Министерство образования и науки Украины

Таврический национальный университет им. В.И.Вернадского

кафедра ботаники

Методические рекомендации по изучению учебной дисциплины

«Систематика низших растений»

для студентов 1 курса дневной и заочной форм обучения 6.070400 «биология» образовательно-квалификационного уровня «бакалавр» профессионального направления подготовки 0704 биология

Часть 1. Водоросли

Составители: С.Ф.Котов, Л.П.Вахрушева

Симферополь 2001

Печатается по решению учебно-методического совета Таврического национального университета им. В.И.Вернадского от 24.01.00 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мир водорослей огромен и разнообразен. Водоросли распространены по всему земному шару. Глубины морей, высокогорья, тропические леса, ледяные пустыни Арктики и Антарктики, жаркие пустыни аридной зоны - обычные мес-та обитания этих удивительных организмов. Бесспорное царство водорослей - водная среда, занимающая три четверти нашей планеты. Здесь они являются продуцентами органического вещества, начальным звеном пищевых цепей. Не менее важна роль водорослей как поставщиков кислорода в атмосферу. Наземные водоросли улучшают структуру почвы, способствуют накоплению азота.

Водоросли широко используются человеком. Водоросли применяют для очистки сточных вод, для приготовления лекарственных препаратов, в целях биоиндикации, наконец, многие из них употребляются в пищу.

Водоросли важны также как объекты научного познания. Их используют при изучении физиологических, биохимических, экологических и эволюционных вопросов; водоросли являются наиболее перспективными организмами для создания искусственных экосистем на космических кораблях и станциях.

Курс «Систематика низших растений» предусматривает 54 час. учебного времени; из них 36 аудиторных (20 лекционных и 16 лабораторных).

Данное методическое пособие в максимально сжатой форме освещает вопросы систематики, морфологии, биологии, экологии, эволюции и практического значения водорослей. В нем рассмотрены только наиболее важные с дидактической точки зрения таксономические группы.

Разделы, посвященные систематическому обзору водорослей, написаны С.Ф.Котовым, на основе лекций, прочитанных им в СГУ--ТНУ в 1987--2000 г.г.; разделы «Экологические группы водорослей», «Значение водорослей в природе и их экономическое использование», «Некоторые вопросы филогении, происхождения и эволюции водорослей» написаны Л.П.Вахрушевой.

Способы размножения, циклы развития, смена ядерных фаз и генераций у растений.

Суша и океан планеты Земля заселены растениями и животными. Разнообразие тех и других очень велико. Ныне установлено 500 тыс. видов растений и более 1 млн. живот­ных. К растениям традиционно относят водоросли, грибы, слизевики, ли­шайники, споровые растения (включают Моховидные, Плауновидные, Хвоще­видные, Папоротниковидные), семенные растения, в их числе Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые).

Основное биологическое свойство, присущее всему этому многообра­зию растительных организмов - способность к размножению. Размно­жение - это увеличение численности особей, подобных материнским.

Основные способы размножения растений.

Воспроизведение себе подобных у растений осуществляется посредс­твом вегетативного, бесполого и полового размножения.

1. Вегетативное размножение - это размножение, при котором новая особь развивается из органов или клеток, выполняющих вегетатив­ные функции. При этом не происходит каких-либо заметных изменений в протопластах. Различают неспециализированное и специализированное ве­гетативное размножение.

1) неспециализированное вегетативное размножение у одноклеточных организмов происходит путем простого деления клетки надвое; в резуль­тате этого из одной особи возникают две, подобные друг другу. У мно­гоклеточных растительных организмов вегетативное размножение осущест­вляется путем разрыва или распадения тела на отдельные участки, из ко­торых каждый вырастает затем до нормальных размеров материнской особи, хотя это происходит не всегда.

2) специализированное вегетативное размножение происходит с по­мощью специальных групп клеток образовательной ткани – “клубеньков”, “выводковых почек” и др., а у цветковых растений с помощью специальных метаморфизированных органов - корневищ, клубней и луковиц.

2. Бесполое размножение - это размножение с помощью специальных клеток - спор. Спора (греч. спора - сев, семя) - специа­лизированная клетка, которая отделяется от материнского организма и служит для размножения и расселения. При бесполом размножении, как и при вегетативном, обычно образуются идентичные потомки, а единственным источником генетической изменчивости служат случайные мутации. Беспо­лое размножение сопровождается, во-первых, делением протопласта клетки на части, и, во-вторых, выходом продуктов деления из оболочки мате­ринской клетки. При этом перед делением протопласта в нем происходят процессы физиологической перестройки, ведущие к его омоложению.

Споры могут быть подвижными или неподвижными. Неподвижные споры чаще всего характерны для наземных растений. Споры, имеющие органоиды движения, называются зооспорами. Они наиболее типичны для водорослей, но у некоторых водорослей также образуются неподвижные, лишенные жгутиков, споры - апланоспоры .

Споры образуются или в клетках, не отличающихся по форме и размерам от дру­гих вегетативных клеток, или в особых клетках, называемых спорангиями, которые не­редко имеют другие размеры и форму по сравнению с вегетативными.

Споры могут быть одинаковыми и разными по размерам. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми, у которых разные - разноспоровыми. Крупная спора называется макроспора (лат.) или мегаспора (греч.). Мелкая спора - микроспора. Если в спорангии созревает одна спора - это моноспорангий, а спора, соответственно, называется моноспора; если созревают четыре споры - это тетраспорангий, а споры - тетраспоры (у многих красных водорослей, у диктиотовых из бурых водорослей). Макроспора созревает в макроспорангии; микроспора - в микроспорангии. Из макроспоры развива­ется женский заросток, из микроспоры - мужской. На женском заростке формируются женские половые органы – оогонии, в которых созревают яйцеклетки. На мужских заростках – мужские половые органы - антеридии, в них формируются мужские гаметы – сперматозоиды.

3. Половое размножение распространено у всех групп расти­тельных организмов. Суть его заключается в слия­нии (копуляции) двух половых клеток - гамет (от греч. гаметес - супруг), возникающих в специальных органах - гаметангиях. У примитив­ных водорослей гаметы формируются в вегетативных клетках. Продукт сли­яния гамет - зигота (оплодотворенная яйцеклетка). Название зигота происходит от греч. дзиготос - двуупряжный. Во всех типичных случаях полового размножения ядра гамет содержат вдвое меньше хромосом, нежели ядра зиготы. Иначе говоря, гаметы всегда гаплоидны, а зиготы диплоидны (от греч.гаплос - одиночный и диплос - двойной). Зигота вырастает в новую особь или дает зооспоры.