растения 574806

Актин, миозин
Защита хромосомы от токов цитоплазмы приводит к образованию ядра (3-5)
Схема стадий симбиогенеза
Эукариот фагоцитирует оксифильную эубактерию
Уркариоты
Фагоцитоз, циклоз
Жгутики и реснички - возможно, результат экзосимбиоза со спирохетой (от 7 к 10)
Эндосимбиоз дает митохондрии
Эукариот с митохондрией фагоцитирует цианобактерию – получает пластиды
Красные водоросли
Двойной эндосимбиоз с красными водорослями дает бурые, диатомовые, динофлагелляты, оомицеты, споровики
Эндосимбиоз с прохлорофитом
Двойной эндосимбиоз с зелеными водорослями дает эвгленовые и хлорарахниофиты
Зеленые, харовые водоросли, высшие растения
Metazoa
Eumycota
Клетка эукариот – содружество клеток прокариот

Особенности строения клетки
Есть пластиды, клеточная стенка из целлюлозы, вакуоль с клеточным соком
Вместо центриолей - ЦОМ

Разнообразие клеток высших растений

Среды обитания растений – все 4, внутри других организмов одноклеточные водоросли - симбионты
Размеры

Таксоны в царстве растений
Царство
Отдел
Класс
Порядок
Семейство
Род
Вид

Направления эволюции в строении тела низших первичноводных растений - водорослей
Водоросли – cборная группа низших растений, для которых характерно отсутствие настоящих тканей и органов.
Обитают во всех средах, численность –до 40 тысяч видов.
В водной среде могут быть прикрепленными (фитобентос) или свободноплавающими (фитопланктон).
(слоевище = таллом)

Колонии разного типа
Колониальные

свободноплавающие либо прикрепленные
Нитчатые

Пластинчатые
Ульва – «морской салат». Слоевище состоит из двух слоев клеток, сходных по строению.

Вершина эволюции водорослей
Ламинария - морская капуста
Зона роста
Бурые водоросли - все многоклеточные, у пластинчатых формируются примитивные ткани. Обычно прикрепленные с интеркалярным ростом, могут быть свободноплавающими с апикальным ростом (саргассум).
Ризоиды
Стеблевидное слоевище
Листовидное слоевище

Фрагмент поперечного среза через листовидное слоевище ламинарии.
Клетки морфологически и функционально разные.

Предпосылки перехода к многоклеточности со специализацией клеток
Внутренние предпосылки эукариот
достаточно большое количество генетического материала – можно закодировать много разнообразных белков
ядерная оболочка способна вести избирательный транспорт регуляторных белков – репрессоров и активаторов
Внешние предпосылки
во внешней среде достаточное большое количество кислорода (не менее 10% от современного) для обеспечения дыхания внутренних слоев клеток
высочайшая конкуренция среди одноклеточных, которые в своем размерном диапазоне заняли все возможные экологические ниши

Преимущества многоклеточных растений со специализацией клеток:
имеют резервную биомассу и запас питательных веществ
устойчивость при колебаниях факторов среды за счет лучшего обособления от среды, эффективности работы специализированных клеток
возможность длительной жизни и многократного размножения
(издержки – организмы становятся смертными)

Многоклеточные растения
Многоклеточные растения возникли 1,8 - 1,4 млрд. лет назад - нитчатые, затем пластинчатые без специализации клеток
Ткани возникли в связи с выходом из водной среды в силуре, 430 млн. лет назад.
Большинство клеток остаются тотипотентными для эффективной регенерации и вегетативного размножения

Преимущества водной среды:
Питает
Можно поглощать вещества всей поверхностью
Плотная, поэтому хорошо держит
Можно не иметь опорных механических тканей

Решение проблем, связанных с выходом растений из водной среды:
Побеги ведут фотосинтез в наземно-воздушной среде
Корни ведут почвенное питание и служат для закрепления
Проводящие ткани обеспечивают обмен веществ внутри растения
От высыхания защищает покровная ткань
Помогает держаться в воздухе опорная механическая ткань

Предполагается, что подобные разнонитчатые почвенные водоросли были предками первых наземных растений
Фритчиелла,
класс Улотриксовые

Переход к морфологически более сложным высшим растениям
Зеленые нитчатые ветвящиеся прикрепленные пресноводные водоросли
Многослойные пластинчатые переходные формы
Слоевищные моховидные
Листостебельные мхи (корней нет)
Риниофиты – цилиндрические побеги с ризоидами; клетки слабо специализированы
Сосудистые споровые растения с тканями и органами (стебли, листья, придаточные корни)
Семенные растения с высокоразвитыми тканями, полным набором органов
Водная среда

Одновременно с совершенствованием тканей развиваются и органы – система корней и побегов, которые функционально дополняют друг друга

После выхода растений из водной среды пошел интенсивный процесс их одревеснения, поэтому деревья - основная процветающая жизненная форма палеозоя

Современный древовидный папоротник на о.Куба рядом с наземными травянистыми формами
Преимущество трав – быстрая смена поколений; аналогичный процесс у животных – педогенез и неотения

Эпифиты и вторичноводный папоротник сальвиния

Схема эволюции высших растений

Главная особенность строения высших растений - наличие в разной степени развитых тканей и органов
Главная особенность размножения высших растений – в жизненном цикле чередуются два поколения:
диплоидное поколение (2n), которое размножается бесполым путем с помощью спор, и поэтому называется спорофит, и
гаплоидное поколение (1n), которое размножается половым путем с помощью гамет, и поэтому называется гаметофит
2n
спорофит
cпоры по 1n
мейоз
митозы
митоз
гаметофит
гаметы
1n
зигота
митозы

Эволюция размножения растений
Нет чередования поколений
Есть чередование, преобладает гаплоидный гаметофит – тупик развития
Есть чередование, преобладает диплоидный спорофит, споры расселяются, гаметофиты независимы, для их полового размножения нужна вода
Аналогично, но споры не расселяются, гаметофиты развиваются на спорофитах с их помощью, для полового размножения нужен перенос мужского гаметофита к женскому – опыление с помощью ветра; расселяются семена
Аналогично, но опыление также с помощью опылителей; оплодотворение двойное, обеспечивает прекрасное питание зародыша семени с помощью триплоидного эндосперма; расселяются и семена, и плоды с помощью специальных приспособлений

Размножение зеленых водорослей - предков высших растений
Варианты размножения хламидомонады
Хлорелла размножается только бесполым путем спорами

Нужна вода!

Жизненный цикл равноспорового папоротника

Проблемы сосудистых споровых растений
Спорофит при размножении образует споры, большая часть которых при расселении гибнет – споры одноклеточные, защищены слабо, питательных веществ мало
Гаметофит крошечный, борется за существование без помощи спорофита – своего родителя
Для полового размножения гаметофиту нужна вода в капельном состоянии, сперматозоиды самостоятельно ищут яйцеклетку, при этом их ничто не защищает
Все эти проблемы перестают существовать у семенных растений

Слияние гамет
Мейоз
Мужской гаметофит

Спорофит
Опыление
Мейоз в спорангиях
Микроспоры
Мужская шишка с микро-спорангиями
Женская шишка с мега-спорангиями (семяпочками)
Мегаспоры
Мужские гаметофиты – пыльцевые зерна
Женские гаметофиты – зародышевые мешки
Оплодотво-рение
Зигота в каждом женском гаметофите
Зародыш спорофита внутри гаметофита, вокруг которого – оболочка спорангия (семя)
Расселение семян
Цикл размножения сосны
2n
2n
2n
1n
1n

Семенная кожура – из оболочки мегаспорангия=семяпочки ( исходного материнского поколения, 2n)
Питательная ткань зародыша (эндосперм) – из клеток женского гаметофита (дочернего поколения, 1n)
Зародыш спорофита – из зиготы (внучатого поколения, 2n)
Строение семени голосеменного растения

Цветок спорофита
Завязь пестика
Пыльник тычинки
Семяпочка =мегаспорангий
Мегаспора
Мейоз
Женский гаметофит - 7 клеток, 8 ядер
Микроспорангий
Мужской гаметофит – 3 клетки
Микроспора
Опыление

Двойное оплодотворение у цветковых

Преимущества цветковых растений
Имеют любые жизненные формы, в т.ч. очень много травянистых – это позволило широко расселиться и освоить три среды обитания
Перенос мужского гаметофита к женскому, т.е. опыление, происходит у большинства видов с помощью животных
Зародыш семени в женском гаметофите созревает быстро, т.к. имеет полноценное питание, потребляя вещества триплоидного эндосперма – он образуется в результате двойного оплодотворения
Семена развиваются внутри завязи, которая участвует в образовании плода; плод помогает семенам расселяться на большое расстояние с помощью ветра, воды или животных