление — перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика цветка того же или близкого вида, обеспечивающий прорастание пыльцы и возможность оплодотворения. Различают два типа опыления - самоопыление и перекрестное опыление. При самоопылении на рыльце пестика попадает пыльца того же цветка, опыление происходит в пределах одного цветка. При этом материнские и отцовские наследственные свойства очень близки, поэтому возникшее в результате самоопыления потомство из семян по наследственным признакам более однородно. При перекрестном опылении на рыльце пестика переносится пыльца с цветков других растений того же вида. Хотя материнские и отцовские экземпляры при этом и относятся к одному виду, но имеют индивидуальные отличия, поэтому семенное потомство при перекрестном опылении более разнообразно по наследственным признакам и обычно более жизненно. Перенос пыльцы при перекрестном опылении производится с помощью ветра, насекомых, птиц, воды. Для осуществления оплодотворения необходимы два условия: зрелая жизнеспособная пыльца, попавшая на рыльце пестика, и сформировавшийся зародышевый мешок в семязачатке. Оплодотворению предшествует прорастание пыльцевого зерна. Оно начинается с разбухания зерна на поверхности рыльца и выхода из апертуры пыльцевого зерна пыльцевой трубки. В густой цитоплазме кончика пыльцевой трубки идут интенсивные физиологические процессы, вследствие которых несколько размягчаются ткани рыльца и столбика, в которые внедряется пыльцевая трубка. По мере роста пыльцевой трубки в нее переходят ядро вегетативной клетки и оба спермия. В огромном большинстве случаев пыльцевая трубка проникает в мегаспорангий (нуцеллус) через микропиле семязачатка, реже – иным образом. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается под действием разницы осмотического давления в ней и давления в нуцеллусе, и все содержимое изливается внутрь. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой и образуется диплоидная зигота, дающая затем начало зародышу. Второй спермий сливается со вторичным ядром, располагающимся в центре зародышевого мешка, что приводит к образованию триплоидного ядра, развивающегося затем в специальную питательную ткань – эндосперм (от греч. эндон – внутри, сперма – семя). Весь этот процесс получил название двойного оплодотворения. Он впервые описан в 1898 году выдающимся русским цитологом и эмбриологом С. Г. Навашиным. Прочие клетки зародышевого мешка – антиподы и синергиды – либо разрушаются при проникновении пыльцевой трубки, либо дегенерируют. Значение двойного оплодотворения весьма велико. В отличие от голосеменных, где довольно мощный гаплоидный эндосперм развивается независимо от процесса оплодотворения, у покрытосеменных триплоидный эндосперм образуется лишь в случае оплодотворения. С учетом гигантского числа поколений этим достигается существенная экономия энергетических и пластических ресурсов. Зигота и первичная клетка эндосперма, имея двойную наследственность, приобретают большую жизнеспособность и приспособляемость к условиям существования. Отсюда понятна роль многочисленных приспособлений в морфологии и физиологии цветка, направленных на обеспечение перекрестного опыления. В зародышевый мешок могут проникать несколько пыльцевых трубок. Однако спермии этих трубок в оплодотворении, как правило, не участвуют и дегенерируют. Слияние спермиев с ядрами женского гаметофита предшествует деконденсация хроматина в ядрах. 30. По каким критериям можно различать фитоценозы? Фитоценоз – пространственный контур, в пределах которого в разных его частях растительный покров имеет определенное сходство по флористическому составу, структуре и взаимоотношениям мнжду растениями-сообитателями. В экологии изучение фитоценозов используется для определения границ биогеоценозов. Фитоценозы могут быть полночленными,т.е. в них входят все виды, способные произрастать в данных условиях, либо неполночленными. Под флористически неполночленными понимают сообщества,в состав которых входят не все виды, свойственные данному местообитанию. Фитоценология - наука о взаимоотношениях между растениями, о строении растений, динамике фитоценозов, классификации и пространственном размещении фитоценозов на больших площадях. Фитоценоз - всякая совокупность растений на данном участке территории, находящихся во взаимосвязи и характеризующихся определенным составом и строением. Фитоценоз характеризуется: флористическим составом, обилием, структурой, местообитанием. Ф. создает свою фитосреду. Группа однородных фитоценозов называется абстракцией, группа ассоциаций – формация. Структура сообщества (распределение в пространстве и времени): Ярусность – распределение по листовой поверхности, вертикальная расчлененность Мозаичность – горизонтальная расчлененность фитоценозов Синузии – любое пространственно ограниченное сообщество Консорции – структурные единицы, связанные с пищевыми связями и ограниченные в пространстве. Виды в фитоценозе объединены: -по систематике (видовая принадлежность) -по географическому распространению -по хозяйственным признакам -по жизненным формам (эколого-морфологическим признакам) Видовая насыщенность - видовой состав на единицу площади. Мало видов встречается на соленых почвах, в арктических пустынях, солончаковых зонах. Большое разнообразие - в тропиках. Для фитоценоза характерен определенный набор жизненных форм растений. Жизненные формы - формы, в которых вегетативное тело растений находится в гармонии с внешней средой в течение жизни. Существует много классификаций. Система Раункиера: в основе учения - возобновление почек Земли, 2 фактора - влажность и температура, признаки - положение и способ защиты: 1) фанерофиты (деревья) - находятся над землей и ничем не защищены 2) хамефиты (полукустарники) - точки находятся над землей 3) гемикриптофиты (многолетние травы) - в неблагоприятный сезон находятся на почве и защищены опавшими листьями. 4) криптофиты (луковичные) - точки роста - в земле, защищены 5) терофиты (в виде семян - зародыш защищен землей) Фитоценоз характеризуется определенным обилием видов. Методы абсолютного учета обилия подразделяются на: 1) глазомерные - вычисляются в баллах 2) числовые - количество N, объем V, вес W 3) косвенные - проективное покрытие Методы относительного учета: количественное соотношение видов, входящих в сообщество по численности, объему, удельному покрытию. При оценке обилия важно знать массу, она оценивается тремя способами: Масса срезанных растений (сырая), воздушно-сухая масса (подсушенные растения), сухая масса (высушенные растения) Различают общую массу органического вещества (W) - это живое и мертвое вещество B - масса живых организмов (г/м2, кг/м2, т/га) Продуктивность - способность растений продуцировать органическое вещество. Продукция (скорость образования органического вещества): общая первичная, чистая первичная (Пч), первичная продукция опада (По), вещество, используемое гетеротрофами (Пг), вещество, используемое на рост и дыхание (Пд). Побщ = Пч + По + Пг + Пд Роль различных видов в жизни фитоценоза. Система Маклиода: -растения-капиталисты: удерживают за собой территорию; основную энергию затрачивают на поддержание существования для быстрого роста к новому сезону (деревья, луковичные, древесные) -пролетарии: легко распространяются; основная энергия затрачивается на размножение; дают много семян, а затем отмирают Раменский Л.Г. выделял 3 типа фитоценоза: 1. виоленты = силовики = львы. Это растения или животные, которые могут постоять за себя и свою территорию; сильная конкурентоспособность. Для своей жизнедеятельности им необходимо много ресурсов. 2. патиенты = выносливцы = верблюды. Могут жить в крайних условиях. Не обладают конкурентной мощью. 3. эксплеренты = выполняющие = шакалы. При нарушении целостности выполняют роль ремонтника. Система Грайма выделяет 3 типа стратегии: 1. конкурентная 2. толерантная 3. рудеральная Роль человека. С эпохи среднего неолита (1000-2000 лет до н.э) человек стал изменять растительный покров. До 12 в. процветающей породой был дуб, а затем стали сажать и другие деревья. Основные виды воздействия: изменение ареалов растений, их сокращение, непосредственное воздействие на растительные сообщества (распашка земли, рубка леса), изменение среды (воздействие на растительные среды, осушение болот).
№14 Какие минеральные элементы являются реутилизированными? С какими свойствами мин. Эл-ов связана способность ратений к их повторному испольхованию? Способность минеральных веществ к повторному использованию – наз. реутилизация. К реутилизируемым минер. веществам относятся: азот, фосфор, калий. Азот входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот, хлорофилла, витаминов, алкалоидов. Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других азотистых органических соединений в растениях и, следовательно, ростовые процессы. Недостаток азота особенно резко сказывается на росте вегетативных органов. Слабое формирование фотосинтезирующего листового и стеблевого аппарата вследствие дефицита азота, в свою очередь, ограничивает образование органов плодоношения и ведет к снижению урожая и уменьшению количества белка в продукции. Характерным признаком азотного голодания является торможение роста вегетативных органов растений и появление бледно-зеленой или даже желто-зеленой окраски листьев из-за нарушения образования хлорофилла. Азот повторно используется (реутилизируется) в растениях, поэтому признаки его недостатка проявляются сначала у нижних листьев. Фосфор играет исключительно важную роль в процессах обмена энергии в растительных организмах. Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, выделяемая при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей у так называемых макроэргических соединений, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, поглощения питательных веществ из почвы, синтеза органических соединений, их транспорта. При недостатке фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях. Особенно резко дефицит фосфора сказывается у всех растений на образовании репродуктивных органов. Его недостаток тормозит развитие и задерживает созревание, вызывает снижение урожая и ухудшение качества продукции. Растения при недостатке фосфора резко замедляют рост, листья их приобретают (сначала с краев, а затем по всей поверхности) серо-зеленую, пурпурную или красно-фиолетовую окраску. У зерновых злаков дефицит фосфора снижает кущение и образование плодоносных стеблей. Признаки фосфорного голодания обычно проявляются уже на начальных стадиях развития растений, когда они имеют слаборазвитую корневую систему и не способны усваивать труднорастворимые фосфаты почвы. Калий участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, обусловливает водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды и поражаемость культур болезнями. Внешние признаки калийного голодания проявляются в побурении краев листовых пластинок
|
