Схема 1. Цикл развития хламидомонады

Элемент	Символ	Примерное содержание, %	Значение для клетки
Кислород	О		Входит в состав воды и органических веществ
Углерод	С		Входит в состав всех органических веществ
Водород	Н		Компонент воды и органических веществ
Азот	N	3,0	Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов
Кальций	Са	2,5	Входит в состав клеточной стенки
Фосфор	Р	1,0	Входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ
Сера	S	0,25	Входит в состав аминокислот, витамина В1 и некоторых ферментов
Калий	К	0,25	Содержится в клетке только в виде ионнов, участвует в процессах фотосинтеза
Натрий	Na	0,1	Содержится в клетке только в виде ионнов
Магний	Mg	0,07	Входит в состав хлорофилла, активирует энергетический обмен
Железо	Fe	0,01	Участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза
Медь	Cu	следы	Участвует в процессе фотосинтеза
Марганец	Mn	следы	Участвует в ассимиляции азота при фотосинтезе
Молибден	Mo	следы	Участвует в процессах связывания атмосферного азота и в процессе фотосинтеза
Кобальт	Со	следы	Участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, входит в состав витамина В12
Бор	В	следы	Влияет на ростовые процессы растений
Цинк	Zn	следы	Участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и спиртовом брожении

АВТОТРОФЫ (от греч. autos – сам + tropfos – пища, питание) – организмы обладающие способностью синтезировать органические вещества из неорганических, используя для этого световую энергию солнца или энергию химических связей. В зависимости от источника энергии различают две группы автотрофов – фотоавтотрофы и хемоавтотрофы. АГРОБИОЦЕНОЗ (от греч. аgros – поле + bios – живое + koinos – общий, сообщество) – искусственно созданное человеком сообщество растений, животных, микроорганизмов и грибов, предназначенное для получения сельскохозяйственной продукции. Основными доминантами агробиоценоза являются культивируемые растения, при этом чаще растительный покров образован одним видом и одним сортом культурных растений (принцип монокультуры).АЗОТФИКСАЦИЯ – процесс связывания атмосферного азота и перевода его из недоступной для большинства организмов молекулярной формы N₂ в связанное состояние (NH₃, NH₄⁺), после чего становится возможным его включение в состав органических соединений. Осуществляется бактериями, имеющими особый мультиферментный комплекс – нитрогеназу. Азотфиксаторами являются как свободноживущие (многие цианобактерии, азотобактерии, клостридии), так и симбиотические (ризобиум) виды. АНДРОЦЕЙ (от лат. andros – мужской + keinos – собрание) – совокупность тычинок в цветках покрытосеменных растений. АНТЕРИДИЙ (от греч. antheros – цветущий) – орган полового размножения грибов, водорослей, моховидных, а также высших растений, за исключением голо- и покрытосеменных, в котором образуются сперматозоиды или спермии. АРХЕГОНИЙ (от греч. arche – древность, начало + gone – образование) – орган полового размножения у низших и высших растений, кроме покрытосеменных, в котором образуются ооциты (яйцеклетки). БИОТА (от греч. biote – жизнь) – совокупность видов растений, животных, микроорганизмов и грибов, встречающихся на определённой территории, при этом, в отличие от биоценоза, эти виды могут не иметь экологических связей. БОТАНИКА (от греч. botane – трава), – иначе фитология, – наука о растениях. В настоящее время представляет собой комплекс отдельных дисциплин, выделяемых в соответствии с представлениями об уровнях организации живого. В комплексе ботанических наук выделяют как самостоятельные дисциплины: цитологию, анатомию, морфологию, физиологию растений, фитопатологию, генетику и селекцию растений, а также систематику, географию, экологию растений, палеоботанику, эволюцию растений, геоботанику, флористику, промышленную и индикационную ботанику, охрану растительного мира, космическую ботанику и многие другие. БУТОН – цветочная почка. К моменту созревания пыльцы и развития плодолистиков бутон раскрывается. ВАКУОЛИ (от лат. vacuus – пустой) – клеточные органеллы, представляющие собой наполненные жидкостью мембранные мешочки. Встречаются главным образом в растительных клетках, занимают центральное положение в цитоплазме. Мембрана вакуоли растительной клетки называется тонопластом, а содержимое – клеточным соком. В последнем могут находиться запасные питательные вещества, растворы пигментов, отходы жизнедеятельности, гидролитические ферменты и даже яды. Роль вакуолей в жизни клеток растений очень велика, так как они участвуют в создании осмотического давления клетки и поддерживают ее тургесцентность. ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ – тип бесполого размножения, характерный для многих групп растений (от водорослей до цветковых). Как правило, при вегетативном размножении от материнского организма отделяется достаточно хорошо дифференцированная часть или же образуются особые структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения (например, луковицы, клубни, клубнелуковицы, корневища, почки и др.). Принципиально вегетативное размножение практически не отличается от фрагментации или почкования, но традиционно этот термин применяется по отношению к растительным организмам и, в противоположность фрагментации и почкованию, лишь иногда к животным. ВЕНЧИК – совокупность лепестков цветка. Вместе с чашечкой образует околоцветник. Венчик может быть сростнолепестный (например, колесовидный – у паслёновых, колокольчатый – у колокольчиковых, губовидный – у губоцветных, ворончатый – у вьюнковых) и свободнолепестный (у розоцветных, лилейных и т.д.). Иногда срастаются только некоторые лепестки венчика (например, лодочка в цветках бобовых состоит из 2 лепестков). В формулах цветков обозначается буквой c (corolla). ВОДОРОСЛИ – группа фотосинтезирующих автотрофных эукариот, объединяющая несколько отделов низших растительных организмов. От высших их отличает более простая морфологическая организация (тело не разделено на корень, стебель, лист), отсутствие тканевой дифференцировки, специфические жизненные циклы с чередованием ядерных фаз, а также ряд физиологических и биохимических особенностей. В настоящее время насчитывается около 20 700 видов различных водорослей, относящихся к следующим отделам: красные, бурые, зелёные, золотистые, жёлто-зелёные, диатомовые, криптофициевые и эвгленовые. Представители этих отделов различаются между собой главным образом особенностями организации клеток, специфическим набором пигментов, видом запасных питательных веществ (при их наличии), организацией жгутиков и рядом других черт. Эти растения обитают главным образом в воде, однако большое число видов поселяется на суше (на поверхности почвы, влажных камнях, коре деревьев).

 

Таблица 10. Основные признаки главнейших систематических групп растений

Систематическая группа, число видов	Особенности строения	Особенности жизненного цикла	Представители и их значение
Низшие растения
Отдел Зеленые водоросли, 20 тыс. видов	Одноклеточные, колониальные и многоклеточные слоевищные растения, встречающиеся в пресных и соленых водоемах, на сырой почве и коре деревьев в симбиозе с грибами (лишайники). Питаются автотрофно за счет фотосинтеза в хроматофорах, содержащих зеленый пигмент – хлорофилл. В результате фотосинтеза образуют крахмал	Размножаются бесполым путем при помощи спор и вегетативно – кусочками слоевища. Половое размножение связано с образованием и последующим слиянием гамет. Зимуют на стадии зиготы (2n) на дне водоемов. В цикле преобладает вегетативное гаплоидное поколение (n)	Одноклеточные: хламидомонада, хлорелла – составляют фитопланктон водоемов, служащий пищей водным рачкам и рыбам; многоклеточные: улотрикс, спирогира, кладофора – обогащают воду кислородом и образуют основную массу органических веществ водоема
Отдел Бурые водоросли, 1,5 тыс. видов	В основном многоклеточные обитатели дна моря (бентос) до глубины 50 м. Слоевище состоит из стеблевой, листовой частей и ризоидов (достигает у некоторых видов десятков и сотен метров). Питаются автотрофно за счет фотосинтеза в хроматофорах, содержащих кроме хлорофилла бурый пигмент – фукоксантин и оранжевые – каротиноиды. Продуктами фотосинтеза являются сахароспирты – маннит и ламинарин	В цикле развития преобладает споровое поколение – спорофит (2n). В спорангиях на спорофите в процессе мейоза образуются споры (n), из которых развивается половое поколение – гаметофит (n), образующий в антеридиях и архегониях сперматозоиды и яйцеклетки. Спорофит развивается из зиготы в результате оплодотворения	Фукус, цистозейра, саргасса, хорда образуют на дне морей обширные заросли, служащие прибежищем для обитателей дна. В промышленности из водорослей получают соли калия, йод, альгиновую кислоту; пищевое применение имеет ламинария (морская капуста)
Отдел Красные водоросли, или Багрянки, 4 тыс. видов	В основном многоклеточные обитатели дна моря (бентос) до глубины 100 м. Хроматофоры звездчатой формы содержат красный пигмент фикоэритрин и синий фикоциан. Продуктом фотосинтеза является багрянковый крахмал. Оболочки клеток некоторых видов могут минерализоваться солями магния и кальция	Размножаются бесполым и половым путем. В цикле развития отсутствуют жгутиковые стадии. Полностью преобладает споровое поколение, образующее в спорангиях споры (n)	Вместе с коралловыми полипами участвуют в формировании океанических островов; в промышленности из анфельции получают агар- агар; пищевое применение имеет порфира
Высшие споровые растения
Отдел Моховидные, или Мхи, 25 тыс. видов	Невысокие наземные травянистые растения, не имеющие проводящих тканей. Побеги несут листоподобные органы – филлоиды и корнеподобные – ризоиды. Питаются автотрофно за счет фотосинтеза. Многие виды обладают гигроскопичностью – способностью удерживать большое количество атмосферной влаги (за счет водоносных клеток филлоидов). Встречаются преимущественно в холодном и умеренном климате Северного полушария и в высокогорьях	В цикле преобладает половое поколение – гаметофит (n), развивающийся на протонеме. В антеридиях и архегониях на гаметофите развиваются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения необходима вода. Из зиготы (2n) развивается споровое поколение – спорофит (2n), паразитирующий на гаметофите. В спорангиях на спорофите в результате мейоза развиваются споры (n)	Приводят к заболачиванию почв и образованию верховых болот (торфяной мох – сфагнум); слагают растительный покров тундры и хвойных лесов (зеленые мхи); образуют торфяники в результате отмирания побегов (сфагнум)
Отдел Плауновидные, или Плауны, 0,5 тыс. видов	Многолетние травянистые растения, встречающиеся преимущественно во влажных местах. Стебли имеют проводящие ткани. Побеги, стелющиеся с придаточными корнями и шиловидными листьями. Верхушки побегов приподнимаются и заканчиваются спороносными колосками – стробилами со спороносными листиками – спорофиллами. На спорофиллах располагаются спорангии со спорами	В цикле преобладает половое поколение – спорофит (2n), в спорангиях которого образуются споры (n). Из спор развивается половое поколение – гаметофит (n), называемый заростком. Заросток не содержит хлорофилла и существует в симбиозе с грибницей грибов несколько лет. После оплодотворения, для которого необходима вода, из зиготы развивается спорофит (2n)	Нуждается в строжайшей охране (плаун булавовидный); споры плауна в виде порошка (ликоподий) использовались в медицине в качестве присыпки и в металлургии при фасонном литье
Отдел Хвощевидные, или Хвощи, 0,03 тыс. видов	Многолетнее травянистое растение с крахмалосодержащим корневищем, зелеными мутовчато-ветвящимися побегами и чешуевидными листьями, лишенными хлорофилла. В оболочках клеток содержится большое количество кремнезема, придающего всему растению жесткость. Существуют специализированные спороносные побеги, лишенные хлорофилла, несущие спороносные колоски – стробилы	В цикле преобладает споровое поколение – спорофит (2n). Из спор на влажной почве развиваются мужские и женские гаметофиты – заростки (n). После оплодотворения (необходима вода) из зиготы развивается предросток, а из него – молодой спорофит (2n)	Сорные растения на полях (хвощ полевой); побеги используются в медицине как мочегонное средство, могут служить индикатором кислых почв, требующих известкования; ядовитые растения (хвощ топяной)
Отдел Папоротниковидные, или Папоротники, 10 тыс. видов	Многолетние травянистые растения с корневищем и придаточными корнями, спороносными листьями стеблевого происхождения (вайи). Молодые листья улиткообразно свернуты и развиваются в течение трех лет	В цикле преобладает споровое поколение – спорофит (2n). Из споры развивается на влажной почве заросток сердцевидной формы – гаметофит (n). Заросток существует как самостоятельное растение, на нем в антеридиях и архегониях развиваются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Для оплодотворения необходима вода. Из зиготы развивается спорофит (2n)	Завоевание папоротниками суши оказалось неполным. Большинство видов вымерло (Карбон, Палеозой), образовав залежи каменного угля. Используются для озеленения интерьеров (нефролепис, адиантум, асплениум); из корневищ готовят лекарственные препараты, обладающие глистогонным действием (щитовник мужской)
Высшие семенные растения
Отдел Голосеменные, 0,8 тыс. видов (главная группа – класс Шишконосные, порядок Хвойные)	Вечнозеленые (реже листопадные) деревья и кустарники (травянистых форм нет) с прямостоячими многолетними стеблями и стержневыми корневыми системами. В древесине вместо сосудов расположены трахеиды. Ситовидные трубки луба не имеют клеток-спутниц. В древесине много смоляных ходов, заполненных смолой (живица). Ярко выражены годичные кольца прироста древесины. Листья игольчатой формы (хвоя), многолетние, с одной главной жилкой и мощной кутикулой из воска, защищающей эпидермис от излишнего испарения	В цикле полностью преобладает спорофит (2n). Мужской гаметофит – пыльцевое зерно (микрогаметофит) и женский гаметофит – два архегония с яйцеклетками (мегагаметофит) развиваются в спорангиях на специальных спороносных побегах – мужских и женских шишках. Вода для оплодотворения не нужна. Спермии проникают в яйцеклетки при помощи пыльцевой трубки, развивающейся при прорастании пыльцы. Пыльца переносится ветром. В результате оплодотворения развивается семя с семенной кожурой, зародышем и эндоспермом (n), семя расположено открыто на чешуях женских шишек	Хвойные слагают древесный ярус лесов умеренной зоны (ель, сосна, лиственница, пихта); древесина широко используется как строительный материал и сырье для целлюлозно-бумажной промышленности; из смолы получают скипидар и канифоль
Отдел Покрытосеменные, или Цветковые, 250 тыс. видов	Корни, стебли, листья имеют сложные проводящие ткани, состоящие из сосудов и ситовидных трубок с клетками-спутницами. Образуют цветки – видоизмененные генеративные побеги, в которых развиваются органы спороношения – тычинки и пестики. Перенос пыльцы (опыление) осуществляется различными способами (чаще всего с помощью насекомых). В результате процесса оплодотворения развивается семя, находящееся внутри плода. Наряду с семенным, широко представлены различные способы вегетативного размножения с помощью корней, побегов и видоизмененных вегетативных органов	В цикле полностью преобладает спорофит (2n). Из микроспор в пыльниках тычинок развивается мужской гаметофит – пыльцевое зерно (микрогаметофит), а из мегаспоры в семязачатке развивается женский гаметофит – мегагаметофит – зародышевый мешок, имеющий покровы с пыльцевходом. Оплодотворение двойное. Оба спермия сливаются с клетками женского гаметофита. Образующееся в результате оплодотворения семя содержит зародыш с 1 или 2 семядолями, семенную кожуру и эндосперм (3n). Семя находится внутри плода, образующегося из завязи или других частей цветка	Преобладающая группа растений, известная с Мелового периода Мезозоя: широко распространены на всех материках, известны все жизненные формы; образуют сложные многоярусные растительные сообщества; много культурных и хозяйственно ценных дикорастущих растений, представляющих интерес для человека

Схема 1. Цикл развития хламидомонады