Изучение растительных сообществ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Сине-зеленые водоросли. Общая характеристика (строение, питание, размножение). Распространение и хозяйственное значение

2. Типы спор у низших и высших грибов. Формирование сумки и базидии

3. Понятия о высших растениях. Классификация высших растений

4. Семейства покрытосеменных растений, распространенных в умеренных широтах, их роль в сложении различных растительных сообществ (лес, луг, болото, водоем)

5. Охарактеризуйте семейство Капустные (Крестоцветные), культурные, сорные и дикорастущие виды. Типы плодов, типичное строение цветка. Формула цветка

6. Характеристика семейства Маревые. Нарисовать цветок, соплодие, корнеплод. Формула цветка. Дайте по-русски и по-латыни названия растений этого семейства

7.Характеристикм семейства Тыквенные. Нарисовать женский и мужской цветок. Формулы цветков. Указать овощные растения из этого семейства

8. Надземные и подземные метаморфозы побега и корня у культурных растений. Нарисовать различные типы метаморфоз

9. Охарактеризовать основные типы лугов и их практическое значение. Охрана лугов

10. Список используемой литературы

 

1. Сине-зеленые водоросли. Общая характеристика (строение, питание, размножение). Распространение и хозяйственное значение

 

Синезеленые – самые древние из водорослей и древнейшие представители мира растений. Общее число видов около 1400 (150 родов). Это одноклеточные или колониальные организмы. Им свойственна разнообразная окраска – сине-зеленая, оливковая, темно-зеленая, обусловленная пигментами, которые содержатся в клетках в разных сочетаниях. Главное отличие синезеленых от других водорослей – отсутствие в клетках ядра, хроматофоров, вакуолей и настоящих митохондрий. Клеточная стенка пектиновая и легко ослизняется.

Нередко одноклеточные или нитчатые колониальные организмы покрываются слизистым чехлом и в результате погружения в толщину слизи образуют довольно крупные колонии.

Вся полость клетки синезеленых выполнена цитоплазмой, которую подразделяют на два слоя: хроматоплазму – плотный постенный слой с пигментами, расположенными диффузно, и центроплазму – бесцветную центральную часть, содержащую нуклеиновые вещества (ДНК).

Колониальные водоросли, как правило, имеют форму нитей, составленных из цилиндрических или шаровидных клеток. Среди однородных клеток, слагающих колонию, выделяются более крупные толстостенные мертвые клетки с желто-бурым содержимым. Это гетероцисты.

В физиологическом отношении все синезеленые – типичные фотосинтетики. Однако многие из них, живя в водоемах, загрязненных гниющими остатками, питаются миксотрофно (смешанно).

Синезеленые водоросли никогда не образуют жгутиковых форм или стадий. Размножаются бесполым путем, преимущественно вегетативно. Половое размножение отсутствует.

Участки колонии, служащие для вегетативного размножения, называют гормогониями. При бесполом размножении из обычных живых клеток формируются споры, окруженные толстой стенкой, нередко имеющей различные выросты. В виде покоящихся клеток – «спор» синезеленые переживают неблагоприятные условия.

Из наиболее типичных представителей синезеленых можно отметить следующие.

Род осциллатория – нитчатая водоросль, состоящая из плоских клеток. Гетероцисты и споры не образуются.

·  Род лингбия – в отличие от осциллатории имеет слизистое влагалище, а среди вегетативных клеток – гетероцисты.

·  Род анабена – характеризуется извиыми нитями с округлыми вегетативными клетками, спорами и гетероцистами.

·  Род ностока – отдельные нити водоросли в оптическом разрезе микроскопа очень напоминают цепочку; среди одинаковых синезеленых шаровидных клеток хорошо заметны крупные желтоокрашенные гетероцисты.

Говоря о хозяйственном значении сине-зеленых, на первое место нужно поставить их роль в качестве возбудителей «цветения» воды. Это, к сожалению, отрицательная роль. Положительное значение их заключается, прежде всего, в способности усваивать свободный азот. В восточных странах сине-зеленые водоросли используют даже в пищу, а в последние годы некоторые из них нашли дорогу в бассейны массовых культур для индустриального производства органического вещества.

Отдельные почвенные виды синезеленых способны усваивать атмосферный азот, многие виды вступают в симбиоз с грибами, образуя лишайники.

2. Типы спор у низших и высших грибов. Формирование сумки и базидии

Все грибы принадлежат к гетеротрофным организмам, то есть они не способны синтезировать органические соединения и питаются различными органическими веществами, имеющимися в природе.

Размножаются грибы вегетативным, бесполым и половым способами. Вегетативное размножение происходит отдельными гифами или грибницей и ее видоизменениями, бесполое — при помощи особых спор, образующихся на специальных выростах грибницы. Споры могут быть эндогенного и экзогенного происхождения.

Первые из них одноклеточные и бывают двух типов— спорангиеспоры (неподвижные), покрытые оболочкой, и зооспоры — подвижные с одним-двумя жгутиками. Вместилища спорангиеспор называются спорангиями, а выросты, на которых они развиваются,— спорангиеносцами. У зооспор—соответственно зооспорангии и зооспорангиеносцы.

Пикнида с пикноспорами грибов рода Septoria

Экзогенные споры образуются непосредственно на поверхности специальных выростов и называются конидиями, а сами выросты — конидиеносцами. У некоторых грибов конидии с конидиеносцами появляются в особых вместилищах — пикнидах.

Ложе (сплошной слой) конидиеносцев с конидиями на плотном сплетении гиф грибницы у грибов рода Gloeosporium.

Коремия с конидиями грибов рода Sphaerostilbe.

В этих случаях конидии часто называют пикноспорами. Иногда конидиеносцы собраны в пучки и тогда их называют коремиями. У ряда грибов сплошным слоем образуются короткие конидиеносцы с конидиями, расположенными на более плотном сплетении гиф, называющемся ложем. У грибов из семейства Тuberculariacea конидиеносцы с конидиями образуются в виде рыхлых слизистых бугорков — спородохий или таких же бугорков, но слитых между собой (пионноты).

Конидии бывают одноклеточные и многоклеточные, а также различаются по форме, цвету и размеру.

Спорангиеносцы, как правило, неразветвленные, а зооспорангиеносцы и конидиеносцы часто имеют ветвления с различными окончаниями.

Половое размножение осуществляется спорами, которые образуются при слиянии двух разнополых клеток.

Ооспоры и зигоспоры:

1— антеридий и оогоний перед оплодотворением и образованием ооспоры; 2 — сформированная ооспора; 3 — половой процесс и развитие зигоспоры; 4 — зрелая зигоспора и ее прорастание.

У низших грибов при слиянии двух подвижных вегетативных зооспор (или гамет) образуется зооспорангий, или циста. При слиянии двух разных по форме и размеру клеток образуется ооспора, а при слиянии одинаковых по форме клеток — зигоспора. Эти споры часто имеют двойную оболочку с различными инкрустациями.

Высшие сумчатые грибы размножаются путем образования сумок с сумкоспорами (асок с аскоспорами). У некоторых из них сумки могут развиваться непосредственно на грибнице, но у большинства они образуются в специальных плодовых телах (сплетениях гиф грибницы) или на их поверхностях.

У высших базидиальных грибов половой процесс завершается образованием базидий с базидиоспорами. Базидий бывают булавовидные или цилиндрические, одноклеточные (холобазидии) или четырех-клеточные (фрагмобазидии). На каждой базидии обычно формируются 4 одноклеточные округлые яйцевидные или нитевидные базидиоспоры.

Все признаки вегетативного, бесполого и полового размножения грибов учитывают при их классификации. Грибы подразделяют на низшие и высшие:

Низшие: гифохитридиомицеты, хитридиомицеты, оомицеты, зигомицеты.

Высшие: сумчатые, или асковые, базидиальные, огромная группа несовершенных грибов.

В классе базидиальных грибов насчитывается около 30 тысяч видов, у которых грибница многоклеточная, а основным органом спороношения является базидия, образующаяся на двухъядерной грибнице в результате полового процесса. В зависимости от типа базидии этот класс грибов подразделяют на три подкласса:

·  хомобазидиальные (Homobasidiomycetidae) — базидии одноклеточные, булавовидные с базидиоспорами, расположенными на вершинах;

·  гетеробазидиальные (Heterobasidiomycetidae) — ба-зидии многоклеточные, базидиоспоры расположены по одной на каждой клетке;

·  склеробазидиальные, или телиомицеты (Sclerobasi-diomycetae или Teliomycetidae),— базидии одноклеточные или многоклеточные и всегда образуются из прорастающих спор, которые в настоящее время принято называть телиоспорами.

Базидии с базидиоспорами грибов:

1 — хомобазидиальных; 2 — гетеробазидиальных; 3 и 4 — телиомицетных.

Среди последних особенно вредоносны головневые, объединенные в порядок Ustilaginales, и ржавчинные грибы из порядка Uredinales.

3. Понятия о высших растениях. Классификация высших растений

 

Высшие растения - растения, тело которых расчленено на стебель, корень, лист. Имеют закономерное чередование полового и бесполого поколений - гаметофита спорофита.

В отличие от низших у высших растений имеются ткани и органы. У всех высших мужские и женские репродуктивные органы многоклеточные, имеют зародыш. Развивается зародыш (эмбрио) из зиготы и представляет собой диплоидный зачаток, из которого формируется спорофит.

Высшие растения обычно подразделяют на две крупные группы – архегониальные и пестичные. Архегониальные охватывают 7 отделов (около 50 тыс. видов), пестичные – всего один отдел (около 250 тыс. видов).

К высшим относят растения следующих отделов:

·  Моховидные (Bryophyta)

·  Плауновидные (Lycopodiophyta)

·  Хвощевидные (Equsetophyta)

·  Папоротниковидные (Polypodiophyta)

·  Голосеменные (Gymnospermae или Pinophyta)

·  Покрытосеменные или Цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta)

Голосеменные - семенные растения, семязачатки которых располагаются открыто на поверхности мегаспорофиллов.

Отдел представлен исключительно древесными обычно вечнозелеными растениями.

Двудольные - цветковые растения:

·  с двумя зародышевыми семядолями;

·  с листьями простыми или сложными, обычно разделенными на черешок и пластинку;

·  с перистым или пальчатым жилкованием листовых пластинок;

·  обычно с 4-х или 5-ти членным планом строения цветка.

Полиподиевые или многоножковые, настоящие папоротники - во флоре области "типичные" папоротники с листьями - вайями, имеющими в раннем возрасте характерную форму "улитки".

Гаметофиты класса - мелкие напочвенные зеленые растеньица.

Однодольные - цветковые растения:

·  с одной зародышевой семядолею;

·  с листьями всегда простыми, обычно не разделенными на черешок и пластинку;

·  с жилкованием параллельным или дуговидным;

·  с цветками в своей основе обычно 3-членными, редко 4- или 2-членными.

Офиоглоссовые или ужовниковые - наиболее древняя и примитивная группа современных папоротников.

Папоротниковидные или папоротники - споровые сосудистые растения с крупными листьями, эволюционно произошедшими в результате уплощения целых ветвей (у хвощей и плаунов листья мелкие, образованные как простые выросты стебля).

Плауновидные - споровые сосудистые растения, представленные в современной флоре травянистыми обычно вечнозелеными растениями.

Плауновые - равноспоровые представители отдела Lycopodiophyta.

Спорофиты плауновых являются вечнозелеными обычно ползучими травянистыми растениями, с мелкими чешуевидными листьями, с вильчатым ветвлением побегов, с расположением спорофиллов среди обычных вегетативных листьев или в отдельных стробилах.

Гаметофиты подземные или полуподземные, ведут самостоятельный образ жизни, созревают за 1-15 лет, связаны микоризно с почвенными грибами.

Покрытосеменные или цветковые - семенные растения, мегаспорофиллы которых, срастаясь краями, образуют полость, к внутренней поверхности которой прикреплены cемязачатки. При созревании семян мегаспорофиллы образуют их вместилище, называемое плодом.

Для всех представителей характерен цветок, как специальный орган полового размножения.

Полушниковые, или шильниковые - разноспоровые представители отдела Lycopodiophyta, с сильно редуцированными однополыми гаметофитами, обычно не покидающими оболочку споры.

Класс представлен семейством Selaginellaceae (селагинелловые), виды которого миниатюрны в размерах и внешне напоминают мхи, и семейством Isoetaceae (полушниковые), виды которого являются водными растениями с характерным пучком шиловидных листьев, встречающиеся только в особо чистых олиготрофных водоемах.

Растения семенные - растения, имеющие в качестве единицы размножения и расселения семена, сложные многоклеточные образования, имеющие сформированный зародыш нового организма, определенный запас питательных веществ, защитные покровы.

Семенными являются растения двух отделов сосудистых растений:

·  Gymnospermae (Голосеменные)

·  Angiospermae (Покрытосеменные).

Растения споровые - растения, имеющие в качестве единицы размножения и расселения споры, одноклеточные образования, способные при прорастании к образованию самостоятельного организма. Споровыми являются растения следующих отделов сосудистых растений:

·  Lycopodiophyta (Плауновидные),

·  Equisetophyta (Хвощевидные),

·  Polypodiophyta (Папоротниковидные или Папоротники).

Род - таксономическая категория или таксон, объединяющая виды растений. В конкретный род, как таксон, входит один или несколько видов.

Семейство - таксономическая категория или таксон, объединяющая роды растений.

Сосудистые растения - высшие растения, имеющие сосуды. К сосудистым относят растения следующих отделов:

·  Плауновидные (Lycopodiophyta)

·  Хвощевидные (Equsetophyta)

·  Папоротниковидные (Polypodiophyta)

·  Голосеменные (Gymnospermae или Pinophyta)

·  Покрытосеменные или Цветковые (Angiospermae или Magnoliophyta).

Таксон - группа организмов, отнесенных в процессе классификации к определенной таксономической категории (иначе рангу таксона).

В классификации высших растений используются следующие ранги таксонов или таксономических категорий: отдел, класс, порядок, семейство, род и вид.

Хвойные - деревья и кустарники обычно с характерными игольчатыми листьями (хвоeй).

Хвощевидные - споровые сосудистые растения, с характерными членистыми побегами и мутовками бурых редуцированных листьев, утративших хлорофилл.

Имеют специфичные щитковидные спорофиллы, собранные в стробилы на верхушках стеблей. Стебли хвощей - зеленые фотосинтезирующие, часто со значительным содержанием кремния.

Хвощовые - единственный класс современных хвощевидных, повторяющий общие черты отдела.

4. Семейства покрытосеменных растений, распространенных в умеренных широтах, их роль в сложении различных растительных сообществ (лес, луг, болото, водоем)

Отдел Покрытосеменные делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Представители этих классов различаются прежде всего строением семени: зародыш семени двудольных имеет две семядоли, однодольных - одну (отсюда и название классов).

Отличительные признаки одно- и двудольных растений

Признак	Однодольные	Двудольные
Корневая система	Мочковатая, главный корень рано отмирает	Стержневая, хорошо развит главный корень
Стебель	Травянистый, не способен к вторичному утолщению, ветвится редко. Проводящие пучки без камбия, разбросаны по всему стеблю	Травянистый или одревесневший, способен к вторичному утолщению, ветвится. Проводящие пучки, имеющие камбий, расположены одним большим массивом в центре стебля или имеют вид кольца
Листья	Простые, цельнокрайние, обычно без черешка и прилистников, часто с влагалищем, параллельным или дуговидным жилкованием. Расположение листьев двурядное	Простые или сложные, края цельные, рассеченные или зубчатые, часто с черешком, прилистниками, сетчатым или пальчатым жилкованием. Расположение листьев очередное, супротивное
Цветок	Трехчленный, реже двух или четырехчленный	Пяти-, реже четырехчленный
Опыление	Большинство растений ветроопыляемые	Большинство растений опыляется насекомыми

Классы Двудольные и Однодольные делятся на семейства. Растения каждого из семейств имеют общие признаки. У цветковых растений основными признаками являются строение цветка и плода, тип соцветия, а также особенности внешнего и внутреннего строения вегетативных органов.

Класс Двудольные включает 418 семейств, около 10 тыс. родов и свыше 190 тыс. видов, что составляет примерно 3/4 видов цветковых растений. К этому классу принадлежат важнейшие плодово-ягодные (яблоня, груша, вишня, виноград, цитрусовые), кормовые (турнепс, брюква, клевер, люцерна), прядильные (лен, хлопчатник, конопля), масличные (подсолнечник, клещевина), декоративные (розы, хризантемы, астры, георгины) и др. Все они принадлежат к одному или к разным семействам и отличаются комплексом признаков.

Класс Однодольные образует около 122 семейств, свыше 3 тыс. родов и около 63 тыс. видов. Однодольные обеспечивают человека хлебом. К ним относятся хлебные злаки (пшеница, рис, рожь, ячмень, кукуруза, просо и др.), некоторые овоидные (лук, чеснок, спаржа), декоративные (лилии, тюльпаны, гиацинты, аспарагус, орхидеи) растения.

В состав растительных сообществ входят не только сосудистые растения, мхи и лишайники, но и грибы, бактерии, актиномицеты, микроскопические водоросли. Однако многие очень существенные признаки растительных сообществ (например, внешний вид, структура, продуктивность) определяются составом сосудистых растений. Поэтому состав этой группы растений можно считать важнейшим признаком растительных сообществ.

Большинство растительных сообществ характеризуется достаточно богатым флористическим составом группы сосудистых растений. Например, в хвойных лесах (еловых, сосновых, лиственничных) нашей страны обычно совместно произрастает до 30 и более видов; в дубовых лесах — до 40-50; на лугах — 30-50; в луговых степях — до 100 и более видов; в типичных дерновинно-злаковых степях — 50-70 видов и т. д.

Наибольшего богатства флористический состав растительных сообществ достигает в тропических лесах, где совместно произрастает до 100 видов деревьев, не считая видов травянистых растений. Лишь в особых условиях, исключающих возможность произрастания большей части видов растений (например, при сильном засолении), формируются растительные сообщества из немногих видов, в редких случаях из одного вида сосудистых растений. Иногда одновидовые растительные сообщества представляют сравнительно непродолжительную возрастную стадию развития какого-либо биогеоценоза. Примером могут быть так называемые мертвопокровные леса, где из-за недостатка света под пологом деревьев (от сомкнутости их крон) другие растения произрастать не могут.

Не меньшее значение для характеристики растительных сообществ имеет то, что они образованы не только многими видами, но и видами, различными по своим экологическим и биологическим свойствам и по значимости в определении особенностей растительного сообщества.

Растительные сообщества образованы многими видами, а это означает, что в состав сообщества входят виды, различные по своим экологическим и биологическим свойствам.

Примером могут быть растительные сообщества еловых лесов, в состав которых входят деревья (ель), кустарники (крушина ломкая, жимолость лесная), кустарнички (брусника, черника), травы (кислица обыкновенная, майник, седмичник и др.), гипновые мхи. Среди трав преобладают многолетники, размножающиеся вегетативным путем, но встречаются и однолетники, размножающиеся исключительно семенами (например, полупаразитное растение марьяник луговой).

Кустарнички представлены как вечнозеленой брусникой, так и ежегодно теряющей осенью листья черникой.

В состав растительных сообществ широколиственных лесов, в частности в дубравах, входят деревья (дуб, клен, липа), кустарники (лещина), многие виды трав. Среди трав выделяются две группы видов, отличающиеся по приуроченности периода вегетации либо к весне, либо к лету. К первой группе относятся весенние эфемероиды (хохлатки, ветреница лютиковая, пролеска) — растения, начинающие вегетацию рано весной. Они используют благоприятные условия освещения до начала развертывания листьев на деревьях и успевают за короткий срок образовать соцветия, дать плоды и накопить достаточное количество энергетического материала в органах запаса.

В составе многовидового растительного сообщества всегда можно обнаружить виды, относящиеся к различным экологическим и биологическим типам растений. Следовательно, к числу существенных признаков растительных сообществ можно отнести разнообразие экобиоморфного состава их компонентов.

Вертикальный разрез через надземную и подземную части биогеоценоза суходольного луга. 1 — мышиный горошек; 2 — бедренец-камнеломка; 3 — овечья овсяница; 4 — манжетка; 5 — просяная осока; 6 — средний клевер; 7 — кошачья лапка; 8 — лекарственная буквица; 9 — хвощ; 10 — нивяник.

Разнообразие состава растительных сообществ объясняется еще тем, что, как правило, каждый вид представлен в них большим числом особей, отличающихся по возрасту и жизненному состоянию. Совокупность особей любого вида в пределах конкретного растительного сообщества образует ценотическую популяцию, или ценопопуляцию. В состав ценопопуляций видов цветковых растений могут входить жизнеспособные семена, находящиеся в почве или на ее поверхности, всходы, ювенилы (молодые растения, отличающиеся от взрослых размерами и формой листьев), переходные от ювенильных к взрослым (имматурные) и взрослые растения. В состав популяций некоторых трав входят также особи, находящиеся в состоянии вторичного покоя (корневища, луковицы, клубни, неразвившиеся надземные побеги).

Вертикальный разрез через надземную и подземную части биогеоценоза суходольного луга.

1 — осока бледная; 2 — щучка дернистая; 3 — лютик едкий; 4 — кошачья лапка; 5 — овсяница овечья; 6 - гравилат речной; 7 — сивец луговой.

Ценопопуляций отдельных видов в одном и том же растительном сообществе могут сильно отличаться друг от друга как по числу особей на единицу площади, так и по соотношению особей различных возрастных групп (возрастному спектру). Сложный состав популяции сообщества является приспособлением, обеспечивающим большую устойчивость видов в растительных сообществах.