Индивидуальное развитие

Онтогенез делится на два периода:

1) эмбриональный — с момента образования зиготы до рождения или же выхода их яйцевых оболочек;

2) постэмбриональный — от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

Эмбриональное развитие состоит из следующих основных этапов.

1. Дробление зиготы. Зигота делится 7—8 раз митозом с образованием клеток — бластомеров, которые с каждым делением становятся все мельче. Интерфаза очень короткая. Клетки не успевают вырасти, поэтому эта стадия называется дроблением. В результате образуется многоклеточный зародыш.

2. Стадия бластулы образуется на стадии 64 бластомеров. Бластула — однослойный зародыш. Внутренняя полость — бла-стоцель (первичная полость тела). Дробление происходит только в зародышевом диске, желток не делится.

3. Стадия гаструлы, в процессе которой возникают первые эмбриональные ткани — эктодерма и энтодерма, а зародыш становится двухслойным.

4. Первичный органогенез — образование комплекса осевых органов зародыша — нервной трубки, хорды, кишечной трубки.

Органы и ткани развиваются одинаково у всех трехслойных животных. Из эктодермы — кожа, нервная система, органы чувств. Из энтодермы развивается пищеварительный канал, печень, поджелудочная железа, жабры и их производные — легкие, плавательный пузырь, щитовидная железа. Мезодерма образует мускулатуру, сердечную мышцу, кровь и кровеносные сосуды, скелет (кости и хрящи), почки, семенники, яичники.

Постэмбриональное развитие может быть прямым и непрямым, т. е. с превращением, метаморфозом.

Тест 4

1. В результате митоза из одной клетки образуется:

а) одна; б) две;

в) три; г) четыре.

2. Какая часть сперматозоида и яйцеклетки являются носителем генетической информации:

а) оболочка;

б) рибосомы;

в) ядро?

3. В процессе эволюции позже всех способов размножения организмов возникло ... размножение.

а) вегетативное;

б) бесполое;

в) половое.

4. Зигота имеет набор хромосом:

a) In; б) 2п.

5. Укажите тип деления клеток, не сопровождающийся уменьшением набора хромосом:

а) амитоз; б) мейоз; в) митоз.

6. К началу профазы хроматид в хромосоме:

а) одна; б) две.

7. Число хромосом в клетках томата — 24. В клетке томата происходит мейоз. Три из полученных клеток дегенерируют. Последняя клетка сразу же делится путем митоза три раза. В результате в образовавшихся клетках можно обнаружить:

а) 4 ядра с 12 хромосомами в каждом;

б) 4 ядра с 24 хромосомами в каждом;

в) 8 ядер с 12 хромосомами в каждом;

г) 8 ядер с 24 хромосомами в каждом.

8. В результате овогенеза образуется:

а) сперматозоид;

б) яйцеклетка;

в) зигота.

9. Бластула — это:

а) однослойный зародыш;

б) двухслойный зародыш;

в) трехслойный зародыш.

10. Из эктодермы у животных развивается:

а) пищеварительный канал;

б) легкие;

в) скелет;

г) нервная система.

Литература

1. Р.Г.Заяц, И.В. Рачковская и др. Биология для абитуриентов. Минск, «Юнипресс», 2009г., с. 597-607.

2. Л.Н. Песецкая. Биология. Минск, «Аверсэв», 2007г., с.35-44.

3. Н.Д. Лисов, Н.А. Лемеза и др. Биология. Минск, «Аверсэв», 2009г, с.39-41.

4. Е.И. Шепелевич, В.М. Глушко, Т.В. Максимова. Биология для школьников и абитуриентов. Минск, «УниверсалПресс», 2007г., с.50-58.

ЛЕКЦИЯ 5. Многообразие живых организмов, их классификация.

Вопросы:

1. Вирусы. Царство Дробянки.

Царство Протисты

2. Доядерные организмы. Царство Дробянки

3. Строение и жизнедеятельность бактерий. Условия жизни и распространение бактерий. Приспособление бактерий к неблагоприятным условиям. Значение бактерий в природе. Цианобактерии.

4. Царство Протисты

5. Гетеротрофные протисты (амеба обыкновенная, инфузория туфелька и фитофтора).

6. Автогетеротрофные протисты (Эвглена зеленая и хламидомонада).

7. Автотрофные протисты. Хлорелла, плеврококк и вольвокс. Значение протистов.

1. Система австрийского ученого Р. Виттакера, согласно которой все живые организмы подразделяются на пять царств — Бактерии, Протисты, Грибы, Растения и Животные, в последние десятилетия получила наибольшее распространение.

Клетки, не имеющие оформленного (окруженного оболочкой) ядра, называются доядерными, или прокариотическими, а организмы с такими клетками — прокариотами (лат. про — перед, раньше и греч. карион — ядро). Группа прокариотов составляет царство Дробянки. Сюда относятся многочисленные бактерии и другие доядерные организмы. Живые организмы в процессе эволюции приобрели неклеточные и клеточные формы. К неклеточным формам жизни относятся вирусы и бактериофаги. Бактериофаги — вирусы, паразитирующие на бактериях. Они открыты в 1915 г. Ф. Туортом.

Вирусы являются паразитами бактерий, растений, животных и человека. Их известно около 3000. Они вызывают различные болезни растений (мозаичную болезнь табака, томатов, огурцов, гороха). Вирусы разрушают хлоропласта. У животных они вызывают ящур, чуму свиней и птиц. У человека способны вызывать инфекционные заболевания: оспу, корь, грипп, полиомиелит, герпес, энцефалит, бешенство, гепатит, СПИД и др. Открыл вирусы русский ботаник Д. И. Ивановский в 1892 г. Он выявил два основных свойства вирусов: во-первых, они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие бактерий; во-вторых, их невозможно выращивать на искусственных питательных средах.

В 1898 г. голландец Бейеринк дал название этим организмам «вирус» (от лат. «яд»). Вирусы не способны к самостоятельному существованию; вне клеток других организмов они не проявляют никаких признаков жизни.

Различают три типа вирусной инфекции:

1) литическая инфекция (греч. lysis — разрушение). Образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, она разрывается и гибнет;

2) персистентная (стойкая) инфекция. Вирусы покидают клетку-хозяина постепенно. Клетка продолжает жить и делиться, производя новые вирусы, хотя ее функционирование может измениться;

3) латентная (скрытая) инфекция. Генетический материал вируса встраивается в хромосомы клетки и при ее делении передается дочерним клеткам.

Строение вирусов. Вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку (капсид). Отдельные вирусные частицы называют вирионами. В сердцевине каждого вириона находится генетический материал — ДНК или РНК. Есть вирусы, содержащие двухцепочечную ДНК в кольцевой или линейной форме; вирусы с одноцепочечной кольцевой света и др. Через живые системы проходят потоки веществ и энергии, вот почему они открытые. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т. е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции (процессы распада сложных веществ и соединений на простые с выделением энергии). У вирусов два основных типа симметрии — спиральный и кубический. Вирионы со спиральной симметрией имеют форму продолговатых палочек. По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий (бактериофаги). Кубический тип симметрии имеют вирусы, вызывающие инфекции у человека и животных. Капсид имеет форму икосаэдра — правильного двадцатигранника с 12 вершинами и гранями из равносторонних треугольников.

Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку. Кроме вирусных белков и сликопротеинов, она содержит еще и липиды из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Современная классификация вирусов основана на виде и форме их нуклеиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствии внешней оболочки.

Размножение вирусов включает в себя три процесса:

• репликацию вирусной нуклеиновой кислоты;

• синтез вирусных белков;

• сборку вирионов.

Разнообразие видов и форм вирусных нуклеиновых кислот определяет и разнообразие способов их репликации. У вируса оспы две комплементарные цепи линейной ДНК. Репликация у вирусов с двухцепочечной ДНК принципиально не отличается от репликации бактериальной или эукариотической ДНК- Вирус гриппа относится к вирусам с «негативным» геномом. Инфицирующая РНК вируса является минус-цепью и не кодирует белков. Только комплементарная ей плюс-цепь РНК, синтезирующаяся в зараженных вирусом клетках, несет информацию о создании новых вирусных частиц. Плюс-цепь — матрица для образования вирусных минус-цепей РНК. Некоторые онкогенные вирусы содержат две одинаковые одноцепочечные молекулы РНК внутри икосаэдри-ческого белкового капсида. Они имеют еще и внешнюю оболочку.

Репликация происходит следующим образом: фермент обратная транскриптаза образует сначала двойную спираль ДНК—РНК, используя в качестве матрицы одну из молекул вирусной РНК, а затем образует двойную спираль ДНК—ДНК- Эта двухцепочечная ДНК может встроиться в хромосому клетки-хозяина (интеграция). Вирусный геном в форме интегрированной ДНК называется провирусом. В скрытой (латентной) форме провирус может пребывать бесконечно долгое время, переходя от родителей к потомкам. Канцерогены могут привести к злокачественной трансформации. Раковые клетки отличаются от здоровых тремя признаками:

1) быстрое деление с затратой большого количества энергии АТФ;

2) частичная дедифференцировка; раковые клетки становятся похожими на зародышевые клетки;

3) потеря способности к тесному сцеплению с соседними клетками.

Онкогенные вирусы называют ретровирусами (лат. retro — возврат назад) потому, что обратная транскрипция — необходимый этап в их размножении.

Явление обратной транскрипции открыли в 1970 г. американские ученые Г. Темини,Д. Балтимор.

К ретровирусам относится вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД (рис. 1).

Это РНК, содержащий ретровирус, у которого на РНК как на матрице с помощью обратной транскриптазы синтезируется ДНК, которая затем встраивается в геном клетки-хозяина.

Рис. 1. Модель вируса СПИДа

СПИД — это особо тяжелое заболевание с высокой летальностью. О тяжести заболевания свидетельствует тот факт, что 80 % заболевших умирает в течение двух лет. Как правило, смерть наступает от легочной инфекции, но в 30 % случаев наблюдаются и серьезные осложнения, затрагивающие нервную систему. В основе болезни лежит стремительно развивающаяся иммунологическая недостаточность.

Эволюционное происхождение вирусов. Наиболее приемлемой является гипотеза, что вирусы произошли из «беглой» нуклеиновой кислоты, т. е. нуклеиновой кислоты, которая приобрела способность реплицироваться независимо от той клетки, из которой она возникла. Таким образом, вирусы произошли от клеточных организмов, и их не следует рассматривать как примитивных предшественников клеточных организмов.

Основные признаки живых организмов:

1. Обмен веществ и энергии.

2. Структурная организация. Для живых организмов характерна упорядоченность элементов.

3. Репродукция — воспроизведение себе подобных.

4. Наследственность и изменчивость. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это приобретение организмом новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат изменения биологических матриц — молекул ДНК.

5. Способность к росту и развитию. Расти — значит увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. Различают индивидуальное и историческое развитие организмов.

6. Раздражимость и движение. Свойство раздражимости выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря свойству раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды.

7. Саморегуляция и гомеостаз. Саморегуляцией в организмах поддерживается постоянство структурной организации — гомеостаз (гр. homoios — равный, неизменный, stasis — состояние).

8. Дискретность и целостность. Дискретность от лат. dis-cretus — прерывистый, состоящий из отдельных частей.

Различают следующие уровни организации биологических систем.

1. Молекулярно-генетический (элементарными структурами служат коды наследственной информации, которые передаются из поколения в поколение, элементарными явлениями — воспроизведение этих кодов).

2. Онтогенетический (элементарными структурами служат клетки, элементарными явлениями — их деление).

3. Популяционно-эволюционный (элементарными структурами являются популяции, элементарными явлениями — изменение генофонда популяций, которые приводят к возникновению приспособления).

4. Биосферно-биогеоценотический (элементарными структурами служат биогеоценозы, элементарными явлениями — смена биогеоценозов).

2. По современной классификации все организмы объединяются в два надцарства — Доядерные (Прокариоты) и Ядерные (Эукариоты), которые включают шесть царств: Бактерии, Архебактерии, Протисты, Грибы, Растения и Животные.

Система организмов может быть представлена в следующем виде:

а) Надцарство Доядерные организмы (Прокариоты) Царство Бактерии

Царство Архебактерии

б) Надцарство Ядерные организмы (Эукариоты) Царство Протисты

Царство Грибы

Царство Растения (подцарства Багрянки, Настоящие водоросли, Высшие растения)

Царство Животные Клеточные формы жизни делятся на два надцарства: Доядерные организмы (Прокариоты) и Ядерные (Эукариоты). К прокариотам относятся два царства — Бактерии и Архебактерии, к эукариотам царства — Протисты, Животные, Грибы, Растения.

Прокариоты — доядерные организмы, не имеющие типичного ядра, заключенного в ядерную мембрану. Генетический материал представлен единственной нитью ДНК, образующей кольцо. Эта нить не приобрела еще сложного строения, характерного для хромосом, в ней нет белков-гистонов. Деление клетки только амитотическое. В клетке прокариотов отсутствуют митохондрии, центриоли, пластиды, развитая система мембран.

Эукариоты — ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной. Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток митотическое. Имеются центриоли, митохондрии, пластиды. Среди эукариотов существуют как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

Царство Протисты объединяет чрезвычайно разнообразную группу организмов, часть из которых включали раньше в царство Животные (тип Простейшие), царство Грибы (клеточные и плазмодиальные слизевики, большинство низших грибов, хитридиомицеты и оомицеты), а также в царство Растения (эвгленовые, диатомовые, одноклеточные зеленые, золотистые, желто-зеленые и пирофитовые водоросли).

Главное отличие организмов этого царства — очень простое, малодифференцированное строение клетки. Протисты передвигаются с помощью жгутиков или ресничек, имеющих (9 + 2)-структуру, или с помощью амебоидного движения; могут быть и неподвижными (хлорелла, протококк и др.).

3. Бактерии — наиболее древняя группа животных организмов на Земле. Возраст пород, в которых найдены ископаемые бактерии составляет около 3,5 млрд лет. Бактерии играют в природе важную роль редуцентов органического вещества, фиксаторов азота. Являются возбудителями заболеваний животных и человека. В медицине используются для получения антибиотиков (стрептомицин, тетрациклин, грамицидин), в пищевой промышленности для получения молочнокислых продуктов, спиртов. Бактерии также являются объектами генной инженерии.

По размерам бактерии не превышают 0,5 мкм. Строение клеток было изучено с помощью электронного микроскопа. Снаружи клетка покрыта тонкой оболочкой. У некоторых видов оболочка покрыта слизистой капсулой, которая препятствует высыханию клетки. Под оболочкой располагается цитоплазма. Цитоплазма окружена цитоплазматической мембраной. Мембрана образует впячивания внутрь клетки, на поверхности впячиваний находятся окислительные ферменты, которые участвуют в процессе дыхания. У фотосинтезирующих бактерий на трубчатых или пластинчатых впячиваниях находится хлорофилл и происходит фотосинтез.

В цитоплазме располагаются многочисленные рибосомы, которые осуществляют синтез белков. В цитоплазме могут быть гранулы запасных питательных веществ — гликогена, белков и капли липидов. В клетках бактерий нет оформленного ядра. Единственная хромосома имеет кольцевую форму.

По форме клетки бактерии разделяются на:

а) кокки (сферические);

б) бациллы (палочковидные);

в) спириллы (спиралевидные);

г) вибрионы (в виде запятой).

Среди кокков различают:

• диплококки (по две клетки в одной капсуле). К этому роду относится пневмококк — возбудитель пневмонии;

• стрептококки (образуют цепочки клеток). Это возбудители ангины и скарлатины;

• стафилококки (напоминают виноградную гроздь). Вызывают воспаление легких, пищевые отравления.

Среди бацилл различают:

• одиночные палочки, например, кишечная палочка;

• объединенные в цепи, например, азотобактер, азотфикси-рующая бактерия;

• бациллы с эндоспорами (возбудитель столбняка, возбудитель сибирской язвы).

Спириллы. У спирохет форма клеток схожа со спириллами, но есть различия по способу передвижения (возбудитель сифилиса). Вибрионы: возбудитель холеры.

Движения бактерий осуществляется с помощью жгутиков. Безжгутиковые бактерии перемещаются благодаря выбрасыванию слизи или вращению вокруг собственной оси.

По способу питания бактерии делятся на гетеротрофов (сапрофита и паразиты) и автотрофов (фототрофы и хемотро-фы). Сапрофита используют органические вещества мертвых тел или выделений живых организмов. Паразиты питаются органическими веществами живых организмов. Фототрофные организмы осуществляют фотосинтез. Хемотрофные бактерии окисляют неорганические соединения, а образующуюся при этом химическую энергию используют для создания органических веществ из углекислого газа и воды.

Например, нитрификаторы, живущие в почве, окисляют выделяющийся при гниении аммиак до азотистой кислоты, а затем и до азотной:

По способу использования кислорода бактерии делятся на аэробные и анаэробные. К аэробам (они живут на поверхности почвы, в верхних слоях воды, в воздухе) относятся галлионелла, обитающая в воде, ризобиум и др. К анаэробам (развиваются без воздуха) относятся актиномицеты, вызывающие разложение веществ в кучах перегноя. Вместо процесса дыхания у них происходит брожение. При этом выделяется энергии в 18 раз меньше, чем при дыхании. Некоторые бактерии производят спиртовое брожение:

Молочнокислое брожение:

Молочнокислое брожение широко используется при выработке простокваши, творога, сметаны. Молочнокислые бактерии широко используются в силосовании кормов.

Маслянокислое брожение:

Это брожение происходит в природных условиях в гигантских масштабах: на дне болот, в заболоченных почвах, илах и всех тех местах, куда ограничен доступ кислорода.

В природных условиях большое значение имеют метанообразующие бактерии, которые сбраживают спирты и органические кислоты в метан и углекислый газ. Метанообразующие бактерии замыкают любой цикл брожения.

Размножаются бактерии делением клеток (бесполое размножение). Материнская клетка с помощью перетяжки делится на две дочерние. Перед делением хромосома удваивается и каждая клетка получает по одной дочерней хромосоме. При благоприятных условиях клетка может вновь делиться через 20—30 минут.

У бактерий наблюдается и половое размножение, но в самой примитивной форме. В отличие от эукариот у бактерий не образуются гаметы и не происходит слияния клеток. Происходит обмен генетическим материалом (генетическая рекомбинация). У потомства, или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смешением генов.

Известны три способа получения рекомбинантов: трансформация, коньюгация, трансдукция.

При трансформации клетки донора и реципиента не контактируют друг с другом. Из клетки-донора выходит небольшой фрагмент ДНК, который активно поглощается клеткой-реципиентом и включается в ее ДНК (у пневмококков).

Коньюгация — это перенос ДНК между клетками, непосредственно контактирующими друг с другом. При этом может обмениваться значительная часть донорной ДНК (у кишечной палочки).

При трансдукции небольшой двухцепочечный фрагмент ДНК попадает из клетки-донора в клетку-реципиент вместе с бактериофагом (одна из групп вирусов).

Наиболее благоприятными условиями для жизни бактерий являются температура от +35 °С до +40 °С, достаточное количество воды и питательных веществ. Некоторые бактерии способны развиваться при температуре от -2 °С до +80 °С. При более высокой температуре многие виды бактерий погибают. Губителен для бактерий и прямой солнечный свет.

Бактерии — самые распространенные организмы в природе. Они живут повсюду: в почве, воде, воздухе, продуктах питания (особенно молочных), на внешних покровах растений и животных, а также внутри живых и на телах мертвых организмов. В водах рек, особенно вблизи больших городов бактерий до 400 тыс. в 1 см³. В почве — до 100 млн в 1 г гумуса. В 1 см³ свежевыдоенного молока их более 3 млрд.

При неблагоприятных условиях бактерии могут образовывать споры. Споры могут выживать в обезвоженной среде, при низких и высоких температурах и даже при кипячении. Споры образуются из содержимого внутренней части клеток бактерий. Вокруг некоторой части цитоплазмы, где находится хромосома, создается новая плотная оболочка. Споры сохраняют способность к прорастанию десятки и-даже сотни лет. Возбудитель сибирской язвы в состоянии споры остается жизнеспособным 30 лет.

Значение бактерий в природе:

1. Сапротрофные бактерии вместе с грибами составляют группу редуцентов (разрушителей) органического вещества и таким образом обеспечивают круговорот веществ в природе.

2. Бактерии — фиксаторы азота. В клубеньках на корнях бобовых растений обитают бактерии рода Ризобиум, которые превращают атмосферный азот в соединения, легко усваиваемые растениями.

3. Некоторые виды живут внутри живых организмов и переваривают целлюлозу (у скота в рубце).

4. Бактерии играют важную роль в очистке сточных вод, где расщепляют органические вещества до неорганических соединений.

Значение бактерий в жизни человека: 1. Молочнокислые бактерии используются в производстве простокваши, кефира, йогурта и др. Они сбраживают молочный сахар — лактозу — до молочной кислоты, которая способствует сгусанию белка казеина, используемого при изготовлении сыра. Квашение овощей и силосование кормов также происходит под действием молочнокислых бактерий.

2. Бактерии используются при производстве удобрений-ком-постов, которые получаются в результате разложения органических веществ под влиянием микроорганизмов. При этом выделяется тепло и кучи компоста могут сильно нагреваться изнутри и часто самовозгораются.

3. Некоторые бактерии живут в пищеварительной системе человека. Это постоянные спутники, без которых невозможна нормальная жизнедеятельность кишечник». Например, кишечная палочка. Она сбраживает углеводы.

Вред:

а) сапротрофные бактерии портят пищевые продукты. Чтобы продукты не портились, их сушат, солят, засахаривают, маринуют, консервируют, хранят в холодильниках;

б) многие бактерии являются возбудителями болезней у растений, животных и человека. Бактериальные заболевания растений: парша картофеля, рак томатов, пятнистость и гниль томатов, бактериальный ожог яблонь и груш.

Бактерии могут причинять вред человеку и животным тремя способами:

• закупоркой различных важных каналов в организме за счет своей многочисленности;

• стимуляцией аллергических реакций у своих жертв;

• выделением ядовитых веществ. Например, токсин почвенной бактерии клостридиум тетани, вызывающий столбняк, относится к числу наиболее сильных из известных ядов.

К самым опасным заболеваниям животных относятся пищевые отравления свиней и домашней птицы, которые вызывают сальмонеллы. Животные болеют туберкулезом, бруцеллезом. Бактериальные заболевания человека: бактериальное воспаление легких, коклюш, дифтерия, скарлатина, тиф, столбняк, туберкулез, бактериальная дизентерия, чума, холера и др.

Существует несколько способов обеззараживания продуктов питания, воды, материалов, медицинских инструментов и помещений: дезинфекция, стерилизация, автоклавирование, пастеризация.

Дезинфекция заключается в обработке зараженного материала или помещений химическими веществами — этиловым спиртом, хлорной известью, хлорамином и др.

При стерилизации бактерии уничтожаются путем воздействия на них высокими температурами (нагревание, кипячение, прокаливание). Для полной стерилизации кипячение повторяют в течение трех дней по 20—30 минут.

Автоклавирование — специальная обработка материалов и инструментов при высоком давлении и температуре в специальных плотно закрывающихся емкостях с металлическими стенками — автоклавах.

Если бактерии не способны образовывать споры, обеззараживание проводят с помощью пастеризации — нагревание продукта при температуре 65—70 °С в течение нескольких минут (молочные продукты).

Цианобактерии — группа фототрофных прокариотических организмов, окрашенных в основном в сине-зеленый цвет. Эти бактерии содержат хлорофилл и на свету способны осуществлять фотосинтез.

Возникли цианобактерии, вероятно, около 3 млрд лет тому назад. Слоистые меловые отложения — строматолиты — имеют возраст около 2,7 млрд лет, а образовались они при поглощении кальция цианобактериями.

Клетки цианобактерии могут быть округлой, эллиптической, цилиндрической и другой формы. Некоторые цианобактерии являются одноклеточными, другие соединены в цепочки и очень немногие образуют округлые или неправильной формы колонии, в которых множество клеток покрыто общим слизистым чехлом. Каждая клетка в колонии или цепочке не зависит от других.

В клетках цианобактерии отсутствует ядро, пластиды, митохондрии и другие органеллы. Внутри клетки, во впячиваниях цитоплазматической мембраны содержатся различные пигменты: хлорофилл, каротин (оранжевый), фикоэритрин (красный), фи-коцианин (синий), которые участвуют в поглощении света и обеспечивают фотосинтез. Эти пигменты и придают цианобактериям различную окраску.

Теплым летом небольшие водоемы приобретают голубовато-зеленую окраску из-за быстрого размножения цианобактерии. Красное море получило свое название благодаря «цветению» морских планктонных видов, которые имеют в клетке красный пигмент — фикоэритрин.

Цианобактерии, обитающие в поверхностном слое воды пресных и морских водоемов, в своих клетках имеют специальные структуры — газовые вакуоли. Эти вакуоли регулируют плавучесть организмов и позволяют им оставаться в толще воды.

У ряда нитчатых цианобактерии имеются специальные клетки — гетероцисты с сильно утолщенными бесцветными оболочками. Они принимают участие в размножении и фиксации азота. В отличие от других бактерий цианобактерии не имеют жгутиков.

Цианобактерии населяют пресноводные бассейны, некоторые живут в почве, в основании стволов деревьев. Небольшое количество видов обитает в морях.

Представители многих видов цианобактерии способны фиксировать атмосферный азот. В Азии довольно долго можно выращивать рис на одном и том же участке без применения удобрений за счет азотфиксирующих бактерий.

Цианобактерии могут вступать в симбиоз с протистами, водорослями, мхами, грибами. При этом они утрачивают клеточную оболочку и выполняют функцию хлоропластов.

Размножение осуществляется путем деления клеток пополам. Нитчатые цианобактерии размножаются делением участков нити в области гетероцист, которые при этом разрушаются.

Существует около 2 тыс. видов цианобактерии. В Беларуси распространены роды микроцистис, осциллятория, анабена, нос-ток и др.

Микроцистис — микроскопические комочки слизи с мелкими шаровидными клетками. Развиваясь в массе вызывает «цветение» пресных водоемов.

Осциллятория представляет собой длинные нити сине-зеленого цвета, состоящие из клеток цилиндрической формы. Образует на поверхностных предметах черный скользкий налет, в теплое время превращается в большие слизистые скопления тины, которые поднимаются на поверхность воды.

Анабена — нитчатая цианобактерия, свернутая спирально или кольчато. Клетки, за исключением гетероцист, все одинаковые — округлые и бочонковидные.

Носток встречается в прудах, некоторые виды обитают в почве. Носток характеризуется слизистыми колониями разных размеров и формы. Слизь содержит массу извитых нитей. Некоторые виды ностока съедобны.

Цианобактерии играют важную роль в природе:

• обогащают почву органическими веществами, азотом, кислородом;

• водные формы бактерий служат кормом для мелких животных и рыб;

• некоторые цианобактерии являются поставщиками белков, витаминов, пигментов;

• отдельные виды используются в пищу.

4. Царство Протисты. Это царство объединяет очень необычную группу организмов. Часть из них относили раньше к Царству Животных (амебу и инфузорию), другую часть — к растениям (хламидомонаду, хлореллу), третью — к грибам (фитофтору).

Главное отличие организмов этого царства — клеточный уровень организации. Тело их представлено чаще всего одной клеткой. Есть и колониальные формы.

Протисты способны передвигаться с помощью ложноножек, ресничек и жгутиков. Есть и неподвижные формы. Размножаются протисты бесполым и половым путем.

Протисты живут в пресных и морских водоемах, во влажной почве и на коре деревьев, многие являются паразитами растений, животных и человека.

По типу питания протисты подразделяются на три группы: гетеротрофные, автогетеротрофные и автотрофные.

5. Гетеротрофные протисты. В условиях Беларуси наиболее часто встречаются амеба обыкновенная, инфузория туфелька, фитофтора.

Амеба обыкновенная (0,2—0,5 мм) живет в пресноводных илистых водоемах. Цитоплазма образует выросты — псевдоподии или ложноножки, служащие для передвижения и фагоцитоза.

Клетка типичного эукариотического организма. Есть пищеварительные и сократительная вакуоли. Одна клетка выполняет все функции самостоятельного организма.

Амеба дизентерийная вызывает у человека амебную дизентерию. Паразитирует в кишечнике.

Инфузория туфелька (0,1-0,3 мм). Отличительные особенности:

• пелликула (оболочка) покрыта ресничками, служащими для

передвижения;

• в эктоплазме оболочки находятся трихоцисты — органы защиты и нападения инфузории;

• в клетке два ядра — вегетативное, полиплоидное (макронуклеус) и генеративное, диплоидное (микронуклеус);

• ротовое углубление образует ротовую воронку (перистом), переходящую в клеточный рот (цитостом), ведущий в глотку. В глотке формируются пищеварительные вакуоли;

• непереваренные остатки удаляются через порошицу;

• две сократительные вакуоли. Через них выводится избыток воды и продукты обмена веществ.

Размножение инфузории происходит как бесполым так и половым путем. Бесполое размножение происходит 1 —2 раза в сутки путем поперечного деления тела надвое и начинается с деления ядер. Половой процесс называется коньюгацией. Инфузории коньюгируют друг с другом. Между ними образуется цитоплазматический мостик. Макронуклеусы разрушаются, а микронуклеусы делятся мейозом с образованием четырех гаплоидных ядер, три из которых погибают, а четвертое делится пополам, но уже митозом. Образуются два ядра. Одно — стационарное и другое мигрирующее. Затем между инфузориями происходит обмен мигрирующими ядрами. Стационарное и мигрировавшее ядра сливаются, особи расходятся и в них снова образуются микро- и макронуклеусы.

К паразитическим инфузориям относится паразит толстого кишечника человека — инфузория балантидий.

Фитофтора относится к грибоподобным протестам. Ее тело представлено мицелием. Мицелий состоит из тонких бесцветных нитей — гиф, не имеющих перегородок. Поэтому фитофтора представляет собой одну гигантскую клетку с большим количеством ядер. Мицелий проникает в клетки листа и стебля и высасывает из них питательные вещества.

Размножается бесполым путем при помощи спор. Летом на мицелии развиваются спорангиеносцы. Они высовываются из устьиц пучками и образуют белый пушок. На спорангиеносцах развиваются специализированные клетки-спорангии. Зрелые спорангии отваливаются и переносятся на новый лист или с каплями дождя попадают через почву на клубни. В сырую погоду в спорангиях образуются споры с двумя жгутиками (зооспоры). Зооспоры прорастают в гифы, которые внедряются в клубень, или через устьица. В сухую погоду спорангии ведут себя как обычные споры, они отваливаются и прорастают гифами. Фитофтора вызывает у картофеля и томатов фитофтороз.

6. Автогетеротрофные протисты. Отличительная их особенность — способность питаться двумя способами: на свету — как растение, а в темноте — какживотное, т. е. на свету они осуществляют процесс фотосинтеза и создают органические вещества, а в темноте усваивают готовые органические вещества.

Типичными представителями являются эвглена зеленая и хламидомонада. Эвглена зеленая (0,05 мм) имеет веретенообразную форму. Передвигается с помощью жгутика. На переднем конце находится глотка, рядом расположена стигма — светочувствительный глазок. В цитоплазме, помимо всех, характерных для животных клеток, органелл, находятся хроматофоры, содержащие хлорофилл.

Размножение (бесполое) начинается с деления ядра, хлоро-пластов, светочувствительного глазка и образования второго жгутика. Затем на переднем конце между жгутиками появляется разделительная щель, которая постепенно увеличивается. Половое размножение эвглены не установлено.

Хламидомонада — одноклеточный организм, который живет в стоячей воде. Клетки этого протиста часто встречаются в таком огромном количестве, что вода становится зеленой. Хламидомонада активно движется и у нее имеются пульсирующие вакуоли. С помощью электронного микроскопа у хламидомонады обнаружены все типичные для эукариот органеллы: аппарат Гольджи, митохондрии, рибосомы и мелкие вакуоли. В хлоропластах выявлена особая структура — пиреноид. Это белковое образование, состоящее главным образом из рибулозобифосфаткарбоксилаЗы— фермента, который осуществляет фиксацию диоксида углерода. Пиреноид участвует в запасании углеводов (крахмала). Красный глазок воспринимает изменения в интенсивности освещения. Клетка хламидомонады передвигается за счет биения двух жгутиков и ввинчивается в воду, как штопор, вращаясь вокруг продольной оси.

Взрослая хламидомонада гаплоидна. Бесполое размножение осуществляется с помощью зооспор. Родительская клетка теряет жгутики, и протопласт клетки делится на два-четыре дочерних протопласта (обычно на четыре). Клеточная стенка родительской клетки ослизняется, и дочерние клетки (зооспоры) выходят наружу. Из каждой зооспоры вырастает полноценная взрослая клетка. При половом размножении гаметы сливаются попарно. При прорастании ядро зиготы первый раз делится мейозом, при этом восстанавливается гаплоидное состояние, свойственное взрослым организмам.

7. Автотрофные протисты. К этой группе одноклеточных и колониальных протистов относятся фотосинтезирующие организмы разных форм и размеров. Способность к фотосинтезу обеспечивается наличием в их клетках хлоропластов. В Беларуси широко встречаются такие автотрофные протисты, как хлорелла, плеврококк и вольвокс. Хлорелла часто встречается в пресных водоемах, на сырой земле, коре деревьев. Хлорелла — одноклеточный организм шаровидной формы. Клетка ее покрыта плотной гладкой оболочкой. В цитоплазме содержится чашевидный хлоропласт, ядро и другие органеллы. Размножается бесполым путем, образуя множество спор внутри материнской клетки. Плеврококк встречается в виде зеленого налета на коре деревьев, стенах домов, камнях и старых заборах. Клетки округлые, покрыты толстой оболочкой, в клетке один хлоропласт. Клетки обычно одиночные или сросшиеся по три и более, часто образуют характерные пакетики. У плеврококка только бесполое размножение, т. е. путем деления клетки надвое. Вольвокс. В прудах, озерах встречаются зеленые шарики вольвокса диаметром 1 —2 мм. Он образован множеством отдельных клеток, расположенных по периферии в один слой. Количество клеток от 500 до 60 ООО. Клетки вольвокса похожи на хламидомонаду. Они имеют по два жгутика. Основная масса колонии состоит из полужидкого студенистого вещества, которое образовалось в результате ослизнения клеточных стенок. В колонии вольвокса отдельные особи сращены своими боковыми стенками и соединены между собой тонкими цитоплазматиче-скими мостиками. Для вольвокса характерна дифференцировка клеток. Одни из них вегетативные, не способные к размножению, другие — репродуктивные, т. е. клетки бесполого размножения. В вольвоксе репродуктивных клеток немного (4—10). Летом эти клетки многократно делятся и образуют несколько новых дочерних колоний внутри материнской. Дочерние колонии растут, разрывают материнскую (она погибает) и выходят наружу. При половом размножении в генеративных клетках колонии развиваются гаметы, в результате слияния которых образуется зигота. После периода покоя из зиготы после ряда делений развивается новая колония.

Значение протистов

1. Автотрофные протисты в процессе фотосинтеза создают органические вещества и поэтому являются кормом для многих водных животных.

2. Эвглена, хламидомонада и др. являются активными санитарами загрязненного водоема.

3. Хлорелла используется для восстановления воздуха в закрытых пространствах кораблей и подводных лодок. Она имеет интенсивность фотосинтеза в 3—5 раз выше, чем у наземных организмов. За сутки масса хлореллы увеличивается в 10 раз.

4. Некоторые протисты являются паразитами (дизентерийная амеба, фитофтора, малярийный плазмодий).

Тест 5

1. Укажите размеры клеток бактерий:

а) от 0,1 до 10 мкм; б) от 20 до 25 мкм.

2. Сферические бактерии — это:

а) кокки; б)спириллы; в)вибрионы.

3. Укажите вид брожения по заданному уравнению

С₆Н₁₂0₆ ═ 2 СН₃ — СНОН — СООН ×Q:

а) спиртовое;

б) молочнокислое;

в) маслянокислое.

4. Какое заболевание человека является бактериальным:

а) свинка (эпидемический паротит);

б) корь;

в) коклюш

5. При стерилизации бактерии уничтожаются:

а) высокими температурами;

б) химическими веществами;

в) солнечным светом.

6. Какой вид деления клеток имеет место при размножении амебы:

а) митоз; б) мейоз; в) амитоз.

7. В чем сущность полового процесса у инфузории туфельки?

а)размножение;

б) обмен наследственной информацией;

в) рост.

8. Каким звеном является человек в цикле развития малярийного плазмодия:

а) основной хозяин;

б) промежуточный хозяин;

в) не является хозяином?

9. Раковины каких вымерших протист используются для изготовления наждачной бумаги:

а) фораменифер;

б) лучевиков; в)споровиков

10. Балантидий относится к:

а) корненожкам;

б) жгутиковым;

в) инфузориям.

Литература

1. Р.Г.Заяц, И.В. Рачковская и др. Биология для абитуриентов. Минск, «Юнипресс», 2009г., с. 5-28.

2. Л.Н. Песецкая. Биология. Минск, «Аверсэв», 2007г., с.7-11.

3. Н.Д. Лисов, Н.А. Лемеза и др. Биология. Минск, «Аверсэв», 2009г, с.9-25.

4. Е.И. Шепелевич, В.М. Глушко, Т.В. Максимова. Биология для школьников и абитуриентов. Минск, «УниверсалПресс», 2007г., с.207-228.

ЛЕКЦИЯ 6 Царство Грибы. Лишайники.

Вопросы:

1. Грибы: признаки растений и животных;

2. Классификация грибов; строение, размножение; жизненный цикл пластинчатых грибов; питание; хозяйственное значение.

3. Лишайники.

1. Царство Грибы. Грибы — обособленная группа гетеротрофных организмов, сочетающая признаки растений и животных. Признаки растений:

• наличие хорошо выраженной клеточной стенки;

• неподвижность в вегетативном состоянии;

• размножение спорами;

• неограниченный рост;

• поглощение пищи путем осмоса.

Признаки животных:

• гетеротрофность;

• наличие в клеточной стенке хитина;

• отсутствие в клетке пластид и фотосинтезирующих пигментов;

• накапливание гликогена как запасного вещества;

• образование и выделение продукта жизнедеятельности — мочевины.

Эти особенности грибов позволяют считать их древней группой, образовавшейся до разделения единого ствола жизни на два — растения и животные — путем дивергенции организмов по способу питания и типу обмена веществ.

Изучением грибов занимается наука микология (от греч. mykes — гриб). Грибы объединяют до 100 тыс. видов, они занимают самые разные местообитания как в воде, так и на суше.

2. Классификация грибов. Поскольку грибы не могут активно отыскивать пищу, их единственная возможность заселить новые местообитания — произвести многочисленные споры и как можно шире их рассеять. Вот почему в основе классификации грибов лежат способы размножения и приемы расселения спор.

Те грибы, у которых половой процесс пока не обнаружен, объединяются в сборную группу, называемую «несовершенные грибы». Сюда относятся, например, пенициллы, хищные грибы и возбудители вилта, а также паразиты, вызывающие грибковые заболевания ног и стригущий лишай.

Зигомицеты имеют гифы нечленистые, мицелий обширный, хорошо развитый, ветвящийся. Половое размножение путем коньюгации, когда два гаметангия сливаются с образованием зигоспоры. Бесполое размножение при помощи конидий или спорангиев, содержащих споры. Примером является Mukor — обычные плесени, сапрофита.

Хитридиомицеты — небольшая группа микроскопических (чаще всего одноклеточных) грибов. Например, Synchytrium endobioticum — паразит, вызывающий рак картофеля.

Две самые большие и наиболее высокоорганизованные группы — это аскомицеты и базидиомицеты.

Аскомицеты при половом размножении внутри специальной структуры, которая называется сумкой или аском, образует споры (аскомицеты), их обычно 8 штук. Бесполое размножение конидиями. Спорангиев не образуют. Гифы членистые.

Некоторые аскомицеты вступают в тесные отношения с водорослями, образуя лишайники. Плодовые тела некоторых аскоми-цетов съедобны: наглядным примером тому могут служить сморчок и трюфель. К группе сумчатых грибов относятся также возбудитель мучнистой росы и дрожжи.

Базидиомицеты — съедобные грибы и поганки, трутовики, дождевики и веселки, ржавчинные и головневые грибы, а также гриб, вызывающий сухую гниль древесины. Гифы членистые.

При половом размножении образуются базидии, к которым снаружи прикреплены по 4 базидиоспоры. Бесполое размножение спорами. Встречается не часто.

Строение тела грибов уникально."Оно состоит из массы тонких ветвящихся трубчатых нитей, которые называются гифами. А вся масса гиф называется мицелием.

Гифы могут плотно переплетаться, образуя ложную ткань — плектенхиму (у многих шляпочных грибов). Плотное сплетение гиф, на поверхности или внутри которых образуются споры, называется плодовым телом.

Каждая гифа окружена тонкой жесткой стенкой, основным компонентом которой является хитин — азотсодержащий полисахарид. В некоторых случаях клеточная стенка содержит целлюлозу. Гифы не имеют клеточного строения. Протоплазма гиф либо совсем не разделена (у низших грибов), либо разделяется поперечными перегородками (у высших грибов). В отличие от нормальных клеточных стенок образование перегородок у грибов не связано с делением ядер.

В цитоплазме гиф располагаются одно или несколько ядер, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, вакуоли, другие" органеллы, обычные для эукариот. Время от времени гифы образуют более плотные структуры, как, например, плодовые тела базидиомицетов.

Размножение. Грибы размножаются вегетативным, бесполым и половым путем.

Вегетативное размножение происходит почкованием, частями мицелия или распадением мицелия на отдельные клетки, покрытые толстой буроватой оболочкой, которые дают начало новому мицелию.

Бесполое размножение осуществляется посредством эндогенных или экзогенных спор. Эндогенные споры образуются внутри специализированных клеток — спорангиях. Экзогенные споры, или конидии, возникают открыто на концах особых выростов мицелия, называемых конидиеносцами. Формы конидиального спо-роношения разнообразны и характерны для высших грибов. Попав в благоприятные условия, спора прорастает, и из нее формируется новый мицелий.

Половое размножение у грибов многообразно и заключается в слиянии половых клеток — мужских и женских гамет, в результате чего образуется зигота. У некоторых групп грибов происходит слияние содержимого половых структур — гаметангиев, не дифференцированных на гаметы.

Для высших грибов характерно также слияние содержимого двух вегетативных клеток мицелия, которое часто происходит путем образования между ними выростов.

Жизненный цикл пластинчатого гриба начинается с развития двух базидиоспор, каждая из которых несет в себе половину наследственного материала вида. Прорастая, базидиоспоры образуют систему ветвящихся гиф — мицелий-. Мицелий проникает в субстрат, на котором гриб растет. Обычно, прежде чем образуется плодовое тело любого пластинчатого гриба (сыроежки), должно произойти соединение двух первичных мицелиев. Таким образом, плодовое тело гриба развивается на мицелии с полным генетическим набором. На пластинках плодового тела находятся базидии, каждая из них несет 4 базидиоспоры. И цикл повторяется.

Расселение спор. Грибы производят огромное количество спор. Например, обыкновенный шампиньон (шляпка 10 см в диаметре) производит около 16 млрд спор, хотя его плодовое тело живет всего 6 дней.

Споры разносятся ветром. Дождь помогает распространению спор дождевиков, белки далеко разносят плодовые тела грибов, слизни и улитки тоже участвуют в распространение спор, хотя и на меньшие расстояния. Веселки — группа грибов, специально приспособленных к распространению спор насекомыми. Они привлекают насекомых не только сильным запахом гнилого мяса, но и яркой окраской похожего на цветок красного плодового тела.

По способу питания различают три основные группы грибов:

1) сапрофиты (плесневые, дрожжевые, шляпочные грибы);

2) паразиты (мучнисторосяные, ржавчинные, головневые);

3) симбионты (в микоризе, лишайниках).

К грибам-сапрофитом относятся шляпочные грибы, которые живут на богатой перегноем лесной почве, на полях и лугах,

встречаются на гниющей древесине (опенок летний, опенок зимний, вешенки).

Среди шляпочных грибов есть как съедобные, так и ядовитые. Наиболее ценные съедобные грибы — белый, рыжик, груздь настоящий, подберезовик, подосиновик, масленок, шампиньон.

Ядовитые грибы, такие как бледная поганка, желчный гриб, мухоморы, ложные опята, попадая в пищу могут вызвать отравления.

Плесневые грибы — мукор и пеницилл. Дрожжи не имеют грибницы и представляют собой одноклеточные неподвижные организмы. Дрожжи, развиваясь на сахаристых средах, вызывают спиртовое брожение, в результате которого выделяют этиловый спирт и углекислый газ:

Грибы-паразиты поражают преимущественно растения. Муч-нисторосяные грибы поражают пшеницу, рожь, люпин, крыжовник, виноградную лозу. На поверхности пораженных органов развивается беловатый мицелий, образуя характерный налет («мучнистая роса»). Затем мицелий темнеет и становится коричневым.

Головневые грибы поражают злаки (пшеницу, рожь, овес, кукурузу). На зерновых культурах часто паразитируют также ржавчинные и спорыньевые грибы. Трутовые грибы приносят большой вред лесному хозяйству.

Около тысячи видов грибов паразитирует на животных и человеке.

Грибы-симбионты связаны с высшими растениями и водорослями. Примером симбиоза могут служить лишайники, микориза. Микориза — это взаимовыгодное сожительство гриба с корнями высших растений. Микоризный гриб помогает растению усваивать труднодоступные вещества гумуса, ассимилирует свободный азот, активирует ферменты растения. От высшего растения гриб получает безазотистые соединения, кислород и корневые выделения, которые способствуют прорастанию спор.

Грибы и плодородие почвы. Сапрофитные грибы играют важную роль в круговоротах биогенных элементов. Вместе с сапрофитными бактериями они образуют группу редуцентов, разлагающих органический материал.

Очистка сточных вод. Сапрофитные грибы вместе с простейшими и сапрофитными бактериями являются составной частью желеобразной пленки из живых существ, которая покрывает камни в очистных сооружениях.

Дрожжи применяют в бродильном производстве — пивоварении и виноделии. Другая важная отрасль бродильного производства, где тоже применяют дрожжи, хлебопекарная.

Лимонную кислоту получают из грибов, ее образует гриб Aspergillus niger.

В сыроварении одновременно используют и бактерии и грибы. Некоторые знаменитые сорта сыра созревают благодаря «работе» различных видов Penicillium: это рокфор, голубой датский сыр.

Антибиотики. Пенициллин образуют некоторые виды Penicillium. Гризеофульвин — еще один антибиотик, который получают из Penicillium. Он обладает противогрибковым действием и эффективен против грибковых заболеваний ног и стригущего лишая. Фумагиллин — антибиотик, который получают из Aspergillus fumigatus. Его применяют при амебной дизентерии.

Генетика. Некоторые грибы оказались удобными для генетических исследований, в будущем — в генетической инженерии.

Новые источники пищи. Непрерывная культура дрожжей на углеводородах нефти была начата в 1971 г. в Шотландии. К середине 70-х гг. эта культура давала в год 4000 т белкового концентрата, который шел на корм животным.

Порча пищевых продуктов и материалов — это постоянная проблема, которая стоит перед человечеством. При хранении зерна, фруктов и других продуктов необходимо применять самые различные меры защиты.

Натуральные ткани, кожа тоже разрушаются грибами. Грибы, живущие на целлюлозе, вызывают гибель различных лесоматериалов и тканей. На сохранение всех этих материалов расходуются большие средства.

Грибы чаще поражают растения, а не животных. Самые известные облигатные паразиты — мучнистая роса, ржавчина, головня. Облигатные паразиты не вызывают гибели своих хозяев, но они снижают урожай, а пораженные растения становятся более уязвимы для других болезней. Так, мучнистая роса на 10 % снижает урожайность зерновых (ячменя). Возникла целая развитая индустрия, выпускающая фунгициды, применяемые для защиты посевов.

3. Лишайники — это группа низших споровых растений, слоевище которых образовано грибом и водорослью, находящимися в симбиозе. Водоросль снабжает гриб органическими веществами,

а получает от него воду с растворенными минеральными солями. Гриб защищает водоросль от высыхания.

В состав лишайников входят некоторые виды зеленых или сине-зеленых водорослей и ряд видов сумчатых или (редко) базидиальных грибов. Живут лишайники на скалах, деревьях, почве как на Севере, так и в тропических странах. Разные виды лишайников имеют различную окраску — от серой, желтоватой, зеленоватой до бурой и черной. Известно около 26 тыс. видов.

По морфологическим признакам лишайники делятся на три группы:

• накипные, или корковые, являющиеся корковым налетом, плотно прикрепившимся к субстрату; эта группа составляет около 80 % всех лишайников;

• листоватые, представляющие собой пластинку, похожую на пластинку листа, слабо прикрепленную к субстрату (ксантория, распространенная на осине);

• кустистые, представляющие свободные маленькие кустики, прикрепленные к субстрату только своими нижними частями.

По анатомическому строению лишайники делят на два типа:

• гомеомерные лишайники, у которых клетки водоросли равномерно распределяются по всему таллому, между гифами гриба;

• гетеромерные характеризуются наличием дифференцированных слоев. Сверху слоевище покрыто верхней корой — плотное сплетение грибных гиф. Под верхней корой между более рыхло сплетенными гифами размещаются клетки водоросли, образующие водорослевый слой. Далее — рыхло расположенные гифы гриба, а снизу слоевище покрыто нижней корой.

Размножение. Главным образом вегетативно — частями слоевища, а также особыми специализированными образованиями — соредиями и изидиями. Соредии формируются под верхней корой в водорослевом слое и состоят из одной или нескольких клеток водорослей, оплетенных гифами гриба. Изидии — мелкие выросты таллома, покрытые снаружи корой и состоящие из нескольких клеток водорослей, оплетенных гифами гриба.

Гриб, входящий в состав лишайника, будучи отделен от водоросли, существовать не может. Водоросль может жить самостоятельно.

Использование лишайников. Лишайники служат пищей животным (составляют - пищи северного оленя), «олений мох» используется птицами в качестве гнездового материала, служит убежищем для многих сотен видов беспозвоночных животных, таких как жуки, улитки и бабочки.

«Исландский мох» уже более двух столетий используется против кашля. Усниновая кислота используется для борьбы с заражением поверхностных ран и при лечении больных туберкулезом, В лишайниках обнаружены антибиотики, эффективные против таких заболеваний, как скарлатина и воспаление легких. Из лишайников, растущих на севере Африки и на Канарских островах, добывается лакмус — химический индикатор.

Лишайники очень чувствительны ко всякого рода загрязнениям атмосферы, т. е. являются индикаторами чистоты воздуха. Накапливая в больших концентрациях радиоактивные изотопы стронция и цезия, они становятся очень опасными для северных оленей, а значит, и для тех, кто ими питается, — эскимосов и других народностей Севера.

Тест 6

1. Признаки растений у грибов:

а) наличие хорошо выраженной клеточной стенки;

б) неподвижность в вегетативном состоянии;

в) размножение спорами;

г) неограниченный роет;

д) поглощение пищи путем осмоса;

е) и наличие хорошо выраженной клеточной стенки, и не -подвижность в вегетативном состоянии, и размножение спорами, и неограниченный рост, и поглощение пищи путем осмоса.

2. Грибы размножаются:

а) только вегетативным путем;

б) только бесполым путем;

в) только половым путем;

г) вегетативным, бесполым и половым путем.

3. Бесполое размножение осуществляется посредством:

а) эндогенных и экзогенных спор;

б) слияния половых клеток.

4. Головневые грибы — это:

а) сапрофиты;

б) паразиты;

в) симбионты.

5. Лимонную кислоту получают из:

а) грибов;

б) водорослей;

в) лишайников.

6. К каким лишайникам относится ксантория, распространент ная на осине: -

а) корковым;

б) листоватым;

в) кустистым.

7. Гетеромерные лишайники характеризуются:

а) наличием дифференцированных слоев;

б) равномерным распространением клеток водоросли по всему таллому, между гифами гриба.

8. Изидии:

а) мелкие выросты таллома лишайника;

б) формируются под верхней корой в водорослевом слое лишайника.

9. Лакмус — химический индикатор — добывают из:

а) грибов;

б) лишайников;

в) водорослей.

10. Лишайники являются индикаторами чистоты:

а) почвы;

б) воды;

в) воздуха.

Литература

1. Р.Г.Заяц, И.В. Рачковская и др. Биология для абитуриентов. Минск, «Юнипресс», 2009г., с. 28-37.

2. Л.Н. Песецкая. Биология. Минск, «Аверсэв», 2007г., с.172-179.

3. Н.Д. Лисов, Н.А. Лемеза и др. Биология. Минск, «Аверсэв», 2009г, с.57-70.

4. Е.И. Шепелевич, В.М. Глушко, Т.В. Максимова. Биология для школьников и абитуриентов. Минск, «УниверсалПресс», 2007г., с.228-236.

Лекция 7. Царство Растения.

Вопросы:

1. Низшие и высшие растения

- Низшие растения (водоросли)

2. Приспособления водорослей к условиям обитания. Отделы Зеленые, Харовые, Бурые, Красные водоросли.

3. Высшие растения

- Отдел Моховидные. Отдел Риниофиты. Отдел Папоротниковидные. Отдел Голосеменные. Отдел Цветковые растения.

4. Охрана растений.

1. В настоящее время растительный мир разделен на две группы — низшие растения и высшие растения.

К низшим растениям относятся наиболее просто устроенные водоросли, которые возникли около 2 млрд. лет назад. Характерной особенностью водорослей является то, что их тело не имеет вегетативных органов (корень, стебель, лист), а представлено талломом, или слоевищем.

Водоросли живут преимущественно в воде. Общим для них является их способность к автотрофному питанию.

Водоросли бывают нитчатыми, разветвленными, пластинчатыми, кустистыми.

Приспосабливаются водоросли к условиям обитания по-разному.

1. При недостатке влаги (в период отлива) оболочки клеток значительно утолщаются, пропитываются неорганическими веществами.

2. Слоевище морских водорослей прочно прикреплено к субстрату корнеобразными выростами — ризоидами.

3. Глубоководные водоросли содержат более крупные хлоро-пласты с высоким содержанием хлорофилла и других фотосинте-зирующих пигментов.

4. У некоторых водорослей имеются специальные пузыри, заполненные воздухом.

5. Выход спор и гамет у морских водорослей совпадает с приливом. Развитие зиготы происходит сразу же после оплодотворения, что предотвращает ее унос в океан.

2. Известно около 20 тыс. видов водорослей, которые объединены в отделы — Зеленые, Харовые, Красные, Бурые и др.

Отделы Зеленые (спирогира, улотрикс, ульва) и Харовые (хара, нителла) включают водоросли зеленого цвета с разнообразной структурой таллома. Размеры колеблются от 0,1 мм до нескольких сантиметров. Хлоропласта зеленых водорослей могут быть различной формы: в виде ленты, сеточки, пластинки, звездочки (это важный систематический признак). Запасное вещество — крахмал. Размножаются эти водоросли бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется распадом нитей на отдельные участки, особыми клубеньками на ризоидах (у харо-вых) или с помощью спор.

При половом размножении водорослей объединяется генетический материал двух отдельных особей одного и того же вида. Это самый простой способ такого размножения; он заключается в слиянии двух морфологически"(т. е. структурно) идентичных гамет. Такой процесс называется изогамией, а гаметы — изогаме-тами. Если одна их гамет менее подвижна или крупнее, чем другая, то такой процесс называют анизогамией. Существует еще один вариант, когда одна гамета большая и неподвижная, а вторая небольшая и подвижная. Такие гаметы называются женскими и мужскими, а сам процесс называется оогамией.

Типичными представителями зеленых водорослей, которые распространены в Беларуси, являются спирогира, улотрикс, а харовых — хара, нителла.

Спирогира живет в прудах и водоемах с непроточной, но чистой водой. Цилиндрические клетки спирогиры соединены торец в торец и образуют нить. Тонкий слой цитоплазмы лежит по периферии клетки, а большая вакуоль как бы обмотана тяжами цитоплазмы. Такие тяжи удерживают ядро в центре клетки. Один или несколько спиралевидных хлоропластов лежат в тонком пристенном слое цитоплазмы.

Нити спирогиры растут за счет деления любой из клеток, входящих в состав нити, независимо от того, где находится эта клетка.

Бесполое размножение происходит за счет фрагментации.

Половой процесс осуществляется весьма специфическим способом: две нити располагаются бок о бок и супротивные клетки обеих нитей соединяются короткими трубчатыми выростами. Все содержимое клетки ведет себя как гамета; процесс этот можно рассматривать как анизогамный, поскольку, хотя обе гаметы и идентичны морфологически, только одна из них подвижна и перетекает в другую клетку через соединительную трубку. Такой процесс называется конъюгацией.

Представитель Харовых водорослей — хара. В Беларуси известно 11 видов хары, которые распространены в чистых пресных водоемах. Хара имеет разветвленное тело высотой 20—30 см и по внешнему виду похожа на хвощи. Главная ось ее тела расчленена узлами на длинные междоузлия. От каждого узла отходит по четыре и более боковых ответвлений. Прикрепление осуществляется бесцветными нитевидными ризоидами.

Бесполое размножение осуществляется клубеньками, которые возникают на ризоидах или на погруженных в грунт частях тела, а также отдельными участками таллома. Споры у харовых не образуются.

Харовые водоросли — единственная группа низших растений, которые имеют многоклеточные органы полового размножения, хорошо заметные невооруженным глазом. В мужских органах полового размножения развивается несколько сотен сперматозоидов, а в женском органе — одна яйцеклетка. Через щель в женском органе размножения сперматозоиды проникают к яйцеклетке, и один из них оплодотворяет ее. Развивается зигота темно-красного цвета с толстой оболочкой и запасом питательных веществ. После покоя зигота прорастает.

В чистой воде ряда озер Беларуси растет внешне похожая на хару нителла.

Харовые водоросли очень чувствительны к загрязнению окружающей среды и могут служить показателем чистоты водоемов.

Бурые водоросли. Общим внешним признаком бурых водорослей служит желтовато-бурая окраска их слоевища, обусловленная наличием в клетках, кроме зеленого пигмента хлорофилла, большого количества желтых и бурых пигментов.

Слоевище растет за счет постоянного деления верхушечной клетки. В результате длина водорослей достигает 60 м и более. Среди них есть и микроскопические формы. Некоторые крупные представители этого отдела водорослей (фукус) имеют воздушные пузыри, которые удерживают ветви в вертикальном положении. У большинства бурых водорослей слоевище имеет сложное строение. Оно состоит из нескольких рядов клеток, плотно соединенных между собой. Это указывает на высокий уровень организации бурых водорослей, и в связи с этим ученые предполагают, что бурые водоросли могли быть предками высших растений.

Бесполое размножение бурых водорослей происходит оторванными частями таллома или спорами. При половом размножении оплодотворенная яйцеклетка (зигота) без периода покоя прорастает в новое поколение.

Красные водоросли, или багрянки. Слоевище багрянок имеет нитчатую или пластинчатую структуру. Их окраска от ярко-красной до голубовато-зеленой и желтой, так как в пластинчатых хлоропластах, кроме хлорофилла, содержится красный и синий пигменты.

Бурые и красные водоросли могут жить на глубине более 200 м. Размножаются багрянки бесполым (спорами) и половым путем.

Значение водорослей

1. Благодаря способности к фотосинтезу, они создают органические вещества, которые используются водными животными и человеком.

2. Поглощая углекислый газ из воды, водоросли насыщают ее кислородом.

3. В прошлом водоросли играли важную роль в образовании горных и меловых пород, известняков, рифов, особых разновидностей угля, явились родоначальниками растений, заселивших сушу.

4. Используются в пищевой, фармацевтической промышленности. Из них получают белки, витамины.

5