Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Естествознание (Ботаника. Зоология). Учебное пособие для СПО
.pdf
51
6. В результате каких процессов в онтогенезе высших споровых расте-
ний происходит смена гаплоидной фазы на диплоидную и наоборот?
7. Опишите гаметофит и спорофит мха Кукушкин лён.
8. Назовите представителей отдела Мохообразные. Где они обитают?
9. Назовите представителей отдела Плауновидные. Где они обитают?
10. Назовите представителей отдела Хвощевидные. Где они обитают?
11. Как выглядит спорофит хвоща полевого? Как устроена спора?
12. Какую особенность имеют листья папоротника, как они называются?
13. Опишите половое поколение папоротника, как оно называется?
14. Назовите представителей отдела Папоротникообразные. Где они
произрастают?
15. Назовите разноспоровые растения из разных отделов споровых рас-
тений.
Лабораторное занятие 6
Тема: Характеристика отделов высших споровых растений
Цель занятия: Изучить особенности строения представителей и цик-
лов развития высших споровых растений.
Работа 1. Особенности строения мха
Изучите по гербарным образцам особенности строения кукушкина
льна, сфагнума. Определите признаки сходства и отличия. Запишите их. За-
рисуйте мужской и женский гаметофит, женский гаметофит со спорофитом
(коробочку с ножкой) мха кукушкин лен. Подпишите, указав систематиче-
ское положение растения.
Работа 2. Цикл развития мха
Изобразите схему цикла развития мха кукушкин лен. Около каждого
рисунка цикла обозначьте ядерную фазу, укажите гаметофит и спорофит.
Работа 3. Особенности строения плауна
Рассмотрите гербарий спорофита плауна булавовидного, его вегетатив-
ные органы и орган спороношения. Зарисуйте внешний вид спорофита. Дай-
те названия разнообразным листьям спорофита. Подпишите, указав система-
тическое положение растения.
Работа 4. Особенности строения спороносного колоска селагинеллы
При увеличении микроскопа рассмотрите препараты спороносных ко-
лосков плауна булавовидного и селагинеллы. Найдите признаки сходства и
52
различия. Зарисуйте спороносный колосок селагинеллы. Обозначьте: ось,
микро — мегаспорофиллы, микро — и мегаспорангии, микро — и мегаспоры. Рисунок подпишите, указав систематическое положение растения.
Работа 5. Особенности строения хвоща
По гербарному образцу изучите особенности строения спорофита
хвоща полевого. Зарисуйте его спороносный (весенний) и вегетирующий
(летний) побеги с корневищами. Обозначьте спороносный колосок, споро-
филлы на нем. Рядом изобразите споры, рассмотренные на временном пре-
парате при увеличении микроскопа. Отметьте элатеры, опишите условия их
раскручивания. Подпишите, указав систематическое положение растения.
Работа 6. Особенности строения и цикла развития папоротника
Рассмотрите гербарные образцы папоротников. Найдите на спорофите
сорусы. Рассмотрите препарат разреза соруса при увеличении микроскопа.
Сравните с препаратом спороносного колоска плауна. Запишите сходство и
различие. Зарисуйте схему цикла развития папоротника щитовника мужского, обозначив поколения, особенности ядерных фаз. Рисунок подпишите,
указав систематическое положение растения. В аквариуме рассмотрите вод-
ный папоротник — сальвинию. Найдите отличительные признаки. Запишите.
Вопросы для обсуждения
1. Что вырастает из споры мха — листостебельное растение или коро-
бочка на ножке?
2. Молодой спорофит папоротника не покидает заростка. Какой набор
хромосом несет заросток и молодое растение на нем?
3. Что общего в строении хвоща и папоротника? Почему их относят к
высшим растениям?
4. Какими общими признаками характеризуются разноспоровые выс-
шие растения?
5. Водные растения часто называют водорослями. Все ли растения
водной среды относятся к водорослям?
6. У какого спорового растения его части заменяют вату и йод?
7. Почему корневище папоротника орляка может образовывать «мыль-
ную пену», где используется это свойство?
8. Какое растение англичане называют «лошадиным хвостом»?
53
Семенные растения
Общая характеристика. Морфологические и анатомические признаки растений. Семенные — разноспоровые растения. Систематика.
Семенные растения по своему внешнему облику, так же как по строе-
нию и биологическим особенностям, чрезвычайно разнообразны. Тело у по-
давляющего большинства расчленено на сложно устроенные органы: корень,
стебель и листья. Во внутреннем строении они имеют ткани, состоящие из
определенных по форме клеток, которые выполняют соответствующие функ-
ции. Семенные растения — это разноспоровые формы, у которых имеются
спорангии двух типов: микроспорангии с мелкими микроспорами, и мега-
спорангии, где развиваются более крупные мегаспоры. Каждая мегаспора да-
ет начало женскому гаметофиту, а микроспора - мужскому гаметофиту. Оба
гаметофита крайне редуцированы. Семенные растения размножаются семе-
нами, а не спорами. Половой процесс не связан с капельно-жидкой средой,
поэтому эти растения могут произрастать в засухоустойчивых условиях. Появление семени имело большое эволюционное значение, так как зародыш,
дающий новое растение, находится под покровом кожуры и для своего раз-
вития содержит запас питательных веществ. Он образуется в семязачатке по-
сле процесса оплодотворения и развивается за счет материнского растения.
Семенные растения представлены отделами: Голосеменные и Покрытосе-
менные, или Цветковые.
Отдел Голосеменные
Общая характеристика отдела. Характеристика классов. Представители.
Цикл развития разноспорового хвойного растения. Распространение. Значение голосеменных растений.
Голосеменные растения — это древесные и кустарниковые формы, ис-
ключительно сухопутные. Основную группу составляют хвойные растения
(сосна, ель, лиственница, туя, можжевельник и др.). Спорофит всегда состоит
из вегетативных органов — стебля, корня и листьев, а гаметофит редуциро-
ван и не имеет самостоятельного существования. Побеги у хвойных растений
либо только удлиненные, либо двух типов — удлиненные и укороченные.
Подавляющее большинство представителей — вечнозеленые растения; про-
54
должительность жизни листьев определяется как биологическими особенностями пород, так и экологическими условиями их жизни. У светолюбивых
пород листья живут от 2 до 5 лет, у теневыносливых — до 10–15 лет, а в высокогорных условиях — даже до 25–30 лет. Листья у тропических форм ча-
сто крупные, перисторассеченные. У большинства представителей листья
цельные, часто в виде игл (хвои), чешуй, или более широкие. Все вечнозеленые породы имеют жесткие, покрытые жироподобным веществом - кутином,
листья; устьица у них располагаются на нижней стороне в углублениях, что
значительно сокращает испарение воды в зимний период. Вегетативное размножение большинству голосеменным растениям не свойственно, исключение составляют пихта и секвойя, способные образовывать поросль. У неко-
торых представителей возможно размножение черенками или отводками.
Спороношение у голосеменных растений наступает в разном возрасте: у све-
толюбивых видов — на 15–20-м году жизни, а у медленно растущих теневыносливых — на 40–60 — 80-м годах жизни. Самая характерная черта этих
растений — наличие сложного многоклеточного образования — семени, которое содержит зародыш. Стебель может достигать огромного возраста — до
трех и более тысячи лет, соответственно и размеры его могут быть весьма
велики — до 120–150 м. Для подавляющего большинства голосеменных ха-
рактерно наличие шишек, или стробил, несущих на себе спорофиллы с орга-
нами бесполого размножения — спорангиями. Различают мужские шишки, в
которых образуются пыльцевые зерна. С помощью ветра пылинки перено-
сятся на женские шишки. Они имеют центральную ось, на которой в пазухе
кроющих чешуй развиваются семенные чешуи, несущие один — два семязачатка. После оплодотворения в каждом — формируется зародыш с питатель-
ным веществом. Семязачаток превращается в семя, которое открыто, голо
лежит на семенной чешуе, отсюда и название всей группы — голосеменные
растения. Отдел включает классы, как вымершие, так и те, представители которых живут в современных условиях.
Класс Саговниковые, или Цикадовые. Самая древняя группа из ныне
живущих голосеменных. Произрастают в Америке, Австралии и на прилегающих островах Южной Африки, Азии. В Европе эти растения не встречают-
ся. Саговники характеризуются большим разнообразием стеблей. У растений
в молодом возрасте стебель может иметь клубневидную форму, а затем превращаться в шаровидную, цилиндрическую, реповидную, напоминая корнеплоды. У большинства видов формируется прямой, неветвящийся, колоновидный ствол, на вершине несущий крону крупных перистых листьев. Такие
55
саговники похожи на пальмы, и нередко их называют саговыми пальмами.
Это макрофильная линия эволюции в строении листьев. Наиболее известны-
ми представителями являются — замия и саговник.
Класс Оболочкосеменные включает три порядка: Эфедровые, Вельвичивые, Гнетовые. Своеобразие представителей класса заключается, прежде
всего, в строении репродуктивных органов: в основании микро — и мега-
стробил находится покров из одной или несколько пар чешуевидных листьев;
этот покров остается при семенах, поэтому класс называется оболочкосе-
менные, или покровосеменные. Представитель: эфедра, или кузьмичева тра-
ва. Из-за внешнего сходства с хвойными растениями имеет еще название —
хвойник. Эфедра — обильно ветвящийся кустарник. Это двудомное расте-
ние, произрастающее в пустынных, скалистых, степных сообществах Средиземноморья, Азии, Америки. В степях юга России встречается эфедра двух-
колосковая. Вельвичия удивительная — оригинальное растение встречается
только в каменистых пустынях Намибии и Анголы. Это мощные растения,
живущие столетиями. Деревянистый ствол почти полностью находится под
землей. От него отходит длинный, толстый, слабо ветвящийся корень. Над
землей ствол поднимается всего на несколько сантиметров. Удивительность
заключается в том, что растение имеет два листа до 2–3 м длиной. По мере
старения листья на вершине разрываются на продольные полоски. Они слегка закручиваются вниз и стелятся по земле, постепенно отмирая. Возраст
растения может достигать до 2 000 лет. Гнетумы распространены во влажных
тропических лесах Азии, Южной Америки и Западной Африки. Большин-
ство видов — лианы, но встречаются небольшие деревья и кустарники. Все
виды имеют широкие, цельные, супротивно расположенные листья с сетчатым жилкованием. Растения двудомные. При созревании семян внешний по-
кров образует сочный мясистый слой ярко-розового цвета, а внутренний —
становится твердым, каменистым.
Класс Гинкговые. Представитель — гинкго двулопастное с давних
времен считается священным храмовым растением, сохраненное благодаря
защите его человеком. Гинкго широко культивируется в Японии, Корее, Европе и Северной Америке. Это листопадное дерево высотой до 30 м; его кра-
сивая крона образована побегами двух типов — обычными удлиненными и
многочисленными боковыми. Листья имеют длинный черешок и своеобразную веерную листовую пластинку с дихотомическим жилкованием. Растение
двудомное. Микростробилы образуются в виде сережек. В стадию спороно-
шения гинкго вступает на 25–30-м году жизни. Пыление происходит ранней
56
весной до распускания листьев, а оплодотворение осуществляется только
осенью. Семена имеют внешний мясистый слой семенной кожуры. Они ис-
пользуются в медицине и употребляется в пищу.
Класс Хвойные, или Пинопсиды. Подкласс Хвойные. Хвойные — по-
чти все деревья, редко кустарники. Представители наиболее ксерофильны;
этим и объясняется значительное распространение хвойных в настоящее
время. Древесные растения имеют моноподиальное ветвление. Очень характерны смоляные ходы, а также образование смол и эфирных масел. Строение
листьев хвойных разнообразно, но все они сверху покрыты толстостенной
эпидермой с мощной кутикулой. Широкие листья свойственны представителям южных стран (араукария, агатис). В России хвойные имеют листья двух
родов: чешучатые (кипарис, можжевельник, туя) и игловидные (сосна, ель,
лиственница). Размножаются растения семенами. Хвойные чаще однодомные. Шишки (стробилы) всегда либо с микроспорофиллами, на нижней стороне которых имеются микроспорангии; либо с мегаспорофиллами, на верхней стороне которых сидят мегаспорангии (семязачатки). Клетки микроспор
имеют наружную оболочку экзину и внутреннюю — интину. При прораста-
нии микроспоры формируется пыльцевое зерно (мужской гаметофит), в котором имеется две клетки: антеридиальная, дающая два спермия, и вегета-
тивная, разрастающаяся в пыльцевую трубку. Семязачаток имеет покров —
интегумент, закрывающий женский гаметофит (первичный эндосперм), в котором находятся два архегония, каждый с яйцеклеткой. Пыльца, перенесенная ветром на семязачаток, втягивается в пыльцевую камеру и прорастает в
пыльцевую трубку, по которой спускаются спермии. Улавливанию пыльцы
семязачатками способствует выделяющаяся сахаристая жидкость. Один
спермий оплодотворяет яйцеклетку, а другой погибает. Обычно оплодотворяется яйцеклетка только одного архегония, поэтому в большинстве случаев в
семени формируется лишь один зародыш. Семена всех хвойных прорастают
после периода покоя; у одних видов оно подземное, у других надземное.
Хвойные растения представляют наибольшую по количеству видов (около
600) группу голосеменных. В умеренном поясе они дают главную массу древесины и различные продукты, применяемые человеком в различных сферах
его деятельности (смолистые вещества, эфирные масла, лекарственные сред-
ства и др.). Многие представители декоративны и используются в озеленении
населенных пунктов. Семена некоторых видов сосновых и араукариевых
съедобны и содержат ценные пищевые масла. Леса из хвойных растений играют большую водоохранную роль и являются средой обитания многих цен-
ных животных.
57
Вопросы для самоконтроля
1. Какие признаки отличают представителей голосеменных растений от
высших споровых?
2. Где развиваются и когда высыпаются пыльцевые зерна у сосны, ели?
3. Как распространяется и где прорастает пыльца хвойных растений? В
чем заключается прорастание пыльцы?
4. Где образуется мужской гаметофит? Как он устроен?
5. Где располагается семязачаток у голосеменных растений? Как он
устроен? Что развивается до оплодотворения внутри семязачатка?
6. Какой процесс называется оплодотворением? Где и как происходит
оплодотворение у сосны обыкновенной?
7. Какой процесс приводит к образованию зародыша семени? Как он
устроен?
8. Из каких частей семязачатка формируется кожура и пленка семени?
9. Опишите спорофит сосны.
10. Опишите спорофит лиственницы.
11. Опишите спорофит ели.
12. Перечислите систематические группы и современных представите-
лей голосеменных растений.
Лабораторное занятие 7
Тема: Голосеменные растения
Цель занятия: Изучить особенности строения представителей разных
отделов, цикла развития на примере сосны обыкновенной.
Работа 1. Систематика голосеменных растений
На гербарных образцах и разнообразии шишек познакомьтесь с представителями различных систематических групп. Опишите их характерные
морфологические признаки, обратив внимание на форму женских шишек и
хвоинок. Укажите семейства, к которым они относятся, родину их произрас-
тания.
Работа 2. Особенности строения спорофита сосны обыкновенной
Зарисуйте с гербарных образцов части спорофита сосны (побег с мужскими и женскими шишками). Обозначьте: собрание мужских шишек — «сосышие», женские шишки 1-го, 2-го, 3-го годов. Рисунок подпишите. Укажите
систематическое положение сосны.
58
Работа 3. Особенности строения мужской шишки и пыльцевого зерна
Рассмотрите под лупой строение мужской шишки сосны, найдите
пыльцевые зерна. Приготовьте временный препарат из пыльцевых зерен.
Рассмотрите его при увеличении микроскопа. Зарисуйте мужской гаметофит
(пыльцевое зерно) и разрез шишки. Обозначьте: ось шишки, микроспоро-
филл, микроспорангий, микроспоры, интину, экзину, воздушные мешки, ан-
теридиальную клетку и вегетативную клетку. Рисунок подпишите.
Работа 4. Особенности строения женской шишки
Изучите образцы женских шишек разных представителей. Найдите
признаки отличия. Зарисуйте разрез женской шишки. Обозначьте: ось шиш-
ки, семенные чешуи (мегаспорофиллы), кроющие чешуи, семязачатки (мега-
спорангии). Рисунок подпишите.
Работа 5. Строения семязачатка и семени сосны
Рассмотрите строение семени сосны на примере «кедровых орешков»,
вскрыв семя. Зарисуйте его в продольном разрезе рядом с рисунком семяза-
чатка. Обозначьте: кожуру семени, пленку, зародыш, эндосперм, интегумент,
нуцеллус, архегоний с яйцеклеткой, указав стрелками из какой части семяза-
чатка образуются те или иные части семени. Рисунки соответственно подпишите.
Вопросы для обсуждения
1. У какого дерева древесина используется в кораблестроении?
2. Почему у ствола сосны, низко развивающиеся ветви отмирают, а у
елей и пихт они сохраняют хвою?
3. Каких стробил больше у сосны: с пыльцой или с семязачатками? По-
чему?
4. Каким образом происходит рост листьев вельвичии удивительной,
живущей до 2 000 лет?
5. Из древесины какого дерева сделаны знаменитые скрипки Страдива-
ри, Амати, Гварнери?
6. Почему мужские стробилы сосны образуются ниже женских стробил
первого года?
7. Какое голосеменное растение сбрасывает на зиму хвою?
59
Отдел Покрытосеменные, или Цветковые растения
Общая характеристика. Морфологические и анатомические признаки растений. Систематика. Распространение. Значение покрытосеменных растений.
Покрытосеменные растения — наибольшие по размеру представители
не только растительного, но и всего органического мира. Древесные формы
могут достигать 150 м (эвкалипты), а некоторые лианы имеют стебли длиной
200 метров и более. Цветковые растения — сложнейшие из всех растений по
строению, развитию и совершающимися в них процессам. Представители
цветковых растений отличаются необычайным полиморфизмом, удивительной эволюционной пластичностью и могут существовать во всех климатических зонах и в самых различных экологических условиях. Разнообразны их
жизненные формы. Самый маленький представитель — ряска вольфия (1–
1,5 мм в диаметре), а самый крупный — эвкалипт может вырастать до 150 м в
высоту. Характерным признаком покрытосеменных растений выступает гене-
ративный орган — цветок. Он имеет существенные части — андроцей, состоящий из одной или нескольких тычинок (микроспорофиллов), и гинецей — из
одного или нескольких плодолистиков (мегаспорофиллов), которые, срастаясь, образуют пестик, важнейшей частью которого является завязь. В ее замкнутой полости развиваются семязачатки, в которых находятся яйцеклетки,
а спермии доставляются по пыльцевой трубке, которая обеспечивает высокую точность их попадания. Для улавливания пыльцевых зерен служит
рыльце — верхняя часть столбика пестика. В процессе эволюции происходит
ускоренное развитие гаметофитов. В результате женский гаметофит пред-
ставлен зародышевым мешком, состоящим всего из семи клеток, а мужской
гаметофит — пылинкой, в которой всего две клетки. Двойное оплодотворение — еще одна из характерных особенностей цветковых растений. В ре-
зультате этого процесса один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя
зиготу, а второй — с ядром центральной клетки зародышевого мешка, давая
начало формированию своеобразной питательной ткани, триплоидного эндосперма. В анатомическом строении цветковые растения наиболее совершенны. Они состоят из многих тканей, которые выполняют разнообразные функции. Спорофит покрытосеменных растений сложно устроен и чрезвычайно
разнообразен. Это обусловлено приспособлениями к произрастанию в раз-
личных экологических условиях. Внешний облик растений, сформировав-
шийся во взаимодействии с окружающей средой, называется жизненной
60
формой. По физиономической классификации, детально разработанной
И. Серебряковым, выделяют следующие формы: деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, лианы, суккуленты, травы.
Большинство систематиков делит цветковые растения на две большие
систематические группы — класс Двудольные и класс Однодольные. Отличительными признаками между классами являются следующие:
− зародыш двудольных растений имеет две семядоли, а однодоль-
ных — одну;
− корень двудольных растений имеет деятельный камбий. Он часто
бывает главным с боковыми, которые формируют стержневую систему. У однодольных растений главный корень быстро отмирает и деятельности камбия
не наблюдается, поэтому образуется мочковатая система корней;
− стебель двудольных имеет один круг проводящих пучков, причем
четко выделяются кора и сердцевина; у однодольных же проводящих пучков
много, они размещены без видимого порядка и деления внутренней части
стебля на кору и сердцевину не выступает так резко;
− у двудольных растений в проводящих пучках есть камбий, благодаря
которому происходит утолщение стебля, у однодольных камбий отсутствует
и вторичного утолщения стебля не происходит. Как исключение, утолщение
бывает только у древовидных лилейных;
− листья двудольных растений разнообразного строения. У однодоль-
ных — листья чаще влагалищные, без прилистников, а жилкование параллельное или дуговое;
− цветки у двудольных растений чаще бывают пяти-, четырехчленны-
ми (когда цветок круговой), т.е. в нем два круга околоцветника, два или один
круг тычинок и один круг плодолистиков. У однодольных растений цветки
обычно трехчленные, иногда иные, но никогда не бывают пятичленными.
Как видно, признаки, отличающие двудольные растения от однодольных, имеют относительную особенность, и считать растение, принадлежа-
щим к той или другой группе, надо не по одному признаку, а в совокупности
их. Значение растений из обоих классов в природе одинаково велико. Цветковые одевают и кормят человека, дают ему лекарства и радуют своей красо-
той. Биологическое разнообразие цветковых растений — ценнейшее достоя-
ние Земли, которое людям необходимо сохранить. В систематике выделяют
отделы, которые включают большое количество семейств, характеризующиеся многими признаками, важнейшими из них — особенности строения цвет-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]