ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.12.2019
Просмотров: 2800
Скачиваний: 5
1 2
Рис. 26. Строение семян однодольных и двудольных растений: 1 – пшеницы, 2 – фасоли
Прорастание семян – это физиологический процесс развития зародыша семени во взрослое растение, связано с трансформацией запасных питательных веществ в ростовые и структурные компоненты клеток развивающегося организма. Прорастание семян происходит при:
а) физиологической зрелости семян (которые полноценно сформировались и прошли период покоя),
б) наличии достаточного для набухания и прорастания количества воды,
в) доступе кислорода к прорастающему семени,
г) оптимальной для прорастания температуре.
Первым этапом прорастания семян является набухание (впитывание семенем воды). При доступе кислорода и оптимальной температуре запасные питательные вещества подвергаются разложению на простые, с образованием из них компонентов, необходимых для деления клеток меристем зародыша, их роста и специализации в формирующемся теле растения. Первым в рост идёт зачаточный корешок зародыша. После его закрепления в субстрате (почве) он начинает всасывать воду и подавать её по ксилеме в побег. Вследствие ростовых процессов стебель побега выносит почку на поверхность почвы, где начинают разворачиваться и зеленеть (фотосинтезировать) листочки и стебель побега, переводя растение на автотрофное питание.
У пшеницы и других однодольных растений прорастающий зачаточный корешок защищен специальным чехлом – колеоризой, которую главный корень вскоре разрывает. Вслед за главным корнем у пшеницы развиваются два придаточных, которые вскоре догоняют его в росте. Три первых корня функционируют недолго, им на смену вырастают другие дополнительные корни, формируя мочковатую корневую систему. У кукурузы формируется смешанная корневая система, в которой главный корень сохраняется, но по форме не отличается от придаточных корней. Первый настоящий лист побега однодольных растений при прорастании в почве защищает колеоптиль, ненастоящий лист в виде чехла. При выходе на поверхность почвы колеоптиль в апикальной части разрушается, и первый настоящий лист выходит из колеоптиля и разворачивается.
Рис. 27. Прорастание семян пшеницы (А), кукурузы (Б), лука (В) и строение их проростков:
З – зерновка, К – главный корень, Клп – колеоптиль, Клр – колеориза, ПК – придаточные корни, Ст – стебель, Щ – щиток (развитая семядоля), Э – эндосперм, Эп – эпикотиль
При прорастании семян двудольных растений первым в рост также идёт главный корень, после чего трогается в рост стеблевая часть побега. У растений, которые выносят семядоли на поверхность почвы, удлинняется подсемядольная часть стебля – гипокотиль (соя, тыква), у растений, семядоли которых остаются в почве, удлинняется надсемядольная часть стебля – эпикотиль. При прорастании стеблевая часть проростка (эпикотиль или гипокотиль) выгибается дугой, разворачивая почку вниз, что предотвращает её повреждение. При выходе на поверхность почвы стебель выпрямляется, выводя почку в вертикальное положение.
Рис. 28. Прорастание семян фасоли (А) и гороха (Б)
2. Систематика живых организмов
2.1. Размножение организмов
Размножение организмов представляет собою их самовоспроизведение с увеличение их в количестве. Распространение – это размещение организмов в жизнеобеспечивающем пространстве (на определённой площади).
Растения размножаются:
вегетативно – вегетативными (ростовыми) органами или их частями: корнями, побегами;
бесполым путём – спорами – специализированными вегетативными клетками (споровые растения: мхи, хвощи, плауны, папоротники);
половым путём – семенами – органами, образованными растениями в результате оплодотворения женских гамет мужскими (семенные голосеменные и покрытосеменные растения).
Жизненный цикл растительных организмов представляет собой смену двух поколений: бесполого – спорофита и полового – гаметофита.
Рис. 29. Схема жизненного цикла высших растений
Спорофит – растение или часть растения, клетки которого имеют диплоидный (двойной – 2n) набор хромосом. Спорофит развивается из зиготы – первой диплоидной клетки. На спорофите формируется спорангий – орган, в котором из спорогенной ткани (2n) в результате мейоза образуются гаплоидные (n) споры.
Споры представляют собой клетки, предназначенные для распространения и длительного сохранения в неактивном состоянии (кроме спор семенных растений). В благоприятных условиях споры прорастают в гаметофиты.
Гаметофит – это растение или часть растения, клетки которого имеют гаплоидный (одинарный – n) набор хромосом. На гаметофитах образуются мужские и женские половые органы – гаметангии. Женский гаметангий споровых и голосеменных растений называется архегоний, покрытосеменных растений – зародышевый мешок. В женском гаметангии образуется женская половая клетка (гамета) – яйцеклетка. Мужской гаметангий споровых растений называется антеридий, у семенных растений мужской гаметангий одновременно является гаметофитом и представляет собой пыльцу. Мужские гаметангии формируют мужские половые клетки (гаметы) – сперматозоиды у споровых растений и спермии у семенных растений.
Слияние, при определённых условиях, мужской и женской гамет (половых клеток) называется сингамией, половым процессом или оплодотворением, в результате которого образуется первая диплоидная клетка нового спорофита.
Таким образом, в жизненном цикле развития растений во время мейоза (формирования спор) происходит перемешивание (рекомбинация) генетической информации, а вовремя оплодотворения мужской гаметой яйцеклетки создаётся новая комбинация генетической программы развития организма. Разнообразие генетических программ в клетках организмов обеспечивает возможность адаптации видов растений к меняющимся условиям и выживание наиболее приспособленных экземпляров.
2.2. Характеристика живых организмов
Жизнь – одномоментное проявление сознания в материи через форму, свойства и функции объектов (организмов) и их взаимодействие в динамическом равновесии. Организмы по строению делят на:
а) неклеточные (молекулярные) – вирусы, вироиды, прионы;
б) одноклеточные прокариоты (безъядерные) – бактерии и археи;
в) одно-, многоклеточные и колониальные эукариоты (ядерные) – водоросли, протисты (простейшие), грибы, растения, животные.
Прионы – белковые молекулы, проникающие внутрь клетки и нарушающие её работу изменением похожих молекул клетки (трансформацией изомеров) под свою форму.
Вироиды – короткие молекулы РНК (ок. 220 нуклеотидов), проникающие в клетки растений и нарушающие работу ядра клетки путём перепрограммирования клетки на синтез нуклеиновой кислоты вироида.
Вирусы – сложно-молекулярные организмы, состоящие из белковой оболочки – капсида, внутри которой находится нуклеиновая кислота ДНК или РНК. Проникая в клетку, нуклеиновая кислота вируса блокирует работу нуклеиновой кислоты клетки, и, используя молекулярные ресурсы клетки, начинает своё многократное удвоение (синтез) – репликацию, параллельно синтезируя на рибосомах белки для своих оболочек. После истощения ресурсов клетки нуклеиновые кислоты вируса загружаются в капсиды, и после разрушения клетки освобождаются новые вирусы.
Бактерии – одноклеточные безъядерные организмы, включающие три основные клеточные структуры: нуклеоид – закольцованная ДНК в центре цитоплазмы клетки (аналог ядра), рибосомы и цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), ограничивающая цитоплазму от внешней среды и имеющая впячивания внутрь клетки. Бактериальные клетки имеют клеточную стенку, снаружи от которой может находиться дополнительная защитная капсула. Некоторые бактерии могут иметь жгутики и ворсинки для передвижения в водной среде. По способу питания бактерии делят на автотрофы – синтезирующие необходимые органические молекулы из неорганических соединений и гетеротрофы – использующие как неорганические соединения, так и перерабатывающие (трансформирующие) готовые органические соединения. Существует три способа получения бактериями энергии: брожение, дыхание и фотосинтез. Размножаются бактерии делением пополам (почкованием). У некоторых бактерий наблюдается половой процесс – перенос генетического материала из одной клетки в другую с образованием рекомбинантной ДНК.
Археи – одноклеточные микроорганизмы, не имеющие ядра, а также каких-либо мембранных органелл. Сходны с истинными бактериями по размерам клеток и морфологическим признакам, однако состав и строение клеточных стенок, структура генетического аппарата и другие особенности сближают их с эукариотами. Большая часть архей – хемоавтотрофы. Они используют значительно больше источников энергии, чем эукариоты: начиная от обыкновенных органических соединений, таких как сахара, и заканчивая аммиаком, ионами металлов и даже водородом. Размножение у архей бесполое: бинарное деление, фрагментация и почкование. В отличие от бактерий и эукариот, ни один известный вид архей не формирует спор.
Протисты – группа животных, преимущественно одноклеточных, одно или многоядерных организмов. В своём строении тело одних протист окружено лишь тончайшей мембраной, у других помимо клеточной мембраны развит ряд структур, образующих вместе с мембраной более или менее толстую оболочку, обычно эластичную – пелликулу. Цитоплазма может быть условно разделена на наружную (эктоплазму, плазмагель) и внутреннюю (эндоплазму, плазмозоль), различимые под микроскопом.
Протисты способны передвигаться с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек, реагируют на различные раздражения (фототаксис, хемотаксис, термотаксис и др.). Питаются гетеротрофно. Пути поступления пищи в организм клетки также различны: пиноцитоз, фагоцитоз, осмотический путь, активный перенос веществ через мембрану. Поступившую пищу они переваривают в пищеварительных вакуолях, заполненных пищеварительными ферментами. Некоторые из них, имеющие фотосинтезирующих внутриклеточных симбионтов – хлорелл или хлоропласты (например, эвглены), способны синтезировать органическое вещество из неорганических веществ путём фотосинтеза.
Газообмен у протистов осуществляется всей поверхностью тела осмотическим путем; выделение продуктов обмена веществ и избытка воды происходит через поверхность тела, а также с помощью специальных периодически образующихся сократительных (или пульсирующих) вакуолей. Вакуолей бывает одна или несколько.
Размножение может происходить бесполым и половым путём в зависимости от условий существования.
Грибы – одно- и многоклеточные гетеротрофные организмы, не имеющие пластид, накапливающие животный запасной углевод гликоген, имеющие клеточную стенку, состоящую из хитина. Вегетативное тело – грибница, или мицелий (за исключением внутриклеточных паразитов). Размножаются вегетативно – частями мицелия, бесполым путём – спорами. Характерен и половой процесс.
Водоросли — группа организмов различного происхождения, объединённых следующими признаками: наличие хлорофилла и фотоавтотрофного питания; у многоклеточных – отсутствие чёткой дифференцировки тела (называемого слоевищем, или талломом) на органы; отсутствие ярко выраженной проводящей системы; обитание в водной среде или во влажных условиях (в почве, сырых местах и т. п.). Они сами по себе не имеют органов, тканей, и лишены покровной оболочки.
Некоторые водоросли способны к гетеротрофии (питанию готовой органикой), как осмотрофной (поверхностью клетки), например, жгутиконосцы, так и путём заглатывания через клеточный рот (эвгленовые, динофитовые). Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомеи) до 30–50 м (бурые водоросли – ламинария, макроцистис, саргассам). Таллом бывает, как одноклеточным, так и многоклеточным. Среди одноклеточных есть колониальные формы, когда отдельные клетки тесно связаны между собой (соединены через плазмодесмы или погружены в общую слизь).