Среда обитания – понятие и особенности

Основные особенности любой среды составляют ее главные свойства, под которые подстраиваются все существующие в ней биологические виды. К примеру, в водной сфере живут рыбы и земноводные – существа, у которых дыхательная система приспособлена работать именно в этих условиях. В каждом случае есть свои уникальные особенности, изучением и описанием которых заняты большие ученые и целые научные институты.

Чтобы выявить те или иные характеристики определенной среды, приходится буквально погружаться в нее, заниматься тщательными наблюдениями и систематизацией получаемых знаний. История знает множественные примеры, когда ученые бросали все дела и отправлялись в далекие дикие регионы, чтобы погрузиться в среду обитания изучаемых ими животных, птиц, других существ и получить от этого максимально достоверную информацию.

Варианты размножения

Особенностью размножения спирогир является то, что они никогда не производит споры. Ученые выделяют два способа образования новых клеток и нитей в цикле развития спирогиры:

• вегетативный — водоросль размножается в результате случайного повреждения и разрыва нити, распадающейся на отдельные отрезки, которые впоследствии образуют новую самостоятельную нить;
• половой — конъюгация происходит в тот момент, когда две нити, сходные по внешнему виду, приближаются близко друг к другу и размещаются параллельно; из боковых стенок появляются несколько копуляционных выростов, которые соединяются в единый канал.

В процессе конъюгации получается своеобразная лесенка. По образовавшемуся каналу из клетки в клетку переходит протопласт, формируя зиготу. При прорастании зиготы происходит деление ядра на четыре части. Три их них дегенерируют и отмирают, а из самой крупной, жизнеспособной, прорастает новая особь. Впоследствии из нее появляется полноценная нить.

Половое и бесполое размножение свойственно большинству зеленых водорослей, но специальных половых клеток в процессе развития не образуется. На протяжении весенне-летнего теплого периода спирогира размножается, как правило, при помощи спор.

Простая адаптация спирогиры к условиям обитания позволяет ей занимать места даже в комнатных аквариумах. Активно разрастаясь, она заполняет плотной слизкой массой бо́льшую часть пространства. Этим водоросль сильно мешает другим растениям, которые используются как корм или домики для рыб. Для мальков появление этого нежелательного обитателя и вовсе губительно, так как они быстро запутываются в густых нитях.

Спирогира очень сильно разрастается даже в аквариумах

Специалисты уверены, что положительные стороны распространения спирогиры в водоемах и аквариумах тоже есть. Их польза состоит в том, что они могут стать подходящим субстратом на период нереста для некоторых видов рыб. Плотность нитей позволяет надежно спрятать потомство от опасных хищников.

Появление вязкой массы спровоцировано в большинстве случаев переизбытком минеральных удобрений (в частности, аммиачной селитры). Если есть оборудованный на дачном участке пруд или искусственный водоем, то от такого типа подкормок грунта поблизости него стоит отказаться.

Водоросли помогают прятать потомство во время нереста некоторым видам рыб

Организменная среда обитания

Под организменной средой подразумевается та, которая создается самими живыми организмами и их жизнедеятельностью. Здесь живут другие организмы, которые называются паразитами. К примеру, это клещи, комары, бактерии и грибы, аскарида и многие другие.

Независимость этой среды обитания от других достаточно условна, но для паразитов она может рассматриваться таковой, так как большинство из них получают в организме хозяина достаточно пищи и условия для размножения.

Не нужно думать, что все существа в организменной среде – паразиты. В организме человека миллионы, если не миллиарды микроорганизмов, для которых он является целой вселенной. Простейшие составляют микрофлору нашего желудка, кишечника, других органов и являются важнейшей частью жизнедеятельности.

Особенности строения водорослей

Тело водорослей не разделено на вегетативные органы и представлено прочным в упругим талломом (слоевищем). Структура таллома — нитчатая (примеры: улотрикс, спирогира), пластинчатая {пример: ламинария), разветвленная или кустистая (пример: хара). Размеры — от 0,1 мм до нескольких десятков метров (у некоторых бурых и красных водорослей). Таллом разветвленных и кустистых водорослей — рассеченный и имеет линейно-членистое строение; в нем можно различить главную ось, «листья» и ризоиды.

У некоторых водорослей имеются специальные воздушные пузыри, которые удерживают слоевище у поверхности воды, где есть возможность максимального улавливания света для фотосинтеза.

Таллом многих водорослей выделяет слизь, которая заполняет их внутренние полости и частично выводится наружу, помогая лучше удерживать воду в препятствуя обезвоживанию.

Клетки таллома водорослей не дифференцированы и имеют проницаемою клеточную оболочку, внутренний слой которой состоит из целлюлозы, а наружный — из пектиновых веществ и (у многих видов) ряда добавочных компонентов: извести, лигнина, кутина (задерживающего ультрафиолетовые лучи и предохраняющего клетки от излишней потери воды в период отлива) и др. Оболочка выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая при этом возможность роста. При дефиците влаги оболочки значительно утолщаются.

Цитоплазма клетки у большинства водорослей образует тонкий слой между большой центральной вакуолью и клеточной стенкой. В цитоплазме имеются органеллы: хроматофоры, эндоплазматический ретикулум, митохондрии, аппарат Гольджи, рибосомы, одно или несколько ядер.

Хроматофоры — это органеллы водорослей, содержащие фотосинтезирующие пигменты, рибосомы, ДНК, липидные гранулы и пиреноиды. В отличие от хлоропластов высших растений хроматофоры более разнообразны по форме (могут быть чашевидными, лентовидными, пластинчатыми, звездчатыми, дисковидными и др.), размерам, числу, строению, местоположению и набору фотосинтезирующих пигментов.

У мелководных (зеленых) водорослей фотосинтезирующими пигментами являются в основном хлорофиллы а и b, поглощающие красный и желтый свет. У бурых водорослей, обитающих на средних глубинах, куда проникает зеленый и синий свет, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофиллы а и с, а также каротин и фукоксантин, имеющие бурый цвет. У красных водорослей, обитающих на глубинах до 270 м, фотосинтезирующими пигментами являются хлорофилл d (характерный только для этой группы растений) и имеющие красноватую окраску фикобилины — фикоэритрин, фикоцианин и аллофикоцианин, хорошо поглощающие синие и фиолетовые лучи.

Пиреноиды — особые включения, входящие в состав матрикса хроматофор и являющиеся зоной синтеза и накопления запасных питательных веществ.

Запасные вещества водорослей: крахмал, гликоген, масла, полисахариды и др.

Наземно-воздушная среда

Этим термином обозначается среда обитания, находящаяся на поверхности грунта, а также в нижних слоях атмосферы планеты. Растения, животные, бактерии, грибки – все это существует по большей части именно здесь.

Основные характеристики:

• в воздухе содержится большое количество кислорода, важнейшего элемента для жизни;
• здесь бывают времена года, меняется климат, поэтому почти все типы существ развивают приспособление к окружающему миру;
• минимальная замеченная температура, которой характеризуется эта зона — -89 градусов по Цельсию (в Антарктиде), а максимальная — +59.

Наземно-воздушная область обитания жизни неразрывно связана с другими сферами.

Водная среда

Для этого элемента обитания характерны огромное разнообразие живого, которое здесь присутствует, наличие множества бактерий, микроорганизмов, витаминов и минералов, которые питают рыб, лягушек, выдр, китов и прочее.

Главными свойствами здесь являются:

• температура воды, уровень ее кислотности и плотности на разных глубинах;
• приливы и отливы, обусловленные действием Луны;
• материально-вещественная характеристика: содержание тех или иных веществ, газов, минералов и т. д.;
• световой режим в толще воды.

Совокупность всего этого создает условия для успешного существования огромного количества организмов.

Водно-наземная (наземно-водная) среда

Как понятно из самого названия, здесь имеется в виду переходное состояние и тот класс растений, животных и бактерий, которым в определенных рамках дано существовать как в воде, так и на земле.

Примером здесь может стать целый класс земноводных: лягушек, змей, тритонов. Таблица земноводных насчитывает всего около 28 видов на территории России, а вот на Мадагаскаре их аж 247.

Обитатели этой среды отличаются особенным строением как мышечной, так и дыхательной и зрительной систем, что позволяет им нормально чувствовать себя и в воде, и на земле.

Польза и значение в аквариуме и природе

Зона распространения хламидомонады гораздо шире, чем можно подумать. Эта зеленая водоросль встречается везде — в открытых водоемах, аквариумах, цветочных горшках, в заплесневевших уголках стен и даже на снегу. В последнем случае речь идет о самых стойких и живучих микроорганизмах, способных переносить критически низкие температуры и окрашивать поверхность ледяной корки собственным пигментом. Именно поэтому снег с распространяющимися по нему хламидомонадами зачастую приобретает не только зеленый, но и желтый, бурый и даже красный оттенок.

Главное условие распространения микроорганизма — цветение воды, которое наблюдается при длительном ее застое. Неудивительно, что в случае редкой ее смены стенки аквариумов, искусственных прудов и бассейнов начинают покрываться зеленым налетом. Кроме того, подобные отложения наблюдаются во влажной среде в случае постоянного нахождения на солнце. Если в естественных условиях от хламидомонады одна только польза, то в аквариумах и в быту она может способствовать распространению болезнетворных бактерий, являясь для них пищей.

Можно связать появление водорослей в аквариуме с запуском в него новых жителей, которые могут принести микроорганизмы на себе. Избежать этого поможет недельный карантин, после которого рыбок можно смело пускать в общий аквариум. Слишком большое количество зеленых водорослей считается опасным и для естественных водоемов, которые рискуют превратиться в болотистые топи. В этом случае рекомендуется проводить регулярную чистку и дезинфекцию воды (перекисью водорода для аквариума и более сложными смесями для больших емкостей).

У этой медали есть и обратная сторона, ведь мало кто знает, что хламидомонада способна питаться всевозможными отходами, держась на поверхности воды до полного ее очищения и лишь потом возвращаясь на дно. Именно поэтому некоторые специалисты охотно используют бактерию для очищения загрязненных водоемов, следя за тем, чтобы ситуация не выходила из-под контроля.

Зеленым водорослям можно найти и другое полезное применение. Например, практикуется их искусственное выращивание в специальных лабораториях для изучения некоторых важных генетических вопросов и определения степени токсичности исследуемых образцов воды.

Наземная среда

Наиболее заселенный живыми организмами участок биосферы, который характеризуется легким доступом к жизненно важному кислороду и источникам питания. Лучше всего в процессе эволюции к этой сфере существования приспособились позвоночные животные и членистоногие, многоклеточные.

Наземная среда характеризуется большой зависимостью от водных источников и в некоторых местах сталкивается с опасностью высыхания. Здесь постоянно меняется уровень влажности, температура воздуха, наблюдается изменение времени суток, месяцев и лет. Биология наземных существ очень сильно зависит от фактора их территориального нахождения.

Почва

Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, который просто переполнен различными организмами. Здесь живет множество существ, которые в процессе переработки веществ в некотором роде и создают грунт. В структуре почвы присутствует вода в больших количествах, газы.

Основные обитатели: беспозвоночные, насекомые, черви, простейшие. Масса одних только беспозвоночных в грунте может достигать невероятного значения – до 50 центнеров на 1 га площади! Один земляной червь пропускает через себя около 9 тонн на 1 га органики, которая в конечном итоге составляет материал для гумуса (основная почвенная ценность для растений).

Способы борьбы

Быстрое разрастание некоторых видов водорослей создает немало хлопот владельцам бассейнов, комнатных аквариумов или искусственных водоемов на собственном участке. Появление спирогиры может спровоцировать гниение в воде, и поэтому с ней рекомендуют бороться всеми возможными способами. Химические препараты против нее не действуют, поэтому гораздо проще предотвратить загрязнение воды и появление этого вида водорослей, чем потом заниматься ее выведением. Наиболее эффективными методами выведения зеленой массы являются:

1. Распространение экосреды — способ, предполагающий снижение интенсивности освещения, высадку кустарников и деревьев с густыми кронами, способных создать тень над водоемом. Кроме того, в воду нужно запустить те виды рыб, рационом для которых будет именно спирогира (белый амур), но которые не будут конфликтовать с другими обитателями
2. Очищение — ручное или механизированное. Метод достаточно кропотливый, но не сложный. Чистка должна осуществляться раз в 3−4 дня, но собрать удается крупные нити, а мелкие остаются в воде и продолжают разрастаться.
3. Обработка специальными средствами — не самый эффективный способ и не рекомендуемый с точки зрения экологии окружающей среды. Использование химикатов способно убить не только часть водорослей, но и рыб, и другие растения. Применение химикатов рекомендовано только в случае очистки декоративных прудов без обитателей.

Чтобы вывести спирогиру из аквариума и не допустить ее возникновения, рекомендуется соблюдать световой режим, при необходимости уменьшая интенсивность освещения. Кроме того, можно запустить мелких креветок, рацион которых состоит из водорослей. Хороший эффект дают ультрафиолетовые лампы, которыми рекомендуется обрабатывать воду 1−2 раза в неделю.

Борьбы со спирогирой может оказаться опасной для аквариума и его обитателей, поэтому из всех доступных способов рекомендуется выбирать тот, который будет наименее опасным и вредным. В запущенных случаях лучше обратиться к специалистам, которые занимаются профессиональной чисткой искусственных водоемов.

Экологические факторы мест обитания

На каждый участок окружающей нас природы действуют различные экологические факторы, которые делятся на две большие группы: биотические и абиотические. Первые относятся к живой природе, другие – к неживой. Техногенная деятельность человека действует все сильнее на абиотические факторы мест обитания.

Увеличение температуры окружающей среды, обезвоживание, выкачивание полезных ископаемых в огромных количествах, прочие явления – все это очень сильно влияет на живую природу.

Вырубка лесов, образование огромных карьеров, выращивание искусственных сортов растений, заболачивание почвы – это только малая часть того, к чему приводит социальная деятельность людей.

Типичные представители

Одним из известнейших представителей морских овощей является ламинария. Она знакома каждому человеку в качестве морской капусты. Это растение люди употребляют в пищу. У ламинарии есть цилиндрический стволик, или стебель. Его длина не превышает полуметра. От стебля отходят листовые пластины, размеры которых составляют по несколько метров.

На территории Тихоокеанского побережья Латинской Америки обитает макроцистис – гигантская бурая водоросль. Длина ее слоевища составляет от 50 до 60 метров, и это не предел. В северных морях можно наблюдать литораль. Это такая часть дна, которая обнажается при отливе. Именно здесь можно обнаружить заросли фукуса. В Южной Атлантике обитает саргассума, по внешнему виду напоминающая виноград. Только эта разновидность водорослей свободно плавает по водной поверхности. Все остальные виды прочно прикреплены ко дну.

Значение в природе

Признаки наличия в водоеме хламидомонады – цветение. Большое количество водорослей говорит о загрязнении вод. В процессе жизнедеятельности растение очищает окружающую среду, поглощая органические вещества.

Но избыток хламидомонады в водоемах может оказаться губительным для рыб и другой растительности. Выделяя углекислый газ и повышая уровень продуктов распада, водоросль оказывает негативное влияние на окружающую среду. Значение хламидомонады в природе неоднозначно.

В научных целях ее выращивают в специальных лабораториях и используют в различных опытах и для определения токсичности водоемов.

Структура, циклы и предназначение

Несмотря на огромное количество видов зеленых водорослей, которые поражают своим разнообразием, ученые смогли выделить несколько общих характеристик этих живых растительных организмов.

Особенности строения и жизненный цикл

Клетки пластид, которые входят в состав водорослей, чаще всего имеют чашевидную форму, и, помимо классического зеленого, они включают в свой состав желтый (лютеин) и красно-оранжевые пигменты каротиновой группы (зеаксантин, виолаксантин, неоксантин и пр.). Сам хлоропласт имеет особое внутреннее включение — пиреноид, который пронизан 2−6 ограниченными мембранами компартментами, именуемые тилакоидами.

При этом зеленые водорослевые пластиды имеют сдвоенные мембраны, что свойственно красным водорослям и другим более развитым растительным организмам.

Жизненный цыкл зеленых водорослей зависит от среды их обитания

Клетки большинства видов рассматриваемой группы имеют сократительные вакуоли, под которыми подразумеваются одномембранные органоиды с клеточным соком в средней части. Не исключено и наличие стигмы — внутриклеточного органоида с ярко-красными пятнами, благодаря которому организм способен двигаться по направлению к или от светового источника.

Практически идентичные по своей структуре жгутики нередко имеют разную длину, при том что их может быть два и более. Эти изоконты не имеют боковых волосков (мастигонем), однако, это вовсе не означает, что у водорослевых жгутиков полностью отсутствуют любые волоски или чешуйки.

Фактором усиленного роста водорослей является повышение температуры среды их обитания

Жизненный цикл этих растительных организмов напрямую зависит от их вида и среды обитания. Всего же ученые выделяют три основных цикла их развития:

• Гаплобионтный (зиготическая редукция), для которого свойственно высвобождение гаметы через пору материнской клетки и ее дальнейшее слияние с другой гаметой через трубку. Далее происходит преобразование в зигоспору, в которой после периода покоя образуется 4 зооспоры с последующим формированием полиэдра в каждой из них.
• Гапло-диплобионтный (спорическая редукция), при котором вышедшие из материнской клетки гаметы сливаются в воде, образуя не двух, как в гаплобиотном цикле, а четырехжгутиковые зиготы, свободно парящие в водных массах. Следующий этап предполагает прикрепление зиготы к любой твердой поверхности и ее покрытие плотным слоем, после чего происходит формирование кодиолума, уходящего на длительный покой. Повторная активация этих дубинкообразных клеток, как правило, становится возможной при наступлении благоприятных условий. В итоге из кодиолума выделяется от 4 до 16 спор, формирующих новые нити и все повторяется вновь.
• Диплобионтный (гаметическая редукция), характеризующийся делением крупного ядра, которое образуется при оседании планозиготы и формировании отдельного нитчатого таллома.

Наиболее благоприятным фактором для развития водорослей является повышение температуры, поэтому совсем неудивительно, что их бурный рост можно наблюдать в теплых водах и при наступлении весеннего и летнего сезонов.

Роль для человечества и окружающей среды

Крайне трудно недооценить значение зеленых водорослей в биосфере, ведь поглощая выделяемый животными и людьми углекислый газ, они отдают кислород, без которого жизнь на планете становится невозможной по определению. Благодаря этой уникальной особенности, растения широко используются не только на земле, но и в космических полетах, а также на подводных суднах. Кроме того, их часто применяют в качестве своеобразного индикатора уровня загрязнения воды, воздуха и других важнейших экосистем.

Огромное количество всевозможных витаминов, минералов и микроэлементов, которые входят в состав этих растительных организмов, позволяет активно использовать определенные их виды в кулинарии (особенно любят этот компонент жители стран Юго-Восточной Азии), а также в косметологии. Самые эффективные маски, крема, сыворотки и глины для обертывания, как правило, обязательно содержат экстракты этих удивительных растений.

Кроме того, морские водоросли играют огромную роль в фармакологии, ведь их полезные качества и свойства активно используются для изготовления самых разных лекарственных препаратов для внутреннего и наружного применения.

Отдел Моховидные

Моховидные произошли от водорослей и представляют собой эволюционный тупик. Отдел Моховидные включает около 25 тыс. видов. Обычно размеры мхов от 1 мм до 60 см. Одни мхи представляют собой таллом, другие имеют стебель и листья. Моховидные не имеют корней. Некоторые из них имеют одно- или многоклеточные ризоиды, которыми они прикрепляются к грунту и поглощают воду и минеральные вещества.
В жизненном цикле мхов гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом. Это отличает их от остальных высших растений. Гаметофит развивается из гаплоидной споры. У разных видов мхов гаметофит может быть однополым (двудомным) или двуполым (однодомным). На гаметофите в органах полового размножения (гаметангиях) образуются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Мужские половые органы называются антеридии, женские — архегонии. Оплодотворение происходит в присутствии капельно-жидкой влаги. Из оплодотворённой зиготы развивается коробочка со спорами.
Таким образом, взрослое растение мха — половое поколение (гаметофит), а коробочка со спорами — бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения не разделены, а представляют одно растение. Также мхам свойственно и вегетативное размножение. Наиболее крупный класс моховидных — Листостебельные мхи. Различают зелёные мхи (кукушкин лён) и сфагновые (белые) мхи (сфагнум).
Зелёные мхи. Представитель — кукушкин лён, многолетнее растение высотой до 20 см. Широко распространён в еловых лесах, на болотах. Гаметофиты кукушкиного льна раздельнополы (двудомны), имеют прямостоячие неветвистые стебли с острыми листьями и ризоиды. На верхушках мужских и женских гаметофитов формируются антеридии и архегонии. Во время дождя или росы двужгутиковые сперматозоиды проникают к яйцеклеткам и сливаются с ними. После оплодотворения на женских растениях образуется диплоидный спорофит — коробочка на длинной ножке. Внутри коробочки формируется спорангий с гаплоидными спорами. Попадая в почву, спора прорастает в зелёную ветвящуюся нить — протонему, похожую на зелёную водоросль. Часть протонемы углубляется в почву, теряет хлорофилл и превращается в ризоиды; а из наземной части протонемы образуется стебель мха с листьями.
Сфагновые (белые) мхи. Представитель — сфагнум, играет важную роль в формировании и жизни болот. Сфагнум беловато-зеленого цвета, так как содержит большое количество воздухоносных клеток, имеет ветвистые стебельки, усаженные мелкими листьями, и не имеет ризоидов. Поглощение воды осуществляется всей поверхностью. Сфагновые мхи растут верхней частью побегов, а нижняя часть отмирает. В результате образуются залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию мхами кислой среды.
Значение. Мхам принадлежит важная роль в природе: как накопители влаги они участвуют в регулировании водного баланса лесов и соседних территорий.
Человеком торф используется в качестве топлива, как термоизолятор, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в химической промышленности для получения парафина, фенола, аммиака, уксусной кислоты, метанола, красителей и других веществ, в медицине при грязелечении, а также может быть использован как бактерицидный перевязочный материал, так как обладает антисептическим действием.

Отдел Плауновидные

Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные — древние группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые, в свою очередь, произошли от зелёных водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришёлся на каменноугольный период, после чего многие виды вымерли.
Плауновидные — это травянистые, многолетние растения, встречающиеся в сыроватых хвойных и смешанных лесах. В настоящее время насчитывается около 1 тыс. видов. Они имеют стелющийся стебель с множеством веток, покрытых мелкими тёмно-зелёными листьями, укреплённый в почве с помощью придаточных корней. Верхушечные побеги заканчиваются спороносными колосками.
Из споры образуются мелкие заростки (2–3 мм), которые развиваются под землей, через 15–20 лет на них образуются архегонии и антеридии. В них формируются многожгутиковые сперматозоиды, которые в присутствии воды оплодотворяют яйцеклетки, и из диплоидной зиготы развивается новое растение. Кроме того, плауновидные могут размножаться вегетативно (частями стебля).
Значение. Плауны растут очень медленно и подлежат охране. Животными не поедаются. Используются в медицине (некоторые содержат яд, сходный по действию с кураре, другие используются как присыпка, третьи — для лечения алкоголизма).

Отдел Хвощевидные

Хвощевидные — это многолетние травянистые растения, обитают на влажной кислой почве в сырых лесах, на болотах, влажных полях и лугах. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов. Имеют хорошо развитое корневище с клубнями. Побеги состоят из члеников (междоузлий). В клеточных стенках накапливается кремнезём, который выполняет механическую и защитную роль. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.
Весной на корневищах отрастают розоватые спороносные побеги со спороносными колосками, на которых образуются гаплоидные споры. Из них вырастают мужские и женские (более крупные) заростки. Оплодотворение осуществляется в жидкой среде. Из диплоидной зиготы развивается спорофит.
Значение. Хвощи несъедобны для животных, являются сорняками пастбищ и полей. Хвощ полевой применяют в медицине как мочегонное средство.

Отдел Папоротниковидные

Папоротники — многолетние, чаще травянистые растения лесов умеренной зоны (орляк), водоёмов (сальвиния) или древовидные, лиановые, эпифитные обитатели влажных тропиков. В настоящее время насчитывается около 10 тыс. видов.
Спорофит папоротников разделён на корень, стебель и лист. Корни придаточные, отходящие от корневища. Стебли развиты плохо, и листва по массе и размерам преобладает над стеблем. На нижней части листа развиваются спорангии.
Из споры развивается заросток — небольшая многоклеточная пластинка зелёного цвета и с ризоидами (самостоятельное растение). На заростке формируются антеридии (мужские половые органы) и архегонии (женские половые органы). Заростки одних видов двуполые, других — однополые. В антеридиях образуются сперматозоиды, в архегониях — яйцеклетки. Для их слияния необходимо наличие воды. После оплодотворения из зиготы развивается растение папоротника. Таким образом, заросток — половое поколение (гаметофит), а взрослое растение папоротника — бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения разделены. Также папоротникам свойственно и вегетативное размножение (например, отделением корневища).
Значение. Роль древних папоротников, а также хвощей и плаунов состояла в образовании залежей каменного угля и насыщении атмосферы кислородом. Некоторые виды современных папоротников употребляются в пищу, используются в медицине (глистогонные средства) или как декоративные растения.

Семенные растения

Рассмотренные выше споровые растения имеют два общих свойства:

1. Для осуществления полового процесса им необходима капельно-жидкая влага, что ограничивает их распространение.
2. Образующиеся споры мелкие, содержат мало питательных веществ и имеют слабую жизнеспособность. Это же относится к развитию из зиготы зародыша споровых растений.

Более прогрессивными с эволюционной точки зрения являются семенные растения. Им для оплодотворения не требуется вода, а семя (единица расселения семенных растений) содержит запас питательных веществ. Семя представляет собой маленький спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями — семядолями. В нём содержится запас питательных веществ, необходимый для первоначального этапа развития.
Взрослые семенные растения — спорофиты. Они образуют два типа спор: мужские (микроспоры) и женские (мегаспоры). Микроспоры продуцируются в мужских шишках (у голосеменных) или в пыльниках (у цветковых). Внутри пыльцевого зерна микроспора делится, и возникает мужской гаметофит, в котором образуются мужские гаметы. Мужские гаметы, формирующиеся внутри микроспоры, как правило, лишены жгутиков, не способны активно двигаться и называются спермиями. Мегаспоры образуются в семязачатках женских шишек или завязи. Единственная зрелая женская спора остаётся в семязачатке, здесь из неё развивается женский гаметофит (зародышевый мешок), где и образуется яйцеклетка. Таким образом, гаметофиты у семенных растений крайне редуцированы, и весь цикл их развития протекает на спорофите.
К семенным растениям относятся голосеменные (размножаются семенами, но не образуют плодов) и покрытосеменные (семена заключены в плоды).

Отдел Голосеменные

В отделе Голосеменные выделяют 6 классов: Семенные папоротники, Саговниковые, Беннеттитовые, Гнетовые, Гинкговые, Хвойные. Из них семенные папоротники и беннеттитовые полностью вымерли. Наиболее широко голосеменные были распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру. Ныне живущих голосеменных около 720 видов. Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками, лианами.
И в природе, и в жизни человека второе место после цветковых занимают хвойные. Их насчитывается около 560 видов. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник и др.
Строение. Хвойные имеют стержневую корневую систему. Часто содержат микоризу. Древесина на 90–95% образована прочной проводящей тканью. Среди хвойных есть листопадные виды и вечнозелёные. У листопадных видов (лиственница) листья плоские и мягкие. У вечнозелёных (большинство хвойных) листья игольчатой формы и жёсткие. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды. Хвоя содержит витамин С и выделяет фитонциды.
Размножение. Рассмотрим размножение хвойных на примере сосны. Сосна — однодомное (обоеполое растение). На верхушках молодых побегов образуются красноватые женские шишки. Шишка состоит из оси, на которой расположены чешуи, а на каждой чешуе находятся два семязачатка. У основания молодых побегов сосны расположены группы зеленовато-жёлтых мужских шишек. В них формируется пыльца. Каждая пылинка снабжена двумя воздушными мешками. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на семязачатки женских шишек, после чего их чешуи плотно смыкаются и склеиваются смолой. Пылинка остаётся лежать внутри семязачатка до весны следующего года. От опыления до оплодотворения проходит 12–14 месяцев. Пыльца прорастает, из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, а из генеративной — два спермия. Один сливается с яйцеклеткой, а второй погибает. Из зиготы развивается зародыш с запасом питательных веществ, из покрова семязачатка образуется кожура семени. После созревания семян чешуйки шишки расходятся, и семена высыпаются.
Значение. Наиболее широко хвойные распространены в умеренной зоне северного полушария, где они образуют тайгу. Человек использует хвойные как строительный материал, сырье для целлюлозно-бумажной промышленности, топливо, как источник получения смол, эфирных масел, лекарственных средств и т. д. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Секвойя и мамонтово дерево — представители кипарисовых — обладают ценной древесиной («красное дерево»). Некоторые секвойи достигают высоты более 100 м и возраста 3–4 тыс. лет. Представители саговниковых используются человеком в пищу («хлебное дерево»).

Отдел Покрытосеменные (Цветковые)

Покрытосеменные — эволюционно наиболее молодая и самая многочисленная группа растений. Отдел включает около 250 тыс. видов. Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах, составляют основную массу растительного вещества биосферы и являются важнейшими производителями (продуцентами) органики на суше.
Доминирующая роль цветковых обусловлена рядом прогрессивных особенностей:

1. Появление цветка — органа, совмещающего функции бесполого размножения (образование спор) и полового (формирование семени).
2. Образование в составе цветка завязи, заключающей в себе семязачатки (семяпочки) и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды.
3. Формирование из завязи плода: семена находятся внутри плода, и поэтому защищены (покрыты) околоплодником. Кроме того, плод позволяет использовать различных агентов для распространения семян (насекомых, птиц, летучих мышей, а также потоки воздуха и воды).
4. Двойное оплодотворение, в результате которого образуется диплоидный зародыш и триплоидный (а не гаплоидный, как у голосеменных) эндосперм.
5. Максимальная редукция гаметофита. Мужской гаметофит — пыльцевое зерно — состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной, которая делится, образуя два спермия. Женский гаметофит состоит из восьми клеток зародышевого мешка, одна из которых становится яйцеклеткой.
6. Размножение и семенами, и вегетативными органами.
7. Усложнение и высокая степень дифференциации органов и тканей. В частности, наиболее совершенная проводящая система: ксилема представлена сосудами, а не трахеидами, во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники.
8. Быстрое протекание процессов роста и развития у однолетних форм.
9. Большое разнообразие жизненных форм: деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, многолетние травы, однолетние травы и т. д.
10. Могут образовывать сложные многоярусные сообщества благодаря большому разнообразию жизненных форм.

Значение покрытосеменных в жизни человека трудно переоценить. Практически все культурные растения принадлежат к этому отделу. Древесина покрытосеменных используется в промышленности, строительстве, производстве бумаги, мебели и т. д. Многие цветковые растения используются в медицине.
Систематика. Отдел Покрытосеменные (Цветковые) делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные произошли от двудольных и являются менее многочисленными. Двудольные отличают от однодольных по ряду признаков. По каждому из признаков существует множество исключений. Единственный абсолютный признак — строение зародыша.

Половые процессы

Для представителей отдела характерно несколько типов половых процессов:

• изогамия – гаметы одинаковы и подвижны,
• анизогамия – гаметы различны по размерам, форме,
• оогамия – женская гамета крупная клетка без жгутика, а мужская – небольшая клетка со жгутиком.

Особый половый процесс водорослей – конъюгация. Она представляет собой сливание не гамет, а вегетативных клеток без жгутиков. Конъюгация – процесс соединения клеток с помощью выростов и формирования копуляционного канала, по которому содержимое одной клетки перемещается в другую. В результате развивается зигоспора, а затем образуется взрослый организм.