ЦИТОПЛАЗМА 11 страница

Эра	Периоды и эпоха	Начало, млн лет назад	Длительность, млн лет	Растительный и животный мир
Палеозой	Девон	405± 10		В конце девона появляются древнейшие голосеменные - птеридоспермы. В позднем девоне вымирают риниофиты. Из животных характерны амфибии, бескрылые насекомые, рыбы
	Силур	440 ±10		В конце силура растения выходят на сушу. Появляются древнейшие риниофиты, некоторые мхи. Господствуют морские беспозвоночные, возникают архаичные группы рыб
	Ордовик	500 ±15		Наземные растения неизвестны, разнообразие водорослей. Первые позвоночные - бесчелюстные
	Кембрий	570 ± 15		Наземные растения неизвестны, разнообразие водорослей, расцвет морских беспозвоночных, позвоночные отсутствуют

СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ

Систематика растений изучает многообразие растительных организмов.

Основная задача систематики - классификация огромного многообразия растений. Современная систематика развивается в тесной связи с другими науками: морфологией, цитологией, генетикой, биохимией, эмбриологией, экологией, биогеографией и др. Теоретической основой систематики служит эволюционное учение. "Систематика есть одновременно и фундамент, и венец биологии, ее начало и конец. Без систематики мы никогда не поймем жизни в ее изумительном многообразии, возникшем в результате долгой эволюции" (А.Л.Тахтаджян, 1974).

Современная систематика включает три раздела: таксономию, номенклатуру и филогенетику.

Таксономия изучает теорию и практику классификации организмов, т. е. распределение огромного множества уже известных и вновь открытых организмов в соответствии с их сходством и

разлиниями по определенным соподчиненным друг другу таксономическим единицам. Основная таксономическая единица для всей биологии - вид. Каждый вид принадлежит к какому-либо роду, род - к семейству, семейство - к порядку, порядок - к классу, класс - к отделу, отдел - к царству. Это иерархическая система

Рис. 139. Филогенетические отношения между основными группами живых организмов

классификации. Каждый вид имеет двойное, или бинарное, название: родовое и видовое. Например, клевер ползучий - Trifolium repens L. После названия вида заглавной буквой ставится фамилия ученого, открывшего этот вид. Бинарная номенклатура введена и опубликована в 1753 г. в труде известного шведского ученого Карла Линнея "Species plantamm" ("Виды растений").

Вся совокупность существующих названий таксонов и система правил, регулирующих установление и использование этих названий, относится к разделу номенклатуры. Главная задача номенклатуры - стабильная система названий. Существуют правила образования названий для различных таксономических категорий в целях определения их уровня: например, для семейства в латинском названии используется окончание -ceae (семейство Бобовые - Fabaceae, Лютиковые - Ranunculaceae и т.д.), для порядков - ales (порядок Бобовоцветные - Fabales и т.д.), для отделов - phyta (отдел Цветковые растения - Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли - Chlorophyta и т.д.). Существует международный кодекс ботанической номенклатуры, который совершенствуется и утверждается на ботанических конгрессах раз в шесть лет.

Филогенетика устанавливает родство организмов в историческом плане, восстанавливает филогенез всех живых организмов в целом и отдельных систематических групп (рис. 139).

Каждый таксон обладает совокупностью морфологических, анатомических, экологических и ряда других характеристик, а также определенными способами размножения (бесполое, вегетативное и половое).

Все растения делят на две большие группы: низшие и высшие. У низших растений вегетативное тело не расчленено на органы (корень, стебель, лист) и представлено талломом, или слоевищем. Слоевище может быть как одноклеточным, так и многоклеточным. У высших споровых и семенных растений тело расчленено на вегетативные органы, состоящие из разнообразных тканей, выполняющих разные функции.

Из низших растений в данном пособии кратко рассматриваются следующие отделы: Синезеленые водоросли, Зеленые, Бурые, Красные, Диатомовые водоросли, Лишайники. Из высших споровых растений - отделы Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные; из семенных - Голосеменные и Цветковые растения.

 

 

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В СИСТЕМАТИКЕ

Как и любая наука, систематика растений имеет свои методы исследования для решения основных задач. Одна из существенных задач - выяснение сходства и различия между таксонами.

Историческую последовательность происхождения того или иного таксона, родство таксонов в общих чертах можно установить, изучая ископаемые растительные остатки. С помощью палеоботанических находок можно восстановить эволюцию отдельных растений и даже целых флор на нашей планете. Однако этого недостаточно: нужны косвенные доказательства. Среди косвенных методов познания филогении большую роль играет сравнительно-морфологический - основной метод систематики. Этим методом изучают макроструктуру организмов, он не требует специального оборудования, им пользовались ботаники еще до изобретения микроскопа. С развитием и совершенствованием микроскопической техники сравнительно-морфологический метод стали использовать более точно.

Эмбриологический, сравнительно-анатомический и онтогенетический методы - варианты сравнительно-морфологического метода. С их помощью изучают микроскопические структуры тканей, зародышевых мешков, последовательность развития гаметогенеза и т.п. Сравнительно-цитологический и кариологический методы помогают анализировать признаки организмов на клеточном уровне, на уровне кариотипа. Методы молекулярной биологии дают возможность сравнительного изучения геномного сходства таксонов. С помощью спорово-пыльцевого анализа - палинологического метода при хорошо сохранившихся оболочках спор и пыльцы вымерших растений устанавливают возраст отложений и характер флор того времени. В систематике используют также методы определения химического состава растений, иммунологические (устанавливают родство организмов на основе сходства биологической активности белка), физиологические (определяют морозе- или засухоустойчивость растений и др.), эколого-генетический (дает возможность узнать границы фенотипической реакции таксона, изучить изменчивость и подвижность признаков в зависимости от экологических факторов), гибридологический (основан на изучении гибридизации таксонов). В систематике растений иногда используют математические, географические, археологические и другие методы.

Объектами исследований в систематике служат живые растения или их фиксированные части (гербарии, коллекции крупных плодов, шишек, спилов древесины и др.), а также спиртовые и формалиновые препараты.

.

ПОНЯТИЕ О ВИДЕ

Со времен Карла Линнея основными систематическими единицами в органическом мире считаются род (genus) и вид (species). К.Линней считал виды неизменными и постоянными. Д. Рей впервые дал определение вида как совокупности особей,

происшедших из семян одного растения. Ч.Дарвин считал, что вид - явление историческое и динамическое: вид развивается, достигает полного развития, а затем клонится к упадку (вследствие изменения жизни и борьбы с другими видами) и исчезает. Виды возникают из разновидностей (более мелких единиц, чем вид); разновидности - это "зачинающиеся виды". В дальнейшем понятие о виде совершенствовалось, уточнялось, однако до сих пор не существует его точного определения. Многие систематики пытались дать определение вида. Одно из наиболее распространенных принадлежит В.Л.Комарову (1945): "...вид есть совокупность поколений, происходящих от общего предка и под влиянием среды и борьбы за существование обособленных отбором от остального мира живых существ; вместе с тем вид есть этап в процессе эволюции". Вид обладает определенным устойчивым географическим ареалом, территорией, за пределами которой он практически не встречается, т.е. каждый вид обитает в сходных экологических условиях, имеет общий ареал и т.д.

В природе виды представлены совокупностью особей - популяциями, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфологических признаков и разных типов взаимоотношений со средой обитания и отделенных от других таких же совокупностей особей барьером нескрещиваемости. Преобладающее большинство ученых, начиная с Ч.Дарвина, считают, что видообразование происходит под действием естественного отбора путем дивергенции - разветвления предкового вида на два или несколько новых. Поэтому принято выделять более дробные таксоны - подвиды, разновидности, формы, или морфы.

Подвиды (subspecies) - более мелкие таксоны внутри вида, обладающие своим ареалом, например многие полиморфные виды: щавель обыкновенный (Rumex acetosa L.), облепиха крушиновидная (Hippophae rhamnoides L.) и др.

Разновидности (varietas) еще менее различаются между собой, чем подвиды, они не имеют даже собственного ареала, признаки закреплены наследственно.

Формы, или морфы (forma, morpha), - таксоны с еще более мелкими отличиями от вида, которые возникают и изменяются под действием внешней среды и не закреплены наследственно.

Сорт (cultivar) - группа особей в пределах вида, подвида, разновидности, отличающаяся рядом наследственно стойких признаков (крупноплодность, слабая околюченность, высокая урожайность и др.), не передающихся по наследству и имеющих важное народнохозяйственное значение. При семенном размножении по закону Менделя происходит расщепление в потомстве, поэтому для сохранения материнских признаков сорта обычно размножают вегетативно. Среди всех культурных растений известно множество

сортов, например, у облепихи (Я. rhamnoides L.), относительно молодой плодовой культуры, известно более 150 сортов.

Близкие по совокупности признаков виды объединяются в роды (genus). Роды по принципу общности происхождения объединяются в семейства (familia), семейства - в порядки (ordo), порядки - в классы (classis) и т.д. Внутри порядков и классов есть более мелкие таксоны: подпорядки (subordo), подклассы (subclassis).

ВИРУСЫ - VIRUS

Вирусы (от лат. "virus" - яд) - это неклеточная форма жизни. Они являются облигатными паразитами, т.е. могут функционировать только внутри одно- или многоклеточного организма.

Первооткрыватель вирусов Д. И. Ивановский выявил у них два основных свойства: они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие бактерии, и их невозможно в отличие от клеток выращивать на искусственных питательных средах. Лишь с помощью электронного микроскопа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ (от 20 до 3000 нм) и оценить многообразие их форм.

Вирусы - инфекционные агенты. Попав в клетку, вирусные гены нарушают нормальные процессы в клетке, иногда приводят к гибели и заболеванию всего организма. Ни один из вирусов не способен к самостоятельному существованию.

Устроены вирусы очень просто. Они состоят из фрагментов генетического материала ДНК или РНК, которые составляют основу вируса, окруженных белковой оболочкой из одинаковых повторяющихся субъединиц - капсомеров (рис. 140).

Среди вирусов есть бактериофаги - наиболее сложно устроенные вирусы, паразитирующие на бактериях. Вирусы могут воспроизводить себя только внутри живой клетки, поэтому являются облигатными паразитами. Попав внутрь клетки хозяина и используя свою ДНК или РНК, они дают клетке команду синтезировать новые копии данного вируса.

Рис. 140. Схематический разрез вируса, имеющего капсомерное строение: 1 - капсомеры (образуют капсид - белковую оболочку); 2- внутренняя область вирусной частицы; 3 - генетический материал (ДНК или РНК); 4 - оболочка (бывает у крупных вирусов)

Вирусы - возбудители заболеваний растений, животных и человека. Вирусные болезни животных - ящур крупного рогатого скота, чума птиц, рожистое воспаление свиней. У растений вирусы вызывают следующие заболевания: мозаика листьев (желтые пятна на листьях), карликовость или морщинистость листьев, карликовость и бронзовая окраска томатов. Среди заболеваний человека вирусную природу имеют грипп, оспа, свинка, корь, коревая краснуха, полиомиелит, желтая лихорадка и др.

 

НАДЦАРСТВО ДОЯДЕРНЫЕ -ПРОКАРИОТЫ - PROCARYOTA

ЦАРСТВО ДРОБЯНКИ - MYCHOTA

Подцарство Настоящие бактерии - Bacteria

Бактерии - это мельчайшие обычно одноклеточные организмы размером от 0,1 до 10 мкм, видимые под микроскопом. Клетка бактерий имеет плотную стенку, состоящую из полисахаридов, соединенных с пептидами или липидами. Форма клеток разнообразна: округлые - кокки, палочковидные - бациллы; спиралевидные - спириллы; изогнутые в виде запятой - вибрионы.

Внутри клетки бактерии находится цитоплазма, мембрана которой образует впячивания - мезосомы, в которых у фотосинтезирующих бактерий находятся фотосинтезирующие пигменты. Бактерии не имеют компактного ядра. Генетический материал представлен одиночными молекулами ДНК (см. рис. 2). Белок в клетке бактерий синтезируется в рибосомах. Питание автотрофное, гетеротрофное и хемотрофное.