Учебник Биология 7 класс Захаров Сонин

в. Б. Захаров, Н. И. Сонин БИОЛОГИЯ М Н о г о о Б Р АЗ И Е ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ в. Б. Захаров, Н. И. Сонин БИОЛОГИЯ УЧЕБНИК ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации 4-е издание, стереотипное УДК 373.167.1:57 ББК 28.0я72 3-38 Научные рецензенты: д-р биол. наук, проф. Л. И. Лотова (МГУ); д-р биол. наук, вед. н. с. С. Н. Лекомцева (МГУ); канд. биол. наук, доцент Г. А. Белякова (МГУ); канд. биол. наук, доцент Л. А. Гиченок (МГУ); канд. биол. наук, доцент В. М. Малыгин (МГУ) Захаров, В. Б. 3-38 Биология. Многообразие живых организмов. 7 класс : учеб, для общеобразовательных учреждений / В. Б. Захаров, Н. И. Сонин. — 4-е изд., стереотип. — М. : Дрофа, 2011. — 255, [1] с.: ил. ISBN 978-5-358-09284-6 Учебник соответствует федеральному компоненту государственного стандарта основного общего образования по биологии, рекомендован Министерством образования и науки РФ и включён в Федеральный перечень учебников. Учебник адресован учащимся 7 класса общеобразовательных учреждений и входит в учебно-методический комплект. Современное оформление, разнообразные вопросы и задания, возможность параллельной работы с другими пособиями, входящими в УМК, и с электронным учебным изданием способствуют эффективному усвоению учебного материала. УДК 373.167.1:57 ББК 28.0я72 ISBN 978-5-358-09284-6 ООО ♦Дрофа*, 2008 Дорогие семиклассники! В этом году вы продолжите знакомство с наукой биологией, предметом изучения которой является живая природа. Вы уже знаете, чем живое отличается от неживого. Можете назвать черты, свойственные любому живому организму. Имеете представление о клеточном строении и процессах жизнедеятельности живых существ, а именно: о питании, дыхании, выделении; о транспорте веществ, координации и регуляции функций в организме, о значении бесполого и полового размножения организмов, о закономерностях их роста и развития. В прошлом году вы также уже получили некоторые сведения об устройстве природных сообществ и взаимоотношениях организмов и среды. В 7 классе вы познакомитесь с разнообразием живого мира планеты, получите представление о различных видах растений, животных, грибов и микроорганизмов. Поэтому этот учебник так и называется — «Биология. Многообразие живых организмов». Всего насчитывают более 2 млн видов разных живых существ, ныне обитающих на планете. Среди них более 350 тыс. видов растений, более 100 тыс. видов грибов, более чем 1 млн 550 тыс. видов животных (среди которых 50 тыс. позвоночных и более 1 млн видов насекомых) и десятки тысяч видов бактерий. Каждый год ученые описывают сотни новых видов и считают, что этот процесс далек от завершения. Так, указывается, что на сегодня нам известно, например, не более 10% от всех видов микроорганизмов, обитающих на нашей планете. Из учебника вы узнаете об особенностях строения, питания, размножения, поведения представителей различных групп живых существ, а также об их значении для человека. Для того чтобы быстро найти материал по интересующей вас группе организмов, пользуйтесь оглавлением. Оно же даст вам общее (но, конечно, не полное) представление о системе живого мира Земли, созданной в современной биологии. Царство Прокариоты Царство Грибы Царство Растения Царство Животные Вирусы Мультимедийное приложение к учебнику «Биология. Многообразие живых организмов» Читая текст, стремитесь к пониманию и осмыслению полученных сведений, не допускайте их механического запоминания. Внимательно рассматривайте рисунки. Они не только иллюстрируют написанное, но часто поясняют и дополняют текст. В параграфах, отмеченных звездочкой (*), помещен материал, необязательный для изучения. Учебник содержит разнообразные вопросы и задания. В конце каждой темы приведены вопросы по изложенному материалу (рубрика «Проверьте свои знания»). Для закрепления знаний выполните практические задания в «Рабочей тетради», решите тесты в «Тестовых заданиях». Номера этих практических вопросов выделены цветом. Рубрика «Подумайте» представляет вопросы поисково-творческого уровня. Большинство тем содержит ссылки на лабораторные работы, которые подробно разобраны в «Тетради для лабораторных работ и самостоятельных наблюдений». Рубрика «Работа с компьютером» рекомендует вам обратиться к компьютерному диску, специально созданному к этому учебнику. Благодаря ему даже сложные вопросы станут понятнее и доступнее. Кроме того, эта рубрика содержит интернет-ссылки. На указанных интернет-страницах вы найдете дополнительные сведения по изучаемой теме. По завершении обзора по определенной группе живых организмов вам предлагается краткое обобщение, помещенное в цветную рамку. Оно содержит перечисление основных особенностей, отличающих представителей данной группы от других. Знание многообразия живого на Земле, причин возникновения такого многообразия, знакомство с закономерностями усложнения строения и жизнедеятельности живых существ дадут вам «ключ» к пониманию более сложных вопросов, которые будут поставлены перед вами в старших классах. Желаем успехов! Авторы МНОГООБРАЗИЕ ЖИВОГО И НАУКА СИСТЕМАТИКА От клетки до биосферы Разнообразие живого на Земле так велико, что с трудом поддается описанию. На нашей планете обитают различные виды растений, животных, грибов и микроорганизмов. Все они — от микроскопических созданий до великанов — приходятся друг другу близкими или дальними родственниками. Вы уже знаете, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка может быть и отдельным организмом, и частью многоклеточного растения или животного. Она бывает довольно просто устроенной, как бактериальная, или значительно более сложно, как клетки одноклеточных животных — простейших. Как бактериальная клетка, так и клетка простейших — это целый организм, способный выполнять все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности. А вот клетки, входящие в состав многоклеточного организма, специализированы и не способны существовать самостоятельно, вне организма. Они образуют ткани и органыу осуществляющие только одну определенную функцию. Клетки, ткани и органы в сумме еще не представляют собой единого организма. Лишь их согласованное взаимодействие образует целостный организм, которому присущи определенные свойства. В 6 классе в курсе «Живой организм» вы подробно познакомились со строением и особенностями жизнедеятельности отдельно взятой особи. Сходные по строению и физиологическим особенностям особи образуют вид. Представители любого вида, часто занимающие обширные территории, разделены различными географическими, климатическими и другими препятствиями на отдельные группы — популяции. Популяцией биологи называют совокупность живых организмов одного вида, оби- тающих на одной территории и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп. Ни одно живое существо не живет само по себе, изолированно от других организмов. Сообщество растений, животных, грибов и микроорганизмов, имеющих общее местообитание, т. е. живущих сообща и тесно взаимодействующих между собой, формирует биоценоз (от греч. «биос» — жизнь и «ценоз» — общий). Можно говорить о биоценозе леса, луга, болота, озера, а иногда говорят даже о биоценозе кочки или пня. Совокупность всех биоценозов, обитающих в настоящее время на Земле, формирует живое вещество биосферы. Биосферой называют оболочку Земли, заселенную живыми организмами. Помимо животных, растений, грибов и микроорганизмов, образующих живое вещество биосферы, в ней различают косное вещество — атмосферу (от греч. «атмос» — пар и «сфера» — шар), гидросферу (от греч. «гидро» — вода), литосферу (от греч. «литое» — камень) и биокосное вещество, например почву. В воде и на суше, в почве и воздухе, даже в органах растений, животных и человека — всюду на Земле обитают самые разные живые организмы. Среди них более 1 млн видов насекомых, около 130 тыс. видов моллюсков, множество видов червей, рыб, птиц, зверей; более 500 тыс. видов растений, грибов и микроорганизмов. Насчитывают около 2,5 млн ныне существующих видов, наших «современников», и по крайней мере в 10 раз больше — видов вымерших растений и животных. Ч. Дарвин и происхождение видов в чем же причина такого многообразия живых организмов на нашей планете? Чем объяснить удивительную приспособленность живых существ к условиям жизни? Ответ на этот вопрос дает эволюционное учение, раскрывающее механизмы происхождения и развития органического мира. Великий английский ученый Чарлз Дарвин (1809—1882) объяснил развитие природы действием естественных законов. Он обратил внимание на многообразие пород домашних животных и сортов культурных растений и пришел к следующему выводу: человек создает сорта и породы на основе индивидуальной наследственной изменчивости — той изменчивости, которая присуща каждому организму и позволяет отличить друг от друга особей одного вида. Из поколения в поколение человек из большого количества особей отбирал и оставлял на племя тех, кто обладал каким-либо полезным для него наследственным призна- 7 Маскирующая (покровительственная) окраска и форма тела — результат приспособления организмов к условиям обитания ком, например коров, дающих больше молока, кур, несущих больше яиц, растения с более крупными плодами и т. д. В результате были получены новые породы животных и сорта культурных растений, обладающие нужными человеку свойствами. Понимание происхождения культурных форм дало ключ к объяснению происхождения видов. Наследственная изменчивость, на основе которой человек ведет искусственный отбор, проявляется и в природе. Сама по себе она еще не приводит к образованию нового вида (как не приводит к возникновению культурной формы растений или животных). В природе должны существовать причины, определяющие процесс видообразования. Это борьба за существование и естественный отбор. Борьба за существование — это сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями внешней среды. В живой природе она неизбежна, ведь организмы способны к неограниченному размножению (каждая пара родителей при бла- 8 гоприятных условиях дает очень большое количество потомков), а жизненные ресурсы ограничены. Это приводит к конкуренции за одинаковую пищу, сходные условия обитания и размножение. Дожить до зрелого возраста и оставить потомство могут лишь немногие особи. В процессе борьбы за существование происходит естественный отбора в результате которого выживают особи с полезными в данных условиях признаками, а лишенные таких признаков — погибают. В итоге наиболее приспособленные к конкретной среде организмы оставляют плодовитое потомство и их численность возрастает. Например, в промышленных районах, где стволы деревьев покрыты копотью, увеличивается число бабочек березовой пяденицы с темной окраской крыльев, так как такая окраска делает насекомых незаметными для птиц — их естественных врагов. Таким образом, из поколения в поколение в результате борьбы за существование и естественного отбора виды изменяются в направлении все большей приспособленности к условиям среды. Приспосабливаясь к разнообразным условиям обитания, животные, растения, грибы и микроорганизмы приобретают разные особенности и формируют таким образом многообразие живой природы. Учение Ч. Дарвина доказывает, что движущие силы эволюции — развития природы — находятся в ней самой: это наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор. Что такое систематика в итоге эволюционного процесса возникло то разнообразие форм жизни, которое мы наблюдаем при изучении современных и ископаемых видов животных, растений, грибов и микроорганизмов. Их классификацией, т. е. систематизацией, распределением по группам на основе сходства и родства, занимается отрасль биологии, называемая систематикой. Еще в древности у человека возникла потребность систематизировать знания о живой природе. К этому вынуждала хозяйственная деятельность. Вначале он делил животных и растения просто — на полезные и вредные, ядовитые и неядовитые. Древнегреческие естествоиспытатели и философы Аристотель и Теофраст пытались привести в систему бездну уже известных сведений о живых организмах. В средние века развитие сельского хозяйства и накопление знаний о новых, ранее неизвестных растениях и животных привели к созданию множества различных классификаций. Они возникали в тот период особенно бурно и основывались на самых разных принципах — расположении по алфавиту, использовании произвольных признаков. Такие системы были искусственными: стоило взять за основу другой признак, и вся система рушилась. Вдобавок обш;епринятых названий растений и животных еш;е не су-ш;ествовало — здесь царил полный разнобой. Одним из основоположников систематики стал шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707—1778). Он создал лучшую по тем временам систему, но и она была искусственной. В основу классификации он положил не истинное родство организмов, а их внешнее сходство. Причины же такого сходства оставались нераскрытыми. Первую естественную классификацию создал Ч. Дарвин. В ее основу он положил обш,ность происхождения организмов. С этого времени систематика начала становление как эволюционная наука. Если теперь зоолог-систематик объединяет собак, лисиц и шакалов в единую группу собачьих, то он исходит не только из внешнего сходства, но и из их родства. Основная единица классификации — это вид. Под видом понимают совокупность особей, имеюш;их сходное строение, образ жизни, способных к скрещ;иванию с появлением плодовитого потомства и населяющих определенную территорию. Все наши домашние собаки, несмотря на их внешние различия, относятся к одному виду — Собака. Близкородственные виды животных объединяют в особую группу, называемую родом. Например, вид Собака и вид Волк относят к роду Волк. Близкие, сходные роды животных относят к одному семейству', род Волк и род Енотовидная собака входят в состав семейства Собачьи; туда же входят род Лисица и род Песец. Близкие, сходные семейства объединяют в отряд (или порядок) у отряды — в класс у классы — в тип для животных или отдел для растений, типы — в подцарствОу подцарства — в царство. Всего различают четыре царства живой природы: Прокариоты (клетки их лишены ядра), а также Грибыу Растения и Животные — эукариотические организмы, клетки которых обладают оформленным ядром. Кроме этого, выделяют целую группу организмов, имеющих неклеточное строение, — Вирусы. Организмы различных систематических групп в процессе исторического развития, приспосабливаясь к постоянно меняющимся условиям среды, давали начало все новым и новым формам. Изучение биологического разнообразия еще не завершено. Ученые продолжают открывать неизвестные науке виды. В этой книге мы рассмотрим особенности строения и жизнедеятельности представителей большинства крупных систематических групп. 10 Царство Прокариоты '■Г^ Настоящие бактерии “ ^ Подцарство ^ Подцарство Архебактерии ^ Подцарство Оксифотобактерии i в»» - Рибосомы / Цито- плазматическая мембрана Цитоплазма Запасные питательные вещества Пили В царство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних обитателей нашей планеты — бактерий (от греч. «бактерион» — палочка), которых в обиходе часто называют микробами. Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал не отделен от цитоплазмы оболочкой —другими словами, они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. Царство прокариот на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего обмена веществ, ученые подразделяют на три подцарства: Архебак-терии. Настоящие бактерии и Оксифотобактерии. Изучением строения и особенностей жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука микробиология. 12 ПОДЦАРСТВО НАСТОЯЩИЕ БАКТЕРИИ Рассмотрим особенности строения прокариот на примере представителей подцарства Настоящие бактерии. Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления (колонии) нередко видимы невооруженным глазом. По форме и особенностям объединения клеток различают несколько групп настоящих бактерий: KOKKUy имеющие шарообразную форму; диплококки^ состоящие из попарно сближенных кокков; стрептококки, образованные кокками, сближенными в виде цепочки; сарци-ны — кокки, имеющие вид плотных пачек; стафилококки — скопления кокков в виде виноградной грозди; бациллы, или палочки, — вытянутые в длину бактерии; вибрионы — дугообразно изогнутые бактерии; спириллы — бактерии с вытянутой, штопорообразно извитой формой и т. д. На поверхности клеток бактерий часто имеются жгутики — органоиды движения, с помощью которых они передвигаются в жидкой среде. По своей организации они отличаются от жгутиков и ресничек растений и животных. Некоторые бактерии перемещаются «реактивным» способом, выбрасывая слизь. Клеточная стенка прокариот построена очень своеобразно и включает соединения, не встречающиеся у эукариот — организмов, клетки которых содер- Расположение жгутиков у бактерий Формы бактерий Стафилококки а ^ 13 жат оформленное ядро (к ним относятся, например, растения и животные). Обычно она достаточно прочна. Ее основу составляет вещество муреипу представляющее собой смесь полисахаридов и белков и не встречающееся у эукариот. Клеточная стенка многих бактерий сверху покрыта слоем слизи. Цитоплазма окружена мембраной, отделяющей ее изнутри от клеточной стенки. В цитоплазме мембран мало, и они представляют собой впячивания наружной цитоплазматической мембраны. Совсем нет органоидов, окруженных мембраной (митохондрий, пластид и др.). Синтез белков осуществляют рибосомы, имеющие меньший размер, чем у эукариот. Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, рассеяны в цитоплазме или прикреплены к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны. Обычно прокариоты размножаются делением надвое. Вначале клетка удлиняется, в ней постепенно образуется поперечная перетяжка, а затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными (у бактерий) в характерные группы — цепочки, пакеты и т. д. В неблагоприятных условиях, например при повышении температуры или высушивании, многие бактерии образуют споры: часть цито- Схема спорообразования Споры в клетках бацилл (микрофотография) Спора хромосома Прикрепление хромосомы Удвоение к мембране хромосомы .Образование поперечной перетяжки Размножение бактериальной клетки делением надвое Деление бактерии надвое 14 Расхождение дочерних клеток Патогенные бактерии * Чо ,♦ . > 1 tL. ' Возбудители ботулизма Бактериальное заболевание дерева Возбудитель сальмонеллеза плазмы, содержащая наследственный материал, выделяется и покрывается толстой многослойной капсулой. Клетка как бы высыхает — процессы обмена веществ в ней прекращаются. Споры бактерий очень устойчивы; они могут сохранять жизнеспособность в сухом состоянии многие годы и выживать в организме больного человека несмотря на активное лечение антибиотиками. Споры бактерий распространяются ветром и другими путями. Попадая в благоприятные условия, спора преобразуется в активную бактериальную клетку. Для получения энергии бактерии используют различные органические и неорганические соединения и солнечный свет. Большинство бактерий гетеротрофны (от греч. «гетеро» — разнородный и «трофос» — питаю), т. е. питаются готовыми органическими веществами — гниющими остатками организмов или паразитируют на других организмах, в том числе и на человеке. Некоторые колониальные бактерии, клетки которых соединены мостиками, образуют своеобразные нитчатые структуры в виде ловчих сетей. Передвигаясь, такая колония захватывает мелкие живые организмы (бактерий, простейших и пр.), обволакивает их и переваривает. Автотрофных бактерий (от греч. «авто» — сам и «трофос» — питаю) немного. Часть из них Бактерии-симбионты образуют клубеньки на корнях растений Результат деятельности бактерий — разрушителей древесины 15 способна к хемосинтезу — синтезу органических веществ, образующих их тело, из неорганических за счет энергии окисления неорганических соединений. Некоторые прокариоты образуют органические молекулы из неорганических в процессе фотосинтеза за счет энергии солнечного света. По отношению к кислороду бактерии делятся на аэробов (существующих только в кислородной среде) и анаэробов (существующих в бескислородной среде). Кроме того, известны группы бактерий, живущих как в кислородной, так и в бескислородной среде. В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, выполняя роль разрушителей органического вещества — остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы в биологический круговорот. И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью. Встречаются бактерии-симбионты (от лат. «сим» — вместе, «биос» — жизнь), которые живут в организмах растений и животных, принося им определенную пользу. Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корнях некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха и таким образом снабжают эти растения азотом, необходимым для их жизнедеятельности. Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий. Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот. Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч. «патос» — болезнь и «генезис» — происхождение) бактерии — источник различных заболеваний человека и животных, таких как воспаление легких, туберкулез, ангина, сибирская язва, сальмонеллез, чума, холера и др. Поражают бактерии и растения. 16 Галобактерии Галобактерии живут в соленых отложениях Мертвого моря ПОДЦАРСТВО АРХЕБАКТЕРИИ* Архебактерии (от греч. «архиос» — древнейший), возможно, древнейшие из ныне живуш;их прокариот, а следовательно, и из всех других живых организмов; они появились на нашей планете более 3 млрд лет назад. Всего описано свыше 40 видов архебактерий. Многие из них способны обитать в экстремальных условиях. Среди архебактерий наиболее известны метанообразующие бактерии^ которые в результате обмена веш;еств выделяют горючий газ метан. Почти весь метан на Земле (5—10^ т ежегодно) образует только эта группа прокариот. Обитают метанообразуюш;ие архебактерии в строго анаэробных условиях: в затопляемых почвах, болотах, иле водоемов, очистных сооружениях, рубце жвачных. Другая группа архебактерий — так называемые галобактерии — организмы, способные к росту при очень высокой концентрации солей. Они живут в соленых озерах. Среди архебактерий есть и такие, которые окисляют серу и ее неорганические соединения с образованием серной кислоты и поэтому могут быть причиной разрушения каменных и бетонных сооружений, коррозии металлов и др. Серобактерии Метанообразующие архебактерии обитают в болотах 17 ПОДЦАРСТВО ОКСИФОТОБАКТЕРИИ * Подцарство включает несколько групп бактерий, в частности отдел цианобактерий, нередко называемых синезелеными водорослями. Они очень широко распространены по всему миру. Известно около 2 тыс. видов цианобактерий. Это древние организмы, возникшие около 3 млрд лет назад. Предполагается, что изменения в составе древней атмосферы Земли и обогащение ее кислородом связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий. Клетки цианобактерий, по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковид-ные или иные, могут оставаться одиночными, объединяться в колонии, образовывать многоклеточные нити. Часто они выделяют слизь в виде толстого чехла, окруженного у некоторых форм плотной оболочкой. У некоторых видов нити ветвятся и местами образуют многорядные слоевища. Нитчатые формы цианобактерий, помимо обычных клеток имеют такие, которые способны усваивать азот атмосферного воздуха, переводя его в состав различных растворимых неорганических веществ. Эти клетки снабжают соединениями азота прочие клетки нити. Жгу- Разные формы цианобактерий Цианобактерии в горячем источнике 18 тиков цианобактерии, в отличие от настоящих бактерий, никогда не имеют. Размножаются цианобактерии обычно путем деления клетки надвое, полового процесса у них нет. Большинство цианобактерий — автотрофные организмы и могут синтезировать все вещества клетки за счет энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания. Часто вступают в симбиоз с другими организмами, например с грибами. Большинство видов населяют пресноводные бассейны, немногие живут в морях. Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах, что отрицательно сказывается на жизни обитателей водоема. На суше цианобактерии живут в почве, образуют характерные зеленые налеты на камнях и коре деревьев. Виды рода анабена искусственно разводят в тропиках на рисовых полях для обогащения почвы соединениями азота. Благодаря азотфиксирующим свойствам этой бактерии, обитающей в полостях листьев водного папоротника азоллы, рис может долго расти на одном и том же месте без внесения удобрений. Некоторые цианобактерии в странах Востока используют в пищу. Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах Цианобактерии образуют зеленые пятна на камнях Микрофотографии различных цианобактерий 19 Проверьте свои знания 1. Каковы особенности строения бактериальной клетки? 2. Назовите основные формы бактериальных клеток. 3. Как перемещаются бактерии? 4. На какие группы по способам получения энергии делят бактерии? 5. Встречаются ли среди бактерий хищники? 6. Какую систематическую группу образуют архебактерии? 7. Какие организмы называют аэробами? 8. Перечислите особенности строения клеток цианобактерий. 9. Как размножаются бактерии? 10. Выполните задание № 7 на с. 8 (Рабочая тетрадь). 11. Выберите правильный ответ. Тест на с. 4—б, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте Почему бактерии считают наиболее древними организмами? Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылки 1. https://www.worldofnature.ru/dia/?act=vewcat&cid=578 (Прокариоты. Общая информация). 2. https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/BAK-TERII.html (Бактерии. Строение, размножение, метаболизм, классификация). Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы, не имеющие ядра. По форме делятся на кокки, бациллы, вибрионы, спириллы и др. Большинство питается отмершими остатками организмов, но встречаются паразиты, симбионты, хищники и автотрофы. Многие бактерии способны усваивать азот из воздуха. Бактерии обеспечивают процесс брожения, в результате которого человек получает многие полезные продукты питания. Ряд бактерий вызывает тяжелые заболевания человека и животных. 20 Царство Грибы ► Отдел Хитридиомикота ^ Отдел 3 и го ми кота ► Отдел Аскомикота, или Сумчатые грибьГ ► Отдел Базидиомикота ► Группа Несовершенные грибы ► Отдел Оомикота ► Группа Лишайники Q ^ Современные биологи относят грибы к самостоятельному царству организмов, которые существенно отличаются от растений и животных. Изучением царства грибов, включающего не менее 100 тыс. видов, занимается наука микология (от греч. «микос» — гриб, «логос» — учение). Грибы лишены пигмента, обеспечивающего фотосинтез, — хлорофилла, т. е. являются гетеротрофами. Некоторые свойства грибов сближают их с животными: в качестве запасного питательного вещества накапливают гликоген, а не крахмал, как растения; в состав клеточной оболочки входит хитин, сходный с хитином членистоногих; в качестве продукта обмена веществ образуют мочевину. С другой стороны, по способу питания (путем всасывания, а не заглатывания пищи), по неограниченному росту и неподвижности они напоминают растения. Отличительный признак грибов — строение их вегетативного тела. Это грибница, или мицелий, состоящий из тонких ветвящихся нитевидных трубочек — гиф. Ученые полагают, что грибы представляют собой сборную группу организмов, имеющих различное происхождение. Основная часть грибов, вероятно, произошла от бесцветных жгутиковых простейших. Возраст самых древних находок спор грибов —170—190 млн лет. Грибы по строению разнообразны и широко распространены в различных местах обитания. Их размеры очень колеблются: от микроскопически малых (одноклеточные формы — дрожжи) до крупных экземпляров, тело которых в диаметре достигает полуметра и более (это, на- пример, крупные шаровидные дождевики, а также съедобные грибы — белый, подберезовик и др.). Грибница, или мицелий, обладает огромной площадью поверхности, через которую поглощает пита-Слизевики тельные вещества. Часть грибницы, расположенная в почве, носит название почвенной грибницы. Наружная часть — то, что мы обычно называем грибом, — тоже состоит из гиф, но очень плотно переплетенных. Это — плодовое тело гриба. На нем формируются органы размножения. У большинства грибов мицелий разделен перегородками на отдельные клетки. В перегородках имеются поры, через которые сообщается цитоплазма соседних клеток. Объединяясь в пучки, гифы образуют крупные тяжи, иногда достигающие в длину нескольких метров. Такие тяжи выполняют, в частности, проводящую функцию. В ряде случаев плотные переплетения гиф образуют утолщения, богатые запасными питательными веществами, обеспечивают выживание гриба в неблагоприятных условиях, когда основная часть грибницы погибает. Из них в подходящих для существования условиях вновь развивается мицелий. Грибная клетка, как правило, имеет хорошо выраженную клеточную стенку. В цитоплазме расположено Строение гриба Шляпка Дождевик Споры Гифы почвенной грибницы 23 Облако спор, образованных грибами Гифы грибов в почве Схема строения клетки гриба значительное число рибосом и митохондрий, аппарат Гольджи развит слабо. В вакуолях часто можно обнаружить гранулы белков. Большое количество включений представлено глыбками сложного углевода — гликогена и каплями жира. Наследственный, или генетический, аппарат клетки сосредоточен в ядрах, число которых колеблется от одного до нескольких десятков. Некоторые одноклеточные грибы, например дрожжи, имеют тело, образованное одной почкующейся клеткой. Если отпочковавшиеся дочерние клетки не расходятся друг от друга, образуется мицелий, состоящий из нескольких клеток. Грибы размножаются в основном бесполым путем — спорами либо вегетативно — частями мицелия. Споры развиваются в спорангиях, возникающих на специализированных гифах — спорангиеносцах, поднимающихся над почвой или другими субстратами. Между корнями деревьев и грибницей некоторых грибов устанавливается тесная связь, полезная как грибу, так и растению, — возникает симбиоз. Нити грибницы оплетают корень и даже проникают внутрь его, образуя микоризу (от греч. «микос» — гриб и «риза» — корень). Грибница поглощает из почвы воду и растворенные минеральные вещества, которые поступают из нее в корни деревьев. Таким образом, грибница может частично заменять Клеточная стенка Рибосомы Ядро Митохондрия Эндоплазматическая сеть Жировое включение деревьям корневые волоски. Из корней растения грибница, в свою очередь, получает органические вещества, необходимые ей для питания и образования плодовых тел. В хозяйственной жизни человека грибы играют и положительную, и отрицательную роль. Большое значение в пищевой промыщленности имеют дрожжи, вызывающие процесс брожения. Многие грибы образуют биологически активные вещества, ферменты, органические кислоты. Их используют в микробиологической промышленности для производства лимонной, глюконовой и других кислот, а также ферментов и витаминов. Ряд видов, например спорынью, чагу, используют в качестве сырья для получения лекарственных препаратов. Грибы традиционно употребляют в пищу. На территории нашей страны встречается свыше 150 видов съедобных грибов, но широко используется лишь несколько десятков. Известны грибы — возбудители заболеваний человека, например микоза стоп и кистей, ногтей; некоторые грибы служат причиной болезней домашних животных, нанося вред животноводству, пример такого грибкового заболевания — стригущий лишай. Многие грибы вызывают болезни растений — трутовики на деревьях, спорынья злаков и др. В царство грибов многие микологи включают несколько отделов: Хитридиомикота, Зигомикота, Оомикота, Аскомикота и Базидиомикота. Наиболее крупные из них, включающие около 30 тыс. видов каждый, —Аскомикота и Базидиомикота. Отдельную группу образуют Несовершенные грибы, которые размножаются бесполым путем или вегетативно и никогда не образуют плодовых тел. Участок корня растения с микоризой Размножение грибов Проросшие споры * V - карюфеля Болезнь кукурузы Возбудители — грибы хитридиомикота Пилобол на навозе Отдел Хитридиомикота* Мицелий у большинства представителей отдела хитридиомикота отсутствует. Это — преимущественно одноклеточные и микроскопические формы, и тело их, как и многих других внутриклеточных паразитов, живущих в цитоплазме клеток хозяина, представлено голой цитоплазматической массой. Они обычно тесно связаны с водной средой. Многие из них паразитируют на водорослях, высших водных растениях, других водных грибах, а также на беспозвоночных животных. Некоторые виды паразитируют на корнях высших наземных растений, главным образом во влажной почве. Значительно меньшая часть видов хитридиомикота развивается на растительных остатках и трупах животных. Отдел Зигомикота Почти все представители этого отдела — одноклеточные организмы, ведущие наземный образ жизни. Среди них есть и виды, разлагающие органические остатки, и паразиты высших грибов, насекомых, других животных и человека. Наиболее широко известен род мукор. Муко-ровые грибы питаются на навозе, за счет растительных остатков; некоторые паразитируют на животных, растениях и человеке. Именно муко-ровые грибы образуют белый или серый налет (плесень) на пищевых продуктах: хлебе, варенье, овощах. Мукор на хлебе 26 Отдел Аскомикота, или Сумчатые грибы Аскомикота — один из наиболее обширных отделов (около 30 тыс. видов). Свое название они получили благодаря образованию замкнутых структур — сумок, содержащих споры. К отделу Аскомикота относят, в частности, дрожжи^ представленные одиночными почкующимися клетками, многочисленные многоклеточные грибы с крупными плодовыми телами, например сморчки и строчки,. Представители аскомикота широко распространены во всех природных зонах и регионах. По способу питания это гетеротрофы, обитают они в почве, лесной подстилке, на различных растительных субстратах и питаются гниющими остатками. Одни виды аскомикота развиваются на субстратах животного происхождения, другие участвуют в разложении растительных остатков, содержащих целлюлозу, до неорганических молекул. Многие виды аскомикота образуют антибиотики, применяемые в медицине для лечения инфекционных заболеваний, ферменты, органические кислоты и используются для их промышленного получения. Широко используемая человеком группа из отдела Аскомикота — дрожжи. Важно отметить, что среди дрожжей нет видов, образующих токсические для человека вещества. При порче пищевых продуктов, вызываемой дрожжами, меняются вкус и внешний вид, но не накапливаются вредно действующие вещества, как это отмечается у ядовитых грибов и бактерий. Пекарские дрожжи существуют только в культуре. Они представлены сотнями рас: винными, хлебопекарными, пивными и спиртовыми. Большой практический интерес представляют виды рода Спорынья. Большинство из них паразитирует на злаках. На пораженных спорыньей колосьях злаков хорошо заметны скле-роции — плотные сплетения гиф, имеющие вид рожков черно-фиолетового цвета. Склероции зи- Сморчок Дрожжи Строчкй 27 муют в почве, куда они попадают с культурных злаков при уборке урожая или с дикорастущих растений, встречающихся по краям полей. Весной склероции прорастают плотными сплетениями гиф, по периферии которых образуются плодовые тела. В них формируются споры, заражающие злаки в период цветения. Клетки спорыньи содержат высокотоксичные (ядовитые) вещества, что может вызвать отравление при их попадании в муку или в корм для животных. Алкалоиды спорыньи широко применяют в современной медицине для лечения сердечно-сосудистых, нервных и других заболеваний. Особенно эффективны они в акушерско-гинекологической практике. Некоторые представители аскомикоты, например сморчки и трюфели, съедобны. Отдел Базидиомикота Базидиомикота — отдел грибов, объединяющий около 30 тыс. видов, с многоклеточным мицелием и особыми органами спороношения — бази-диялШу имеющими вид выростов. Наиболее широко известные представители базидиомикота — шляпочные грибы. Их плодовые тела разнообразны по форме и величине, они могут быть однолетними или многолетними. Однолетние мягкие плодовые тела — у большинства шляпочных грибов, завершающих цикл развития за один сезон. Время их существования — от нескольких часов до 10^—^14 суток. Каждый шляпочный гриб состоит из вегетативной, питающей части — почвенной грибницы и плодового тела, которое образуется из плотного переплете- Звездовик Спорынья Трутови 28 ния воздушной грибницы, образуюпдей так называемые ложные ткани. У большинства съедобных грибов плодовое тело образовано ножкой и шляпкой. В ножке вся ложная ткань одинакова, а в шляпке она образует два слоя: верхний, покрытый кожицей, окрашенной различными пигментами, и нижний, несуш;ий базидии со спорами. У трубчатых грибов — масленка, подберезовика, подосиновика — нижний слой шляпки состоит из трубочек, а у пластинчатых — сыроежки, рыжика — тонких пластинок. Почвенная грибница представлена рыхло лежащими в почве ветвящимися гифами, которые могут распространяться на значительные расстояния (до 10 и более метров). Именно на этих гифах развиваются плодовые тела, поэтому при сборе грибов нужно аккуратно срезать ножку, чтобы не повредить грибницу. Многие ядовитые грибы принадлежат к семейству мухоморовых. Основной род Мухомор содержит несколько ядовитых видов, из которых бледная поганка и мухомор вонючий, или поганка белая, смертельно ядовиты. Признаки отравления проявляются через 10—12 ч. Смертельная доза для взрослого человека — около 30 г гриба. Многолетние деревянистые плодовые тела имеют трутовые грибы, гифы которых растут в древесине живых или мертвых стволов, корней, пней, а плодовые тела образуются на их поверхности. Группа Несовершенные грибы Наиболее многочисленная по числу видов группа грибов — Несовершенные грибы — включает около 35 тыс. видов. Тело их представлено развитым ветвящимся мицелием, состоящим часто из многоядерных клеток. Споры несовершенных грибов образуются бесполым путем. Полового размножения у них не известно. Несовершенные грибы широко распространены во всех районах земного шара. Многие из них обитают в почве. Они в изобилии встречаются на Ядовитый гриб мухомор Пластинчатый гриб сыроежка Пеницилловая плесень на лимоне различных растительных субстратах, принимая участие в разложении органических остатков и в почвообразовательном процессе. Многие грибы этого класса паразитируют на высших растениях, вызывая серьезные болезни сельскохозяйственных культур (пятнистости на стеблях и листьях, гнили корней), наносяш;ие народному хозяйству большой экономический ущерб. Некоторые виды несовершенных грибов вызывают заболевания у животных (лошадей, домашней птицы) и человека. Среди этих грибов известны также многочисленные виды, синтезирующие биологически активные вещества, используемые в производстве различных ферментов, органических кислот и антибиотиков (пенициллина, гризеофульвина и др.). Отдел Оомикота Фитофтороз какао Фитофтора Оомикота — организмы, вегетативное тело которых состоит из длинных, не разделенных перегородками клеток. Перегородки возникают только при образовании органов размножения — спорангиев, в которых образуются спорангиоспоры, или зооспоры, имеющие два жгутика. Зооспоры появляются в водной среде. При переходе ооми-цетов на сушу спорангии не образуют зооспор, а формируют отдельные неподвижные споры (конидии). И зооспоры, и конидии при прорастании дают не разделенный клеточными стенками мицелий. Оомикота обитают в воде, на растительных остатках и трупах животных. Некоторые из них живут в почве. Многие виды оомикота — паразиты высших наземных растений. Очень важное практическое значение имеют грибы рода фитофтора, насчитывающего около 70 видов. Фитофтороз картофеля Фитофтороз \ томатов Проверьте свои знания 1. Назовите общие признаки грибов. 2. Какие особенности строения и жизнедеятельности грибов объединяют их с растениями и какие — с животными? 3. Какие отделы входят в царство грибов? 4. Что такое грибница? 5. Что такое гифы? 6. Опишите строение клетки гриба. 7. Как размножаются грибы? 8. Перечислите особенности строения шляпочного гриба. 9. Выполните задание № 14 на с. 12 (Рабочая тетрадь). 10. Выберите правильный ответ. Тест на с. 10—13, вариант 1 (Тестовые задания). Лабораторная работа 1. Выполните работу № 2 на с. 5 (Лабораторные работы). 2. Выполните задание № 15 на с. 12 (Рабочая тетрадь). ф Подумайте Какие признаки грибов объединяют их с растениями и роднят с животными? Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. ^ Интернет-ссылка https://www.griby.net/ (Грибы. Строение и классификация. Дополнительная информация). Грибы — особая группа живых организмов, обладающих признаками как рааений, так и животных. Основа гриба — мицелий. Шляпочные грибы, наряду с почвенным мицелием, имеют плодовое тело. Грибы питаются готовыми органическими веществами (мертвых организмов — сапрофиты, живых организмов — паразиты). Грибы играют важную роль в круговороте вещеав в природе, разрушая остатки погибших растений и животных и образуя перегной, Многие грибы человек использует в пищу, для получения лекарств (антибиотиков). В ходе эволюции эта группа организмов «совершила выход на сушу» и в связи с этим перешла к размножению спорами, распространяемыми ветром. 31 Группа Лишайники Лишайники — группа симбиотических организмов, в теле которых сочетаются два компонента: автотрофный — водоросль или цианобактерия и гетеротрофный — гриб. Вместе они образуют единый организм. Для каждого вида лишайников характерна постоянная, сложившаяся в процессе исторического развития форма симбиоза — взаимополезного сожительства определенного гриба с конкретной водорослью. Разделение лишайников на классы и семейства проводят в соответствии с принадлежностью вида гриба — компонента лишайника — к определенному отделу грибов. Большинство видов грибов, входяш;их в состав лишайников, относят к отделу Аскомикота, а небольшую часть — к отделу Базидиомикота. По величине лишайники разнообразны, их размеры — от нескольких до десятков сантиметров. Тело лишайников представлено слоевищем^ или талломом. В зависимости от образу-юш;егося пигмента оно может быть серым, сизым, зеленоватым, буро-коричневым, желтым, оранжевым или почти черным. Различают три основных типа слоевищ; лишайников: накипной (корковый), листоватый и кустистый, между которыми встречаются переходные формы. Наиболее простые — накипные, или корковые, похожие на кору дерева. Они растут на поверхности почвы, горных пород, на коре деревьев и кустарников, плотно срастаются с субстратом и не отделяются от него без значительных повреждений. Более высокоорганизованные лишайники имеют листоватое слоевище в форме пластинок, распростертых по субстрату и срастающихся с ним посредством пучков гиф. На субстрате листоватые лишайники имеют вид чешуек, розеток или обычно разрезанных на лопасти крупных пластинок. Наиболее сложно организованное слоевище — кустистое, имеющее форму столбиков или лент, обычно разветвленных и срастающихся с Леканора Жизненные формы лишайников Накипная Листоватая Кустистая 32 1ШШ Уснея Пармелия Кладония лесная • ^А1&- .Г«*|,№; . -rte ^■;ЖИ- Мв^|\ >Uy-i vN’v x-'^ Шч субстратом только основанием. Вертикальный рост слоевища позволяет ему лучше использовать солнечный свет для фотосинтеза. У большинства лишайников слоевище имеет верхний и нижний корковые слои из плотного сплетения грибных нитей, между которыми находится сердцевина — рыхлый слой грибных нитей с водорослями. Корковый слой грибов укрепляет слоевище и защищает водоросли от чрезмерного освещения. Основная функция сердцевинного слоя — проведение воздуха к клеткам водорослей, содержащим хлорофилл. Симбиотические взаимоотношения гриба и водорослей проявляются в том, что нити гриба в теле лишайника как бы выполняют функцию кор- Грибные гифы Водоросли Верхний корковый слой Слой водорослей Сердцевина Нижний корковый слой Формы соединения с гифами гриба ней, а клетки водорослей играют роль листьев зеленых растений — в них происходит фотосин-тез и накопление органических веществ. Гриб обеспечивает водоросль водой и растворенными в ней минеральными солями, а сам получает от водоросли органические вещества. Таким образом, лишайники представляют собой автогете-ротрофные организмы. Лишайнику, как целому организму, присущи новые биологические качества, несвойственные его компонентам вне симбиоза. Благодаря этому лишайники обитают там, где не могут жить ни водоросли, ни грибы в отдельности. Физиология гриба и водоросли в слоевище лишайника также во многом отличается от физиологии свободноживущих грибов и водорослей. Среди лишайников различают группы видов, растущих на почве, деревьях, скалах и т. д. Внутри них можно выделить еще более мелкие группы: обитающие на известковых или крем-нистых горных породах, на коре деревьев, об-наженной древесине, на листьях (у веч-нозеленых растений) и др. На обра-батываемых землях лишайники не встречаются из-за своего очень медленного роста, который объясняет- Кладония Неупогон Клетка водоросли Нити грибницы Вегетативное размножение лишайника с помощью одной или нескольких клеток водоросли, оплетенных гифами гриба Тамнолия червеобразная ся медленным накоплением органических веществ. Они очень требовательны к чистоте воздуха, не выносят дыма, копоти и особенно сернистых газов промышленных районов. Лишайники встречаются во всех биогеографи-ческих зонах, особенно в умеренных и холодных областях, а также в горах. Лишайники способны переносить длительное высушивание. Фотосинтез и питание у них в это время прекращаются. Устойчивость к засухе и низкой температуре позволяет им переживать периоды резкого изменения условий существования и возвращаться к жизнедеятельности даже при низкой температуре и незначительном содержании СО2, когда многие растения погибают. Лишайники размножаются в основном вегетативно — частями слоевища. Хрупкие в сухую погоду, лишайники легко ломаются от прикосновения животных или людей; отдельные кусочки, попав в соответствующие условия, развиваются в новое слоевище. Однако они могут размножаться и спорами, которые образуются половым или бесполым путем. Широкое распространение лишайников обусловлено многими факторами, из которых основные — их способность противостоять неблагоприятному воздействию среды, легкость вегетативного размножения, дальность и высокая скорость переноса отдельных частей слоевища ветром. Значение лишайников велико. Как автогете-ротрофные компоненты биогеоценозов, они аккумулируют солнечную энергию, образуя определенную биомассу, и в то же время разлагают органические вещества до минеральных. В результате их жизнедеятельности подготавливается почва для поселения растений. В тундре, где лишайников особенно много, они служат кормом северных оленей. Наибольшее S35 значение в этом отношении имеет ягель — олений мох. Используют в пищу лишайники и некоторые дикие животные, например косули, лоси, маралы. Лишайники служат индикаторами (показателями) чистоты воздуха, так как они очень чувствительны к его загрязнению. Проверьте свои знания 1. Каковы особенности строения лишайников? 2. На какие группы по внешнему строению делят слоевища лишайников? 3. В чем особенности строения слоевища кустистых лишайников? 4. Что такое симбиоз, какие организмы образуют лишайник? 5. Каковы функции гриба и водоросли в организме лишайника? 6. Как размножаются лишайники? 7. Где обитают лишайники? 8. Расскажите о роли лишайников в природе. 9. Выполните задание № 23 на с. 16 (Рабочая тетрадь). 10. Выберите правильный ответ. Тест на с. 17—19, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте В чем проявляются симбиотические взаимоотношения организмов, образующих лишайник? S Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. @ Интернет-ссылки 1. https://ordroo.raid.rU/sc45/proekt/lish/p.html (Лишайники. Строение и питание. Роль лишайников). 2. https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/LI-SHANIKI.html (Лишайники. Строение, размножение, значение в жизни человека). Лишайники — это симбиотические организмы. Они состоят из гриба и водоросли. Зеленая водоросль образует органические вещества, используемые грибом, который, в свою очередь, снабжает водоросль водой и растворенными в ней минеральными солями. Лишайники встречаются даже там, где по отдельности грибы и водоросли жить не могут. 36 Цараво Растения Низшие растения. Группа отделов Водоросли - Отдел Зеленые водоросли - Отдел Красные водоросли (Багрянки) > Отдел Бурые водоросли Высшие растения ^ Отдел Моховидные - Отдел Плауновидные - Отдел Хвощевидные ► Отдел Папоротниковидные ^ Отдел Голосеменные растения - Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения Растения полупустынь В современном мире насчитывают более 550 тыс. видов растений. Они составляют около 95% от биомассы планеты — массы всех населяющих ее живых организмов. Растения — основные производители (продуценты) органического вещеава на Земле. Флора наших дней представлена растительными организмами самого разного строения и экологических особенностей. Так, у низших растений — водорослей — тело не разделено на органы, а у высших растений (к ним относятся мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные) есть корни, стебли и листья. С экологической точки зрения растения подразделяют на светолюбивые и теневыносливые, обитающие во влажных (тропики, субтропики) или засушливых местах. В различных климатических зонах именно сообщества разных растений определяют структуру био-мов — совокупностей живых организмов (животных, растений, грибов и микроорганизмов), населяющих определенную местность: тундру, лиственный лес, степь, тропический лес, саванну и др. Однако при всем многообразии растительные организмы имеют общие черты, совокупноаь которых отличает их от представителей других царств живой природы. Основные признаки растений 1. Практически все растительные организмы — ав-тотрофы и способны к фотосинтезу — образованию органических молекул из неорганических за счет энергии света. Благодаря этому у растений в процессах обмена веществ преобладают реакции биологического синтеза органических молекул над процессами расщепления веществ. В результате растения образуют ту органическую биомассу, которой питаются животные и другие гетеротрофные организмы. 2. У растений имеются особые пигменты, содержащиеся в пластидах — специфических органоидах растений, например хлорофилл. Другие пигменты — оранжево-желтые и красные каротиноиды — проявляются при пожелтении листьев, а также придают отдельным частям растений (плодам, цветкам) тот или Растения степей 38 иной цвет. Эти пигменты играют очень важную роль в жизнедеятельности растений, принимая участие в фотосинтезе. 3. Процессы жизнедеятельности растительного организма регулируют особые растительные гормоны — фитогормоны. Их взаимодействие обеспечивает рост, развитие и другие физиологические процессы, происходящие в растениях. Примером может служить этилен, появляющийся в стареющих тканях растений, или ауксины — вещества, ускоряющие рост растений, сритогормоны синтезируются в ничтожных количествах и транспортируются по проводящей системе организма. 4. Клетки растений окружены толстой стенкой, лежащей кнаружи от цитоплазматической мембраны. Она состоит в основном из целлюлозы. Такая клеточная стенка — специфическая особенность растений; у животных ее нет. Наличие у каждой растительной клетки твердой оболочки определило малую подвижность растений. А в результате питание и дыхание растительного организма стали зависеть от поверхности его тела, контактирующей с окружающей средой. В процессе эволюции это привело к сильной, гораздо более выраженной, чем у животных, расчлененности тела — ветвлению корневой системы и побегов. 5. Обязательным продуктом обмена веществ растений является клеточный сок. Это раствор разнообразных органических (аминокислоты, белки, углеводы, органические кислоты, дубильные вещества) и неорганических (нитраты, фосфаты, хлориды) веществ. Накапливаясь в цитоплазме, клеточный сок увеличивает внутриклеточное давление, вызывающее напряжение клеточной стенки — тургор. В результате этого ткани растений приобретают высокую прочность. 6. Растения обладают неограниченным ростом: они увеличиваются в размерах в течение всей своей жизни. Царство растений включает две крупные группы организмов - Низшие и Высшие растения, различающиеся принципиальными особенностями строения и жизнедеятельности. Растения хвойных лесов Растения лугов Растения водоемов 39 НИЗШИЕ РАСТЕНИЯ Группа отделов Водоросли Водоросли — древнейшие представители растительного мира: они возникли более 900 млн лет назад. Общее число видов водорослей составляет более 20 тыс. Размеры и строение водорослей очень разнообразны. Среди многочисленных представителей этой группы встречаются одноклеточные организмы — как пассивно плавающие в воде (например, хлорелла)^ так и передвигающиеся с помощью жгутиков {хламидомонада). Колониальные формы могут включать от нескольких до сотен клеток, как, например, вольвокс. Многоклеточные нитчатые водоросли тонкими нитями прикреплены ко дну водоемов или образуют тину — скопления в виде комочков у дна и в толще воды. Многие формы многоклеточных водорослей (например, морская капуста ламинария) образуют заросли на морском дне. В Атлантическом океане, вблизи Азорских островов, на мелководье обосновалась занесенная сюда течением от побережья Мексики водоросль Вольвокс (колониальная водоросль) Саргассум (многоклеточная водоросль) Спирогира (нитчатая водоросль) оматофо(. Ризоиды 40 Воздушные \пузырьки саргассум. Ее скопления занимают такую большую плош;адь, что дали название морю — Саргассово. Благодаря постоянству условий жизни в водной среде, в которой водоросли возникли и пережили целые геологические эпохи, они сохранились до наших дней в формах, мало отличаюш;ихся от первоначальных. Строение водорослей. Для многоклеточных водорослей наиболее супдественным признаком является отсутствие, даже при сложном внешнем строении тела, настояпдих тканей и органов — стеблей, листьев и корней, типичных для высших растений. Такое не расчлененное на ткани и органы тело называется слоевищем или талломом. В большинстве случаев клетки таллома окружены стенкой, состояпдей из целлюлозы и пектиновых вегцеств. Нередко наружная поверхность клеточной стенки одета слизью, у многоклеточных форм тело инкрустировано песчинками. Цитоплазма заполняет всю полость клетки или расположена постенно. Одна крупная или несколько мелких вакуолей заполнены клеточным соком. В клетке находятся одно или несколько ядер и хрома-тофор, содержаш;ий пигменты. Питание водорослей в основном автотрофное; хлорофилл и другие пигменты находятся в хроматофорах. Но есть водоросли бесцветные: в процессе эволюции они утратили хлорофилл в связи с приспособлением к обитанию на больших глубинах, куда солнечный свет не проникает, — такие водоросли питаются гете-ротрофно. Взрослая хламидомонада (1л) (одноклеточная водоросль) Бесполое размножение хламидомонады Размножение водорослей. Водоросли размножаются половым и бесполым путем. Бесполое размножение осуществляется специальными клетками — спорами и зооспорами, которые образуются из вегетативных клеток. Споры неподвижны, а зооспоры могут передвигаться с помощью жгутиков. Те и другие покрыты оболочкой и образуются в большом количестве. Зооспоры после непродолжительного движения теряют жгутики и прорастают в новую водоросль, как и обычные споры. Вегетативное размножение у некоторых одноклеточных водорослей происходит делением клеток надвое, у многоклеточных, например у нитчатых, — частями слоевища, у колониальных — распадением колоний. Как правило, бесполым способом водоросли размножаются в благоприятных условиях. При ухудшении условий существования (высокая или низкая температура, накопление продуктов обмена в среде обитания при высокой плотности заселения, загрязнение водоемов) они приступают к половому размножению. В основе полового размножения лежит слияние двух половых клеток - гамет. Мужские и женские гаметы могут развиваться на одной особи или на разных. В результате слияния гамет формируется зигота, из которой после прорастания, как правило, образуется слоевище. При половом размножении потомство наследует признаки обеих родительских особей и в результате этого обладает новым сочетанием свойств, что увеличивает его шансы на выживание. У одного и того же вида водорослей в зависимости от времени года и внешних условий наблюдается смена бесполого и полового размножения. Растение, образующее споры, называется спорофитом, а растение, производящее гаметы, — гаметофитом. Половое размножение хламидомонады Взрослая хламидомонада (In) Гаметы (In) Оплодотворение 42 Растение-спорофит (2л) Женское растение-гаметофит (1л) Мужское растение-гаметофит (1л) У подавляющего большинства водорослей гаметофит и спорофит — самостоятельные растения. В ряде случаев на одном растении могут поочередно образовываться и споры, и гаметы. Значение водорослей. Экологическая роль водорослей как продуцентов органического вещества велика. Различные группы водорослей приспособились к обитанию в разных условиях (например, на разных глубинах) благодаря образованию в их клетках неодинаковых пигментов: зеленого, оранжевого, красного и других, позволяющих осуществлять фотосинтез наиболее эффективно даже при очень низкой освещенности. Некоторые водоросли сохраняют жизнеспособность при очень низких, а другие — при высоких температурах. Так, в полярных и высокогорных условиях они живут даже на снегу, нередко окрашивая его в красный, зеленый, бурый, желтый цвета {хламидомонада снежная). Многие водоросли не погибают под покровом снега и льда. Отдельные виды, попадая вместе с бактериями на бесплодные субстраты, становятся пионерами их заселения. Водоросли живут на почве, в почве и даже в атмосферном воздухе, например некоторые виды хлореллы. Многие почвенные водоросли активно уча- 43 Фитопланктон Одноклеточные диатомовые водоросли ствуют в процессе почвообразования. В толще воды обитает множество одноклеточных водорослей, образующих фитопланктон (растительный планктон). Его используют в качестве пищи многие водные животные (например, членистоногие — раки, рыбы — китовая акула, млекопитающие — некоторые киты). Подавляющее большинство видов водорослей выделяют в окружающую среду свободный кислород, образующийся в результате фотосинтеза. Этим кислородом дышит большинство живых организмов. Зеленые водоросли явились родоначальниками всех растений суши. Человек в своей хозяйственной деятельности использует некоторые виды водорослей. Широко используют ламинарию^ известную в быту как морская капуста. Во многих странах Европы, Азии и Америки ее употребляют в пищу, на корм скоту и для промышленной переработки; из нее получают ценные препараты — альгинаты и манниты. В некоторых странах ламинарию выращивают на морских плантациях. Велико также практическое значение красных водорослей — багрянок. Одну из живущих в северных морях водорослей — хондрус в сухом виде издавна употребляют как лекарственное средство при заболеваниях дыхательных путей. Из других багрянок добывают агар-агар, используемый в составе питательных сред при изучении бактерий, грибов и водорослей, в микробиологической промышленности. В пищевой промышленности агар-агар используют при изготовлении мармелада, зефира, добавляют в хлеб и другие мучные изделия, чтобы они дольше не черствели. Активное размножение некоторых видов водорослей в природных водоемах служит надежным индикатором их загрязнения. Некоторые водоросли {хлорелла) могут быть использованы при биологической очистке сточных вод. Небольшое число водорослей известны как паразиты. Многие одноклеточные водоросли, как вы уже знаете, в симбиозе с грибами образуют лишайники. В зависимости от особенностей строения и преобладания тех или иных пигментов в клетках водоросли подразделяют на ряд отделов. 44 Отдел Зеленые водоросли Окраска таллома зеленых водорослей отражена в названии этой группы. Число видов зеленых водорослей достигает 13 тыс. Распространены они преимущественно в пресных водоемах, некоторые живут в морской воде; очень немногие приспособились к жизни в условиях периодического увлажнения: на почве, коре деревьев, заборах, цветочных горшках и т. д. Зеленые водоросли представлены одноклеточными формами {хлорелла^ хламидомонада), колониальными {вольвокс) и многоклеточными, тело которых имеет вид нитей или плоских листовидных образований {улотрикс, улъво-вые, харовые водоросли). Большинство одноклеточных и колониальных водорослей способны передвигаться с помощью жгутиков. Некоторые одноклеточные неподвижны, например хлорелла. В клетках зеленых водорослей находятся хроматофоры, содержащие ряд пигментов, среди которых преобладает хлорофилл. Пресноводные многоклеточные зеленые водоросли образуют тину и густые заросли в прудах и озерах. Зеленые водоросли в природе и под микроскопом Харовая водоросль Съедобная водоросль ульва, или морской салат Делессерия Хроматофор Филлофора Отдел Красные водоросли (Багрянки) Своеобразие красных водорослей заключается прежде всего в наборе пигментов. В хроматофо-рах багрянок, помимо хлорофилла и каротиноидов, содержится еще ряд водорастворимых пигментов: красных — фикоэритринов и синих — фикоцианинов. От соотношения этих пигментов и зависит окраска таллома, которая может изменяться от малиново-красной (когда преобладает фикоэритрин) до голубовато-стальной (при избытке фикоцианина). Запасным веществом является специфический для красных водорослей так называемый багрянковый крахмал, который откладывается в цитоплазме вне хро-матофоров. Этот полисахарид ближе к гликогену, чем к крахмалу. Красные водоросли распространены повсеместно, но преобладают в морях тропического и субтропического поясов. Общее число видов достигает 4 тыс., из которых лишь около 200 приходится на пресноводные водоемы и почву. Слоевище багрянок имеет вид кустиков, составленных из многоклеточных ветвящихся нитей, реже оно пластинчатое или листовидное, до 2 м длиной. Красные водоросли составляют самую большую группу растений в морской придонной растительности (бентосе). В странах Восточной Азии некоторые виды багрянок разводят и употребляют в пищу. Многие служат сырьем для получения агар-агара, используемого в микробиологии в качестве питательной среды для выращивания микробов, и иода. В Норвегии на прибрежную приливно-отливную зону (литораль), богатую красными водорослями, во время отлива выпускают овец, как на пастбище. Анфельция Алария Отдел Бурые водоросли К отделу бурых водорослей относятся исключительно многоклеточные, сравнительно высокоорганизованные организмы различных размеров. Для них характерна бурая окраска слоеви-ш;а, от оливково-желтой до темно-бурой. Она обусловлена смесью разных пигментов: хлорофилла (зеленого) и каротиноидов (различных цветов). Общее число видов достигает 1500. Распространены они в морях и океанах всего мира, преимущественно в прибрежных мелководьях, но также вдали от берегов, например в Саргассовом море. Некоторые глубоководные виды встречаются на глубине 180—200 м. Бурые водоросли — важный компонент придонной растительности — фитобентоса. Среди бурых Водоросли служат кормом водным обитателям Строение фукуса Воздушные пузыри водорослей можно наблюдать формы от микроскопических нитчатых организмов до гигантов, иногда достигающих в длину 30—50 м и более. Например, ламинария или растущие в прибрежных районах северных морей фукусы имеют тело длиной в несколько метров, а обитающий у побережья Южной Америки макроцистис достигает 60 м. Тело бурых водорослей расчленено на части, внешне похожие на вегетативные органы высших растений: ризоиды, напоминающие корни, «ствол» и «листовые» пластинки. Ризоиды — выросты тела — служат для прикрепления к грунту или подводным скалам. В талломе у некоторых имеются воздушные пузырьки, удерживающие пластинки и стволы в вертикальном положении. Бурые водоросли — один из основных источников органического вещества в прибрежной зоне, особенно в морях умеренных и приполярных поясов, где их общая масса (биомасса) может достигать десятков килограммов на 1 м^ поверхности дна. На слоевищах и особенно между ризоидами поселяется несметное множество мелких животных — полипов, червей, моллюсков, ракообразных, так или иначе связанных с бурыми водорослями: для одних это источник питания, для других — убежище или место прикрепления. Многие рыбы откладывают на слоевища морской капусты икринки. Так ведет себя, например, дальневосточная сельдь. Отмирающие каждый год слоевища потребляются иными беспозвоночными животными и образуют детрит — основную часть прибрежного ила. Фукус Проверьте свои знания J 1. Как питаются водоросли? 2. Каким образом размножаются водоросли? 3. Когда водоросли размножаются бесполым путем? 4. Где встречаются бурые водоросли? 5. Перечислите особенности строения бурых водорослей. 6. Какова роль бурых водорослей в природе? 7. Каковы отличия красных водорослей от бурых? 8. Расскажите о роли красных водорослей в природе и жизни человека. 9. Какие водоросли образуют тину на дне водоемов? 10. Выполните задание № 29 на с. 22 (Рабочая тетрадь). 11. Выберите правильный ответ. Тест на с. 23—25, вариант 1 (Тестовые задания). Лабораторная работа Выполните работу № 3 на с. 6 (Лабораторные работы). Подумайте Какие признаки объединяют все водоросли в одну группу? Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылки 1. https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/VODO-ROSLI.html (Водоросли. Строение, происхождение, развитие. Экологические группы водорослей). 2. https://edu.greensail.ru/encyclopedia/plants/vodorosli.shtml (Водоросли. Строение и размножение. Дополнительная информация). 3. https://www.mstu.edu.ru/algae/algae/photo/ (Видовое разнообразие. Фотографии). Водоросли — это сборная группа низших растений, включающая отделы бурых, красных и зеленых водорослей. Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Тело многоклеточных водорослей не имеет вегетативных органов. Размножаются водоросли как половым, так и бесполым способом. Водоросли населяют все водоемы планеты, живут в почве, на поверхности земли и даже в воздухе. 49 Моховидные Плауновидные Хвощевидные ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ Высшие растения, в отличие от низших, имеют хорошо выраженные ткани: образовательную у за счет которой осуществляется рост организма; покровную; проводящиву обеспечивающие транспорт питательных веществ, воды и продуктов фотосинтеза; механическиву или опорные; выделительные у или секреторныеу и основ-ныеу к которым относится, в частности, запасающая ткань. Ткани высших растений образуют органы: вегетативные — коренЬу стебель и листу а также репродуктивные у участвующие в размножении, например спорангину где образуются споры у или цветки и плоды у покрытосеменных растений. Помимо того, у всех высших мужские и женские репродуктивные органы многоклеточные. Характерная особенность высших растений: индивидуальное развитие у них подразделяется на эмбриональный (зародышевый) и постэмбриональный (послезародышевый) периоды. Высшие растения включают две крупные группы: споровые и семенные. К споровым растениям относят отделы: Моховидныву Плау-новидныву Хвощевидные и Папоротниковидные, Основной отличительной чертой споровых служит менее четкая по сравнению с семенными специализация тканей и бесполое размножение при помощи спор. Половое размножение у споровых неразрывно связано с водной средой, так как для оплодотворения необходима вода. Семенные растения включают два отдела: Голосеменные и Покрытосеменные {Цветковые) растения. Они размножаются при помощи семян и вегетативно — частями тела. У семенных растений специализация тканей зашла особенно далеко: они образуют отчетливо выраженные системы органов — побеговую и корневую. Высшие растения СПОРОВЫЕ СЕМЕННЫЕ Мохо- Плауно- Хвоще- Папоротнике- Голо- Покрытовидные видные видные видные семенные семенные 50 Отдел Моховидные Среди высших растений моховидные представляют обособленную и тупиковую ветвь развития. Они произошли около 350 млн лет назад, вероятно, от первых наземных растений псило-фитов — потомков прибрежных водорослей. Моховидные — это многолетние растения, обычно низкорослые, их размеры колеблются от миллиметра до нескольких сантиметров. Некоторые группы мхов, например печеночникиу имеют вегетативное тело в виде стелюп1;ейся пластинки — таллома. У других тело расчленено на стебель, густо покрытый узкими зелеными листьями; корней у мхов нет. Мхи приспособлены к обитанию во влажных местах. Мхи имеют сравнительно простую внутреннюю организацию. В их теле можно обнаружить ассимиляционную (основную) ткань, содержа-ш;ую хлоропласты, а также слабо выраженные по сравнению с другими высшими растениями проводягцие, механические, запасающие и покровные ткани (которые, впрочем, встречаются не во всех систематических группах мхов). Мхи прикрепляются к почве тонкими нитевидными одноклеточными или многоклеточными выростами, расположенными на нижней части стебля, — ризоидамиу через которые они всасывают питательные вещества из почвы. В отличие от настоящих корней, многоклеточные ризоиды состоят из одинаковых тонкостенных клеток. У моховидных имеется характерная особенность организации, резко выделяющая их среди всех современных наземных растений: половое поколение — гаметофигпу представляющий собой зеленое растение и образующий половые клетки (гаметы), больше выражен, чем бесполое - спорофиту на котором формируются спо- Плевроциум Шребера \ Коробочка -W/ Листья Стебель Ризоиды. Формы коробочек мхов I \ \ Листья мхов ры. Последний развивается непосредственно на гаметофите. Для осуществления оплодотворения необходима вода. Моховидные широко распространены во влажной умеренной зоне Северного и Южного полушарий, в тундре, высокогорных лесах тропиков. В отличие от большинства представителей, некоторые виды очень устойчивы к длительному пересыханию и могут расти даже в местах кратковременного сезонного увлажнения; подобно лишайникам, эти растения способны оживать при наступлении благоприятных условий. Отдел моховидных включает три группы, из которых наиболее распространены представители класса листостебелъных^ или настоящих^ мхов. К ним относятся зеленые мхи {кукушкин лен) и белые мхи {сфагнум). у \ / Родобриум Кукушкин лен растет в хвойных лесах и на болотах. Его гаметофит представляет собой стебель, несущий листья. (В обиходе именно гаметофит называют кукушкиным льном.) Гаме-тофиты кукушкина льна раздельнополы. На верхушке мужских и женских растений развиваются органы полового размножения. После оплодотворения на женских растениях из зиготы образуется спорофит — коробочка, сидящая на длинной ножке. Коробочка имеет крышечку, которая к моменту созревания спор отпадает. Споры высыпаются наружу и рассеиваются ветром. В благоприятных условиях через несколько дней или недель они прорастают и дают начало гаме-тофиту. Кукушкин лен Коробочка-спорофит (2л) Зигота (2л) Оплодотворение Жизненный цикл мха Женский гаметофит (1л) Споры (1л) Яйцеклетка (1л) Прорастающая спора Молодое растение-гаметофит (1л) Сперматозоиды (1л) Женский гаметофит (1л) Мужской гаметофит (1л) Выводковая почка Взрослое растение-гаметофит (1л) 54 Выводковые веточки Кроме размножения спорами, зеленым мхам свойственно и вегетативное размножение — частями тела и специальными почками. Белыву или сфагновые, мхи распространены от гор тропиков до арктической и субантарктической зон, но особенно широко представлены в умеренной зоне Северного полушария, где они растут в лесах и на болотах. Разветвленный стебель торфяного мха — сфагнума густо покрыт листочками. На верхушке главного побега боковые ветви образуют розетку. Эти мхи растут в очень влажных местах и обычно находятся в воде, поэтому у них отсутствуют ризоиды и влага поступает непосредственно в стебель. Сфагнум может впитать воды в 20—25 раз больше собственной массы. В центре стебля имеются тонкостенные клетки, которые выполняют проводящую и запасающую функции. Они окружены плотным кольцом клеток с окрашенными в коричневатые цвета стенками. Это механическая ткань. Самая периферическая часть стебля состоит из крупных мертвых клеток. С течением времени нижние части растения постепенно отмирают. Значение сфагновых мхов в природе очень велико. В листовидных частях тела они накапливают большое количество воды и, разрастаясь плотными дернинами, вызывают заболачивание. Отмирающие части растения формируют торф. Процесс торфообразования происходит благодаря отсутствию кислорода и созданию сфагновыми мхами кислой среды, что препятствует размножению бактерий и развитию процессов гниения. Старые болота имеют важное хозяйственное значение для разработок залежей торфа, который используется как топливо, удобрение, подстилка для скота. В виде спрессованных плит торф служит и стройматериалом. Болота и леса, в которых произрастают мхи, служат накопителями влаги и влияют, таким образом, на водный режим соседних территорий. О» Сфагновые мхи Jit' Водоносные клетки сфагнума wwij 55 ф Проверьте свои знания 1. Каковы особенности строения мхов? 2. Что такое гаметофит? 3. Что такое спорофит? 4. Каковы особенности строения мха кукушкин лен? 5. Как размножается кукушкин лен? 6. Расскажите о строении сфагнума. 7. Какую роль играют мхи в природе? 8. Выполните задание № 31 на с. 26 (Рабочая тетрадь). 9. Выберите правильный ответ. Тест на с. 39—42, вариант 1 (Тестовые задания). ф Подумайте! В чем заключается экологическая роль мхов? Какова сфера использования мха? Можно ли предотвратить возгорание торфа и как? Лабораторная работа Выполните работу № 4 на с. 8—9 (Лабораторные работы). Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылки 1. https://sbio.info/page.php?id=92 (Общая характеристика отдела Моховидные. Зеленые мхи. Сфагновые мхи). 2. https://www.floranimal.ru/classes/5422.html (Мхи. Строение и систематика). Мхи — это высшие растения, которые имеют вегетативные органы (стебли и листья) и многоклеточные органы полового размножения. Оплодотворение возможно только в воде. Ризоиды — нитевидные выросты, состоящие из одной или нескольких клеток. Мхи вызывают заболачивание; отмирая, они образуют торф. 56 Отдел Плауновидные Эти растения, как и моховидные, произошли, возможно, от псилофитов. В период своего расцвета, более 300 млн лет назад, плауновидные были широко распространены и достигали большого разнообразия форм. В настоящее время плауновидные чаще всего встречаются в хвойных и смешанных лесах. Это многолетние вечнозеленые травянистые растения с прямостоячими и ползучими побегами. От стелющихся по земле участков стебля отходят придаточные корни. Листья мелкие, различной формы (шиповидной, овальной, шиловидной и др.), располагаются на побегах поочередно, супротивно (т. е. друг против друга) или мутовча-то (в виде венчика вокруг стебля). Вегетативное размножение у плаунов происходит за счет отмирания участков старых побегов и укоренения жизнеспособных фрагментов, которые дают начало новым растениям. Бесполое размножение осуществляется также и спорами, образующимися в спорангиях, собранных на прямостоячем побеге в виде колосков. С момента образования спорангия до высыпания зрелых спор проходит несколько месяцев или даже лет. Споры прорастают и дают начало обоеполым или однополым гаметофитам, которые несут мужские и женские половые органы. Сперматозоиды созревают раньше, чем яйцеклетки. Это снижает вероятность самооплодотворения. Споры плаунов используют в медицине в качестве детской присыпки (аналог талька), в ветеринарии, а также в промышленности для получения желтой и зеленой красок. Взрослое рааение- Зёросток — Зигота (2л) спорофит (2л) гаметофит (1л) fe ,<,! Спорангий Плаун булавовидный Сперматозоиды^ Прорастающая спора (1л) Отдел Хвощевидные Хвощевидные также произошли от псилофитов. Ископаемые древовидные формы вместе с папоротниками и плаунами формировали леса каменноугольного периода около 300 млн лет назад. В настоящее время сохранилось всего около 30 видов, распространенных преимущественно во влажных местах. Современные хвощи - многолетние травянистые растения с жестким стеблем и хорошо развитым подземным стеблем — корневищем. От корневища отходят придаточные корни. В отличие от остальных споровых растений хвощевидные характеризуются членистостью побегов, т. е. их стебли расчленены на узлы и междоузлия. На стебле в узлах расположены мутовки ветвей и мелких чешуевидных листьев. Фотосинтез происходит в зеленых стеблях и ветвях. Весной на корневищах вырастают побеги, которые заканчиваются спороносными колосками. Здесь в спорангиях формируются споры. Созревшие споры высыпаются из спорангиев и, прорастая в благоприятных условиях, образуют разнополые гаметофиты — половое поколение. Оплодотворение происходит в воде. Из оплодотворенной яйцеклетки вновь развивается бесполое поколение хвоща — спорофит. Хвощ зимующий Заросток - Хвощ полевой гаметофит (1^^ > Прорастающая спора Хвощ лесной Споры (1л) J Спорангий со спорами в северных хвойных лесах легко зацепиться ногой за стелющееся по земле растение. У него длинный стебель с отходящими боковыми веточками, густо покрытыми мелкими листочками, похожими на хвою. В июле и августе на концах ветвей поднимаются кверху колоски со спорангиями, из которых сыплется мелкий желтый порошок - споры. Это плаун, или волчья лапа. Другой потомок вымерших древних растений — полевой хвощ. Он часто встречается на полях с плохой почвой, на обрывах, около канав и дорог. Внешне хвощ очень похож на маленькую, высотой 15—30 см, елочку. Ранней весной у хвоща появляются красновато-белые стебли с головкой на верхушке — это спороносные колоски со спорангиями. Каждая спора имеет по два отростка, закручивающихся как пружинки, которыми споры сцепляются в комочки и так переносятся ветром, поэтому хвощи и растут группами. Плауны и хвощи — травянистые потомки вымерших огромных деревьев, когда-то образовывавших на Земле первобытные леса. Проверьте свои знания 1. В чем сходство и различие в строении плаунов и хвощей? 2. Как размножаются плауновидные и хвощевидные? 3. Где обитают хвощи и плауны? 4. Как человек использует плауны и хвощи? 5. Какова роль древних хвощевидных и плауновидных в формировании залежей каменного угля? 6. Выполните задание № 35 на с. 29 (Рабочая тетрадь). 7. Выполните задание № 36 на с. 30 (Рабочая тетрадь). 8. Выберите правильный ответ. Тест на с. 46—48, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте В чем сходство мхов, плаунов и хвощей? Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. (Общая характеристика (Общая характеристика Интернет-ссылки 1. https://school.bakai.ru/?id=biofl010202 отдела Плауновидные). 2. https://school.bakai.ru/?id=biofl010203 отдела Хвощевидные). Хвощи и плауны имеют наряду со стеблем и листьями корень. В их жизненном цикле наблюдается чередование стадий гаметофита и спорофита. В нааоящее время ученые насчитывают более 200 видов плауновидных, из которых около 20 групп вечнозеленых ползучих травянистых растений встречаются в нашей стране. Однако особое разнообразие представителей этого отдела встречается в тропическом поясе, где их вертикальные стебли могут подниматься от земли на 1—1,5 метра. Хвощевидные встречаются по всему миру в самых разнообразных растительных сообществах, как правило с избыточной влажностью, часто образуя целые заросли по берегам водоемов. 60 Отдел Папоротниковидные Папоротниковидные, или папоротники, произошли от потомков псилофитов и представляют собой одну из наиболее древних групп высших растений. В каменноугольный период эти растения, наряду с хвощами и плаунами, занимали господствующее положение в растительном мире Зем-образуя обширные леса. Процветает эта груп-^ ‘ па и сейчас. В настоящее время папоротники представлены большим числом видов, распространены очень широко и встречаются от лесов севера средней полосы до тропиков, населяя самые разные местообитания — начиная с пустынь и кончая болотами. Размеры их колеблются от нескольких миллиметров до 25 м (у тропических древовидных форм). Строение папоротников. В жизненном цикле папоротников чередуются бесполое и половое поколения — спорофит и гаметофит. Преобладает фаза спорофита — он, как правило, многолетний, и именно его мы называем папоротником. В обычных лесах умеренной зоны папоротники, как правило, корневищные растения; у орляка корневище длинное, у щитовника — короткое, утолщенное. В стебле хорошо развиты проводящие ткани, между пучками которых располагаются клетки основной ткани — паренхимы; имеются придаточные корни. Листья вырастают из почек корневища и развертываются над поверхностью почвы. Они обладают верхушечным ростом, достигают больших размеров и выполняют две функции — фотосинтеза и спорообразования. Щитовник мужской Размножение папоротников. На нижней поверхности листа развиваются спорангии, в которых образуются споры. В благоприятных условиях спора прорастает, и из нее формируется небольшая зеленая пластинка — заросток. Это гаметофит. Он у папоротников чаще обоеполый, на нем формируются женские и мужские половые органы, где образуются яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворение происходит в капле воды. Из зиготы развивается зародыш, после его укоренения заросток отмирает. Зародыш развивается в спорофит. У некоторых папоротников споры имеют неодинаковые размеры. Это разноспоровые папоротники. Их мелкие мужские споры — микроспоры — при прорастании дают начало мужскому гаметофиту, на котором образуются мужские органы размножения. Из крупных женских спор - мегаспор — развивается женский гаметофит, продуцирующий яйцеклетки. Накопление питательных веществ в спорах, особенно в мегаспорах, создает значительные преимущества для разноспоровых папоротников — гаметофит начинает развиваться уже внутри споры, используя питательные вещества, которые в ней содержатся. Вследствие быстрого развития оплодотворение происходит раньше обычного, и весь цикл развития завершается быстрее. Благодаря перечисленным особенностям разноспоровые папоротники хорошо переносят меняющиеся условия среды. Папоротникам свойственно также вегетативное размножение посредством специальных почек, образующихся на корневище. Значение папоротников. Молодые сочные листья некоторых видов папоротников в Японии употребляют в пищу как салат. В народной медицине из листьев папоротника готовят по особому рецепту глистогонное средство. Многие виды выращивают для аквариумов. Папоротники, живущие в симбиозе с азотфиксирующими цианобактериями, применяют также как источник азота на рисовых полях для насыщения почвы растворимыми соединениями азота. Этапы роста папоротника 62 Жизненный цикл папоротника Собранные в группы (сорусы) спорангии на нижней поверхности листа Сперматозоиды (1п) Половое поколение Ризоиды 63 Папоротники широко распространены по всему земному шару и встречаются в самых разных местообитаниях. Наиболее разнообразны они во влажных тропических лесах, где их можно встретить на почве под деревьями. Широко известны древовидные формы, особенно обильные в горах тропиков. Другая характерная жизненная форма в этом климатическом поясе — лиановидные папоротники. Очень много во влажном тропическом лесу и разнообразных эпифитных папоротников, т. е. поселяющихся на других растениях. Существует также несколько видов плавающих многолетних папоротников, обитающих в водоемах. Папоротники стран умерен-^ ного климата в большинстве своем — многолетние наземные травянистые растения. Эпифитные папоротники оленьи рога и птичьи гнезда на ствола тропических деревьев Г V' та в» ^ V-1 * /1® Ji.- Проверьте свои знания 1. 2. В чем сходство и различие в строении плаунов, хвощей и папоротников? Каковы внешние особенности папоротниковидных? Какие вы знаете жизненные формы папоротников? 3. Как осуществляется процесс размножения папоротников? 4. Где обитают хвощи, плауны и папоротники? 5. Как человек использует хвощи, плауны и папоротники? 6. Выполните задание № 39 на с. 31 (Рабочая тетрадь). 7. Выполните задание № 40 на с. 32 (Рабочая тетрадь). 8. Выберите правильный ответ. Тест на с. 52—54, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте В чем сходство мхов, плаунов, хвощей и папоротников? Расскажите о цикле развития папоротника. Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылки 1. https://sbio.info/page.php?id=93 (Папоротниковидные. Строение, размножение, значение). 2. https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/PAPO-ROTNIKOVIDNIE.html (Папоротниковидные. Размножение и систематика). Папоротники — это высшие рааения, котс^рые имеют вегетативные органы (аебли, листья и корни) и многоклеточные органы полового размножения. Оплодотворение у них возможно только в воде. В жизненном цикле папоротников наблюдается чередование стадий гаметофита и спорофита, причем преобладает спорофит. Распространены во влажных местообитаниях от тропиков до северных лесов. У некоторых папоротников споры образуются на особых веточках Страусник Отдел Голосеменные растения Эфедра Голосеменными называют растения, которые образуют семена, но не формируют цветков и плодов. Семена лежат открыто и лишь иногда покрыты чешуями. Появление семени — важный этап в эволюции растений. Запас питательных веш;еств в семени обеспечивает жизнь зародыша, когда он особенно уязвим — в начальный период его развития. Прочные семенные покровы заш;и-пдают зародыш от неблагоприятных факторов среды. Эти эволюционные приобретения и независимость оплодотворения от наличия воды (в отличие от споровых растений) послужили причиной широкого распространения голосеменных на суше. Голосеменные произошли от первичных разноспоровых папоротников, вымерших в начале каменноугольного периода. В настояш;ее время эта группа включает всего около 700 видов деревьев и кустарников. Современные виды, несмотря на их небольшое число, распространены по всему земному шару, а в Северном полушарии образуют огромные массивы хвойных лесов. В состав отдела голосеменных входят несколь- j ко классов, из которых наиболее распростране-ны представители класса хвойных. Разрез ствола хвойного дерева /./ Заболонная древесина Сердцевина Ядровая древесина^ Камбий Вельвичия 66 Годичные слои Чешуи корки Разрез хвоинки Проростки лиственницы ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ Саговни- Гинкго- Хвой- Эфедро- ковые вые ные вые Почти все виды хвойных представлены деревьями (сосна, елъу пихта, лиственница). В сибирской тайге огромные площади заняты лиственницей, а в южных районах нашей страны и в Средиземноморье широко распространены кипарисовые и тисовые. В Южной Америке и Австралии господствуют другие голосеменные растения — крупные деревья араукарии, каури и др. Строение голосеменных имеет характерные особенности. Среди голосеменных большое количество древесных форм, имеющих подчас крупный, хорошо выраженный ствол. Хорошо известны такие гиганты, как секвойи, сосны. Именно для хвойных характерна наибольшая продолжительность жизни: долгожители доживают до 3—4,5 тыс. лет. В стебле на поперечном разрезе различают тонкую кору, внутреннюю часть которой составляет луб, хорошо развитую древесину и плохо выраженную сердцевину, состоящую из рыхлой запасающей паренхимы. В старых стволах сердцевина едва заметна. Древесина голосеменных устроена проще, чем у цветковых растений, она состоит в основном из тра-хеид — мертвых веретенообразных клеток с толстыми оболочками, выполняющих проводящую 67 Лиственница Ель и опорную функции. Паренхимы в древесине очень мало или она совсем отсутствует. У многих видов в коре и древесине имеются смоляные каналы, заполненные смолой, эфирными маслами и другими веществами. Испарения этих веществ создают характерный аромат хвойного леса. Листья у большинства хвойных жесткие, игольчатые {хвоя) и не опадают в неблагоприятное время года. Они покрыты толстой кутикулой — слоем особого вещества, выделяемого покровной тканью — кожицей. Устьица погружены в ткань листа, что снижает испарение воды; замена игл происходит постепенно в течение всей жизни растения. У других голосеменных, например у саговников, листовая пластинка напоминает листья пальм и других цветковых растений. Размножение хвойных, например сосны, происходит следующим образом. Сосна — обоеполое ветроопыляемое растение. На молодых стеблях образуются два вида шишек — укороченных побегов: мужские и женские. Мужские шишки, расположенные у основания молодых побегов, состоят из более мелких шишечек. Вдоль оси такой шишечки расположены чешуйки. На нижней стороне чешуек находятся по два пыльцевых мешка, в которых образуются микроспоры. Из них формируются мужские гаметофиты - пыльцевые зерна. Зрелое пыльцевое зерно состоит из двух клеток. Маленькие красноватые женские шишки, сидящие на верхушках молодых побегов, тоже состоят из оси, на которой расположены чешуйки. Чешуи женских шишек попарно срастаются, и между ними развивается семязачаток. В нем образуется гаплоидная мегаспора. В результате ее многократного деления возникает женский гаметофит — обычно два половых органа с яйцеклеткой в каждом, и эндосперм, впоследствии питающий зародыш. Поздней весной или в начале лета обильное количество пыльцы, доставляемой ветром, попадает на женскую шишку. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней - происходит оплодотворение. У сосны между опылением и оплодотворением проходит 12—14 месяцев. Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с двойным (диплоидным) набором хромосом — зиготу: это первая клетка спорофита. 68 Мужские шишки тшт Женские шишки _ Пыльцевые зерна со спермиями (In) Яйцеклетка (1п) Проростки сосны Размножение сосны После оплодотворения яйцеклетки из семязачатка развивается семя с запасом питательных веществ, которое одето защитными оболочками. На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена с «крылышками» высыпаются, разносятся ветром и, попадая в почву, прорастают. Значение голосеменных. Голосеменные растения играют важную роль в природе. Они являются основой растительного покрова ряда биогео-графических зон нашей планеты, например сибирской тайги, поставляя в атмосферу Земли значительное количество кислорода. В нашей стране около 90% лесов представлены различными видами голосеменных растений. Их семенами питаются многие птицы (клесты) и млекопитающие (белки, грызуны). Использует голосеменные растения и человек в своей хозяйственной деятельности. Так называемые корабельные сосны, имеющие высокий прямой ствол, в прежние времена использовались в кораблестроении. Весь парусный флот построен в основном из сосны. Многие из хвойных и сейчас прекрасный строительный материал. Кроме того, из сосны получают бумагу, картон, скипидар и много других продуктов. Сердцевину некоторых тропических форм (например, саговниковых) употребляют в пищу. 69 Проверьте свои знания 1. Каковы особенности строения голосеменных растений? 2. Приведите примеры голосеменных растений. 3. Какие растения относятся к хвойным? 4. Назовите особенности строения хвойных. 5. Как устроена древесина голосеменных растений? 6. Опишите процесс размножения сосны. 7. Что такое семя? Чем семя отличается от споры? 8. Как устроены мужские и женские шишки сосны? 9. Какую роль играют голосеменные растения в природе? 10. В чем заключается хозяйственное значение голосеменных растений? 11. Выполните задание № 42 на с. 36 (Рабочая тетрадь). 12. Выберите правильный ответ. Тест на с. 58—60, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте Какие преимуш;ества перед мхами и папоротниками дает голосеменным наличие семени? Лабораторная работа Выполните работу № 6 на с. 10—11 (Лабораторные работы). Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылка https://sbio.info/page.php?id=94 (Голосеменные. Общая характеристика). Голосеменные растения имеют все вегетативные органы — корни, стебли, листья. У них появляется семя, которое защищает зародыш от неблагоприятных воздействий внешней среды, обеспечивает его питательными веществами на первых этапах развития. Оплодотворение не зависит от присутствия воды. Хвойные растения относятся к отделу голосеменных растений. В нашей стране более 90% лесов представлены хвойными растениями, имеющими большое практическое значение. 72 Отдел Покрытосеменные (Цветковые) растения Основная особенность этой группы — наличие цветков и покрытосемянность. Семяпочка цветковых, в отличие от голосеменных, защищена от неблагоприятных воздействий завязью, отсюда и название этого отдела растений — Покрытосеменные. Покрытосеменные — наиболее поздняя эволю-ционно и самая богатая видами группа растительного мира: по числу видов (около 250 тыс.) они превосходят все остальные группы высших растений, вместе взятые. 350 семейств цветковых составляют два класса —Двудольные и Однодольные. Цветковые произрастают во всех климатических зонах и в самых разных экологических условиях — от тропических лесов до пустынь и тундр. Широкое распространение этих растений обусловлено прогрессивными особенностями их строения, которые они приобрели в процессе эволюции, — прежде всего образованием плодов, обеспечивающих защиту семян в неблагоприятных условиях и их продолжительную сохранность. Строение органов у цветковых достигает наибольшей сложности, а ткани их характеризуются высокой степенью специализации, т. е. максимально приспособлены к выполнению конкретных функций. Проводящая система покрытосеменных обеспечивает быстрый приток воды и минеральных веществ от корней к листьям, почкам, цветкам и быстрый отток органических веществ. Для цветковых характерны интенсивный обмен веществ, быстрое накопление органического вещества в процессе фотосинтеза, образование разнообразных биологически активных веществ, быстрый рост и, вследствие этого, приспособленность к самым различным экологическим условиям. Развитие мужского и женского гаметофи-тов у покрытосеменных предельно сокращено: они представлены лишь некоторыми частями цветка — семязачатком и пыльцевой трубкой. Семяпочки Завязь Семяпочки цветковых растений защищены завязью Цветковые растения произрастают в разных условиях 73 Все многообразие цветковых растений может быть сведено к двум основным типам — древесному (деревья и кустарники) и травянистому, Травянистая жизненная форма, свойственная большинству покрытосеменных, характеризуется более высокой приспособленностью к резким колебаниям условий внешней среды, чем древесная. Травы — молодая в эволюционном отношении группа растений, которая произошла от древесных форм. Цветковые — единственная группа растений, способная к образованию сложных многоярусных сообш;еств, включаюпдих и травы, и кустарники, и деревья. Жизненные формы цветковых растений в многоярусных сообществах 74 Строение покрытосеменных. Тело цветковых растений подразделяют на побеговую и корневую системы. Корневая система представлена главным, боковыми и придаточными корнями. Побеговая — образована стеблем и расположенными на нем листьями и почками; на стебле могут развиваться органы воспроизведения — цветки, семена и плоды. Большинство древесных цветковых обладают деревянистым стеблем, достигающим в высоту иногда нескольких десятков метров. Все современные деревья, за исключением голосеменных, таких как хвойные и гинкго, относят к цветковым растениям, однодольным или двудольным. Среди однодольных растений деревьев сравнительно немного. В отличие от двудольных они имеют обычно неветвящиеся стволы. Наиболее известные из них — несколько сотен видов пальм, например таких, как финиковая и кокосовая, обитающие в тропическом и субтропическом поясах. Большинство же древесных видов принадлежат к двудольным и распространены в различных районах мира. Многие из них обладают ценной древесиной, в частности тик, черное и красное дерево. К числу обычных деревьев умеренного пояса относятся дубу ясень, бук и береза. Они образуют смешанные леса, нередко с примесью и других видов, часто каштана на юге. Толш;ина ствола определяется жизнедеятельностью слоя клеток, сплошным кольцом окружающего древесину ствола и называемого камбием. Деление этих клеток, лежащих под корой, и приводит к утолщению дерева: производимые камбием клетки быстро специализируются, превращаясь в элементы проводящей системы ствола, по которой вода и необходимые минеральные соли транспортируются к ветвям и листьям. С возрастом у всех растений в стенках клеток ткани, проводящей воду, появляется лигнин — плотное вещество, определяющее твердость и прочность ствола. Именно лигнин помогает деревьям держаться прямо. В отличие от хвойных, проводящие элементы которых представлены трахеидами, у покрытосеменных, наряду с ними, в древесине имеются более совершенные элементы — трахеи, или сосуды. Это однорядные тяжи клеток, перегородки между которыми разрушаются, и трахея представляет собой длинную полую трубку: по ней вода перемещается быстрее, чем по одноклеточным трахеидам. Деление клеток камбия в разных условиях идет неравномерно. В умеренном поясе летом деревья растут быстрее, чем осенью. В итоге слой древесины, наросшей за летние месяцы, выглядит на спилах более светлым кольцом. Благодаря этому возраст дерева легко определить, подсчитывая годичные кольца. В тропиках скорость роста деревьев определяется чередованием сухого и влажного сезонов. Покрывающая ствол дерева пробка является продуктом деления клеток особой ткани — пробкового камбия. Пробка сильно варьирует по толщине и составу у разных видов деревьев. Так, у березы она тонкая и похожа на бумагу, тогда как у пробкового дуба — губчатая и очень толстая. У некоторых деревьев, растущих в саваннах, пробка устойчива даже к действию огня. Схема образования годичных колец Осенние клетки Весенние клетки Проводящие элементы Трахеида Сосуд 76 Листья деревьев чрезвычайно разнообразны по величине и форме и могут быть простыми и сложными. Жизнь каждого листа на дереве имеет свой срок, и его продолжительность зависит от климатических факторов. Многие деревья умеренного пояса сбрасывают листву каждую осень, а весенней порой она появляется вновь. Такие деревья называют листопадными. В противоположность этому у вечнозеленых деревьев листья отмирают и заменяются новыми без определенного порядка каждые два-три года, а иногда и чаще. Большинство тропических деревьев — вечнозеленые. У древесных пород умеренного пояса цветки обычно малозаметны, нередко до такой степени, что неспециалисту вообще кажется, будто эти деревья не цветут. Это объясняется тем, что они опыляются ветром и им не нужно привлекать живых опылителей — насекомых. У тех же древесных растений, которые опыляются насекомыми (например, многие кустарники, лианы и тропические деревья), обычно крупные, ярко окрашенные и часто силь-нопахнущие цветки. Результат успешного опыления — плоды дерева. Они столь же разнообразны, что и цветки. В качестве примера можно привести крылатые плоды клена и ясеня, огромные «орехи» ряда тропических деревьев, например кокосовой пальмы, сочные плоды яблонь и слив, похожие на бобы гороха плоды акаций. Размножение покрытосеменных. Как вы уже знаете, органы полового размножения покрытосеменных растений — цветки. Цветок представляет собой видоизмененный побег. Несмотря на огромное разнообразие форм цветков, в их строении можно обнаружить и общие черты. Цветок развивается на цветоножке, расширяющейся в цветоложе, на котором формируются остальные его части. Из мелких зеленых листочков — чашелистиков образуется чашечка, из ярко окрашенных лепестков — венчик. Они защищают главные части цветка — пестик и тычинки от механических повреждений, а венчик у насекомоопыляемых растений еще и привлекает насекомых. Тычинки состоят из тычиночных нитей и пыльника, где образуется пыльца. В пестике различают широкую завязь, тонкий столбик и рыльце. Из завязи развиваются плоды. У некоторых покрытосеменных растений цветки обоеполые, т. е. имеют и пестик и тычинки, у других либо женские — пестичные, либо мужские — тычиночные цветки. В последнем случае на одном растении могут развиваться либо цветки одного пола, либо и те и другие вместе. У многих растений, например гладиолусов, гиацинтов, астр, георгинов, цветки собраны в соцветия. Есть растения, образующие нераскрывающиеся цветки, — это некоторые фиалки, ячмень и др. Для них единственный способ 77 опыления — самоопыление в пределах одного цветка. Однако для большинства покрытосеменных типично перекрестное опыление — перенос пыльцы ветром, насекомыми, птицами с одного растения на другое. Образование мужского гаметофита происходит следуюгцим образом. В развиваюш;ейся тычинке возникают пыльники, где формируются микроспоры — пыльцевые зерна. В микроспорах ядро делится, в результате чего микроспора превращается в мужской гаметофит, содержащий две одинаковые клетки — вегетативную и генеративную. После попадания пыльцевого зерна на рыльце пестика оно прорастает, и пыльцевая трубка, развившаяся из вегетативной клетки, достигает семязачатка. В это время ядро генеративной клетки делится, в результате чего образуются два спер-мия. Начало женскому гаметофиту дает одна из клеток мегаспор, образующихся в семяпочке. Материнская клетка зародышевого мешка образует восемь одинаковых клеток, из которых одна — яйцеклетка, пять других идут на образование женского гаметофита — зародышевого мешка, а две оставшиеся сливаются в центре, формируя центральную диплоидную (т. е. содержащую двойной набор хромосом — 2п) клетку. В зрелом женском гамето-фите имеется лишь одна женская гамета — яйцеклетка с одинарным набором наследственного материала (1л). Один из спермиев оплодотворяет яйцеклетку, и его гаплоидное ядро (1л) сливается с гаплоидным ядром (1л) яйцеклетки. Образуется диплоидная клетка (2л), из которой в дальнейшем развивается зародыш. Второй спермий сливается с диплоидным центральным ядром, в результате чего возникает триплоидная клетка с тремя хромосомными наборами (Зл). Из нее позднее разовьется питательная ткань — эндосперм. Такой способ оплодотворения назван двойным оплодотворением; его открыл русский ученый С. Г. Навашин. После оплодотворения из центральной клетки образуется эндосперм из яйцеклетки образуется зародыш Жизненный цикл цветковых растений Взрослое растение спорофит {2п) Сразу же после оплодотворения яйцеклетка начинает делиться. В результате многократного деления формируется тело зародыша, которое постепенно врастает в массу эндосперма. Следовательно, в результате оплодотворения из яйцеклетки образуется зародыш, а из центральной клетки — эндосперм. Из семяпочки после двойного оплодотворения развивается семя. После того как произошло оплодотворение яйцеклетки и началось образование зародыша, цветок вступает в новую фазу развития, которая завершается образованием плода. Плод — это орган размножения цветковых растений, который развивается из цветка и служит для запдиты и распространения семян. В образовании плодов принимают участие одна или несколько частей цветка: пестик, основания тычинок, лепестков и чашелистиков, а также цветоложе. Большое значение в жизни цветковых имеет также бесполое — вегетативное размножение отдельными частями растения: корнями, стеблями или листьями. Семяпочка Пыльцевое зерно (In) Образование эндосперма (Зп) Спермии (In) Пыльца^*^ Пыльцевая^ трубка__ Гаметофит (In) Спермии Ядро вегетативно^''" клетки Образование зародыша (2п) Ядро Вегетативная клетка f Ядро центральной клетки (2п) W\ Яйцеклетка (In) Зародышевый мешок (1п) 79 Класс Однодольные. У однодольных, как видно из названия, в зародыше семени находится одна семядоля — первый лист растения. Кроме того, однодольные суш;ественно отличаются от двудольных рядом признаков: 1) у них мочковатая корневая система; 2) листья в большинстве простые, с дуговидным или параллельным расположением жилок; 3) цветки трехчленного типа, т. е. число их чашелистиков, лепестков и тычинок обычно кратно трем. Важнейшие семейства класса — Злаковые и Лилейные. Лилейные представлены травянистыми растениями, например различными видами лука, чеснока, декоративными растениями — лилиями, тюльпанами, гиацинтами и др. Семейство злаковых включает более 10 тыс. видов, распространенных повсеместно. Именно к злакам относятся пшеница, рожь, ячмень, просо, кукуруза {маис), сахарный тростник — важнейшие сельскохозяйственные культуры, более 10 тыс. лет используемые человеком в пищу. Многие злаки образуют травяной покров лугов, полей и лесных опушек, составляя основной рацион диких и домашних травоядных животных. Признаки однодольных растений Семя Лист Цветок Корень f Л / \ l'Hi7 W Семейство Лилейные Лилия Семейство Злаковые Осока Класс Двудольные. Систематический признак двудольных — наличие двух семядолей в зародыше. Другие отличительные особенности двудольных следующие: 1) корневая система стержневая, с развитыми боковыми корнями; 2) листья как простые, так и сложные, жилкование сетчатое, лишь у небольшого числа видов жилкование иное (двудольное растение подорожник имеет дуговидное жилкование); 3) цветки пяти- и четырехчленного типа (т. е. число чашелистиков, лепестков и тычинок кратно четырем или пяти); 4) эндосперм в созревших семенах хорошо выражен у ряда семейств {паслёновых^ зонтичных и др.), но у бобовых^ сложноцветных и других (например, фасоль^ горох, подсолнечник) развит слабо или совсем отсутствует, и запасные питательные вещества находятся непосредственно в семядолях зародыша. Культивируемые и дикорастущие цветковые растения объединяют в важнейшие семейства крестоцветных {капуста, редька, хрен, горчица), бобовых (древесные формы — акация, мимоза; травы — горох, бобы, земляной орех — арахис, клевер, люцерна и др.), паслёновых {картофель, томаты, баклажан; лекарственные растения — белладонна, белена), сложноцветных {одуванчик, василек, ромашка аптечная, пижма и др.), розоцветных {розы, шиповник, яблоня, груша, айва, боярышник) и др. Признаки двудольных растений 81 Семейство Крестоцветные Семейство Бобовые 44/14X2+4111 4з ni+2+(2)T(9)+irii Семейство Паслёновые 4(5) Л(5)Т5 Г\■^ Семейство Зонтичные U п т п Плод семянка Проверьте свои знания 1. Назовите основные признаки цветковых растений. 2. Расскажите о строении цветка. 3. Что такое плод? 4. Чем защищена семяпочка покрытосеменных растений? 5. Каково значение цветка? 6. Какую функцию выполняет плод? 7. Какие жизненные формы встречаются у растений? 8. На какие классы делится отдел покрытосеменных? 9. Какие признаки характерны для двудольных растений? 10. Какими признаками отличаются однодольные растения? Приведите примеры. 11. Выполните задание № 46 на с. 42 (Рабочая тетрадь). 12. Выберите правильный ответ. Тест на с. 64—66, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте Какие особенности внеп1него вида и строения покрытосеменных позволили им занять господствующее положение среди растений, населяющих нашу планету? Лабораторная работа Выполните работу № 7 на с. 11—12 (Лабораторные работы). Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. ^ Интернет-ссылки 1. https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/TSVET-KOVIE.html (Покрытосеменные. Строение и размножение. Жизненные формы). 2. https://sbio.info/page.php?id=96 (Классификация покрытосеменных). Покрытосеменные (цветковые) — самые распространенные растения на Земле. Для них характерно наличие цветков и семян, заключенных в плод. 84 Что мы узнали о прокариотах, грибах и растениях Бактерии — это микроскопические одноклеточные организмы. Их клетки не имеют ядра. Большинство питается органическими веществами мертвых или живых организмов, но встречаются и автотрофы. Человек использует бактерии для получения продуктов питания. Некоторые бактерии вызывают тяжелые заболевания человека и животных. Грибы — особая группа живых организмов. Они обладают признаками и растений, и животных. Основу тела гриба составляет мицелий. Шляпочные грибы имеют еще и плодовое тело. Все грибы питаются готовыми органическими веществами. Грибы играют важную роль в круговороте веществ в природе, образуя перегной. Многие грибы человек использует в пищу или получает из них лекарства. Некоторые грибы являются паразитами растений и животных, вызывают заболевания (микозы) у человека. Лишайники — это симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли. Зеленая водоросль образует органические вещества, используемые грибом, который, в свою очередь, снабжает водоросль водой и минеральными солями. Водоросли — это сборная группа растений. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными. Тело многоклеточных водорослей не имеет вегетативных органов. Мхи — это высшие растения, у которых есть стебли и листья, но встречаются и слоевищные растения. Хвощи, плауны и папоротники имеют, помимо стеблей и листьев, корневище и придаточные корни. Органы размножения у них многоклеточные. Оплодотворение у этих растений возможно только в присутствии воды. Голосеменные растения — древесные растения, имеют все вегетативные органы. У них появляется семя, в котором зародыш, погруженный в питательную ткань, защищен от неблагоприятных воздействий внешней среды. Оплодотворение не зависит от наличия воды. Покрытосеменные (цветковые) растения — травянистые и древесные формы. Это самые распространенные на Земле растения. Для них характерно наличие цветков и семян, заключенных в плод. Семенная кожура и околоплодник защищают зародыш от неблагоприятных воздействий и обеспечивают его питательными веществами. В эволюционном развитии растений можно выделить следующие этапы: 1. Переход от гаплоидности к диплоидности, т. е. от одинарного к двойному набору хромосом в клетках. Это повышает жизнеспособность организмов и увеличивает резерв наследственной изменчивости, а значит — возможность приспособления к самым разнообразным условиям. Этот переход прослеживается при сопоставлении современных групп растительных организмов. 2. Разделение тела на органы (корень, стебель, лист), развитие проводящей системы, усложнение и совершенствование строения тканей. 3. Специализация опыления с помощью насекомых и распространение семян и плодов животными. 4. Утрата связи процесса полового размножения с водой; переход от наружного оплодотворения к внутреннему; возникновение двойного оплодотворения. 86 Царство Животные Подцарство Одноклеточные Тип Саркожгутиконосцы Тип Споровики Тип Инфузории, или Ресничные Подцарство Многоклеточные Тип Губки ►Тип Кишечнополостные Тип Плоские черви ►Тип Круглые черви Тип Кольчатые черви ►Тип Моллюски Тип Членистоногие Тип Иглокожие ►Тип Хордовые i'f X: Двусторонняя симметрия Лучевая симметрия Среди обитателей нашей планеты насчитывают 1,5—2 млн видов животных. Их изучением занимается наука зоология (от греч. «зоон» — животное и «логос» — наука). Животные характеризуются специфическими чертами. Основные признаки животных 1. Все животные имеют гетеротрофный тип питания, т. е. питаются готовыми органическими веществами. 2. Клетки животных характеризуются отсутствием клеточной стенки, пластид, крупных вакуолей и наличием центриолей. 3. Животные подвижны, обладают специальными органами движения. 4. В отличие от растений, грибов, бактерий, у большинства животных имеются системы органов — пищеварительная, дыхательная, нервная и др. 5. Животные обладают специфическими особенностями обмена веществ. 6. Большинству животных, в отличие от растений, свойствен ограниченный рост. 7. Для животных характерна четкая симметрия тела. У большинства животных, например у майского жука, речного рака, лягушки, волка, имеются одинаковые парные органы на левой и правой стороне тела. Через тело таких животных можно мысленно провести только одну плоскость, делящую животное на две зеркально-одинаковые половины. Они называются двусторонне-симметричными, а симметрия их тела — двусторонней. Двустороннюю симметрию тела имеют все активно передвигающиеся животные. Животные, ведущие малоподвижный или сидячий образ жизни, имеют иную симметрию тела и внешне похожи на цветки растений, шары, зонтики, например губки и кишечнополостные. Через их тело можно провести несколько воображаемых плоскостей, каждая из которых делит животное на две зеркально-подобные друг другу половины. Такую симметрию называют лучевой. В настоящее время зоологи подразделяют царство животных на два подцарства — Одноклеточные и Многоклеточные. 88 ПОДЦАРСТВО ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ К одноклеточным, или простейшим, относятся животные, тело которых состоит из одной клетки, но эта клетка — целостный организм, веду-ш;ий самостоятельное суш;ествование. Обш;ее число видов простейших превышает 40 тыс. Фауна простейших изучена недостаточно. Подавляющее большинство простейших микроскопически малы, однако есть крупные многоядерные и колониальные формы. Размеры одноклеточных колеблются от 3—4 до 50—150 мк и более. Строение простейших в общих чертах соответствует организации ядерной (эукариотической) клетки с ограниченным оболочкой ядром. Основные компоненты клетки одноклеточных — ядро и цитоплазма. В отличие от клеток многоклеточного организма, у одноклеточных есть органоиды специального назначения. Это органоиды движения, которые могут быть временными и постоянными. У саркодовых для передвижения и захвата пищи при необходимости образуются ложноножки — псевдоподии. Они представляют собой выросты цитоплазмы. Жгутиковые обладают одним или несколькими жгутиками, а инфузории — многочисленными ресничками. Свобод-ноживущие пресноводные простейшие часто обитают в среде с пониженным содержанием солей, поэтому в их организм постоянно осмотически поступает вода. Для ее удаления, а также для выделения продуктов обмена у них имеются сократительные вакуоли. Есть специализированные органоиды, обеспечивающие раздражимость. Например, жгутиковые, способные к фотосинтезу за счет находящихся в цитоплазме пластид, обладают положительным фототаксисом, т. е. могут направленно перемещаться под влиянием света. Эта способность обусловлена деятельностью светочувствительного глазка. Эвглены всегда плывут к освещенной части водоема, где условия для фотосинтеза наиболее благоприятны. Простейшие, не имеющие постоянной формы тела {саркодо-вые), способны захватывать пищу всей его поверхностью, и у них процесс фаго- или пиноцитоза связан с образованием псевдоподий. Одноклеточные с постоянной формой тела обладают постоянными пищеварительными органоидами: клеточной воронкой, клеточным ртом, глоткой, а также органоидом выделения непереваренных остатков — порошицей. Объектами питания одноклеточных могут быть другие простейшие, бактерии, водоросли. Известно много паразитических форм, обитающих в телах других животных или растений и питающихся за их счет. Важная биологическая особенность многих простейших — способность к инцистированию. В неблагоприятных условиях существования простейшие образуют цисту: ядро с небольшим объемом цитоплазмы, содержащей необходимые органоиды, окружается толстой многослойной капсулой и переходит от активного состояния к покою. В цистах процессы обмена веществ практически прекращаются; они могут сохранять жизнеспособность в течение многих десятков и даже сотен лет. При попадании в благоприятные условия цисты раскрываются, и из них выходят простейшие в виде активных и подвижных особей. Питание амебы Амеба под микроскопом Пищеварительная I ракуоль 90 Цисты ^ различных ^ инфузорий Размножение амебы делением Основная форма размножения простейших — бесполое размножение путем деления клетки. Однако часто встречается и половой процесс. Как правило, в благоприятных условиях одноклеточные животные размножаются бесполым путем, а при наступлении неблагоприятных условий существования — половым. Среда обитания простейших чрезвычайно разнообразна. Многие из них живут в морях. Многочисленные виды жгутиковых и инфузорий — компоненты морского планктона (от греч. «планк-тос» — блуждающий): это мелкие организмы, живущие в толще воды. Многие из простейших обитают на дне водоемов. Некоторые одноклеточные, живущие в почве, участвуют в почвообразовании. Наконец, широкое распространение среди простейших всех классов получил паразитизм. Различные виды вызывают тяжелые заболевания у человека (например, дизентерийная амеба) и животных; некоторые простейшие паразитируют на растениях. В современной систематике на основании родства различных представителей, особенностей их внутренней организации и образа жизни простейших разделяют на самостоятельные типы сар-кожгутиконосцев, споровиков^ ресничных^ или инфузорий. Рассмотрим некоторые из них. Дизентерийная амеба Паразитические простейшие Красные кровяные тельца, заглоченные амебой Дизентерийные амебы под микроскопом Цисты простейших в коже рыбы Жгутиковые простейшие, живущие ') в млечном соке t растений Амеба гребенчатая Амеба бородавчатая Амеба лучистая Тип Саркожгутиконосцы К саркожгутиконосцам принадлежат наиболее древние простейшие, о чем свидетельствует относительная простота их организации. Слаборазвитый внутренний скелет клетки, образованный белковыми волокнами и микротрубочками, не обеспечивает постоянства формы тела или позволяет поддерживать ее только на некоторых этапах жизненного цикла. Отсутствуют органоиды специального назначения, например клеточная воронка, клеточный рот, характерные для других одноклеточных животных. Тип саркожгутиконосцев представлен как сво-бодноживупдими, так и паразитическими организмами, составляющими два класса: Саркодо-вые (от греч. «саркос» — мясо) и Жгутиковые. Класс Саркодовые (Корненожки) Характерный признак разнообразных корненожек, в том числе и амебы обыкновенной, — способность голого, не покрытого плотной оболочкой тела образовывать цитоплазматические выросты — псевдоподии {ложноножки), благодаря которым они передвигаются. Псевдоподии образуются в различных местах тела простейшего. Ложноножки служат также органоидами захвата пищи: они могут обтекать частички пищи, увлекая их внутрь цитоплазмы. Раковинные амебы представляют собой группу, близкую к обыкновенным амебам. Это одно- Амеба обыкновенная Ядро Пищеварительная вакуоль Сократительная вакуоль ядерные корненожки, которые передвигаются и поглощают пищу с помощью псевдоподий. Их тело заключено в однокамерную раковину, снабженную отверстием — устьем, через которое в окружающую среду выходят псевдоподии. Раковины состоят из хитиноподобного вещества и могут иметь различную форму: куполообразную, мешковидную, блюдцевидную и т. д. У некоторых представителей раковины чисто органические, у других пропитаны солями кальция или инкрустированы песчинками. Фораминиферы в большинстве своем представлены морскими корненожками, имеющими чаще многокамерную раковину. Лучевики обладают радиально расположенными псевдоподиями, часто с плотной осевой нитью. Большинство простейших этой группы снабжено внутренним скелетом, построенным по радиальному типу и состоящим из кремнезема или сернокислого стронция. К солнечникам относится несколько десятков видов пресноводных и морских простейших. Тело их чаще всего имеет шаровидную форму; цитоплазма четко делится на наружную (эктоплазму) и внутреннюю (эндоплазму). Имеются многочисленные радиально расположенные псевдоподии постоянной игольчатой формы благодаря присутствию в них осевой нити. Фораминиферы Класс Жгутиковые Наличие жгутиков^ служащих органоидами движения и способствующих захвату пищи, — отличительный признак этого класса простейших. Жгутиков может быть один, два или множество. Движение жгутика в окружающей воде вызывает крошечный водоворот, благодаря которому мелкие взвешенные в воде частички увлекаются к основанию жгутика. Здесь у некоторых жгутиковых, питающихся твердой пищей, имеется небольшое отверстие — клеточный рот, ведущий в глубокий канал — глотку, вдающуюся внутрь тела. По способу питания жгутиковые делятся на три группы. Автотрофные организмы синтезируют органические вещества (углеводы) из углекислого газа и воды при помощи хлорофилла и энергии солнечного излучения. Эти жгутиковые питаются как настоящие растения. Гетеротрофные организмы не имеют хлорофилла и поэтому не могут синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они питаются органическими веществами, которые уже созданы другими растениями и животными. К третьей группе относятся миксотрофные организмы (от лат. «миксио» — смешивание), со смешанным типом питания: они способны к фотосинтезу, но питаются также и органическими веществами, поедая бактерий и других простейших. Среди жгутиковых, способных к автотрофному питанию, широко распространена колониальность, например у вольвокса. Колонии образуются разными способами. Одни — в результате деления отдельных клеток, которые не удаляются друг от друга и продолжают совместное существование. Другие колонии формируются в результате незавершенного деления клеток, когда не вполне отделившиеся друг от друга особи остаются связанными между собой. Колонии различаются и по форме, и по способу развития. Часто особи, составляющие колонию, выделяют слой прозрачного слизистого вещества, и вся колония превращается в полый студенистый шар, стенку которого составляет один слой жгутиконосцев. Число особей, входящих в состав колонии, составляет от 4 клеток до 20 тыс. В составе колонии отдельные организмы одноклеточных оказываются лучше защищены от нападения врагов и обеспечены пищей. Колонии вольвокса под микроскопом Ш5 Трихомонада Свето- чувствительный глазок 1 ’ Вольвокс Калонимфа Г росса Панцирный жгутиконосец Лямблия Ночесветка — обитатель морей (светится в темноте) 95 Тип Споровики* Споровики ведут исключительно паразитический образ жизни. Приспособление к паразитизму у них очень глубокое и совершенное. Оно заключается в упрош;ении строения клетки до такой степени, что свободное суш;ествование организма в окружаюш;ей среде становится невозможным: вне организма-хозяина споровики имеют вид хорошо заш;иш;енных оболочками покоящихся спор. Кроме того, для споровиков характерно наличие сложных жизненных циклов со сменой хозяев. Хозяева их — различные беспозвоночные и позвоночные животные. Несколько видов споровиков паразитируют на человеке. Например, малярийный плазмодий на определенных стадиях развития паразитирует на эритроцитах — красных клетках крови человека и вызывает распространенное в Средиземноморье и тропиках тяжелое заболевание — трехдневную малярию. Кишечник комара Слюнная железа комара Жизненный цикл малярийного плазмодия Комар Человек Эритроцит крови человека 96 Клетка печени человека Инфузория туфелька Реснички Сократительная вакуоль Порошица Большое ядро Малое ядро Глотка Пищеварительная вакуоль Инфузория трубач Сосущая инфузория Тип Инфузории, или Ресничные К обширному типу инфузорий относится более 7 тыс. видов высокоорганизованных простейших. Органоидами движения у них служат реснички: разнообразно расположенные ряды ресничек покрывают тело инфузорий. Другой важный признак — наличие двух ядер: крупного {макронуклеуса) и мелкого {микронуклеуса). Для инфузорий характерны и такие органоиды специального назначения, как пипдеварительные — клеточная воронка, глотка, рот, порошица; выделительные — сократительные вакуоли и др. Инфузории могут быть разнообразной формы, но чаш,е — овальной, как инфузория туфелька. Размеры их колеблются, самые крупные достигают 2—3 мм. Значение простейших. Многие простейшие играют заметную роль в пипдевых цепях водоема: они пожирают бактерий и некоторые водоросли, а сами, в свою очередь, служат пищей многим беспозвоночным, малькам рыб, головастикам. В морях и океанах раковины отмерших корненожек, оседая на дно, образуют пласты различных горных пород. Это известняки, песчаник. Среди простейших много паразитов. Например, дизентерийная амеба вызывает у человека опасное заболевание — изъязвление слизистой оболочки толстой кишки. Лямблии, поселившись в верхних отделах тонкого кишечника, приводят к кишечным расстройствам у человека, кроликов, мышей. Тяжелое заболевание — сонную болезнь вызывают трипаносомы, поселившись в плазме крови человека. Некоторые виды жгутиконосцев приспособились к паразитированию на растениях. 97 Проверьте свои знания 1. Охарактеризуйте черты строения одноклеточных животных. 2. Докажите, что план строения тела одноклеточных соответствует общим чертам организации ядерных (эукариотических) клеток. 3. Какая группа одноклеточных животных наиболее древняя? 4. Расскажите о типах питания, встречающихся у жгутиконосцев. 5. Какие животные не имеют постоянной формы тела? 6. Как размножаются простейшие? 7. Какова роль простейших в природе; в жизни человека? 8. Могут ли быть раковины у простейших? 9. Выполните задание № 61 на с. 54 (Рабочая тетрадь). 10. Выполните задание № 66 на с. 57 (Рабочая тетрадь). 11. Выберите правильный ответ. Тест на с. 83—86, вариант 1 (Тестовые задания). Подумайте Каковы преимущества одноклеточного образа жизни? Лабораторная работа Выполните работу №8 на с. 12—13 (Лабораторные работы). Работа с компьютером Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания. Интернет-ссылки 1. https://www.homeedu.ru/user/f/00000545/prostejshie/prostej-shie.doc (Общая характеристика простейших). 2. https://sbio.info/list.php?c=orgodno (Классификация одноклеточных). К одноклеточным, или простейшим, относятся животные, тело которых состоит из одной клетки. Большинаво простейших имеет микроскопические размеры (от 3—4 до 50—150 мк). Клетка простейших относится к ядерному типу клеток. В отличие от клеток многоклеточного организма, она имеет органоиды специального назначения. При неблагоприятных условиях одноклеточные образуют цисту. Основная форма размножения — бесполое (митотическое деление), но встречается и половой процесс. Среда обитания — пресные водоемы, моря, почва; многие виды паразитируют на других организмах. Некоторые простейшие образуют колонии. 98 Сравнительное_ количество видов разных групп животных ПОДЦАРСТВО МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ Простейшие очень широко распространены по Земле, но перспективы их в освоении новых сред обитания и источников питания ограничены. Это связано с невозможностью, во-первых, увеличения объема одноклеточного организма (так как клеточная мембрана не обладает достаточной прочностью, чтобы удерживать слишком большой объем цитоплазмы), а во-вторых, дальнейшей специализации его частей: специализация органоидов у самых совершенных простейших достигла максимума. Беспозвоночные /) Четырех- V пятнистая стрекоза Хордовые . Ti. ..dfe