Систематика__частная_ботаника._Раздел_2_7.pdf

Transcript

1. РАЗДЕЛ 2. ЦАРСТВО РАСТЕНИЯ ТЕМА 7. СИСТЕМАТИКА. ЧАСТНАЯ БОТАНИКА. ВОДОРОСЛИ (ЗЕЛЕНЫЕ, КРАСНЫЕ, БУРЫЕ). МХИ. ПАПОРОТНИКИ, ХВОЩИ, ПЛАУНЫ. ГОЛОСЕМЕННЫЕ. ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ (ДВУДОЛЬНЫЕ И ОДНОДОЛЬНЫЕ; КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ СЕМЕЙСТВ). МНОГООБРАЗИЕ РАСТЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ОТДЕЛЫ РАСТЕНИЙ. КЛАССЫ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ, РОЛЬ РАСТЕНИЙ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА 1
2. СИСТЕМА ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА 2
3. КАРЛ ЛИННЕЙ (1707-1778) • Шведский естествоиспытатель (ботаник, зоолог, минералог) и медик. • Создатель единой системы классификации растительного и животного мира, в которой были обобщены и упорядочены знания всего предыдущего периода развития биологической науки. • Внедрил бинарную номенклатуру • Установил чёткое соподчинение между систематическими (таксономическими) категориями. Создал систему животного и растительного мира • Выделил биологический вид в качестве исходной категории в систематике, дал определение виду как «совокупности сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство» • Описал 1200 родов, 8000 видов 3
4. ВИД • Группа особей, имеющих сходное строение, общее происхождение, которые свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство. • Сущность классификации состоит в том, чтобы определить место организма в системе живого мира, то есть принадлежность к определённым систематическим единицам 4
5. ЧАСТНАЯ БОТАНИКА • Систематическая категория - группа организмов, объединенная определенной степенью родства, общими чертами строения и функциональных особенностей. • Таксон – систематическая категория с конкретным наполнением – группа организмов, связанных определённой степенью родства • Вид-> Род-> Семейство-> Порядок-> Класс-> Отдел -> Царство • Царство Растения: • Объект изучения ботаники • Ограниченно подвижные, неограниченно растущие • Имеют целлюлозные клеточные стенки, запасают крахмал, фотосинтезируют (фотоавтотрофный тип питания/получения энергии) • Включают водоросли, мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения. 5
6. ЧАСТНАЯ БОТАНИКА 6
7. НИЗШИЕ И ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ • Эта устаревшая классификация очень удобна, так как к высшим относятся собственно растения, в то время как группа низших растений включает таксономических «бродяг», которым не нашлось места в других царствах – например, лишайники и другие удивительные организмы, например, миксомицеты. • Сейчас к собственно низшим растениям относятся только водоросли, так как бактерии и грибы выделены в отдельные царства, однако традиционно все эти группы – бактерии (в т.ч. цианобактерии, устар. сине-зелёные водоросли), грибы, лишайники, - рассматриваются рядом с водорослями. 7
8. ВОДОРОСЛИ (ЗЕЛЕНЫЕ, КРАСНЫЕ, БУРЫЕ). • Тело – таллом (слоевище), не расчленено на органы • Органы полового и бесполого размножения обычно одноклеточные • Одноклеточные, колониальные, многоклеточные • Это полноценные растения, со всем набором пластид и способов размножения. Среди уникальных органоидов – пиреноид, участвующий в запасании углеводов (запас RUBISCO). Некоторые водоросли имеют общие черты организации с простейшими животными, отсюда споры в классификации. Классификация основана, в том числе, на пигментах и типах запасных веществ. • Облигатно водные организмы, занимают все возможные ниши: • Планктон (взвешенные в верхнем слое воды) • Нейстон (граница вода-воздух) • Бентос (придонные) • Перифитон (на подводных скалах) 8
10. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОРОСЛЕЙ • Зелёные – 20000 видов. Одноклеточные, многоклеточные, колониальные. Хламидомонада, улотрикс, вольвокс, хлорелла, спирогира, ульва • Бурые – 1500 видов. Многоклеточные, морские. Бурые/оливковые. Ламинария, фукус пузырчатый, саргассум • Красные – 4000 видов (выделяют в отдельное подцарство). Многоклеточные. Красные/голубые. Порфира, родимения. • Диатомовые – 25000 видов. Одноклеточные, колониальные. Имеют панцирь из SiO2 . Пиннулярия, навикула. 10
11. ЭВГЛЕНА, ХЛОРЕЛЛА, ХЛАМИДОМОНАДА, ВОЛЬВОКС, УЛОТРИКС, СПИРОГИРА 11
12. РАЗМНОЖЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ 12
13. ЗНАЧЕНИЕ ВОДОРОСЛЕЙ • В природе: • Широкое распространение – фитопланктон, фитобентос, обрастатели, термофилы, криофилы • Корм для водных животных • Насыщение кислородом толщи воды • Осадочные породы из оболочек диатомей • Входят в состав лишайников • Участвуют в почвообразовании • Водная растительность • Для человека: • Употребление ламинарии в еду • Агар-агар – производное водорослей, ценное сырьё для пищевой и микробиологической промышленности • Сырьё для получения органических кислот, спиртов, витаминов, йода, лекарств • Очищение вод, а с другой стороны – «цветение» воды • Наносят вред судоходству и гидротехническим сооружениям • Плодородный ил – основа развития цивилизации в Междуречье, долине Нила 13
14. ЧЕРЕДОВАНИЕ ПОКОЛЕНИЙ У РАСТЕНИЙ • Бесполое поколение – спорофит, у которого споры образуются из диплоидных клеток в спорангиях, путём мейоза. Таким образом, споры гаплоидны (n). • Споры – специализированные клетки растений, служат для бесполого размножения и распространения. Покрыты твёрдой оболочкой, которая защищает их от высыхания и повреждения, содержат запас питательных веществ (масло). • Половое поколение – гаметофит , образует специализированные половые клетки (гаметы) в гаметангиях, путём митоза. Гаметы сливаются при оплодотворении n->2n с образованием зиготы. • Из спор вырастают гаметофиты (n), из зигот – спорофиты (2n) 14
15. ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ • Орган размножения – спора, окружённая плотной защитной оболочкой - ароморфоз • В связи с выходом на сушу формируются ткани и органы – ксилемно-флоэмная проводящая система (трахеиды/сосуды и ситовидные трубки), способность к синтезу лигнина – значительно повышает прочность, позволяет достигать больших размеров; синтез кутина – предохранение от испарения+устьица; настоящие корни и листья – ароморфозы • Жизненный цикл с чередованием полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений • Для оплодотворения требуется вода (это примитивный признак) • К сосудистым растениям относятся псилотовые, плауновидные, хвощевидные, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные 15
16. ВЫХОД РАСТЕНИЙ НА СУШУ: • Псилофиты - вымершие примитивные сосудистые растения, первые сухопутные. Дали начало всем наземным растениям. Имели дихотомически ветвящиеся теломы, корневищеобразные структуры, от которых отходили ризоиды, развитую покровную и механическую ткань, зачатки проводящей ткани. Девонский период. 16
18. ОТДЕЛ МОХООБРАЗНЫЕ • Около 25000 видов • Листостебельные мхи имеют органы – развитый стебель и листья, но не имеют корней (ризоиды). В то же время, у печёночников – слоевище (Маршанция) • Ткани слабо развиты; частично обособлены покровная, ассимиляционная, механическая и проводящая ткани • Спорофит паразитирует на гаметофите • Представители: Зелёный мох кукушкин лён, сфагнум, маршанция 18
19. РАЗМНОЖЕНИЕ У МХОВ 19
20. ЗНАЧЕНИЕ МОХООБРАЗНЫХ • Защита почвы от высыхания и эрозии • Образование торфа (топливо, лечебная грязь, удобрение, источник нафталина, воска, дёгтя, нитратов, строительный теплоизоляционных материал, изготовление бумаги и картона) • Сырьё для химической, фармацевтической промышленности • Способствуют заболачиванию и закислению почв 20
21. ОТДЕЛ ПЛАУНОВИДНЫЕ • Плауновидные – (лат. Lycopodióphyta) —отдел высших споровых растений. Процветали в каменноугольном периоде, когда достигали размера 45 м. Сейчас - многолетние травянистые растения, ок. 1300 видов. • В жизненном цикле преобладает спорофит • Имеют настоящие ткани, придаточные корни • Примитивный признак – спиральное расположение листьев, дихотомическое ветвление стебля. Спороносные колоски (стробилы) собраны на концах побегов. • Преобладает спорофит, оба растения свободноживущие. Гаметофит паразитирует в грибе 12-20 лет • Представитель - плаун булавовидный. • Значение: 1) споры – для пересыпки литейных форм, 2) при изготовлении ракет для фейерверка, 3) медицинские присыпки 4) запасы каменного угля 21
22. ОТДЕЛ ХВОЩЕВИДНЫЕ • Около 30 видов, многолетние травянистые растения • Стебли пропитаны кремнезёмом, метамерное строение, мутовчатое расположение листьев, листья чешуевидные, без хлорофилла. Подземные корневища. • Два типа побегов – весенние генеративные со спорангиями (спорангии собраны в колоски-стробилы на верхушках побега) и летние вегетативные (ассимилирующие). Гаметофит – заросток. • Представители: Хвощ полевой • Значение: 1) абразивное средство для чистки посуды, 2) мочегонные и кровеостанавливающие средства, 3) сорняки, 4) ядовитые (тиаминаза – антагонист вит. В1, «шатун» лошадей) 22
23. ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫЕ • Около 12000 видов многолетних листостебельных растений, травянистых и древесных (в жарком климате) • Крупные, перисто-расчленённые листья – вайи, на нижней их стороне спорангии – сорусы; корневища с придаточными корнями, наземный стебель не развит; хорошо развиты ткани. Камбия нет. • Преобладает спорофит, гаметофит – обоеполый заросток. Для оплодотворения нужна вода • Представители – щитовник мужской, щитовник женский • Значение: каменный уголь, экологическое, в пищу, стройматериалы, лекарственное, флористика 23
24. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ПАПОРОТНИКА 24
25. СЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ • Для размножения служит семя – структура, защищающая и питающая зародыш спорофита • Семя развивается из семязачатка • Гаметофиты зависят от спорофита, резко редуцированы • Разноспоровые • Оплодотворение внутреннее, не зависит от воды, ему предшествует опыление • Более высокий уровень развития тканей и органов (появляется главный корень) 25
26. ОТДЕЛ ГОЛОСЕМЕННЫЕ • Около 1000 видов • Древесные наземные растения с прямостоящими стеблями. В древесине – смоляные ходы. Появляется главный корень. Хвоинки – листья, приспособленные к холоду и засухе (толстая кутикула, устьица в углублениях) • Вечнозелёные • Преобладает спорофит, на котором появляются мужские и женские шишки. В женских шишках формируются семена. Мужской гаметофит – пыльцевое зерно. Для оплодотврения не нужна вода, только ветер (опыление). Никаких цветков и плодов у голосеменных нет! Название «Голосеменные» указывает, что семязачатки располагаются открыто на поверхности мегаспорофиллов или аналогичных структур, не образующих плодов. 26
27. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОЛОСЕМЕННЫХ 27
28. РАЗНООБРАЗИЕ ГОЛОСЕМЕННЫХ 28
29. ХВОИНКА В СРАВНЕНИИ С ЛИСТОМ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ Хвоинка: -Толстая кутикула -Небольшое число устьиц, погружённых глубоко в ткань листа -В центре – два коллатеральных закрытых сосудистых пучка 29
30. ЗНАЧЕНИЕ ГОЛОСЕМЕННЫХ • Кислород (все растения) • Экологическое значение • Залежи каменного угля (Сибирь) • Стройматериалы • Источник пищи, лекарств, витамина С • Источник древесины, смолы, спирта, уксусной кислоты, вискозы, камфары, канифоли, масла, сырья для химической и бумажной промышленности 30
31. ОТЛИЧИЯ ГОЛОСЕМЕННЫХ И ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ Эндосперм у голосеменных – первичный (n), у покрытосеменых – вторичный (3n) 31
32. ОТДЕЛ ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ 32 • Процветающий (250000 видов) • Деревья, кустарники, травянистые растения • Появляются генеративные органы – цветки и плоды • Двойное оплодотворение приводит к образованию семени с триплоидным эндоспермом • Семяпочки защищены завязью, а семена - околоплодником • Женский гаметофит – зародышевый мешок • Разнообразные способы опыления (ветер, животные, самоопыление) • Наиболее совершенное строение тканей и органов, особенно – проводящей системы (трахеи и клетки-спутницы) • Преобладает спорофит Класс Двудольные 418 семейств, 10000 родов, 190000 видов Класс Однодольные 122 семейства, 3100 родов, 63000 видов
33. ДВУДОЛЬНЫЕ И ОДНОДОЛЬНЫЕ 33
34. ФОРМУЛА ЦВЕТКА • Ca – calyx – чашечка (чашелистики) = Ч • Co – corolla – венчик (лепестки) = Л • A – андроцей – тычинки = Т • G – гинецей – пестик = П • P – перигонеум – околоцветник = О 34
35. ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ • Деревья (дуб, клён) – многолетние растения с мощным стволом, 20-100 м • Кустарники (орешник, калина, сирень, бузина) – множество одревесневших стволиков разной толщины и высоты, отходящих от общего основания, скрытого под землёй • Кустарнички (брусника, черника, вереск) – не выше 50 см • Травы (ландыш, копытень, клевер, земляника) – зелёные стабли, ежегодно отмирающие • Однолетние – овёс, просо, кукуруза, огурец, горох, помидор, редис, астры,, бархатцы, лебеда, мокрица, пастушья сумка, василёк – сочные и мягкие надземные стебли • Двулетние – капуста, морковь, свёкла, чертополох, лопух, тмин, цикорий – в первых год только вегетативные органы, во второй – цветоносные побеги, плодоношение и отмирание растения • Многолетние – пырей, ландыш – отмирает только надземная часть, остаётся подземная часть с почками, первое цветение через 5-10 лет 35
36. СЕМЕЙСТВО КРЕСТОЦВЕТНЫЕ • Около 3000 видов, Космополиты (распространены повсеместно) • В основном травянистые растения, есть кустарники и полукустарники • Листья простые, могут быть рассеченные • Цветки обоеполые, *Ca4 Co4 A2+4 G(2) • Соцветие – кисть (простая или сложная) • Опыляются насекомыми, иногда самоопыление • Плод – стручок или струочек 36
37. СЕМЕЙСТВО РОЗОЦВЕТНЫЕ • Около 3000 видов, распространены повсеместно • Однолетние и многолетние травы, листопадные и вечнозелёные кустарники и кустарнички, деревья • Листья простые (яблоня), слодные: непарноперистосложные (шиповник, малина), тройчатосложные (земляника, клубника), чаще с прилистниками • Цветки обоеполые, с двойным околоцветником *Ca5 Co5 A͚ G͚ • Цветки одиночные или в соцветиях – кисть, зонтик, щиток, опыляются насекомыми • Семена без жндосперма, плоды – однокостянка (вишня, слива, черёмуха), многокостянка (малина), многоорешек сочный (шипочник, клубника, земляника), многоорешек сухой (манжетка, лапчатка, гравилат), яблоко (яблоня, груша, рябина) 37
38. СЕМЕЙСТВО БОБОВЫЕ (МОТЫЛЬКОВЫЕ) • Около 18000 видов, повсеместно распространённых • Однолетние и многолетние травы, кустарнички, кустарники и деревья (акация), листопадные и вечнозелёные растения • Листья сложные – тройчатосложные (клевер, фасоль, соя), пальчатосложные (люпин), парноперистосложные (горох, арахис), непарноперистосложные (астрагал) • Клубеньки на корнях – симбиоз с азотфиксирующими бактериями • Цветки обоеполые, с двойным околоцветником: ↑Ca(5) Co1,2,(2) A(9), 1 G1 • Соцветия – кисть (люпин, донник, фасоль), головка (клевер) • Опыление – насекомыми, самоопыление • Семена без эндосперма, в семядолях много белка • Плод – боб, многосемянный(чина, горошек) / невскрывающийся(клевер) / ложнодвугнёздный (астрагал) 38
39. ЦВЕТОК БОБОВЫХ 39
41. СЕМЕЙСТВО ПАСЛЁНОВЫЕ • Около 2500 видов, распространены в умеренном, субтропическом и тропическом поясах, особенно – в Южной и Центральной Америке • Травянистые растения (в умеренных широтах), кустарники, вьющиеся, лазающие, деревья в тропиках • Листья простые цельные (паслен черный) или рассеченные (картофель, томаты) • Цветки обоеполые, с двойным околоцветником: *Ca(5) Co(5) A5 G(2) • Соцветие кисть, иногда цветки одиночные • Опление: насекомыми, самоопыление • Плод – ягода (баклажан, картофель, паслен, томаты, перец), коробочка (петуния, душистый табак, белена черная, дурман обыкновенный) 41
42. СЕМЕЙСТВО СЛОЖНОЦВЕТНЫЕ • Около 25000 видов • Листья чаще простые – цельные (подсолнечник) или рассечённые. Часто образуют прикорневую розетку (одуванчик). В вегетативных органах могут находиться млечные или смоляные ходы • Цветки чаще обоеполые, с двойным околоцветником. В чашечке – 5 плёнчатых чашелистиков, видоизменённых, при плоде образуют летучку. Венчик – из сросшихся лепестков, по типу их срастания цветки делятся по типам на трубчатые (пижма, ромашка непахучая), язычковые (одуванчик), воронковидные (краевые цветки василька), ложноязычковые (краевые цветки ромашки). Тычинок 5, чередуются с лепестками. Пестик один, образован двумя сросшимися плодолистиками. Завязь нижняя. Формула цветка варьирует. • Соцветие корзинка, могут быть собраны в сложные – щиток, метёлку • Опыление – насекомыми, ветром, самоопыление • Семена без эндосперма • Плод – семянка с хохолком из волосков (летучка), или без хохолка (подсолнечник) 42
43. СЕМЕЙСТВО ЛИЛЕЙНЫЕ • Около 1300 видов, тяготеют в умеренным областям Северного полушария – Западная и Восточная Азия, Гималаи • Многолетние травы с сочными запасающими подземными органами – корневищами – ландыш майский, или луковицами – тюльпан. Реже – лианы, деревья • Листья линейные или ланцетовидные, жилкование параллельное или дуговое, обычно цельнокрайние • Листорасположение очерёдное (иногда мутовчатое, супротивное) • Цветки обоеполые, с простым венчиковидным околоцветником: *P3+3 A3+3 G(3) • Соцветия – метёлка, кисть, зонтик, колом или одиночные цветки (тюльпан) • Опыление – насекомыми • Плод – коробочка (тюльпан, лук, алоэ древовидный), ягода (ландыш майский) • Семена с эндоспермом 43
44. СЕМЕЙСТВО ЗЛАКИ • Около 11000 видов, широко распространённых • Обычно многолетние травянистые растения, древесные – в тропиках, субтропиках (бамбуки) • Стебель – соломина, листья простые линейные, жилкование параллельное, корневая система мочковатая • Цветки мелкие, обоеполые (пшеница), или однополые (кукуруза), с простым околоцветником: ↑P(2)+2 A3 G(2) • Соцветие – колосок, иногда собраны в сложные соцветия – сложный колос, метёлку, султан • Ветроопыляемые • Плод – зерновка • Семя с крахмалистым эндоспермом, занимающим большую часть объёма зерновки, зародыш примыкает к эндосперму щитком – видоизменённой семядолей 44
45. РАСТЕНИЯ ПОДРАЗДЕЛЯЮТСЯ НА ДИКОРАСТУЩИЕ И КУЛЬТУРНЫЕ Культурные растения – специально выведенные ив выращиваемые человеком: • Пищевые: • Зерновые (пшеница, рожь, ячмень, просо, рис) • Зернобобовые (горох, бобы, соя) • Овощи (картофель, капуста, свёкла, морковь, редис) • Плодово-ягодные (яблоня, вишня, смородина, виноград, мандарины, апельсины, хурма) • Масличные (подсолнечник, горчица, оливки) • Кормовые (турнепс, кормовая свёкла) • Технические (лён, хлопок) • Декоративные 45
46. РАСТЕНИЯ И СРЕДА ОБИТАНИЯ • По отношению к влажности (гигрофиты, гидрофиты, гидатофиты, мезофиты, ксератофиты): • Растения водных мест обитания – слаборазвитая корневая система, механическая ткань, имеется воздухоносная ткань • Растения увлажнённых мест обитания • Растения сухих мест обитания – хорошо развитая корневая система, приспособления к сбереганию воды, мало устьиц, восковой налёт • По отношению к свету: • Светолюбивые • Теневыносливые • Тенелюбивые 46
47. РОЛЬ РАСТЕНИЙ • Продуценты – способны фиксировать неорганический углерод из углекислого газа, и превращать его в органический – глюкозу, за счёт энергии солнечного света и с расходом воды. При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород! • Экологическая роль – создают среду обитания для животных (фитоценозы), участвуют в образовании почв • Источник пищи • Источник сырья – лёгкая, деревообрабатывающая, химическая промышленность, фармацевтика • Источник топлива, в том числе в виде полезных ископаемых (нефть, бурый и каменный уголь) • Влияние на климат 47
48. ПОЛИВ, ОКУЧИВАНИЕ, РЫХЛЕНИЕ, ПИКИРОВКА, ПРИЩИПЫВАНИЕ, ПРИВИВКА • Корчагина, стр. 50, 113 48
49. ЭВОЛЮЦИЯ РАСТЕНИЙ 49
50. ДОМАШНЯЯ РАБОТА • 2057214 (4) • 2057225 – разные вопросы (16,17,19) 50
52. НАПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ РАСТЕНИЙ • Автотрофное питание • Многоклеточность • Дифференцировка тканей – проводящие, покровные, механические, образовательные, основные, выделительные • Дифференцировка органов – корень и побег (исходные осевые органы - теломы). Лист – микрофиллы (плауны, некоторые голосеменные) и макрофиллы (папоротники, покрытосеменные) • В размножении: Выделение генеративных органов – спороносные колоски, стробилы или шишки, цветок, плод, семя. Возникновение пыльцевой трубки, двойного оплодотворения, независимость оплодотворения от воды. Чередование поколений. 52
54. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ ДЛЯ ОГЭ 54