Усложнение растений в процессе эволюции. Растения - окружающий мир, эволюция, классификация. Строение и жизнедеятельность водорослей

Водоросли - исконные обитатели морей, широко распространенные и в пресных водах. Высшие растения - это растения наземные, освоившие сушу, а также пресные и солоноватые водоемы. Лишь крайне немногочисленные представители высших растений адаптировались к жизни в морской воде.

Выход растений на сушу сопровождался выработкой системы приспособлений к новым условиям жизни, которые существенно изменили их внешний вид.

О возможном облике первых наземных растений судят по нескольким находкам, имевшим огромное значение для изучения структурной эволюции высших растений.

В 1859 г. Дж. Досон обнаружил в девонских отложениях Канады окаменевшие остатки растения, которое было названо «голоросом первичным» - Psilophyton princeps . Растение представляло собой систему вильчато разветвленных осей, покрытых небольшими шипиками (рис. 11 Б). На концах дуговидно изогнутых поникающих веточек располагались спорангии. Необычный внешний вид голороса не позволял отнести его ни к одному из известных в то время таксонов растений, и долгое время он оставался загадкой природы.

В 1912 г. в раннедевонских отложениях Шотландии была обнаружена риния (Rhynia ), отличающаяся от голороса отсутствием на осях каких бы то ни было выростов и вертикально ориентированными конечными спорангиями (рис. 11В). Мы уже упоминали о самой древней палеонтологической находке - куксонии.

Эти и другие подобные им древнейшие растения раньше объединяли в один таксон под названием псилофитов (Psilophyta ). Однако обнаруженные растения скорее всего были представителями уже достаточно далеко разошедшихся в процессе быстрой эволюции групп. Это не очень существенно. Важно, что изучение остатков всех найденных древнейших наземных растений имело огромное значение для уточнения исходной модели строения высших растений и разработки представлений об их морфологической эволюции.

Не случайно в конце XIX и начале XX века были сделаны попытки создания гипотетических моделей предков высших растений. Наибольшее внимание исследователей привлекла теломная теория строения древнейших растений, в разработке которой главная роль принадлежит В. Циммерману (30-40-е гг. XX века).

Согласно теломной теории, предки высших растений имели осевую организацию. Наличие спорангиев у голороса, ринии, куксонии и других растений, существовавших в силуре и девоне, доказывает, что они представляли собой спорофиты, главное назначение которых - образование спор. Для рассеивания спор необходимо, чтобы спорангии были подняты над субстратом. Следовательно, развитие спорофита должно было сопровождаться увеличением его размеров. Это требовало необходимого количества продуктов питания, поглощаемых поверхностью растения из почвы, которой было явно недостаточно, так как ее образование связано с разложением растительных остатков. Увеличение поверхности, происходившее по мере медленного роста спорофита, достигалось его расчленением, простейшим способом которого было вильчатое ветвление осевых органов. Их конечные веточки были названы теломами (от греч. telos - конец), а соединяющие их части - мезомами (от греч. mesos - средний). Теломы были Двух типов: фертильные , со спорангиями на верхушке, и стерильные , осуществлявшие функцию фотосинтеза.

Подземная часть растения также вильчато ветвилась. На поверхности конечных веточек развивались многочисленные ризоиды. Эти веточки впоследствии были названы ризомоидами (Тахтаджян, 1954). Таким образом, согласно теломной теории, основными органами древнейших наземных растений были теломы, ризомоиды и соединяющие их мезомы (рис. 12).

Рис. 12. Схема строения

гипотетического

спорофита высшего растения.

Обозначения: мз - ме-

зом, р - ризоиды,

рзм - ризомоид, сп -

спорангий, с.т - стерильный

телом, ф.т -

фертильный телом

Изучение палеоботанического материала, преимущественно папоротниковидных, позволило Г. Потонье (1912) прийти к выводу, что вильчатое, или дихотомическое ветвление было исходным для других типов ветвления (рис. 13).

Рис. 13. Схема эволюции ветвления спорофитов высших

растений: А - равная дихотомия (изотомия); Б - неравная

дихотомия (анизотомия); В - дихоподий; Г - моноподий;

Д - симподий

При дихотомическом ветвлении расщепляется (раздваивается) зона роста, находящаяся на верхушке каждой оси. Поэтому дихотомическое ветвление называют также верхушечным . Исходной для эволюции этого ветвления была равная дихотомия - изотомия (рис. 13 А), при которой обе веточки росли с одинаковой скоростью, а затем их верхушки снова раздваивались. Если одна из веточек опережала в развитии другую, возникала неравная дихотомия - анизотомия (рис. 13 Б). Резкое отставание развития одной из веточек приводило к дихоподиальному ветвлению (рис. 13 В), при этом формировалась зигзагообразно изогнутая главная ось растения.

Из дихотомического ветвления развились 2 типа боковых ветвлений.

Выпрямление главной оси (оси первого порядка) дихоподия и приобретение ею способности к неограниченному верхушечному росту привело к моноподиальному ветвлению (рис. 13 Г). В этом случае боковые веточки, или оси второго порядка, закладывались непосредственно под верхушкой главной оси и значительно уступали ей в развитии. На осях второго порядка таким же путем закладывались зачатки осей третьего порядка и т.д.

У древнейших растений выявлен и второй тип бокового ветвления - симподиальный (рис. 13 Д). В этом случае рост главной оси со временем прекращался, а находившаяся близ ее верхушки боковая веточка II-го порядка ветвления, выпрямившись, смещала конец главной оси в сторону, а сама начинала расти в том направлении, в котором раньше росла главная ось. Затем ее рост также прекращался, а ее отодвинутую в сторону верхушку замещала новая боковая веточка III-го порядка ветвления и т. д. В результате возникала прямая или коленчато изогнутая ось, представлявшая собой систему нарастающих одна на другую осей разных порядков ветвления.

Ветвление было не единственным способом увеличения поверхности спорофита.

Теломы были цилиндрическими и имели косо-вертикальную ориентацию. К солнечным лучам была обращена только небольшая часть их поверхности. Увеличение размеров воспринимающей свет поверхности достигалось образованием уплощенных органов - листьев, ориентированных более или менее горизонтально. Осевые органы, несущие листья, превратились в стебли. Так возникли листостебельные растения. По внешнему виду они сильно различаются. Одни из них, называемые микрофилльными (от греч. mikros - малый и phyllon - лист), имеют многочисленные мелкие листья, другие, называемые макрофилльными (от греч. makros - большой) характеризуются крупными листьями, нередко весьма сложного строения.

Согласно теломной теории, образование листьев в макрофилльной линии эволюции растений определили несколько взаимосвязанных процессов (рис. 14 Б).

1. агрегация, или скучивание, теломов, происходящее в результате укорочения, а иногда и редукции мезомов;

2. «перевершинивание», обусловленное неравномерным развитием стерильных теломов, при этом один из них, с неограниченным ростом в длину, становился стеблем, а другой телом той же дихотомии, сильно отстававший в росте, сдвигался в сторону и превращался в боковой орган;

3. срастание теломов;

4. их уплощение;

5. редукция некоторых теломов или их частей.

Рис. 14. Схема, иллюстрирующая

происхождение энациев (ряд А)

и типичных листьев (ряд Б)

Все эти процессы осуществлялись одновременно и сопровождались изменением плоскостей ветвления, которое из всестороннего становилось двусторонним, а затем и односторонним. Скучивание теломов, ветвление их в одной плоскости, срастание краями и редукция вплоть до исчезновения находящихся на некоторых теломах спорангиев в итоге привели к образованию пластинчатого органа - листа, принявшего на себя функции фотосинтеза. Классическим примером листьев такого происхождения служат листья папоротников, обладающие продолжительным верхушечным ростом.

Возникновение листьев сильно увеличивало поверхность растений, что активизировало процессы ассимиляции, газообмена и транспирации (испарения). Такие растения могли развиваться лишь при высокой влажности среды. В процессе эволюции размеры листьев уменьшались вследствие ослабления их роста, у них появлялись приспособления, ограничивающие транспирацию. Все это расширяло адаптационные возможности растений. Из современных растений макрофиллия свойственна не только папоротникам, но и семенным растениям.

1. 1. Обмен веществ - главный признак живого. Постоянный обмен каждого живого организма с окружающей средой веществами: поглощение одних веществ и выделение других. Поглощение растениями и некоторыми бактериями из окружающей среды неорганических веществ и использование энергии солнечного света на создание из них органических веществ. Получение из окружающей среды животными, грибами, значительной группой бактерий, а также человеком органических веществ и запасенной в них энергии Солнца.
   2. Сущность обмена. Главное в обмене веществ и превращении энергии - процессы, происходящие в клетке: поступление в клетку из окружающей среды веществ, с помощью энергии их преобразование и создание из них (синтез) определенных веществ клетки, затем окисление органических веществ до неорганических с освобождением энергии. Пластический обмен - процесс усвоения организмом получаемых из окружающей среды веществ и накопления энергии. Энергетический обмен - окисление у большинства организмов органических веществ и расщепление их до неорганических - углекислого газа и воды с высвобождением энергии. Значение энергетического обмена - обеспечение энергией всех процессов жизнедеятельности организма. Взаимосвязь пластического и энергетического обменов. Выделение конечных продуктов обмена (воды, углекислого газа и других соединений) в окружающую среду.

      Значение обмена веществ: обеспечение организма необходимыми ему для построения своего тела веществами и энергией, освобождение его от вредных продуктов жизнедеятельности. Сходство пластического и энергетического обменов у животных и человека.

2. 1. Причины эволюции растений: изменчивость и наследственность организма, борьба за существование в природе и естественный отбор - их открытие в середине XIX века английским ученым Чарлзом Дарвином. Возникновение у растений в течение жизни изменений, передача некоторых из них потомству по наследству. Сохранение естественным отбором полезных в определенных условиях изменений, передача их потомству в процессе размножения. Роль естественного отбора, который происходит постоянно миллионы лет, в возникновении новых видов растений.
   2. Этапы эволюции растений. Самые первые наиболее просто организованные организмы - одноклеточные водоросли. Появление в результате изменчивости и наследственности многоклеточных водорослей, сохранение этой полезной особенности естественным отбором. Происхождение от древних водорослей более сложных растений - псилофи-тов, а от них - мхов и папоротников. Появление у папоротников органов - стебля, листьев и корней, более развитой проводящей системы. Происхождение от древних папоротников благодаря наследственности и изменчивости, действию естественного отбора древних голосеменных, у которых появилось семя. В отличие от споры (одной специализированной клетки, из которой развивается новое растение) семя - многоклеточное образование, имеет сформировавшийся зародыш с запасом питательных веществ, покрытый плотной кожурой. Значительно большая вероятность появления нового растения из семени, чем из споры, имеющей небольшой запас питательных веществ. Происхождение от древних голосеменных более сложных растений - покрытосеменных, у которых появился цветок и плод. Роль плодов - защита семени от неблагоприятных условий. Распространение плодов. Усложнение строения растений от водорослей до покрытосеменных в течение многих миллионов лет благодаря способности растений изменяться, передавать изменения по наследству, действию естественного отбора.
3. Увеличение школьного микроскопа определяют путем умножения цифр на объективе и окуляре, указывающих на их увеличение. Для работы с микроскопом его надо поставить штативом к себе, навести зеркалом свет на отверстие предметного столика, положить на столик микропрепарат, закрепить его зажимами, опустить тубус вниз до предела, не повреждая микропрепарат, а затем, глядя в окуляр, медленно с помощью винтов поднять тубус до получения четкого изображения.

1. 1. Строение сердца. Обеспечение кровообращения деятельностью сердца и кровеносных сосудов. Сердце - центральный орган кровеносной системы. Сердце млекопитающих и человека четырехка-мерное: два предсердия и два желудочка. Разделение сердца сплошной перегородкой на правую и левую половины, наличие между предсердиями и желудочками отверстий, которые закрываются и открываются створчатыми клапанами. Полулунные клапаны на границе между левым желудочком и аортой, правым желудочком и легочной артерией. Деятельность клапанов, обеспечивающая движение крови в одном направлении, например из предсердий в желудочки, из них - в артерии. Поперечно-полосатая мышечная ткань, образующая стенки сердца. Свойства поперечно-полосатой мышечной ткани сердца, обеспечивающие работу: возбудимость и проводимость, а также способность самопроизвольно ритмично сокращаться под влиянием возникающих в сердечной мышце импульсов. Большая толщина стенок желудочков по сравнению со стенками предсердий.
   2. Функция сердца - перекачивание крови. Ритмичность его работы в течение всей жизни человека и животных. При остановке сердца прекращение доставки кровью тканям кислорода и питательных веществ, а также удаления из тканей продуктов рас- пада. Зависимость работоспособности сердца от уровня интенсивности обмена веществ в нем, чередования работы и отдыха каждого отдела сердца, интенсивности снабжения сердечной мышцы кровью.
   3. Строение и функции сосудов. Нагнетание сердцем крови в сосуды: артерии, вены, капилляры. Наличие в стенках артерий, по которым кровь течет от сердца, множества эластичных волокон. Вены менее упруги (в их стенках мало мышечных волокон), но более растяжимы, чем артерии. Капилляры - тонкие кровеносные сосуды, стенки которых состоят из одного слоя клеток. Наличие многочисленных мелких отверстий в клеточных мембранах капилляров, их значение. Обмен жидкостями, питательными веществами, газами между кровью, тканями и межклеточным веществом в капиллярах.
   4. 1. Причины эволюции: наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Открытие английского ученого Чарлза Дарвина.
      2. Первые хордовые. Хрящевые и костные рыбы. Предки хордовых - двусторонне-симметричные животные, похожие на кольчатых червей. Активный образ жизни первых хордовых.
      3. Происхождение от них двух групп животных: малоподвижных (в том числе предков современных ланцетников) и свободноплавающих, с хорошо развитым позвоночником, головным мозгом и органами чувств. Происхождение от древних свободноплавающих хордовых предков хрящевых и костных рыб.

         Более высокий уровень организации костных рыб по сравнению с хрящевыми: наличие плавательного пузыря, более легкого и прочного скелета, жаберных крышек, более совершенного способа дыхания. Это позволило костным рыбам широко распространиться в пресных водоемах, морях и океанах.

      4. Происхождение древних земноводных. Одна из групп древних костных рыб - кистеперые - предки древних земноводных. В результате наследственной изменчивости и действия естественного отбора формирование у кистеперых рыб расчлененных конечностей, приспособлений к воздушному дыханию, развитие трехкамерного сердца.
      5. Происхождение древних пресмыкающихся от древних земноводных. Среда обитания древних земноводных - влажные места, берега водоемов. Проникновение в глубь суши их потомков - древних пресмыкающихся, у которых появились приспособления к размножению на суше, вместо слизистой железистой кожи земноводных сформировался роговой покров, предохраняющий тело от высыхания.
      6. Происхождение птиц и млекопитающих. Древние пресмыкающиеся - предки древних высших позвоночных - птиц и млекопитающих. Признаки более высокой их организации: высокоразвитая нервная система и органы чувств; четырехкамерное сердце и два круга кровообращения, исключающие смешивание артериальной и венозной крови; более интенсивный обмен веществ; высокоразвитая система органов дыхания; постоянная температура тела, теплорегуляция и др. Более сложные и прогрессивные среди млекопитающих - приматы, от которых произошел человек.
   5. На предметное стекло наносят 2-3 капли подкрашенной йодом воды. С белой мясистой чешуи лука снимают небольшую часть прозрачной кожицы и помещают на предметном стекле в подкрашенной воде. Расправляют кожицу иглой и накрывают покровным стеклом. Микропрепарат помещают на предметный столик микроскопа, освещают с помощью зеркала и опускают тубус с помощью винтов. Затем поднимают тубус до получения четкого изображения. Просматривают весь препарат, находят наиболее удачное место, выбирают одну клетку, различают ее части. Затем клетку зарисовывают и подписывают оболочку, цитоплазму и ядро.
   1. 1. Состав и значение крови. Кровь - один из видов соединительной ткани, ярко-красная жидкость, которая приносит клеткам питательные и минеральные вещества, воду, кислород, витамины, гормоны, а к почкам, коже и легким приносит отработанные продукты жизнедеятельности. Кровь регулирует температуру тела, вырабатывает вещества, уничтожающие микроорганизмы.
      2. Плазма крови и ее функции. Плазма - основная часть крови, в которой находятся клетки крови - лейкоциты и эритроциты, а также кровяные пластинки - тромбоциты. Плазма - бесцветная жидкость, содержащая 90% воды, 10% органических веществ (белки, витамины, гормоны) и минеральных солей (хлориды натрия, калия, кальция и др.). Относительное постоянство химического состава плазмы, его значение. Губительное действие на организм изменения химического состава плазмы.
      3. Строение и функции эритроцитов. Содержание в крови до 5 млн эритроцитов - красных клеток, имеющих форму двояковогнутого диска, чем достигается увеличение их поверхности, а значит, и увеличение количества поступающего в них кислорода. Отсутствие ядра в зрелых эритроцитах способствует переносу ими большого количества кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Содержание в эритроцитах белка гемоглобина, определяющего их окраску. Присоединение кислорода в капиллярах легких к гемоглобину и превращение его в оксигемоглобин, а в клетках, где кислорода мало, разрушение оксигемогло-бина и превращение его в гемоглобин с выделением кислорода.
      4. Лейкоциты и тромбоциты. Лейкоциты - бесцветные клетки с ядром, имеющие непостоянную форму, способные передвигаться, проникать через мелкие отверстия в стенках капилляров в жидкое межклеточное вещество, захватывать и переваривать бактерии и чужеродные тела, попавшие в организм. Способность некоторых видов лейкоцитов вырабатывать антитела, вызывающие гибель микроорганизмов. Тромбоциты - мелкие безъядерные тельца, способствующие свертыванию крови.
      5. Переливание крови. При большой потере крови больным человеком переливание ему от здорового донора крови, совместимой с кровью больного и не вызывающей разрушения в ней эритроцитов. Четыре группы крови, различающиеся по содержанию белков в плазме и эритроцитах. Наследование групп крови человеком, их неизменность в течение всей жизни.
   2. 1. Размножение и его значение. Размножение - воспроизведение себе подобных новых организмов, что обеспечивает существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению численности особей вида, преемственности жизни. Бесполое, половое и вегетативное размножение организмов.
      2. Бесполое размножение - наиболее древний способ. В этом способе размножения участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвуют две особи. У растений, грибов бесполое размножение с помощью споры - одной специализированной клетки. Размножение спорами водорос-лей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из них новых дочерних организмов при их попадании в благоприятные условия. Гибель огромного числа спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и проросток поглощает их в основном из окружающей среды.
      3. Вегетативное размножение - способность растения восстанавливать целостный организм из его вегетативных органов: надземного или подземного побега, части корня, листа, клубня, луковицы. Участие в вегетативном размножении одного организма или его части. Сходство дочернего растения с материнским, так как оно продолжает развитие материнского организма. Большая эффективность и распространение вегетативного размножения в природе, поскольку дочерний организм формируется быстрее из части материнского, чем из споры. Примеры вегетативного размножения: с помощью корневищ - ландыш, мята, пырей и др.; укоренением нижних, касающихся почвы ветвей (отводками) - смородина, дикий виноград и др.; усами - земляника и др.; луковицами - тюльпаны, нарциссы, крокусы и др. Использование вегетативного размножения при выращивании культурных растений: клубнями размножают картофель, луковицами - лук и чеснок, отводками - смородину и крыжовник, корневыми отпрысками - вишню, сливу, черенками - плодовые деревья.
      4. Половое размножение. Сущность полового размножения - в формировании половых клеток (гамет), оплодотворении - слиянии мужской половой клетки (сперматозоида) и женской (яйцеклетки) и развитии нового дочернего организма из оплодотворенной яйцеклетки. Благодаря оплодотворению дочерний организм получает более разнообразный набор хромосом, а значит, и более разнообразные наследственные признаки, вследствие чего он может оказаться более приспособленным к среде обитания. Наличие полового размножения у водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных. Усложнение полового процесса в ходе эволюции растений, наиболее сложный он у семенных растений.
      5. Семенное размножение происходит с помощью семян, оно характерно для голосеменных и покрытосеменных растений (у покрытосеменных широко распространено и вегетативное размножение). Последовательность этапов семенного размножения: опыление - перенос пыльцы на рыльце пестика, ее прорастание, появление путем деления двух спермиев, их продвижение в семязачаток, затем слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого со вторичным ядром (у покрытосеменных). Формирование из семязачатка семени - зародыша с запасом питательных веществ, а из стенок завязи - плода. Семя - это зачаток нового растения, в благоприятных условиях оно прорастает, и первое время проросток питается за счет питательных веществ семени, а затем его корни начинают поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а листья - поглощать углекислый газ из воздуха и использовать энергию солнечного света для образования органических веществ из неорганических. Самостоятельная жизнь нового растения.
   3. Приготовить к работе два микроскопа, положить на предметные столики микропрепараты указанных тканей, осветить поле зрения микроскопов, перемещением тубуса винтами добиться четкого изображения. Рассмотреть микропрепараты, сравнить их и указать следующие различия: клетки эпителиальной ткани плотно прилегают друг к другу, а соединительной ткани расположены рыхло. Межклеточного вещества в эпителиальной ткани мало, а в соединительной - много.
   1. 1. Роль кожи, слизистых оболочек, выделяемых ими жидкостей (слюны, слез, желудочного сока и др.) в защите организма от микробов. Служат механической преградой, защитным барьером, преграждающим путь микробам в организм; вырабатывают вещества, обладающие противомикробными свойствами.
      2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов - особой группы лейкоцитов - через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных белков, попавших в организм, обволакивание и переваривание их.
      3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами антител, которые разносятся кровью по организму, соединяются с бактериями и делают их беззащитными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, вирусами, выделение лейкоцитами веществ, которые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет - способность организма защищать себя от болезнетворных микробов. Действие разных антител на микробы.
      4. Предупреждение инфекционных заболеваний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) ослабленных или убитых возбудителей наиболее распространенных инфекционных заболеваний - кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и других - для предупреждения заболевания. Невосприимчивость человека к этим заболеваниям или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от переболевших людей или животных. Содержание в сыворотке антител против той или иной болезни.
      5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом. СПИД - инфекционное заболевание, в основе которого дефицит иммунитета. ВИЧ - вирус иммунодефицита человека, вызывающий потерю иммунитета, что делает человека беззащитным перед инфекционным заболеванием СПИД. Заражение половым путем, при переливании крови, из-за плохой стерилизации шприцев, при родах (заражение ребенка от матери - носительницы возбудителей СПИДа). Важность профилактики заражения вирусом СПИДа в связи с отсутствием эффективного лечения: жесткий контроль донорской крови и кровепрепаратов, использование одноразовых шприцев, исключение беспорядочных половых связей, применение презервативов, ранняя диагностика заболевания.
   2. 1. Характеристика царства растений. Разнообразие растений: водоросли, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные (цветковые). Общие черты растений: растут всю жизнь, активно не перемещаются с одного места на другое. Наличие в клетке прочной оболочки из клетчатки, которая придает ей форму, и вакуолей, заполненных клеточным соком. Главная особенность растений - наличие в их клетках пластид, среди которых ведущая роль принадлежит хлоропластам, содержащим зеленый пигмент - хлорофилл. Способ питания - автотрофный: растения самостоятельно создают органические вещества из неорганических с использованием солнечной энергии (фотосинтез).
      2. Роль растений в биосфере. Способность использования солнечной энергии для создания органических веществ в процессе фотосинтеза и выделения при этом кислорода, необходимого для дыхания всех живых организмов. Растения - производители органического вещества, обеспечивающие пищей и энергией самих себя, а также животных, грибы, большинство бактерий и человека. Значение растений в поддержании на определенном уровне содержания углекислого газа и кислорода в атмосфере.
   3. Приготовить к работе два микроскопа, положить на предметные столики микропрепараты двух тканей. Осветить поле зрения микроскопа, путем перемещения тубуса добиться более четкого изображения. Рассмотреть микропрепараты, используя знание признаков эпителиальной ткани. Выбрать из образцов тканей нужный, отметив при этом, что клетки эпителиальной ткани плотно прилегают друг к другу, практически не имеют межклеточного вещества, что способствует выполнению ими защитной функции.
   1. 1. Движение крови в организме человека по двум кругам кровообращения - большому и малому. Поступление крови по большому кругу к клеткам тела, а по малому - в легкие.
      2. Большой круг кровообращения. Выталкивание из левого желудочка сердца насыщенной кислородом артериальной крови в аорту, которая разветвляется на артерии. Поступление по ним крови в капилляры - самые мелкие сосуды с множеством пор. Поступление кислорода из капилляров в клетки тела, а углекислого газа из клеток в капилляры. Насыщение крови в капиллярах углекислым газом, превращение ее в венозную. Движение венозной крови по венам в правое предсердие.
      3. Малый круг кровообращения. Поступление венозной крови из правого предсердия в правый желудочек, выталкивание из него венозной крови в легочную артерию, которая разветвляется на множество капилляров, оплетающих легочные пузырьки. Диффузия кислорода из легочных пузырьков в капилляры - превращение венозной крови в артериальную, а углекислого газа из капилляров в легочные пузырьки. Удаление углекислого газа из организма при выдохе. Возвращение по венам малого круга артериальной крови, насыщенной кислородом, в левое предсердие, а из него в левый желудочек.
   2. 1. Условия жизни наземных животных. Резкие колебания температуры (в течение суток и года) и освещенности, низкая влажность, высокое содержание кислорода, небольшая плотность воздуха. Эволюция животных в направлении формирования приспособлений к жизни в наземных условиях - передвижению по суше, дыханию кислородом воздуха, питанию наземными растениями и животными.
      2. Выход позвоночных животных на сушу. Приспособление древних кистеперых рыб, живших 400-500 млн лет назад, к обитанию в условиях сухого и жаркого климата, в мелких пересыхающих водоемах. Выживание в этих условиях таких рыб, которые могли передвигаться по дну полупересохших водоемов, а также по суше в другие водоемы. Роль изменчивости признаков, наследственности и естественного отбора в преобразовании парных плавников кистеперых рыб в расчлененные конечности, в образовании легких. Значительное уменьшение затрат энергии на передвижение в связи с изменениями в строении скелета и мускулатуры конечностей.
      3. Древние земноводные - первые наземные животные. Утрата чешуйчатого покрова в связи с переходом к наземному образу жизни, приобретение способности дышать кислородом воздуха с помощью легких и через голую влажную кожу, в которой расположена густая сеть капилляров. Сердце трехкамерное (вместо двухкамерного у рыб), формирование малого круга кровообращения. Возможность совершать некоторые движения головой в связи с появлением шейного отдела позвоночника. Усложнение в процессе эволюции строения нервной системы и органов чувств, увеличение относительных размеров переднего мозга, появление век и слезных желез, защищающих глаза от высыхания и засорения, появление в органе слуха среднего уха, усиливающего звуковые колебания. В то же время сохранение у земноводных черт примитивной организации: их размножение и развитие в воде, слабое развитие легких, не защищающая организм от высыхания кожа, при кровообращении поступление к органам смешанной крови, непостоянная температура тела.
   3. Приготовить к работе два микроскопа. На предметный столик одного микроскопа положить микропрепарат с одной тканью, а другого микроскопа - другой микропрепарат. Осветить поле зрения микроскопа, перемещением тубуса добиться получения четкого изображения. Рассмотреть препараты, используя знание признаков покровной ткани, выбрать из них нужный, пояснив при этом, что клетки покровной ткани плотно прилегают друг к другу, имеют утолщенные наружные стенки, что способствует выполнению защитной функции. Расположенные в покровной ткани устьица (две специализированные клетки с устьичной щелью между ними) участвуют в газообмене, фотосинтезе и транспирации растений.
   
   

   Билет N 10 Дыхание растений, животных и человека, его значение. Строение органов дыхания человека, их функции. Грибы. Особенности их строения и жизнедеятельности, роль в природе и в жизни человека. Рассмотреть под микроскопом готовый микропрепарат зеленой эвглены, объяснить, почему ботаники относят ее к растениям, а зоологи - к животным.

Первые живые организмы возникли в момент господства воды на Земле. Эти живые организмы, обитающие в водной среде, дали начало первым одноклеточным жгутиковым водорослям (низшим растениям). Предположительно, что многоклеточные водоросли возникли из колониальных форм одноклеточных водорослей. Произошел переход одноклеточного организма к многоклеточному. Многоклеточные водоросли имеют самое простое строение, тело образовано одним видом клеток, нет тканей и органов, к субстрату прикрепляются с помощью ризоидов.

С изменение. условий окружающей среды (произошли крупные горообразовательные процессы, появляется суша), происходит изменение растительных организмов. Из многоклеточных водорослей в условиях периодического заливания прибрежных зон водой, возникли первые обитатели суш - псилофиты (вымершие представители низших споровых растений0 и первые мхи (слепая нить в эволюции). Из одного вида многоклеточных водорослей развились псилофиты, слоевище которых состояло из нескольких тканей: покровной, механической, проводящей, а из другого вида многоклеточных водорослей развились мхи, это наземные растения, имеющие органы – побеги и листья, но не имеющие корней. Прослеживается переход от клеточного уровня к однотканевому уровню, а также к организменному уровню.

Псилофиты и первые мхи размножались, спорами. Современные мхи также размножаются спорами. Из споры вырастает предросток, похожий на водоросль. Оплодотворение происходит только при наличии воды. Сходство предростков мха с водорослями указывает на происхождение мхов от водорослей.

От псилофитов возникли папоротникообразные, хвощи и плауны.

Они имели более сложное строение, чем современные представители. В период расцвета папоротникообразных на Земле был влажный и теплый климат, частые дожди, большая туманность, все это способствовало интенсивному развитию папоротникообразных. Они были представлены гигантскими деревьями до 40 метров высотой.

Размножались с помощью спор, а более совершенные с помощью семян. Оплодотворение происходило при наличии воды.

Современные папоротникообразные, хвощи и плауны, гораздо меньших размеров, чем предки, это травянистые растения. Но у них сохранились черты сходства с предками, размножаются спорами, споры прорастают только при достаточном количестве влаги. Заростки, развивающиеся из спор, похожи.на слоевище многоклеточных водорослей и как водоросли к почве прикрепляются с помощью ризоидов. Оплодотворение происходит только при наличии воды. Почти все папоротникообразные и хвощи влаголюбивые растения.

С наступлением ледника происходило изменение климата, он становится СУХИМ и холодным. Под воздействием условий окру­жающей среды происходили изменения в растительном мире. Споровые папоротникообразные уменьшались в размере, а из папорот­ников, размножающихся семенами, возникли первые голосеменные растения. Эти растения имели органы (стебли, листья, корни) с более сложным внутренним строением, у них развиваются покровные ткани, клетки которых имеют толстые стенки, а также совершенствуется проводящая система (сосуды и ситовидные трубки, образующие проводящие пучки). Размножаются голосеменные семенами, состоящими из зародыша растения и запаса питательных веществ.

От древних голосеменных растений произошли покрытосеменные растения. Они имеют более сложное строение организма, у покрытосеменных развивается видоизмененный побег - цветок. В цветке развиваются половые органы: тычинки и пестик (пестик - женский половой орган, тычинка - мужской половой орган). Процесс оплодотворения произойдет лишь после процесса опыления (перенос пыльцы с тычинки на рыльце пестика). Оплодотворение у цветковых растений двойное, после которого из завязи пестика цветка развивается плод с семенами внутри. Таким образом, семена защищены от неблагоприятных условий. Покрытосеменные растения размножаются и распространяются с помощью семян. За счет более сложною строения и защищенности семян постепенно господствующее положение заняли на Земле покрытосеменные растения.

Следовательно, изменения уровня организации растений в процессе эволюции шли в направлении усложнений организации. Вначале организм представлен одной клеткой, далее возникают многочисленные организмы, затем идет дифференцировка на ткани и органы. Далее усложняется строение органов, что приводит к усложнению всего организма. Причинами этих изменений являются факторы окружающей среды, наследственная изменчивость и естественный отбор.

Отдел Покрытосеменные подразделяется на два класса:

Класс Однодольные; Класс Двудольные.

Классы, в свою очередь, делятся на семейства. Каждому семейству характерны определённые признаки, по которым растения объединяют в конкретную систематическую группу (род, вид- наименьшая единица классификации). Систематическое положение ландыша майского:

Отдел Покрытосеменные, класс – Однодольные, семейство – Лилейные, род – Ландыш, вид – ландыш майский.

Используя знания об иммунитете, объясните, с какой целью человеку делают прививки и вводят сыворотки. Как можно повысить защитные свойства организма? Как защитить себя от ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом?

1. Кожа, слизистые оболочки, выделяемые ими жидкости (слюна, слезы, желудочный сок и др.) - первый барьер в защите организма от микробов. Их функции: служат механической пре­градой, защитным барьером, предупреждающим попадание микробов в организм; вырабатывают ве­щества, обладающие противомикробными свойст­вами.

2. Роль фагоцитов в защите организма от микробов. Проникновение фагоцитов - особой группы лейкоцитов - через стенки капилляров к местам скопления микробов, ядов, чужеродных бел­ков, попавших в организм, обволакивание и перева­ривание их.

3. Иммунитет. Выработка лейкоцитами анти­тел, которые разносятся кровью по организму, со­единяются с бактериями и делают их беззащит­ными против фагоцитов. Контакт некоторых видов лейкоцитов с болезнетворными бактериями, ви­русами, выделение лейкоцитами веществ, кото­рые вызывают их гибель. Наличие в крови этих защитных веществ обеспечивает иммунитет ­невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям. Действие разных антител на мик­робы.

4. Предупреждение инфекционных заболева­ний. Введение в организм человека (как правило, в детском возрасте) вакцины - ослабленных или убитых возбу­дителей наиболее распространенных инфекцион­ныx заболеваний - кори, коклюша, дифтерии, полиомиелита и др. - для предупреждения забо­левания. Не восприимчивость человека к этим заболеваниям

или протекание болезни в легкой форме благодаря выработке в организме антител. При заражении человека инфекционной болезнью введение ему сыворотки крови, полученной от пере­болевших людей или животных. Содержание в сы­воротке антител против той или иной болезни.

5. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболева­ния СПИДом. ВИЧ - вирус иммунодефицита че­ловека; вызывающий синдром приобретенного им­мyнoдeфицитa (СПИД). ВИЧ инфицирует и унич­тожает лейкоциты определенного типа, которые обеспечивают формирование иммунитета человека. Больные СПИДом подвержены различным инфек­циям, которые и становятся причиной их смерти. Обычно ВИЧ передается с кровью или спермой. От ВИЧ-инфицированной матери вирус может зара­зить плод через плаценту или попасть в организм ребенка через грудное молоко. В связи с отсутстви­ем эффективного лечения важно соблюдать меры предосторожности: избегать случайных половых связей, при половых контактах использовать пре­зервативы, проверять донорскую кровь на антитела к ВИЧ, использовать одноразовые шприцы.

Появление первых растительных организмов произошло в очень далекие от нас времена. Первые живые организмы были похожи на микроскопические комочки слизи. Значительно позднее у некоторых из них появилась зеленая окраска, и живые организмы стали похожи на одноклеточные водоросли.

Древние одноклеточные живые существа дали начало многоклеточным организмам. Многоклеточные организмы, как и первые одноклеточные, появились в воде. Это были разнообразные многоклеточные водоросли, развившиеся из одноклеточных.

Изучение ископаемых остатков показывает, что растительный мир Земли постоянно изменялся.

Около 400-350 миллионов лет назад большую поверхность Земли занимали водные бассейны и внешние условия благоприятствовали росту и развитию широко расселившихся разнообразных водорослей.

Поверхность материков и дно океана со временем изменялись. Поднимались новые материки, уходили под воду возникшие раньше. Колебание земной коры приводило к тому, что на месте морей возникала суша.

Переход растений к наземному образу жизни связан с пересыханием отдельных участков земной поверхности.

Отступавшая морская вода задерживалась во впадинах. Они то пересыхали, то вновь наполнялись водой. Иссушение происходило постепенно. Некоторые водоросли приспособились к обитанию в наземных условиях.

Климат в то время на земном шаре установился ровный - влажный и теплый. Начался переход растений от водного к наземному образу жизни. Условия жизни на суше вызвали усложнение строения растений. Некоторые древние многоклеточные водоросли, изменившись в своем строении, дали начало первым наземным растениям с - псилофитам, позднее полностью вымершим.

Псилофиты - это небольшие травянистые и деревянистые зеленые растения, которые росли по берегам водоемов. У них имелся разветвленный орган, похожий на стебель, покрытый щетинками. Подземная часть стебля напоминала корневище с ризоидами. Корней у псилофитов, как и у водорослей, не было. От водорослей псилофиты отличались наличием стебля, более сложным внутренним строением. Они размножались спорами.

От псилофитов, по-видимому, произошли мхи и папоротникообразные, достигшие расцвета около 300 миллионов лет назад.

В период господства на Земле папоротникообразных климат в течение круглого года был теплым и влажным. Условия благоприятствовали не только росту, но и размножению папоротников, плаунов и хвощей: вода, необходимая для оплодотворения яйцеклеток сперматозоидами, всегда была в изобилии.

В конце каменноугольного периода климат Земли почти повсеместно стал суше и холоднее. Гигантские древовидные папоротники, хвощи и плауны начали вымирать. Погибшие растения постепенно превращались в каменный уголь. От некоторых древних папоротникообразных произошли первые хвойные.

Доказательством происхождения голосеменных растений от древних папоротникообразных является сходство между этими растениями: у тех и других есть корень, стебель и листья. Древовидные папоротники имели большое внешнее сходство с деревьями голосеменных растений.

Первоначальными голосеменными растениями были семенные папоротники, впоследствии полностью вымершие. Семена у семенных папоротников образовывались на листьях и лежали открыто; отсюда и название «голосеменные растения». Семенные папоротники были представлены крупными и мелкими деревьями, а также лианами. От семенных папоротников произошли голосеменные растения. А условия жизни продолжали меняться и дальше. Климат становился еще суше и холоднее. Только на небольшой части материков он продолжал оставаться теплым и влажным.

Там, где климат становился более суровым, древние голосеменные растения постепенно вымирали. На смену им появились хорошо знакомые вам современные голосеменные - сосны, ели, пихты и другие хвойные. растения.

В условиях постепенно усиливающейся сухости воздуха и похолодания климата в конце каменноугольного периода нежные заростки папоротников при прорастании их на почве оказались в неблагоприятных условиях, поэтому многие погибали. Сохранялись только те, которые успевали сформироваться еще на листе в местах, где они образовывались из спор. Это привело к возникновению семени - более крупного, чем спора, зачатка, снабженного питательной тканью для развивающегося зародыша.

Первыми семенными растениями оказались голосеменные, более приспособленные к жизни в условиях сухого, прохладного климата, сменившего влажный и теплый каменноугольный период.

Приспособленность голосеменных растений к жизни на суше выразилась прежде всего в том, что процесс размножения у них перестал зависеть от наличия воды во внешней среде. Семенные папоротники - первые голосеменные растения - оказались более приспособленными к новой среде обитания, хотя по внешнему виду они сначала были очень похожими на папоротники, жившие в теплом, влажном климате каменноугольного периода и размножавшиеся спорами.

Покрытосеменные растения появились на Земле около 130 миллионов лет назад от древних видов голосеменных. В числе первых цветковых растений можно было встретить и такие, потомки которых живут в наше время.

Покрытосеменные оказались самыми приспособленными растениями, потому что их семена были хорошо защищены плодами. Они широко расселились по всей Земле и стали произрастать в самых разнообразных условиях. Уже более 60 миллионов лет покрытосеменные растения господствуют на Земле.

Возникновение жизни и развитие растительного мира на Земле совсем по-другому объясняет религия.

Религиозные люди верят, что земную планету создал бог. По утверждению религий, все живое на Земле - растения и животные - тоже было создано богом 7,5 тысячи лет назад.

Возникновение одноклеточных и многоклеточных водорослей, возникновение фотосинтеза: выход растений на сушу (псилофиты, мхи, папоротники, голосеменные, покрытосеменные).

Развитие растительного мира совершалось в 2 этапа и связано с появлением низших и высших растений. По новой систематике к низшим относят водоросли (а раньше относили бактерии, грибы и лишайники. Теперь они выделены в самостоятельные царства), а к высшим - мхи, папоротникообразные, голосеменные и покрытосеменные.

В эволюции низших организмов выделяются 2 периода, существенно различающиеся между собой организацией клетки. В течении 1 периода господствовали организмы, сходные с бактериями и сине-зеленые водорослями. Клетки этих жизненных форм не имели типичных органоидов (митохондирий, хлоропластов, аппарата Гольджи и др.).Ядро клетки не было ограничено ядерной мембраной (это прокариотический тип клеточной организации). 2 период был связан с переходом низших растений (водорослей) к автотрофному типу питания и с образованием клетки со всеми типичными органоидами (это эукариотический тип клеточной организации, который сохранился и на последующих ступенях развития растительного и животного мира). Этот период можно назвать периодом господства зеленых водорослей, одноклеточных, колониальных и многоклеточных. Простейшими из многоклеточных являются нитчатые водоросли (улотрикс), которые не имеют никакого ветвления своего тела. Их тело представляет собой длинную цепочку, состоящую из отдельных клеток. Другие же многоклеточные водоросли расчленены большим количеством выростов, поэтому их тело ветвится (у хары, у фукуса).

Многоклеточные водоросли в связи с их автотрофной (фотосинтетичесой) деятельностью развивались в направлении увеличения поверхности тела для лучшего поглощения питательных веществ из водной среды и солнечной энергии. У водорослей появилась более прогрессивная форма размножения - половое размножение, при котором начало новому поколению дает диплоидная (2н) зигота, сочетающая в себе наследственность 2-х родительских форм.

2 эволюционный этап развития растений необходимо связывать с постепенным переходом их от водного образа жизни к наземному. Первичным наземным организмами оказались псилофиты, которые сохранились в виде ископаемых остатков в силурийских и девонских отложениях. Строение этих растений более сложное по сравнению с водорослями: а) они имели специальные органы прикрепления к субстрату - ризоиды; б) стеблевидные органы с древесиной, окруженной лубом; в) зачатки проводящих тканей; г) эпидермис с устьицами.

Начиная с псилофитов, нужно проследить 2 линии эволюции высших растений, одна из которых представлена мохообразными, а вторая - папоротникообразными, голосеменными и покрытосеменными.

Главное, что характеризует мохообразные, это преобладание в цикле их индивидуального развития гаметофита над спорофитом. Гаметофит - это все зеленое растение, способное к самостоятельному питанию. Спорофит представлен коробочкой (кукушкин лен) и полностью зависит в своем питании от гаметофита. Доминирование у мхов влаголюбивого гаметофита в условиях воздушно-наземного образа жизни оказалось нецелеособразным, поэтому мхи стали особой ветвью эволюции высших растений и пока не дали после себя совершенных групп растений. Этому способствовал и тот факт, что гаметофит по сравнению со спорофитом имел обеденную наследственность (гаплоидный (1н) набор хромосом). Эта линия в эволюции высших растений называется гаметофитной.

Вторая линия эволюции на пути от псилофитов к покрытосеменным является спорофитной, потому что у папоротникообразных, голосеменных и покрытосеменных в цикле индивидуального развития растений доминирует спорофит. Он представляет собой растение с корнем, стеблем, листьями, органами спороношения (у папоротников) или плодоношения (у покрытосеменных). Клетки спорофита имеют диплоидный набор хромосом, т.к. они развиваются из диплоидной зиготы. Гаметофит сильно редуцирован и приспособлен только для образования мужских и женских половых клеток. У цветковых растений женский гаметофит представлен зародышевым мешком, в котором находится яйцеклетка. Мужской гаметофит образуется при проростании пыльцы. Он состоит из одной вегетативной и одной генеративной клеток. При прорастании пыльцы из генеративной клетки возникает 2 спермия. Эти 2 мужские половые клетки участвуют в двойном оплодотворении у покрытосеменных. Оплодотворенная яйцеклетка дает начало новому поколению растения - спорофиту. Прогресс покрытосеменных обусловлен совершенствованием функции размножения.

Группы растений Признаки усложнения организации растений (ароморфозы) 1. Водоросли Появление хлорофилла, возникновения фотосинтеза, многоклеточности. 2. Псилофиты как переходная форма Специальные органы прикрепления к субстрату - ризоиды; стеблевые органы с зачатками проводящих тканей; эпидермис с устьицами. 3. Мхи Появление листьев и стебля, тканей, обеспечивающих возможность жизни в наземной среде. 4. Папоротникообразные Появление настоящих корней, а в стебле - тканей, обеспечивающих проведение воды, всасываемой корнями из почвы. 5. Голосеменные Появление семени внутренние оплодотворение, развитие зародыша внутри семязачатка. 6. Покрытосеменные Возникновение цветка, развитие семян внутри плода. Разнообразие корней, стеблей, листьев по строению и выполняемым функциям. Развитие проводящей системы, обеспечивающей быстрое передвижение веществ в растении.

Выводы:

1. Изучение геологического прошлого Земли, строения и состава ядра и всех оболочек, полеты космических аппаратов на Луну, Венеру, изучение звезд приближает человека к познанию этапов развития нашей планеты и жизни на ней.
2. Процесс эволюции носил естественный характер.
3. Растительный мир многообразен, это многообразие есть результат его развития в течение длительного времени. Причина его развития - не божественная сила, - а изменение и усложнение строения растений под влиянием изменяющихся условий среды обитания.

Научные доказательства: клеточное строение растений, начало развития из одной оплодотворенной клетки, необходимость воды для жизненных процессов, нахождение отпечатков различных растений, наличие "живых" ископаемых, вымирание некоторых видов и образование новых.