Rozmanitosť vyšších rastlín: pôvod a životný cyklus, rozdiely od nižších rastlín. Hlavné charakteristiky rastlín Absencia svalového a nervového tkaniva
Vo vzhľade, vo svojej štruktúre a biologických vlastnostiach sú vyššie rastliny veľmi rozmanité. Medzi tie okrem kvitnúcich a nahosemenných patria aj paprade, prasličky, machy a machy. Hlavným rozdielom medzi nahosemennými rastlinami a rastlinami s vyššími výtrusmi je reprodukcia semien. Počet druhov dosahuje 300 tisíc a podľa niektorých botanikov najmenej 500 tisíc.
všeobecné charakteristiky
Vyššie rastliny si vyvinuli mnoho rôznych prispôsobení a vlastností pre život v rôznych pôdnych podmienkach. Angiospermy dosiahli najväčší rozvoj a adaptabilitu na suchozemský životný štýl.
Charakteristické znaky vyšších rastlín:
- Diferenciácia na orgány a tkanivá;
- vodivý systém pozostávajúci z xylému a floému;
- správna výmena generácií;
- orgány sexuálnej reprodukcie: antherídia a archegónia;
- Rastlinné telo sa vyznačuje listovo-stonkovou štruktúrou.
Dôvody na rozdelenie rastlín na vyššie a nižšie
Všetci predstavitelia rastlinného sveta sú v závislosti od ich štruktúry rozdelení do 2 skupín - nižšie a vyššie.
Hlavným kritériom, podľa ktorého sú rastliny klasifikované ako vyššie, je prítomnosť komplexnej tkanivovej štruktúry. Predstavujú ho vodivé a mechanické tkanivá. Charakteristickým znakom je tiež prítomnosť priedušníc, tracheidov a sitových rúrok, ktoré rýchlo dodávajú živiny z koreňa do listov, súkvetí a stoniek.
Spodné majú zase primitívnu štruktúru, pozostávajúcu z jednej bunky, existujú mnohobunkové organizmy, ktorých telo sa nazýva talus. Nemajú korene, stonky a listy.
Nedostatok svalového a nervového tkaniva
Vyššie rastliny sú skupinou živých organizmov, ktoré v prírode zaujímajú osobitné miesto. Zástupcovia rastlinného sveta sú schopní fotosyntézy, premieňajú energiu slnečného žiarenia na organické látky a kyslík. Výživu získavajú z pôdy a prostredia, takže sa pri hľadaní potravy nemusia premiestňovať. Hnojenie sa vykonáva pomocou hlodavcov, hmyzu a vetra, takže ich svalové a nervové tkanivo nie je vyvinuté. Na rozdiel od zvierat, ktoré cestujú na obrovské vzdialenosti, aby získali potravu a hľadali vhodné miesta na rozmnožovanie a výchovu potomstva.
Význam v prírode a ľudskom živote
- Obohacovanie atmosférického vzduchu kyslíkom.
- Neoddeliteľný článok v potravinových reťazcoch.
- Používa sa ako stavebný materiál, surovina na výrobu papiera, nábytku atď.
- Aplikácia prospešných vlastností v medicíne.
- Výroba prírodných tkanín (ľan, bavlna).
- Čistí vzduch od prachových nečistôt.
Životný cyklus
Vyššie rastliny sa vyznačujú prítomnosťou jasne vyjadreného striedania dvoch generácií: sexuálne (gametofyt) a asexuálne (sporofyt). Sporofyt postupne zaujal dominantné postavenie nad gametofytom. Výnimkou sú len machorasty, v ktorých gametofyt dosahuje väčší rozvoj a sporofyt je naopak výrazne redukovaný.
V procese evolúcie sa sexuálny proces stal zložitejším, vyvinuli sa mnohobunkové reprodukčné orgány, ktoré dobre chránia vajíčko pred vyschnutím. Ženská gaméta – vajíčko – je nehybná. Postupne došlo k významným zmenám v štruktúre a fyziológii mužských zárodočných buniek.
U pokročilejších typov vyšších rastlín (angiospermy) sa pohyblivé spermie s bičíkmi zmenili na spermie bez bičíkov, ktoré stratili schopnosť samostatného pohybu. A ak u starších suchozemských predstaviteľov (machy, machy, prasličky a paprade) stále existuje závislosť aktu oplodnenia od vodného prostredia, potom u organizovanejších typov (väčšina nahosemenných a všetky krytosemenné rastliny) úplná nezávislosť pohlavného rozmnožovania od poklesu -pozoruje sa tekutá voda.
Sporofyt je nepohlavná diploidná generácia, na ktorej sa tvoria orgány nepohlavného rozmnožovania – sporangia. Po redukčnom delení v nich vznikajú haploidné spóry. Z nich sa vyvinie haploidný gametofyt.
Pôvod
Asi pred 400 miliónmi rokov sa objavili prvé formy rastlín prispôsobené životu na súši. Výstup z vody viedol k adaptačným zmenám v štruktúre určitých druhov, ktoré na prežitie potrebovali nové štrukturálne prvky.
Rastlinný svet teda opustil vodné prostredie a začal osídľovať rozlohy zeme. Takýmito „cestníkmi“ boli nosorožce, ktoré rástli pri brehoch nádrží.
Ide o prechodnú formu života medzi nižšími rastlinami (riasami) a vyššími. Štruktúra nosorožcov má veľa podobností s riasami: skutočné stonky, listy a koreňové systémy neboli viditeľné. K pôde boli pripevnené pomocou rizoidov, cez ktoré prijímali živiny a vodu. Nosorožce mali krycie tkanivá, ktoré ich chránili pred vysychaním. Rozmnožovali sa pomocou spór.
Nosorožce sa následne upravili a dali podnet k rozvoju machov, prasličiek a papradí, ktoré už mali stonky, listy a korene. Boli to predkovia moderných spórových rastlín.
Prečo sú machy a kvitnúce rastliny klasifikované ako vyššie spóry?
Machy sú vyššie rastliny, ktoré majú najprimitívnejšiu štruktúru. Neexistuje koreňový systém. Od rias sa odlišujú prítomnosťou rhizoidov, telo je diferencované na orgány a tkanivá. Machy, podobne ako vyššie rastliny, sa rozmnožujú spórami.
Kvitnúci zástupcovia majú telo rozdelené na orgány. Vegetatívnymi orgánmi sú korene a výhonky, ktoré zabezpečujú rast a vývoj. Rovnako ako rozmnožovacie orgány – ovocie, semená, kvety, ktoré sú zodpovedné za rozmnožovanie.
Podobnosti a rozdiely s riasami
rozdiely:
- Riasy sa nerozlišujú na orgány a tkanivá, často je telo reprezentované jednou bunkou alebo ich zhlukom. Vyššie rastliny sú obdarené dobre vyvinutými pletivami, majú korene, listy a stonky.
- U rias prevláda nepohlavné rozmnožovanie, delením pôvodnej materskej bunky. Vyznačujú sa aj vegetatívnym a pohlavným delením. Rastliny s vyššími výtrusmi sa vyznačujú prísnym striedaním pohlavných a nepohlavných generácií.
- Aké organely chýbajú vo vyšších bunkách, ale sú charakteristické pre nižšie druhy? Sú to centrioly, ktoré sa vyskytujú aj u zvierat.
Podobnosti:
- Spôsob výživy – obe skupiny rastlín sú fotoautotrofné.
- Štruktúra bunky: prítomnosť bunkovej steny, chlorofylu, živín.
- Vo svojom životnom cykle sa nemôžu aktívne pohybovať dve fázy: gametofyt a sporofyt.
Svet živých bytostí tvoria rastliny, živočíchy a mikroorganizmy, medzi ktorými existuje hlboká jednota, ktorá sa prejavuje v podobnosti bunkovej štruktúry, chemického zloženia a metabolizmu. Podráždenosť, rast, rozmnožovanie a iné základné prejavy vitálnej činnosti sú charakteristické pre všetky živé organizmy.
Avšak podľa istého komplex znakov rastliny možno ľahko odlíšiť od predstaviteľov iných kráľovstiev.
- Rastlinné bunky majú veľké vakuoly naplnené bunkovou šťavou.
- Rastlinným bunkám chýba bunkové centrum (centrozóm).
- Minerálne soli v cytoplazme možno nájsť buď v rozpustenom stave alebo vo forme kryštálov.
- Rastliny nemajú špeciálne vylučovacie orgány.
- Sú schopné neobmedzeného rastu, ktorý sa vyskytuje v určitých oblastiach tela tvorených meristematickými nediferencovanými bunkami (kambium stonky a rastové šišky na vrchole koreňov a výhonkov, interkalárny meristém v uzlinách obilnín).
- Väčšina rastlín sa vyznačuje silným rozvetvením tela, čím sa zväčšuje jeho povrch. Táto vlastnosť je spôsobená spôsobom života rastlín - absorpciou plynných (z atmosféry) a kvapalných (z pôdy) zložiek. Vďaka vetveniu sa vytvárajú priaznivejšie podmienky na zachytávanie svetla a pohlcovanie látok.
- Všetky procesy života rastlín sú regulované špeciálnymi látkami - fytohormóny.
- Väčšina rastlín sa vyznačuje tým sezónnosť vädnutia a opadávania listov s nástupom chladného počasia, ako aj aktívny rast tkaniva a tvorba púčikov počas otepľovania.
- Rastliny sú prvým článkom vo všetkých trofických reťazcoch, pretože od nich závisí život zvierat.
Väčšina rastlín je zelená, ale niekedy môžu mať inú farbu.
Príklad 1
Napríklad existujú riasy červenej, hnedej a žltej farby. Farba rastlín je určená prítomnosťou špeciálnych zlúčenín - farbív v ich bunkách, ktoré sa nazývajú pigmenty (z latinského pigmentum - farba). Zelenú farbu rastlín spôsobuje špeciálne, najčastejšie, farbivo – pigment chlorofyl (z gréckeho chloros „zelený“ a phyllon – „list“.
Práve chlorofyl zabezpečuje proces fotosyntézy, počas ktorého rastliny zachytávajú slnečné svetlo a absorbujú svoju energiu. Rastliny si tak uvedomujú svoju jedinečnú schopnosť: premieňajú slnečnú energiu na chemickú energiu organických látok, ktoré vytvárajú.
Rastliny sú priamo alebo nepriamo zdrojom energie pre zvieratá. Význam fotosyntézy pre existenciu na našej planéte sa neobmedzuje len na tvorbu organických látok z anorganických. Počas procesu fotosyntézy rastliny nielen absorbujú oxid uhličitý, ale uvoľňujú aj kyslík, ktorý iné organizmy dýchajú. Pred príchodom fotosyntetických organizmov nebol v zemskej atmosfére kyslík.
Rastliny udržujú hladinu kyslíka v atmosfére $(21\%)$ potrebnú pre existenciu väčšiny organizmov a zabraňujú hromadeniu prebytočného oxidu uhličitého v nej. Dôležitou úlohou rastlín je aj čistenie ovzdušia od znečistenia škodlivými látkami.
Všetky rastliny sa vyznačujú prítomnosťou hustých bunkových membrán (steny), ktoré pozostávajú hlavne z celulózy. Bunková stena je supramembranózna štruktúra. Celulóza je uhľohydrát charakteristický pre rastliny. Dodáva bunkám elasticitu a udržuje stály tvar.
Rastliny majú často veľmi zložité štruktúry, niektoré z nich sú však jednobunkové organizmy (Chlamydomonas, Chlorella).
Bunky týchto organizmov sú pomerne veľké (až niekoľko centimetrov) a majú veľkú centrálnu vakuolu, ktorá reguluje turgor (osmotický tlak v bunke, ktorý vedie k napätiu bunkovej membrány).
Rezervnou živinou sú zvyčajne škrobové zrná alebo sacharidy podobné štruktúrou a chemickými vlastnosťami (fialový škrob – riasy, inulín – topinambur). Rastlinné bunky sa môžu spojiť do tkanív, v ktorých zase takmer úplne chýba medzibunková látka. Niektoré tkanivá, ako je sklerenchým a korok, pozostávajú takmer výlučne z mŕtvych buniek.
Navyše, na rozdiel od zvierat, rastliny obsahujú rôzne typy buniek, základ xylému tvoria klampiarske prvky a drevené vlákna.
Rastliny v podstate vedú pripútaný životný štýl. Vyznačujú sa iba špeciálnymi typmi pohybov: tropizmy - rastové pohyby a nasty - pohyby v reakcii na podnet.
Poznámka 1
Je známych asi 350 $ tisíc druhov rastlín, medzi ktorými sú jednobunkové, koloniálne a mnohobunkové organizmy. Bez rastlín by existencia veľkej väčšiny ostatných živých organizmov na našej planéte bola nemožná. Sú to rastliny, ktoré udržiavajú stálosť plynného zloženia atmosféry, absorbujú z nej oxid uhličitý a uvoľňujú kyslík. Akumulujú organickú hmotu na Zemi (približne 4,5 USD x 1011 miliárd ton ročne).
Rastlinné spoločenstvá (fytocenózy) tvoria krajinnú diverzitu našej planéty, ako aj neobmedzenú rozmanitosť podmienok prostredia pre iné organizmy. Tieto rastliny predovšetkým určujú charakter konkrétneho spoločenstva.
Rastliny sa delia na nižšie (riasy) a vyššie. Každá skupina má zase svoje charakteristické črty.
Charakteristika nižších rastlín:
- Telo je reprezentované jedno- alebo mnohobunkovým slangom alebo talomom.
- Telo je nerozvetvené, prípadne dichotomicky rozvetvené, ale nie rozdelené na vegetatívne orgány.
- Telu chýba špeciálne vodivé tkanivo.
Charakteristické znaky vyšších rastlín:
- Existujú viac či menej dobre vyvinuté vegetatívne orgány.
- Majú špeciálny systém vodivých tkanín a mechanických prvkov.
- Správne rytmické striedanie generácií.
- Nedostatok ďalších pigmentov v bunkách.
- Vyvinutý mnohobunkový ženský reprodukčný orgán (archegónium).
Časť 3. Kráľovstvo rastlín
Nižšie rastliny. Skupina oddelení Riasy
Oddelenie zelených rias
Oddelenie červených rias (fialové riasy)
Oddelenie Hnedé riasy
Vyššie rastliny
Oddelenie machorastov
Oddelenie lykožrútov
Oddelenie prasličky
Oddelenie Angiosperms (Kvitnúce) rastliny
V modernom svete existuje viac ako 550 tisíc druhov rastlín. Tvoria asi 95 %. biomasa planéty sú masy všetkých živých organizmov, ktoré ju obývajú. Rastliny sú hlavnými producentmi (producentmi) organickej hmoty na Zemi.
Flóra našich dní je reprezentovaná rastlinnými organizmami veľmi odlišných štruktúr a ekologických charakteristík. Áno, y nižšie rastliny– riasy – telo sa nedelí na orgány, ale vyššie rastliny(patria sem machy, machy, prasličky, paprade, nahosemenné a krytosemenné) majú korene (machy nemajú korene), stonky a listy. Z ekologického hľadiska sa rastliny delia na svetlomilné a tieňovzdorné, žijúce na vlhkých (trópy, subtrópy) alebo suchých miestach.
V rôznych klimatických zónach sú to spoločenstvá rôznych rastlín, ktoré určujú štruktúru biomy– zbierky živých organizmov (živočíchov, rastlín, húb a mikroorganizmov) obývajúcich určitú oblasť: tundra, listnatý les, step, tropický prales, savana atď.
Napriek všetkej rozmanitosti však majú rastlinné organizmy spoločné črty, ktorých súhrn ich odlišuje od predstaviteľov iných kráľovstiev živej prírody.
Hlavné vlastnosti rastlín
1. Takmer všetky rastlinné organizmy - autotrofy a schopný fotosyntéza– vznik organických molekúl z anorganických vplyvom svetelnej energie. Vďaka tomu v rastlinách prevládajú reakcie biologickej syntézy organických molekúl nad procesmi rozkladu látok v metabolických procesoch. Výsledkom je, že rastliny tvoria organickú biomasu, ktorou sa živia zvieratá a iné heterotrofné organizmy.
2. Rastliny majú špeciálne pigmenty, obsiahnuté v plastidoch – špecifických rastlinných organelách, napr chlorofyl. Ostatné pigmenty – oranžovo-žltá a červená karotenoidy- objavujú sa, keď listy žltnú, a tiež dávajú jednotlivým častiam rastlín (ovocie, kvety) konkrétnu farbu. Tieto pigmenty zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v živote rastlín a podieľajú sa na fotosyntéze.
3. Životné procesy rastlinného organizmu sú regulované špeciálnymi rastlinnými hormónmi - fytohormóny. Ich interakcia zabezpečuje rast, vývoj a ďalšie fyziologické procesy prebiehajúce v rastlinách. Príkladom je etylén, ktorý sa objavuje v starnúcich rastlinných tkanivách, alebo auxíny, látky urýchľujúce rast rastlín. Fytohormóny sa syntetizujú v nepatrných množstvách a transportujú sa cez vodivý systém tela.
4. Rastlinné bunky sú obklopené tl stena, ležiace smerom von z cytoplazmatickej membrány. Pozostáva predovšetkým z celulóza. Táto bunková stena je špecifickým znakom rastlín: zvieratá ju nemajú. Prítomnosť tvrdej škrupiny v každej rastlinnej bunke určovala nízku mobilitu rastlín. Tým začala výživa a dýchanie rastlinného organizmu závisieť od povrchu jeho tela v kontakte s prostredím. V procese evolúcie to viedlo k silnému, oveľa výraznejšiemu ako u zvierat rozkúskovaniu tela - rozvetveniu koreňového systému a výhonkov.
5. Povinným produktom metabolizmu rastlín je bunková šťava. Ide o roztok rôznych organických (aminokyseliny, bielkoviny, sacharidy, organické kyseliny, triesloviny) a anorganických (dusičnany, fosforečnany, chloridy) látok. Bunková šťava, ktorá sa hromadí v cytoplazme, zvyšuje vnútrobunkový tlak, čo spôsobuje napätie v bunkovej stene - turgor Výsledkom je, že rastlinné tkanivá získavajú vysokú pevnosť.
6. Rastliny majú neobmedzený rast: počas života sa zväčšujú.
Rastlinná ríša zahŕňa dve veľké skupiny organizmov - podradný A vyššie rastliny, líšia sa základnými znakmi štruktúry a životnej činnosti.
Nižšie rastliny
Nižšie rastliny zahŕňajú najjednoduchšie organizovaných predstaviteľov rastlinného sveta. Vegetatívne telo nižších rastlín nie je rozdelené na orgány (stonka, list) a je reprezentované stélkou - nazývanou stélka. Nižšie rastliny sa vyznačujú absenciou komplexnej vnútornej diferenciácie, nemajú anatomický a fyziologický systém pletív. ako vyššie rastliny sú pohlavné rozmnožovacie orgány nižších rastlín jednobunkové (s výnimkou Characeae a niektorých hnedých rias. Medzi nižšie rastliny patria baktérie, riasy, slizovky (myxomycetes), huby, lišajníky. Riasy patria do skupiny autotrofných organizmov. Baktérie (až na zriedkavé výnimky), myxomycéty a huby sú heterotrofné organizmy, ktoré vyžadujú hotovú organickú hmotu. Zdá sa, že obaja sa navzájom dopĺňajú. Riasy slúžia ako hlavní producenti organickej hmoty vo vodných útvaroch. Rozklad organických látok a ich mineralizácia sa uskutočňuje v dôsledku činnosti heterotrofných organizmov: baktérií a húb. Vďaka procesom rozkladu organickej hmoty sa atmosféra dopĺňa oxidom uhličitým. Niektoré pôdne baktérie a modrozelené riasy sú schopné fixovať voľný atmosférický dusík. Biologický cyklus látok, ktorý vykonávajú autotrofné a heterotrofné organizmy, je teda nemysliteľný bez aktivity nižších rastlín. Z hľadiska ich širokého rozšírenia v prírode a počtu sú nižšie rastliny nadradené vyšším.
32.Riasy. Klasifikácia, štrukturálne znaky a reprodukcia
Riasy sú veľkou a rôznorodou skupinou rastlín nižších stél, ktorých primárnym biotopom je voda. Riasy tvoria najmenej polovicu celkovej produkcie kyslíka v biosfére. Môžu byť jednobunkové alebo mnohobunkové. Ich hlavnou črtou je absencia rozdelenia tela na orgány a skutočné tkanivá. Takéto telo sa nazýva talus. Riasy sú bežné v sladkovodných a slaných vodách a oveľa menej sa vyskytujú na súši (kmene stromov). Riasy sa rozmnožujú sexuálne a nepohlavne. Dýchanie prebieha celým povrchom tela. Autotrofná výživa (na svetle) - fotosyntéza v tme, mnohé riasy prechádzajú na heterotrofný spôsob výživy, absorbujú rozpustené organické látky po celom povrchu tela. Rozdelenie zelených rias zahŕňa jednobunkové, koloniálne a mnohobunkové organizmy obsahujúce chlorofyl. Na rozdiel od vyšších rastlín je chlorofyl obsiahnutý v chromatofore ( plastidy rias). Chromatofory v bunkách rôznych rias majú rôzne tvary: stuhy, špirály, poháre. Mnohí jednobunkoví zástupcovia majú organely pohybu - bičíky. Riasy sú: modrozelené, pyrofytické, zlaté, rozsievkové, žltozelené, hnedé, červené, euglenické, zelené a charofytické. oddelenie zelených rias, 20 tisíc druhov Jednobunkové koloniálne a mnohobunkové rastliny talu. Žijú v sladkých a slaných vodách, na vlhkej pôde a kôre stromov v symbióze s hubami (lišajníky). Chromatofory obsahujú zelený pigment chlorofyl. V dôsledku fotosyntézy tvoria škrob Rozmnožujú sa sexuálne, nepohlavne pomocou spór a vegetatívne - s kúskami talu. Prezimujú v štádiu zygoty (2n) na dne nádrží. Cyklusu dominuje vegetatívna haploidná generácia (n) Jednobunková: chlamydomonas, chlorella– tvoria fytoplanktón vodných útvarov a slúžia ako potrava pre vodné kôrovce a ryby. Viacbunkové: ulotrix, spirogyra, cladophora– obohacujú vodu kyslíkom a tvoria väčšinu organickej hmoty v nádrži. Oddelenie hnedých rias, 1,5 tisíc druhov Väčšina z nich sú mnohobunkoví obyvatelia morského dna (bentos) do hĺbky 50 m. Talus pozostáva zo stonkových, listových častí a rizoidov (u niektorých druhov dosahuje desiatky a stovky metrov). Chromatofóry obsahujú chlorofyl, hnedý pigment - fukoxantín a pomaranč - karotenoidy. Produktom fotosyntézy sú cukrové alkoholy - manitol a laminarín. Vo vývojovom cykle dominuje tvorba spór - sporofyt (2n). Fucus, cystoseira, sargassum, akord. V priemysle sa z rias získavajú draselné soli, jód a kyselina algínová kelp(morský kel). Oddelenie červených rias alebo fialových rias, 4 tisíc druhov Najčastejšie mnohobunkoví obyvatelia morského dna (bentos) do hĺbky 100 m môžu byť bunkové membrány niektorých druhov mineralizované horčíkovými a vápenatými soľami. Hviezdicové chromatofóry obsahujú červený pigment fykoerytrín a modrá fykokyan. Produktom fotosyntézy je purpurový škrob. Rozmnožujú sa nepohlavne a pohlavne. Vo vývojovom cykle nie sú žiadne bičíkové štádiá. Prevláda spórová generácia. Spolu s koralovými polypmi sa podieľajú na tvorbe oceánskych ostrovov V priemysle sa od ahnfeltsie získava sa agar-agar Má potravinárske aplikácie Fialová
