Отдел Хвощевидные. Морфологическая и биологическая характеристика современных хвощей. Цикл развития. Виды хвощей, их использование в фармации.

В настоящее время отдел представлен 32 видами, в Смоленской области 6 видов (все многолетние корневищные травянистые растения). Правда некоторые виды широко распространены, имеет большие ареалы и не занесены в Красную книгу. Основные морфологические черты следующие.

1. ярко выраженное членистое строение надземных побегов с пустыми полыми междоузлиями и выполненными узлами

 2. листья хвощей сильно редуцированы и представлены буроватыми чешуйками, собранные мутовками в узлах побега. Листья не способны фотосинтезу, они выполняют защитную функцию, предохраняя узлы (и интеркалярную меристему) от затекания воды и механических повреждений

 3. функцию фотосинтеза выполняют стебли, поэтому для многих видов характерен разветвлённый побег

4. хвощи – корневищные растения (быстрое вегетативное размножение и быстрый захват территории), корневая система придаточного типа

5. клетки пропитаны кремнезёмом, поэтому ткани приобретают особую прочность и практически не поедаются животными и грибами.

Надземные побеги у хвощей могут быть разными, поэтому выделяют две группы: - хвощи с однотипными побегами. Спороносные колоски развиваются на верхушке вегетативного побега (хвощ лесной, хвощ зимующий) - хвощи с двумя видами побегов (хвощ полевой). У хвоща полевого весной развиваются бурые спороносные побеги, на их верхушках формируются спороносные колоски. После спороношения эти побеги отмирают. В конце весны, в мае, развиваются вегетативные фотосинтезирующие побеги. Тип строения стели у хвоща тоже особый – артростель закрытого типа. В центре находится крупная полость, проводящие пучки коллатеральные закрытого типа располагаются по одной окружности. Хорошо развита первичная кора. Клеточная стенка хвощей содержит много кремнезёма, что придаёт им прочность и делает несъедобными. Чередование поколений у хвощей аналогично таковому у плаунов, однако, гаметофиты могут быть как обоеполыми, так и раздельнополыми.

Развитие с чередованием поколений. На верхушках вегетативных побегов развиваются спороносные колоски. У хвоща полевого колоски развиваются на особых весенних генеративных побегах. Колоски состоят из спорофиллов, на внутренней поверхности которых развиваются спорангии. В них находится особая спорогенная ткань, клетки которой делятся мейозом, и дают гаплоидные споры. После созревания споры рассеиваются и, попав в благоприятные условия, развиваются в гаметофит (заросток). У многих хвощей заростки обоеполые, на них формируются антеридии и архегонии, в которых образуются гаметы79 (митоз). Половой процесс требует наличия капельно-жидкой влаги, и из образовавшейся зиготы развивается молодой спорофит. Хвощ полевой – многолетнее растение с ветвистым членистым корневищем, расположенным глубоко (до 1м) в почве. На корневищах образуются клубеньки, в которых откладывается крахмал. От узлов корневища отходят придаточные корни. Надземные побеги бывают двух видов: весенние и летние. Летние побеги – хлорофиллоносные, напоминают ёлочки. В стебле и его разветвлениях синтезируются органические вещества, которые откладываются в корневищах и клубнях. Весной на растении появляются розовато-бурые не ветвистые побеги. На их верхушках образуются спороносные колоски, несущие спорангии, где созревают гаплоидные споры. Спора снабжена придатками в виде 4-х очень гигроскопичных спиральных лент, в зависимости от степени влажности воздуха они закручиваются или раскручиваются. В сухую погоду пружинки раскручиваются и споры разносятся ветром или водой. Во влажной почве из спор вырастают очень маленькие, размером с булавочную головку зелёные заростки. Заростки обоеполые, но архегонии развиваются раньше антеридиев, что увеличивает вероятность оплодотворения чужими сперматозоидами. Сперматозоиды многожгутиковые, в присутствии воды они сливаются с яйцеклетками, и из зиготы развивается новое растение.

Трава хвоща полевого содержит алкалоиды (эквизетин, никотин, 3-метоксипиридин), сапонин эквизетонин (около 5%), флавоноиды, органические кислоты (аконитовая, яблочная, щавелевая), жирное масло (3-3,5%), эфирное масло, большое количество солей кремниевой кислоты, растворимых в органических соединениях, горечи, дубильные вещества, смолы и полиоксиантрахиноновые соединения.Среди всех хвощей(Хвощ болотный, Х.луговой, Х.лесной и др.) только один вид — хвощ полевой применяется в научной медицине в качестве мочегонного средства при отеках на почве недостаточности кровообращения. Остальные виды являются нежелательными к нему примесями. Хвощ болотный ядовит.

Отдел Папоротниковидные. Общая характеристика класса Полиподиопсиды. Особенности морфологической организации папоротников. Смена ядерных фаз и чередование поколений. Использование папоротников фармации.

В настоящее время это наиболее многочисленная группа среди споровых сосудистых растений. Они насчитывают более 12 000 видов из 300 родов. Распространены папоротники практически по всему земному шару, начиная от пустынь и арктических тундр до болот и тропических лесов. Две трети видового разнообразия папоротников сосредоточены в тропических широтах, остальные населяют умеренные области Земли. Папоротники представлены многочисленными жизненными формами - от тропических древовидных форм, достигающих высоты 25 м и диаметра ствола 50 см, до крошечных растений длиной всего лишь несколько миллиметров.

Полиподиопсиды.Современные папоротники. Геологическая история восходит к карбону. Многолетние и редко однолетние растения, варьируют от мелких форм до достаточно крупных. Стебли представлены стволами (у древесных форм весьма крупных размеров) или превращены в корневища. Листья различных типов по размерам, форме, жилкованию, плотности. Спорангии, как правило, собраны в сорусы. Равноспоровые и разноспоровые растения. Гаметофиты у большинства полиподиопсид зеленые, наземные, обоеполые, но у представителей разноспоровых - раздельнополые и сильно редуцированные.

Главная особенность папоротников – это строение их листьев (вайи). Листья очень крупные, считается, что они имеют синтеломное происхождение (объединение фрагментов наземных риниофитов)

Стебель всегда располагается под землёй, его нижняя часть видоизменяется в корневище, от которого отрастают придаточные корни. Одни папоротники имеют длинные корневища (орляк), другие – короткие (щитовник мужской).

В жизненном цикле папоротников преобладает бесполое поколение - спорофит.

Спорофит является господствующей фазой в жизненном цикле папоротников. Особенности жизненного цикла и строение спорофита папоротников мы рассмотрим на примере равноспорового папоротника щитовника мужского (Dryopteris filix-mass) из класса полиподиевых (Polypodiopsida).

Щитовник мужской - травянистое бесстебельное растение с крупными листьями, которые называют вайами. В отличие от обычных листьев, вайи нарастают не основанием, а верхушкой, как побеги, и развиваются достаточно долго. На нижней стороне листовых пластинок щитовника находятся скопления спорангиев, именуемые сорусами. Спорангии крепятся кплаценте и сверху прикрыты своеобразным защитным зонтиковидным покрывалом - индузиумом.

Созревшая спора, попав в благоприятные условия, например, на влажную почву прорастает и развивается в небольшую (диаметром около 1 см) сердцевидную зеленую пластиночку - заросток. Заросток является гаметофитом папоротников. На нижней стороне, которой заросток крепится к почве, развиваются многочисленные ризоиды. Здесь же формируются антеридии и архегонии. Оплодотворение происходит при наличии капельножидкой влаги. Возникшая в результате оплодотворения диплоидная зигота дает начало молодому спорофиту, который некоторое время остается прикрепленным к заростку и частично питается за его счет. Однако очень скоро заросток отмирает, а окрепший молодой спорофит начинает самостоятельное существование.

Основная сфера применения препаратов на основе папоротника – борьба с кишечными паразитами. Лечебные свойства папоротника находятся в прямой зависимости от его химического состава. Он содержит флаваспидовую и папоротниковую кислоты, производные флоролюцина (албаспидин и аспидинол), производные фицилиновой кислоты (флицин и аспадинол).Эти вещества являются сильными ядами, вызывающими паралич мускулатуры ленточных червей (бычий, свиной, карликовый цепень и др.).

39. Отдел Голосеменные, общая характеристика и происхождение. Особенности размножения голосеменных. Жизненный цикл на примере сосны обыкновенной.

Первые голосеменные появились в конце девонского периода около 350 млн. лет назад; вероятно, они произошли от древних папоротниковидных, вымерших в начале каменноугольного периода. В мезозойскую эру — эпоху горообразования, поднятия материков и иссушения климата — голосеменные достигли расцвета, но уже с середины мелового периода уступили свое господствующее положение покрытосеменным. В составе голосеменных выделяют классы: Гинкговидные (Ginkgophyta);Гнетовидные (Gnetophyta);Саговниковидные (Cycadophyta);Хвойные, или Сосновые.

Отдел современных голосеменных насчитывает более 700 видов. Несмотря на относительно малую

численность видов, голосеменные завоевали почти весь земной шар. В умеренных широтах Северного полушария они на огромных пространствах образуют хвойные леса, называемые тайгой.

Современные голосеменные представлены преимущественно деревьями, значительно реже — кустарниками и очень редко —лианами; травянистых растений среди них нет. Листья голосеменных значительно отличаются от других групп растений не только по форме и размерам, но и по морфологии и анатомии. У большинства видов они игловидные (хвоя) или чешуевидные; у отдельных представителей они крупные (например, у вельвичии удивительной их длина достигает более 2—3 м), перисторассеченные, двулопастные и др. Листья располагаются поодиночке, по два или несколько в пучках.

Водопроводящая система (ксилема) голосеменных состоит преимущественно из трахеид, и лишь у некоторых групп имеются настоящие сосуды.

Подавляющее большинство голосеменных — вечнозеленые, одно- или двудомные растения с хорошо развитыми стеблем и корневой системой, образованной главным и боковым корнями. РаПодавляющее большинство голосеменных — вечнозеленые, одно- или двудомные растения с хорошо развитыми стеблем и корневой системой, образованной главным и боковым корнями. Расселяются они семенами, которые формируются из семязачатков. Семязачатки голые (отсюда название отдела), расположены на мегаспорофиллах или на семенных чешуях, собранных в женские шишки.

В цикле развития голосеменных наблюдается последовательная смена двух поколений —спорофита и гаметофита с господством спорофита. Гаметофиты сильно редуцированы, причем мужские гаметофиты голо- и покрытосеменных растений не имеют антеридиев, чем резко отличаются от всех разноспоровых бессеменных растений.

Голосеменные включают шесть классов, два из которых полностью исчезли, а остальные представлены ныне живущими растениями. Наиболее сохранившейся и самой многочисленной группой голосеменных является класс Хвойные, насчитывающий не менее 560 видов, образующих леса на обширных пространствах Северной Евразии и Северной Америки. Наибольшее число видов сосны, ели, лиственницы встречается у побережий Тихого океана.

Весной на молодых побегах появляются шишки. В основании одних побегов собраны мужские шишки. На верхушках других расположены 1-2 женские шишки. На чешуях мужских шишек развиваются по два пыльника (микроспорангия). В них, в результате мейотического деления, образуются гаплоидные микроспоры. Каждая микроспора, не покидая пыльника, прорастает в мужской гаметофит – пыльцу. Пыльца имеет два воздушных пузырька, что облегчает её перенос ветром. На верхней стороне чешуй женских шишек находятся по два семязачатка. В каждом из них, в результате мейотического деления образуется четыре мегаспоры. Одна из них прорастает в женский гаметофит с двумя женскими половыми органами – архегониями, три оставшихся отмирают. Для того, чтобы семязачаток развился в семя, сначала должно произойти опыление, затем оплодотворение. При опылении пыльца попадает на семязачатки, расположенные открыто на женской шишке. Шишка зеленеет, чешуи срастаются, деревенеют. Пыльца же остаётся в состоянии покоя до следующего лета, когда она начинает прорастать. Образуется пыльцевая трубка, которая доносит спермии до архегониев, где один из них сливается с яйцеклеткой. Из зиготы развивается зародыш. Весь семязачаток превращается в семя. Зародыш погружен в ткань женского гаметофита, который к этому времени накапливает запасные питательные вещества. Эту ткань называют первичным эндоспермом, следовательно эндосперм голосеменных гаплоидный. Семя сосны снабжено лёгким крылышком. Семена созревают через 1,5 года после опыления. К этому времени шишки из зелёных становятся бурыми, в конце зимы в солнечные дни чешуи раздвигаются, и семена высыпаются. Благодаря крылышкам они разносятся ветром на большие расстояния.
40. Основные порядки класса Хвойные: Сосновые, Тисовые, Кипарисовые. Распространение и важнейшие представители. Использование представителей хвойных фармации.

Подкласс хвойные. Порядок сосновые. Семейство сосновые. Род сосна.

Род сосна включает около 100 видов и является самым большим родом в семействе сосновых. Обычно это стройные вечнозелёные деревья (50-75м, 1,2 м в диметре). Побеги двух типов. Длинные побеги покрыты бурыми листьями – чешуйками, в пазухах которых располагаются сильно укороченные побеги, несущие пучки из 2,3,5 (реже 4 и 8) хвоинок. Сосна сибирская (кедровая) несёт на укороченных побегах 5 хвоинок (у сосны обыкновенной 2). Виды рода ель – высокие стройные деревья, отличающиеся теневыносливостью и достигающие высоты 60-70м и 1-2м в диаметре. Они очень долговечны (500-600 лет). Листья расположены спирально, они четырёхгранные или плоские, на концах заострённые, держатся на дереве 5-7лет (у сосны – 2-3 года, у лиственницы – 1 год). На глинистых почвах ель обычно вытесняет другие виды хвойных.

Порядок тиссовые. Семейство тиссовые. Род тиссовые.

 Тисс ягодный (Кавказ) – большое дерево (35м, в диаметре 1м), живёт 3-4.000 лет. Хвоя плоская, широкая, направлена вверх. Древесина тяжелее воды, очень красива, прочна и не содержит смоляных ходов. Древесина, кора и хвоя тисса ядовиты. Порядок кипарисовые. Семейство кипарисовые. Род можжевельник. Наиболее богатый видами род. Небольшие вечнозелёные деревья или кустарники, иногда стелющиеся. Характерная черта рода состоит в том, что у всех молодых растений листья игловидные, а у взрослых особей разных видов могут быть или игловидными или чешуйчатыми. М о жжевельник обыкновенный. Вечнозеленые деревья или кустарники (от 2 до 12м), известны деревья в возрасте 2.000 лет. Листья многолетние, игловидные, собраны по 3 в мутовке. Мужские шишки мелкие, желтые, собранные группами в пазухах листьев. В женской шишке нижние чешуи являются кроющими, а три верхние – плодущими и имеют по семяпочке. После опыления и оплодотворения плодущие чешуи разрастаются, становятся сочными, окружают созревающие орешковидные семена и образуют шишкоягоду, имеющую черный с сизым налетом цвет. Созревают шишкоягоды к осени на второй год после опыления.

Использование голосеменных растений в фармакологии и медицине. Из сосны получают: 1. бальзамы, эфирные масла 2. получения душистое сосновое масло 3. «сосновую шерсть», из которой вяжут белье, рекомендуемое при ревматизме 4. сосна выделяет летучие вещества – терпены, которые угнетают многие микробы, поэтому воздух в сосновых лесах всегда чист от них.85 Шишкоягоды можжевельника применяют в составе мочегонных сборов

41.Отдел Покрытосеменные – вершина эволюции царства растений. Общая характеристика отдела. Крупнейшие ароморфозы в репродуктивной и вегетативной сфере цветковых растений.Многообразие жизненных форм, роль цветковых в формировании современной растительности.

 Покрытосеменные образуют один из наиболее крупных отделов царства растений — в нем насчитывается более 240000 видов. Они составляют основную часть растительной массы в биосфере. Покрытосеменные растения — это дуб, береза, яблоня, пшеница, рожь, капуста, пальма, подорожник и др. Многие виды покрытосеменных вошли в число культурных растений.

Представители покрытосеменных произрастают повсеместно: в сухих и влажных местах, в холодных и жарких районах Земли. Одни живут очень недолго — несколько дней. Например, эфемеры крупка весенняя, проломник Турчанинова живут 35-60 дней и дают семена. Другие живут сотни лет. Например, платан восточный, или чинар, живет до 2000 лет, достигает 50 м в высоту, а его ствол — около 18 м в окружности.

У растений, относящихся к этому отделу, семена покрыты тканями плода, который образуется из завязи пестика цветка. Благодаря этим особенностям отдел получил название Покрытосеменные или Цветковые.

Покрытосеменные (цветковые) растения чрезвычайно разнообразны по форме, по требованиям к условиям обитания, но всем им свойственны общие признаки строения, размножения и развития.

Основные ароморфозы покрытосеменных растений: 1. появление цветка – особого видоизменённого побега, специализация которого связана с половым размножением, формированием женских и мужских гаметофитов, а также с развитием семян

2. появление плодов, которые выполняют функцию распространения семян и обеспечивают семенам дополнительную защиту. Плоды позволили покрытосеменным захватывать новые территории и побеждать в конкурентной борьбе.

3. более сильная редукция гаметофитов по сравнению с голосеменными растениями, что обеспечивает ускорение развития цветковых растений

 4. дальнейшее совершенствование проводящей системы. Тип строения стели – эустель, в котором проводящими элементами являются более совершенные сосуды в составе ксилемы и ситовидные трубки в составе флоэмы. Совершенствование проводящей системы интенсифицировало обмен веществ и позволило освоить места обитания с более жёсткими условиями, в том числе сильно засушливые и холодные.

Двудольные (418 семейств).: Зародыш обычно с 2 семядолями, которые при прорастании семени чаще выносятся над землей. Листья простые или сложные, обычно разделены на черешок и пластинку. Жилкование листьев обычно перистое или пальчатое. Характерно вторичное утолщение стебля, в результате деятельности камбия. Проводящая система стебля в виде цилиндра. Кора и сердцевина дифференцированы. Имеется флоэмная паренхима. Первичный корешок зародыша обычно развивается в главный корень, от которого отходят боковые корни. Корневая система однолетников стержневая. Древесные и травянистые растения приобретают возможность к половому размножению. Цветки чаще 5-членные или 4-членные, реже 3-х. Оболочка пыльцевых зерен преимущественно 3- бороздная. Однодольные (122 семейства): Зародыш с одной семядолей, которая при прорастании семени обычно остается под землей. Листья простые, не разделены четко на черешок и пластинку. Жилкование параллельное или дуговое. Камбий и вторичный рост отсутствуют. Проводящая система в виде отдельных закрытых пучков. Флоэмная паренхима отсутствует. Нет ясно выраженной коры и сердцевины. Первичный корешок рано отмирает. Корневая система однолетников мочковатая. Травы и вторично древовидные формы, первичные древесные растения отсутствуют. Цветки в своей основе чаще всего 3- членные. Редко 4,2,5-членные. Оболочка пыльцевых зерен 1-бороздная.