45. Отдел лишайники
Отдел лишайники занимают особое место в растительном мире. Их строение очень своеобразно. Тело, называемое слоевищем, состоит из двух организмов — гриба и водоросли, живущих как один организм, В составе некоторых видов лишайников обнаружены бактерии. Такие лишайники представляют собой тройной симбиоз.
Слоевище образовано переплетением гиф гриба с клетками водорослей (зеленых и сине-зеленых).
Водоросль от гриба получает необходимую ей влагу и минеральные соли, гриб от водоросли — органические вещества, вырабатываемые ею в процессе фотосинтеза. Однако большая польза, извлекаемая грибом из симбиоза (сожительства) с водорослью, и наблюдаемые иногда внедрения гиф гриба в клетки водоросли позволяют полагать, что гриб может рассматриваться как паразит, а не как равноправный компонент симбиоза.
Живут лишайники на скалах, деревьях, почве, как на Севере, так и в тропических странах. Разные виды лишайников имеют различную окраску — от серой, желтоватой, зеленоватой до бурой и черной. В настоящее время известно более 20 000 видов лишайников. Изучает лишайники наука, которая называется лихенологией (от греч. «лейхен» — лишайник и «логос» — наука).
По морфологическим признакам (внешнему виду) лишайники делятся на три группы.
Накипные, или корковые, прикрепляющиеся к субстрату очень плотно, образуя корку. Эта группа составляет около 80% всех лишайников.
Листоватые, представляющие собой пластинку, похожую на пластинку листа, слабо прикрепленную к субстрату.
Кустистые, представляющие собой свободные маленькие кустики.
Лишайники — очень неприхотливые растения. Они растут в самых бесплодных местах. Их можно встретить на голых скалах, высоко в горах, где не живут другие растения. Растут лишайники очень медленно. Например, «олений мох» (ягель) за год вырастает всего на 1 — 3 мм. Живут лишайники до 50 лет, а некоторые до 100 лет.
Размножаются лишайники вегетативно, кусочками слоевища, а также особыми группами клеток, появляющихся внутри их тела. Эти группы клеток образуются во множестве. Тело лишайника разрывается под давлением их разросшейся массы, и группы клеток разносятся ветром и дождевыми потоками.
Лишайники в природе и в хозяйственной деятельности играют важную роль. Лишайники являются первыми растениями, которые поселяются на скалах и им подобных бесплодных местах, где другие растения жить не могут. Лишайники разрушают поверхностный слой скалы и, отмирая, образуют слой гумуса, на котором уже могут поселяться другие растения.
46. Высшие растения. Происхождение высших наземных растений. Отдел Моховидные
Высшие растения в большинстве живут на суше, т.е. в принципиально других условиях по сравнению с водорослями (низшими растениями). Когда первые растения вышли на сушу (приблизительно 400 млн. лет назад), они сразу были вынуждены приспосабливаться совсем к другим экологическим режимам. Все значимые для растений экологические факторы на суше меняются гораздо в больших пределах, чем в водной среде.
Лимитирующим фактором для большинства наземных растений становится обеспеченность водой. Поэтому появляются покровные ткани (тем совершеннее, чем засушливее условия), проводящие ткани (сначала примитивные - трахеиды и ситовидные клетки, потом - весьма сложно устроенные - сосуды и ситовидные трубки). Формируется развитая корневая система. Возникают мутуалистические взаимоотношения с грибами (микориза) и азотфиксирующими бактериями.
Растение, выйдя на сушу, теряет опору водной среды для своих надземных частей. Как результат формируются механические ткани, противодействующие давлению ветра, дождя и снега.
Тело растений усложняется, образуются две системы органов - корневая, отвечающая за снабжение растений водой и минеральными веществами, и побеговая - несущая фотосинтезирующие листья и репродуктивные органы.
В силу большего разнообразия наземной среды по сравнению с водной, наземные растения гораздо сложнее и разнообразнее по сравнению с водорослями. Количество видов наземных организмов (с учетом представителей всех царств) в 5 раз больше, чем водных организмов. Высших, преимущественно наземных, растений известно около 300 тысяч видов, а низших (водорослей) - около 3- тысяч видов.
Сравним водоросли и высшие растения по основным характеристикам.
Таблица 1 (по Миркин и др., 2001 с некоторыми изменениями)
Сравнение низших и высших растений
|
|
||
Характеристика |
Низшие растения |
Высшие растения |
|
Время появления на Земле |
Одноклеточные - 1,8 млрд. лет назад, многоклеточные - 700 млн. |
споровые 400 млн. лет назад, покрытосеменные - 200 млн. |
|
Высшие таксоны |
Отделы Бурые, Красные, Зеленые водоросли и пр. |
Моховидные, Папоротниковидные, Хвощевидные, Плауновидные, Голосеменные, Покрытосеменные |
|
Среда обитания и роль в экосистемах |
Преимущественно водная, основные продуценты водных экосистем |
преимущественно наземная, продуценты наземных экосистем |
|
Вклад в биологическую продукцию (первичную) биосферы |
32% |
68% |
|
Доля в фитомассе биосферы |
0,2% |
99,8% |
|
Жизненный цикл |
преобладание n, 2n; чередование n и 2n, изоморфная и гетероморфная смена поколений |
в жизненном цикле чередуются гаплоидный гаметофит и диплоидный спорофит |
|
Морфологическая дифференциация тела, наличие тканей |
слабая, строение слоевищное |
у большинства - побеговая и корневая система, выражены ткани (покровная, проводящая, механическая и др.) |
|
Гаметангии |
как правило, одноклеточные |
многоклеточные со стерильной стенкой |
|
спорангии |
обычно одноклеточные |
многоклеточные со стерильной стенкой |
|
перенос гамет или мужских гаметофитов |
водой |
водой, ветром, животными |
|
оплодотворение |
наружное в водной среде |
внутреннее в архегонии |
|
двудомность и однодомность |
преобладают однодомные организмы |
преобладают однодомные организмы, много и двудомных |
|
распространение диаспор |
водой, ветром, животными |
водой, ветром, животными |
|
фотосинтезирующие органы |
слоевище |
листья, иногда - стебли |
|
обеспечение минерального питания |
поглощение всей поверхностью слоевища |
поглощение корневой системой, часто с участием микоризы |
|
роль симбиотрофии |
некоторые зеленые водоросли вступают в симбиоз с аскомицетами или базидиомицетами, образуя лишайники |
микориза с зигомиуетами, аскомицетами, базидиомицетами, симбиоз с азотфиксирующими микроорганизмами |
|
|
|
|
|
Общими признаками всех высших растений являются:
1) наличие многоклеточных антеридиев (мужских органов полового размножения) и архегониев (женских органов полового размножения) и многоклеточных спорангиев (бесполое размножение);
2) чередование диплоидной (бесполое поколение - спорофит) и гаплоидной фаз (половое поколение - гаметофит) в жизненном цикле; у большинства организмов гаметофиты раздельнополые;
Жизненный цикл высшего растения:
|
|
|||||||
2n спорофит |
|
образование спорангиев |
|
МЕЙОЗ |
|
|
|
|
|
“2n” зигота |
|
“n”гаметы |
|
“n” гаметофит |
|
“n” споры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) образование многоклеточного зародыша из зиготы, впоследствии из зародыша развивается спорофит;
4) редукционное деление (мейоз) при образовании спор; споры у большинства видов 2-х типов - мужские мелкие микроспоры (из них образуется мужской гаметофит) и женские более крупные мегаспоры (из них образуется женский гаметофит). Образование двух типов спор получило название разноспоровость.
Первые высшие растения произошли от зеленых водорослей (живущих в пресной или слабосоленой воде) и во многом зависели от присутствия воды на всех стадиях жизненного цикла. Для всех примитивных высших растений характерно оплодотворение в водной среде. Для риниофитов - древней, давно вымершей группы примитивных высших растений - характерны многие признаки сходства с водорослями как во внешнем и внутреннем строении, так и в особенностях жизненного цикла.
В дальнейшем эволюция высших растений была направлена на увеличение приспособленности к наземной среде (появление проводящих, покровных и механических тканей, образование корневой и побеговой систем, появление микоризы, постепенное усложнение и удлинение диплоидной фазы - поколения спорофита).
47. Мохообразные – печеночники, антоцеротовые и мхи – относительно мелкие растения, длина некоторых из них менее 2см, а большинства – менее 20см. Насчитывается около 16000 видов мохообразных. Мохообразные являются наиболее просто устроенными высшими растениями. Специализированные ткани, проводящие воду и питательные вещества, у них отсутствуют. Это значит, что все моховидные, строго говоря, не имеют настоящих листьев и стеблей, так как один из признаков перечисленных структур – присутствие в них именно таких тканей. Тем не менее, по отношению к листоподобным и стеблевидным структурам печеночников и мхов обычно используются термины «лист» и «стебель», потому что иначе ученым пришлось бы придумывать для них специальные названия, что не очень удобно. Но будем помнить что листья и стебли мхов – совсем не то же самое, что листья и стебли, например, цветковых растений. Настоящих корней у моховидных тоже нет, воду они поглощают выростами эпидермиса – ризоидами. Ризоиды не могут проникнуть глубоко в почву, поэтому мохообразные получают воду лишь из самого верхнего слоя почвы либо впитывая ее (в виде капельножидкой воды или водяных паров) всей поверхностью своего тела. Капельножидкая вода необходима мохообразным также для оплодотворения. Эти особенности объясняют, почему в процессе эволюции мохообразные осваивали в первую очередь влажные местообитания, где имеется достаточное количество доступной воды. Именно в таких местах и поныне обитает большинство видов мохообразных. Например, мох кукушкин лен обитает в тех участках леса, где накапливается и застаивается вода, а большинство печеночных мхов – в тропиках и субтропиках, районах с большим количеством осадков или высокой влажностью.
Н
екоторые
виды мохообразных смогли приспособиться
и к жизни на субстратах, лишенных
свободной воды,— на коре деревьев,
скалах и камнях. Прикрепляясь ризоидами
к такому субстрату, мохообразные получают
влагу лишь из атмосферы, а в отсутствие
осадков они могут безболезненно
переносить сильное высыхание, теряя
свыше 90% содержащейся в их теле воды.
При выпадении дождя или росы, либо при
насыщении воздуха парами воды растения
быстро впитывают воду (чему нередко
способствует наличие волосков на
кончиках листьев), оживают и продолжают
расти. Известны случаи, когда некоторые
мохообразные, пролежавшие в гербарии
несколько лет, оживали, будучи смоченными
водой.
Размножаются мохообразные бесполым, вегетативным и половым способами. Бесполое размножение осуществляется при помощи спор.
В
егетативное
размножение осуществляется участками
растений и специализированными
образованиями - выводковыми почками.
Половое размножение осуществляется с помощью гамет. Как и у других растений, у мохообразных наблюдается чередование полового и бесполого поколений в жизненном цикле. Половое поколение мохообразных (гаметофит) имеет стебли, листья и ризоиды, в клетках листьев содержит хлорофилл. Те мхи, что мы можем видеть в лесу на заболоченных участках – это и есть гаметофиты. У уже известного нам кукушкина льна мужские гаметы - сперматозоиды - развиваются на одних растениях, а женские - яйцеклетки - на других. Подвижные сперматозоиды, передвигаясь по воде, сливаются с яйцеклеткой, в результате чего образуется зигота. Из зиготы на женском растении развивается коробочка на ножке. Эта коробочка является бесполым поколением мохообразных, не имеет хлорофилла и в своем питании зависит от гаметофита. Бесполое поколение, образующее споры, называется спорофит. В спорофите созревают споры, которые после рассеивания прорастают в зеленые нити. Нить ветвится и дает начало новому растению.
У остальных высших растений, в отличие от мохообразных, более крупным и сложно устроенным поколением является бесполое поколение, производящее споры (спорофит), а гаметофит редуцирован, часто до состояния нескольких клеток. Папоротники или сосны в лесу, яблони на садовом участке – это все спорофиты, тогда как мхи, с их стеблями и листьями - гаметофиты. Доминирование гаметофита в жизненном цикле – главная отличительная особенность мохообразных от других высших растений. Преимущества спорофита над гаметофитом настолько велики, что в процессе эволюции растения шли по пути преобладания спорофита в жизненном цикле и постепенной редукции гаметофита.
48,49,41
|
Лишайники |
Лишайники - это группа организмов, насчитывающая свыше 20 тысяч видов. Лишайники разнообразны по внешнему виду и окраске. Они бывают кустистые, листоватые и накипные. В темном еловом лесу со старых ветвей до самой земли спускаются седые бороды лишайника-бородача. В сухих сосновых борах образуется сплошной ковер из ветвистых розовых, серых и белых лишайников. Они хрустят под ногами в сухую погоду. Это кустистые лишайники. Известный под названием «олений мох» кустистый лишайник ягельшироко распространен в тундре. На камнях поселяются накипные лишайники, похожие на застывшую коричнево-серую пену. Широко распространены листоватые лишайники в виде пластинок разной окраски. Они разрастаются на камнях и на коре деревьев. Из таких лишайников особенно часто встречаются на коре осин золотисто-желтая ксантория настенная. Лишайники неприхотливы. Всей поверхностью они впитывают влагу дождей, росы и туманов. Это позволяет им поселяться на голых, бесплодных скалах, на камнях, в пустынях, на крышах, даже на поверхности стекла. В жару лишайники настолько высыхают, что кажутся совершенно безжизненными и легко крошатся. Но после дождя они оживают вновь. Растут лишайники очень медленно. Ягель за год вырастает всего на 1-3 мм. Продолжительность жизни лишайников до 50-100 лет. Тело лишайника – слоевище, состоит из гриба и водоросли, живущих в симбиозе как один организм. Оно образовано переплетающимися нитями грибницы, между которыми расположены одноклеточные зеленые или сине-зеленые водоросли (цианобактерии). На грибных нитях иногда появляются присоски, которые проникают внутрь клетки водоросли. Нити гриба лишайника поглощают воду и растворенные в ней минеральные вещества, а в клетках зеленых водорослей образуются органические вещества. Водоросль, входящая в организм лишайника, отделенная от гриба, как правило, может существовать самостоятельно. Гриб отдельно от водоросли жить не может. Размножаются лишайники главным образом кусочками слоевища, а также особыми группами клеток гриба и водоросли, во множестве образующимися внутри его тела. Под давлением их разросшейся массы тело лишайника разрывается, группы клеток разносятся ветром и дождевыми потоками. Лишайники в природе играют важную роль, первыми поселяясь в самых бесплодных местах. Выделяя особые кислоты, лишайники медленно разрушают горные породы. Отмирая, они образуют почву, на которой могут жить другие растения. На Севере лишайники служат основным кормом для оленей зимой. Из некоторых видов лишайников получают краску и лакмус, необходимый химической промышленности. Многие виды лишайников используют в медицине и парфюмерной промышленности. Загрязнение атмосферы губительно для большинства лишайников, поэтому наличие лишайников свидетельствует о чистоте воздуха в данной местности. Существует легенда о том, как в бесплодной пустыне люди, истощенные голодом и трудным переходом, встретили на земле массу мелких сухих крупинок, похожих на манную крупу. Насытившись этими крупинками, люди обрели силы, позволившие им закончить трудный путь. Предполагают, что крупинки, о которых рассказано в легенде, это съедобный лишайник, серые комочки которого ветер перекатывает по пустыням Африки, Передней и Средней Азии. Отсюда пошло известное выражение «манна небесная». |
|
Плауны, хвощи, папоротники |
Плауны, хвощи и папоротники растут преимущественно во влажных тенистых местах. Это многолетние, чаще всего травянистые растения. В тропических широтах обычны древовидные папоротники. Все они имеют корни, стебель и листья. У этих растений хорошо развиты проводящие и механические ткани, что позволяет им достигать больших размеров. Размножаются они спорами и относятся к высшим споровым растениям. Современные плауны, хвощи и папоротники - это потомки очень крупных древовидных растений, живших около 300 млн. лет назад в каменноугольном периоде палеозойской эры на всех материках, включая Антарктиду. Отмирая, они образовали залежи каменного угля. Плауны растут преимущественно в сосновых лесах. У этих растений длинный ползучий стебель с множеством веток, покрытых мелкими листьями. Летом у плаунов на прямостоячих побегах развиваются спороносные колоски со спорами. Стелющиеся ветвистые побеги плауна очень декоративны. Из них делают венки, гирлянды для украшения зданий. В настоящее время во многих районах плаун стал редким, нуждающимся в охране растением. Хвощи - многолетние травянистые растения с длинными ветвящимися корневищами, зимующими в почве. Весной появляются бурые побеги, на верхушках которых расположены спороносные колоски. В них созревают споры. Зеленые летние побеги содержат хлорофилл. Хвощи растут на полях, в лесах или около водоемов, обычно на участках с влажной кислой почвой. Если на поле много хвощей, значит, почва нуждается в известковании. Папоротники широко распространены по всему земному шару. Они растут как на суше, так и в воде. Папоротников насчитывается более 10000 видов. В основном это травянистые растения, но в тропических областях имеются и древовидные формы. Размеры папоротников разнообразны: от нескольких миллиметров до 20 м высотой. Сильно рассеченные листья папоротников называются вайями. У некоторых папоротников вайи цельные. У большинства папоротников, растущих в умеренном климате, под землей параллельно поверхности почвы расположены корневища (подземные побеги). Вайи растут прямо от корневищ. Если летом посмотреть на нижнюю сторону вайи папоротника, то можно увидеть маленькие бурые бугорки. Это группы спорангиев (от греческих слов «спора» и «ангейон» — сосуд), в которых созревают споры. Строение спорангиев можно рассмотреть только под микроскопом. Из древних древовидных форм плаунов, хвощей, папоротников миллионы лет назад образовались залежи каменного угля, который служит не только топливом, но и ценным химическим сырьем. Из него получают смазочные масла, смолы, кокс, пластмассы, парфюмерные изделия и многие другие продукты. Споры плауна раньше широко использовали в аптечном деле при изготовлении детской присыпки. В металлургии формы для литья обсыпают порошком из спор, и металлические детали легко отстают от стенок. Побеги хвоща жесткие, они содержат много кремнезема и раньше использовались при полировке металлических изделий. В некоторых районах нашей страны употребляют в пищу весенние побеги хвоща (в сыром, пареном виде и как начинку в пирогах), а также молодые листья папоротника орляка. Наряду с растениями, размножавшимися спорами, в каменноугольном периоде существовали своеобразные папоротники. На их листьях встречались образования, которые можно считать примитивными семязачатками. Это удалось установить в результате изучения отпечатков и окаменелостей древних растений, найденных в пластах осадочных пород. Высшие споровые растения — живые ископаемые, дошедшие до наших дней, поэтому их надо охранять. В Красную книгу страны внесено 22 вида мхов, 10 - папоротников и 4 - плаунов. |
|
Грибы |
Археологами установлено, что древние народы имели представление о грибах. Изображения грибов обнаружены на стенах храмов майя в Америке и скальных плитах в Чукотском Заполярье. В древней Греции еще в III веке до н. э. употребляли в пищу сморчки и шампиньоны. Особенно деликатесными считались трюфели. Древние греки ценили их за тонкий, неповторимый вкус. В «Сатирах» римского поэта Ювенала, написанных им в I веке, упоминается о «болети» — цезарском грибе, который ценился за высокие вкусовые качества. Издавна известны грибы и в России. В старину их называли «губы» за выпуклые, губчатые шляпки. Грибы ели жареными, вареными, солеными. В сушеном и соленом виде грибы вывозились на продажу в Европу. В настоящее время известно около 100 тысяч видов грибов. Грибы можно встретить в самых различных местах: в лесах, в пресной и морской воде, в поле и саду, на лугу и в горах, в глубоких темных пещерах и в атмосфере, в пустынях и зонах вечной мерзлоты. Грибы — одноклеточные или многоклеточные организмы. Оболочки клеток большинство грибов содержат хитин— органическое вещество, характерное для животных. Тело гриба состоит из тонких белых нитей, образующих грибницу,или мицелий. У некоторых грибов нити грибницы представляют собой как бы одну гигантскую клетку с множеством ядер. У других нити грибницы многоклеточные, причем клетки могут содержать одно или несколько ядер. Для питания грибы используют готовые органические вещества. По характеру питания грибы относятся либо к сапротрофам, либо к паразитам. Среди грибов встречаются как микроскопические виды, так и гиганты. В 1988 г. в горной области Канадзава, Япония был найден гриб весом 168 кг, для перевозки которого потребовался грузовик. Грибом обычно называют его наземную часть, т. е. плодовое тело, которое может иметь различную форму, поверхность, размер, строение и цвет. Но основная часть - это растущая на лесной подстилке или гниющем дереве грибница. Сожительство (симбиоз) обоюдно полезно: грибы получают от дерева органику и углеводы, а дерево, в свою очередь, извлекает для своего роста из грибницы минеральные вещества и воду. Грибница может развиваться и вне корней деревьев. В степи попадаются головачи, толостома зимняя, тарелочница белая, а также шампиньоны. В пустынях Каракумы и Кызылкумы - монтанея песчаная, шампиньон Бернара. В тундре - белые, подосиновики. Съедобные грибы есть в Заполярье, на Новой Земле, острове Врангеля, Командорских островах. При благоприятных условиях из грибницы формируется плодовое тело, или гриб в обычном понимании. Размножаются грибы бесполым или половым путями. Бесполое размножение происходит при помощи специализированных клеток — спор или вегетативно. Вегетативное размножение осуществляется частями грибницы или почкованием (у одноклеточных дрожжевых грибов). У некоторых грибов существует половое размножение. В этом случае грибница образуется в результате слияния специализированных половых клеток. В зрелом возрасте у гриба появляются микроскопические споры, количество которых может быть достигать нескольких миллионов и миллиардов. Эти «семена» сохраняют жизнестойкость 20 и более лет и разносятся ветром, потоками воды, насекомыми, животными. Попав в подходящее место, споры проклевываются, дают начало новой грибнице. Различают шляпочные грибы, плесневые грибы и дрожжи, грибы-паразиты. Разрушая остатки растений и животных, грибы участвуют в круговороте веществ в природе и в образовании плодородного слоя почвы. Из некоторых грибов получают ценные лекарства. Съедобные грибы употребляют в пищу. Грибы необходимы при изготовлении хлеба, сыров, в виноделии и т. д. Но грибы могут наносить и большой вред. Некоторые из них вызывают болезни у растений, животных и человека. Грибы портят продукты питания, разрушают постройки. Некоторые грибы вырабатывают ядовитые вещества, ими можно тяжело и даже смертельно отравиться. Грибы обладают рядом полезных свойств, но на первом месте находится их пищевая ценность. Сушеные белые почти вдвое питательнее яиц, вареной колбасы, шпрот и солонины. Еще лучше бульон из них: он калорийнее мясного в семь раз, к тому же вкуснее и душистее. Грибы замечательны также своим ни с чем не сравнимым ароматом. |