Контрольная работа по «Ботаника»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА»

 

 

 

 

 

Контрольная работа № 2 по дисциплине: «Ботаника»

Вариант № 9

 

 

 

Выполнил студент 2 курса ОЗО ИПСОП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2015г.

 

Вопросы:

 

1. В чем заключаются особенности цикла развития Покрытосеменных? Что собой представляет у этой группы растений спорофит и гаметофит? В чем сущность двойного оплодотворения и его эволюционное значение?
2. Дайте общую характеристику отдела Папоротниковидные. Какие виды папоротников произрастают в лесной зоне? Какие представители этого отдела имеют индикаторное значение? Приведите примеры.
3. В чем особенности жизненного цикла сумчатых грибов (аскомицетов)? Покажите их на рисунке.
4. Охарактеризуйте семейство Ситниковые. Какие представители этого семейства произрастают в лесной зоне? Их индикаторное значение.

 

 

ОТВЕТЫ:

 

1. Покрытосеменные характеризуются рядом четких признаков, отличающих только эту группу растений. 

Спорофит.

Место в жизненном цикле - самостоятельное растение, преобладает в жизненном цикле, развивается из зародыша семени. Особенности структуры – огромное многообразие внешнего вида спорофитов. В самом общем виде – спорофит цветковых делится на вегетативную и генеративную сферы. Первая состоит из стебля с листьями и корня, вторая – из одиночных или собранных в соцветия цветков. Характерны разнообразные жизненные формы, основными среди них являются травы и деревья. Спорофитам цветковых свойственны метаморфозы всех основных вегетативных органов – листовой пластинки, черешка, прилистников, стеблей, корней. Анатомическое строение спорофита цветковых растений более разнообразное и совершенное, чем в остальных отделах растительного мира. При этом основное отличие – в ксилеме водопроводящие элементы представлены сосудами вместо трахеид. Наличие цветка – это основная особенность спорофита цветковых растений. Цветок - специализированный орган опыления и оплодотворения, представляющего собой обоеполый или однополый стробил, окруженный околоцветником. В этом стробиле совокупность тычинок (андроцей) является совокупностью микроспорофиллов, пестики или пестик – совокупностью несросшихся или сросшихся между собой мегаспорофиллов (гинецей). Околоцветник состоит из чашечки и венчика и весьма многообразен. У насекомоопыляемых он обычно крупный и яркий, нередко с запахом. У ветроопыляемых – он мал, незаметен, зеленоватого оттенка, иногда полностью редуцирован. Все перечисленные части цветка располагаются на цветоложе, которое у наиболее примитивных цветковых обычно удлиненное, а у более совершенных цветковых оно становится укороченным, может расширяться, впячиваться, срастаться с гинецеем. Микроспорофиллы, или тычинки, цветковых в подавляющем большинстве случаев расчленены на тычиночную нить, связник и пыльники. Мегаспорофиллы, или плодолистики, у цветковых срослись своими боковыми краями, образовав полость - гнездо завязи, в которой располагаются сначала семязачатки, а позднее, когда из гинецея образуется плод, и семена. В этом суть образования плода или покрытосемянности.

Условия и особенности прорастания спор – микроспоры начинают прорастать в микроспорангиях (пыльниках тычинок), мегаспоры прорастают в нуцеллусе семяпочки.

Гаметофит.

Место в жизненном цикле – мужские и женские гаметофиты сильно редуцированы, развиваются в оболочках микро- и мегаспор. Особенности структуры – мужские гаметофиты 2-клеточные (клетка трубки и генеративная), женский гаметофит – 8-ядерный зародышевый мешок: в сторону микропиле семязачатка лежат 3 клетки (яйцеклетка и 2 синергиды), на противоположном конце – 3 клетки – антиподы, в центре – 2 центральных ядра.

Особенности гаметангиев и гамет – антеридии и архегонии не образуются. Гаметы – 2 спермия и яйцеклетка.

Условия полового процесса – мужские гаметофиты (пыльца) переносятся на рыльце пестика цветков ветром или опылителями (насекомыми, животными, птицами). В зародышевом мешке семяпочки происходит особый тип полового процесса, характерный только для цветковых растений – двойное оплодотворение. 2 cпермия достигают зародышевого мешка по пыльцевой трубке. Один из них сливается с яйцеклеткой, второй – с диплоидным центральным ядром. В результате этого процесса образуется семя с зародышем и триплоидным эндоспермом, заключенное внутри плода.

 

2. Папоротниковидные, или папоротники, возникли в девонский период, а уже в карбоне их древовидные формы наравне с другими высшими споровыми растениями составляли обширные влажные леса, остатки которых образовали залежи каменного угля, К настоящему времени сохранилось примерно 12 тыс. видов папоротников, распространенных преимущественно в тропиках и субтропиках, а также в умеренных областях земного шара, включая пустынные районы. Папоротники умеренной зоны Северного полушария растут в сырых тенистых лесах, по кустарникам, лесным оврагам, сырым лугам, некоторые виды встречаются в сухих сосновых лесах (например, орляк обыкновенный).

Листья папоротников (часто их называют вайями) крупные с перисто-рассеченной листовой пластинкой и хорошо развитой проводящей системой. Общий черешок листа прикрепляется к подземному стеблю, представляющему собой корневище. Корни у папоротников придаточные, а листья, возникшие в результате уплощения крупных ветвей, растут, своей верхушкой образуя характерную разворачивающуюся «улитку». Длина листьев может колебаться от 1—2мм до 10м.

У некоторых папоротников (например, у страусника) листья дифференцированы на стерильные (фотосинтезирующие) и фертильные (несущие спорангии). Однако у большинства представителей листья выполняют не только функцию фотосинтеза, но и спорообразования. На их нижней стороне летом образуются спорангии, расположенные одиночно или группами — сорусами. Сорусы, имеющие вид буроватых бугорков, прикрыты особым выростом листа — индузием, или покрывальцем.

При созревании спорангии вскрываются, и споры высыпаются, подхватываются и переносятся ветром на огромные расстояния от материнского организма. В благоприятных условиях они прорастают в заростки (гаметофиты).

Большинство папоротников — равноспоровые растения; из одинаковых спор развиваются обоеполые гаметофиты (заростки). Они зеленые, мелкие, не более 0,5 см в поперечнике, разные по форме (пластинчатые, сердцевидные, нитчатые и др.), питаются самостоятельно. К почве гаметофит прикреплен ризоидами. На нижней стороне заростка образуются архегонии (с яйцеклеткой) и антеридии, в которых формируются сперматозоиды. Оплодотворение происходит только при наличии воды, обеспечивающей активное движение сперматозоидов к архегонию. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) дает начало диплоидному зародышу, развивающемуся во взрослое растение.

Из папоротников, произрастающих в нашей стране, наиболее известны мужской папоротник, или щитовник, женский папоротник, или кочедыжник, а также орляк, страусопер. Они произрастают, главным образом во влажных тенистых лесах, на лесных опушках, по оврагам и берегам рек.

Индикаторное значение папоротника заключается в том, что он произрастает только в сильно увлажненных почвах. Они обитают во влажных, часто под пологом леса местах, или на болотах, или на полях с кислыми почвами.

 

3. Аскомицеты, или сумчатые грибы – один из обширнейших классов грибов, включающих 30 000 видов, разнообразных по строению, та и по образу жизни. Основные признаки аскомицетов формирование в результате полового процесса сумок, или асков, — замкнутых одноклеточных структур, содержащих определенное количество аскоспор, обычно восемь.

Вегетативное тело аскомицетов – разветвленный гаплоидный мицелий, состоящий из одноядерных или многоядерных клеток. Септы образуются упорядоченно, синхронно с делением ядер. Септа развивается от стенок гифа, к центру и напоминает сужение ирисовой диафрагмы в объективе фотоаппарата. В центре септы остается пора, через которую передвигается цитоплазма, а также могут мигрировать органеллы клетки, даже ядра. Поры играют существенную роль в переносе питательных веществ по гифам гриба в зону роста.

Настоящие ткани у аскомицетов формируются редко. Исключение составляют высокоспециализированные паразиты насекомых из порядка лабульбениевые – Laboulbeniales, вегетативное тело которых – рецептакул состоит из настоящей ткани. Основные полисахариды, входящие в состав клеточной стенки аскомицетов – хитин и глюканы. Содержание хитина составляет 20-25%.

Размножение

В цикле развития многих аскомицетов большую роль играет бесполое размножение. Споры бесполого размножения – конидии – образуются на гаплоидном мицелии экзогенно (реже эндогенно) на конидиеносцах разного строения. Конидиеносцы образуются на мицелии одиночно, соединяются в пучки (коремии) или подушечки (спородохии), развиваются плотным слоем на поверхности сплетения гиф (ложа) или внутри шаровидных или грушевидных структур с отверстием на вершине пикниды.

Конидиальные спороношения развиваются в период вегетации грибов и служат для их массового расселения. У аскомицетов-паразитов они обычно образуются на живых растениях, а сумчатые спороношения (за немногими исключениями) – после отмирания растения или его частей в конце вегетации или после перезимовки.

У некоторых аскомицетов конидиальное спороношение неизвестно, у других оно преобладает в цикле развития. В отдельных группах этого класса сумчатая стадия образуется редко. Иногда её трудно обнаружить в природе и получить в искусственной культуре грибов, поэтому многие аскомицеты как в природе, так и в коллекциях культур чаще встречаются в конидиальной стадии.

 
Рис.1. Половой процесс и развитие сумок у аскомицетов

1- аскогон с трихогиной  и антередий; 2 - развитие сумок  по способу крючка; 3 - молодая  сумка после мейоза; 4 - молодая  сумка с восемью гаплоидными  ядрами; 5 - зрелая сумка с аскоспорами

Конидиальные стадии многих аскомицетов имеют самостоятельные видовые наименования, нередко более распространенные, чем названия сумчатых стадий. Например, многие пенициллы и аспергиллы, образующие сумчатые стадии, более известны под названиями их конидиальных стадий. Так, широко используемый в генетических исследованиях аскомицет эмерицелла лежачая – Emericella nidulans - обычно называют аспергиллом лежачим - Aspergillus nidulans.

Типичный для аскомицетов половой процесс - слияние двух специализированных клеток мицелия, не дифференцированных на гаметы. Такие клетки обычно называют гаметангиями, а тип полового процесса – гаметангиогамией. Однако «гаметангии» аскомицетов не гомологичны настоящим гаметангиям, в которых развиваются гаметы, а происходят, вероятно, от недифференцированных копулирующих ветвей мицелия соматогамных грибов.

У низших аскомицетов (подкласс гемиаскомицеты – Hemiascomycetidae) половой процесс сходен с зигогамией зигомицетов. Гаметангии разного пола морфологически сходны или малоразличимы и представляют выросты или веточки мицелия. После их слияния сразу наступает кариогамия, и сумка развивается непосредственно из зиготы. Однако в отличие от большинства зигомицетов в многоядерных гаметангиях аскомицетов сливаются только два ядра. Зигота не переходит в состояние покоя, а сразу развивается в сумку. В цикле развития низших аскомицетов имеются, таким образом, только гаплоидная и диплоидная фазы.

У высших аскомицетов (подклассы эуаскомицеты - Euascomycetidae и локулоаскомицеты - Loculofscomycetidae) наблюдается дифференциация и усложнение строения гаметангиев. Женский гаметангий состоит из двух частей – аскогона и нитевидно вытянутой трихогины, мужской гаметагий – антеридий – одноклеточный. При слиянии содержимое антеридия по трихогине переходит в аскогон. После плазмогамии гаплоидные ядра разного пола сразу не сливаются, а объединяются попарно, образую дикарион. Из аскогона вырастают аскогенные гифы, в которых ядра дикариона синхронно делятся. Эти гифы ветвятся и разделяются септами на двуядерные клетки. На аскогонных гифах развиваются сумки. Конечная клетка такой гифы разгибается крючком, ядра дикариона располагаются в месте перегиба и одновременно делятся. Пара ядер разного пола остаётся в месте перегиба крючка, одно ядро переходит в его кончик, еще одно – в основание. Затем образуются две перегородки, отделяющие одноядерные конечную и базальную клетки крючка. В результате слияния этих клеток восстанавливается дикарион и крючок сформироваться повторно. Средняя двуядерная клетка крючка развивается в сумку. Сумка увеличивается в размерах, ядра дикариона сливаются, диплоидное ядро делится редукционно и митотически и вокруг восьми гаплоидных ядер формируются аскоспора.

У некоторых аскомицетов (например, в порядке эвроциевые – Eurotiales) сумки образуются на аскогенных гифах иными способами: цепочками по ходу аскогенных гиф, из их конечных клеток или боковых выростов.

По способу формирования аскоспоры аскомицетов отличаются от спорангиоспор зародышевого спорангия зигомицетов. Если при образовании спорангиоспор происходит раскалывание цитоплазмы спорангия, то аскоспоры развиваются по способу так называемого «свободного образования клеток» - часть цитоплазмы сумки обособляются вокруг ядер и одеваются оболочкой. При этом аскоспоры и гемиаскомицетов и высших аскомицетов формируются по-разному: у первых наблюдается индивидуальное отделение каждой аскоспоры, у последних аскоспоры обособляются в результате инвагинации первоначально общей мембраны. В сумке аскоспоры окружены неиспользованной на их формирование цитоплазмы – эпиплазмой. К моменту созревания аскоспор в цитоплазме происходит превращение гликогена в сахар, тургорное давление в сумке резко возрастает, и аскоспоры с силой выбрасываются на расстояние от доли мм до 10см и более.

В результате образования аскогенных гиф увеличивается число сумок, а, следовательно, и аскоспор, развивающихся из одного аскогона. Формирование сумок по способу крючка с восстановлением дикариона в его базальной клетке и повторным образованием крючков обеспечивает расположение сумок пучком или слоем, что облегчает активное освобождение аскоспор.