ГМ-22 біологія і екологія 26.10.22

 26.10.2022

Комбіноване заняття (2 год.)

Тема 1.7. Еукаріоти: вищі рослини, тварини

Опрацювати: Біологія 10 клас (за посиланням «Підручники»), §§ 15-17, с.62-73

https://drive.google.com/file/d/1mJ8VclAG2Aqs838AlQt13NIR4iQwAsHL/view?usp=sharing

Виконати (письмово):

1. Вправа 1. Розгляньте запропоновані види рослин. Зіставте ілюстрації з відповідними назвами видів. Укажіть ознаки, за якими ви розпізнавали запропоновані види рослин (с.64-65).

Види вищих рослин: 1 – калина звичайна; 2 – плаун-баранець; 3 – сосна сибірська; 4 – хвощ польовий; 5 – зозулин льон волосконосний; 6 – орляк звичайний.

2. Вправа 2. За допомогою таблиці визначте їхню належність до однієї з груп

вищих рослин і запишіть таблицю в зошит.

Таблиця. ДЕЯКІ ОЗНАКИ ОСНОВНИХ ГРУП ВИЩИХ РОСЛИН

Морфологічні ознаки дорослої особини	Група	Представники
Стебло нерозгалужене, листки дрібні, зелені, коренів немає, ризоїди на стеблі, архегонії та антеридії на верхівках рослин	Справжні мохи
Стебло дихотомічно розгалужене, листки дрібні, з однією жилкою, корені додаткові, спороносні колоски (стробіли)	Плауни
Стебло членисте, з вузлами, містить кремнезем, листки редуковані, корені додаткові від кореневища, стробіли	Хвощі
Стебло підземне (кореневище) з додатковими коренями, листкоподібні пагони (вайї), спорангії у сорусах	Папороті
Стебло прямостояче, є тонка кора, деревина, камбій, листки у вигляді хвої, корені головні й бічні, насіння в шишках	Хвойні
Стебла трав’янисті або дерев’янисті, листки прості або складні, корені головні, бічні й додаткові, квітка, насіння, плоди	Квіткові

3. Вправа 1. Розгляньте запропоновані види тварин. Зіставте ілюстрації з відповідними назвами видів. Укажіть ознаки, за якими ви розпізнали запропоновані види тварин (с.72-73).

    Види справжніх багатоклітинних білатеральних тварин: 1 – планарія молочно-біла; 2 – равлик виноградний; 3 – медична п’явка; 4 – аскарида людська; 5 – хрущ травневий; 6 – ланцетник європейський.

4. Вправа 2. За допомогою таблиці визначте належність зображених тварин до

однієї із систематичних груп і запишіть таблицю в зошит.

Таблиця. ДЕЯКІ ОЗНАКИ ОСНОВНИХ ГРУП СПРАВЖНІХ ТВАРИН

Характерні ознаки	Група	Представники
Сплощене тіло, передній та середній відділи травної системи, органи виділення – протонефридії	Плоскі черви
Голова, тулуб, нога, мантія, черепашка, органи виділення – нирки	Молюски
Сегментація тіла, вторинна порожнина тіла, органи виділення – метанефридії	Кільчасті черви
Тіло вкрите кутикулою, первинна порожнина тіла, органи виділення – шкірні залози	Круглі черви
Хітиновий екзоскелет, змішана порожнина тіла, органи дихання – зябра, легеневі мішки, трахеї	Членистоногі
Зяброві щілини в глотці, нервова трубка, хорда, тіло вкрите шкірою	Хордові

 

ВИЩІ РОСЛИНИ, або Ембріофіти (Embryophyta), або наземні рослини, – група зелених рослин, пристосованих до життя на суходолі. За сучасними уявленнями, до вищих рослин належать Мохоподібні та Судинні рослини, представлені групами Судинні спорові та Насіннєві.

У вищих рослин є ознаки, що вказують на спорідненість із водоростями. Їхні клітинні оболонки побудовані з молекул целюлози що утворюють каркас. Клітинні оболонки, як правило, прозорі для сонячного світла, дуже стійкі до хімічних й механічних впливів, проникні для води й розчинених речовин.

У зелених рослин двомембранні пластиди з хлорофілами, утворюється полісахарид крохмаль, що відкладається про запас у вигляді зерен у стромі пластид тощо.

Проте умови життя на суші дуже відмінні від умов життя у воді: вони мінливіші та різноманітніші. Це стало причиною великих змін у організації наземних рослин:

а) наявність тканин;

б) поява вегетативних органів – кореня та пагона, що здійснюють усі процеси життєдіяльності;

в) ускладнення циклу відтворення. На відміну від своїх гаплоїдних предків вищі рослини характеризується чергуванням в онтогенезі двох поколінь – статевого (гаметофіт) і нестатевого (спорофіт). Гаметофітне покоління продукує гаплоїдні статеві клітини – гамети. Гамети зливаються в зиготу, з якої формується багатоклітинний зародок (ембріон), а згодом і спорофіт. Нестатеве покоління шляхом мейозу утворює спори, з яких розвивається гаметофіт.

Отже, ВИЩІ РОСЛИНИ (Ембріофіти) – це багатоклітинні рослини, в яких наявні тканини, органи та відбувається цикл відтворення з чергуванням поколінь.

Мохоподібні – це невисокі трав’янисті рослини, які є найбільш примітивними з вищих рослин. Про це свідчить їхня подібність із водоростями, як-то: відсутність ксилеми і флоеми, наявність ризоїдів, сланева будова тіла.

Водночас мохоподібні є вищими рослинами, які мають ознаки пристосування до життя на суходолі. У них з’явились покривні й основні тканини, прості за будовою стебло і листки.

Для мохоподібних характерне чергування поколінь, але на відміну від інших вищих спорових рослин у їхньому циклі відтворення гаметофіт переважає над спорофітом.

Найбільш відомими представниками мохоподібних є маршанція мінлива (печіночник звичайний), яка трапляється там, де ніколи не буває сухо: по берегах річок, у болотистих місцях, на вогких скелях, зрубах старих колодязів, стінах сільських хат тощо; зозулин льон і сфагнові (торф’яні) мохи.

Дослідженням мохоподібних займається окремий розділ ботаніки – бріологія.

Отже, Мохоподібні – вищі спорові безсудинні рослини, в яких у життєвому циклі переважає гаметофіт.

Для Судинних рослин (Tracheophyta), до яких належать Судинні спорові та Насіннєві, характерна тенденція до переваги і вдосконалення спорофіта при одночасному спрощенні гаметофіта. У цієї групи вже з’являються провідні тканини, які виконують дві важливі функції. По-перше, вони утворюють транспортну систему, що здійснює переміщення поживних речовин і води по всьому тілу. По-друге, тіло рослини отримує внутрішню опору.

Судинні спорові рослини (Pteridophyta) – вищі рослини, які розмножуються та розселюються за допомогою спор. Спори у цих рослин – особливі округлі клітини, які слугують для нестатевого розмноження та розселення. Вони мають оболонки для захисту від несприятливих умов, хлоропласти, ядро, незначаний запас поживних речовин. Спорові рослини поширені на вологих ділянках суходолу. У повітряному середовищі, яке є досить сухим і сприяє випаровуванню води, статевий процес значно ускладнюється. Через те у таких рослин формуються стійкі проти висихання спори. Вони розсіюються, потрапляють у сприятливі умови, і з них виростає покоління, що утворює гамети. І саме на цьому етапі вода є вирішальним чинником існування, оскільки забезпечує зустріч чоловічих гамет із жіночими. Із гамет після запліднення утворюється зигота, з якої формується багатоклітинний зародок, а згодом і спорофіт. За сучасними уявленнями, до судинних спорових рослин належать Плауни, Хвощі, Папороті.

Насіннєві (Spermatophyta) – група вищих судинних рослин, які розмножують-

ся та розповсюджуються за допомогою насіння. До насіннєвих рослин належать Голонасінні (Саговники, Хвойні, Гінкгові, Гнетові) та Покритонасінні (Квіткові).

Ознаками вдосконалення насіннєвих рослин є:

1) розмноження насінням, що містить зародок майбутньої рослини, запас поживних речовин і насіннєву шкірку, що захищає зародок від несприятливого впливу середовища;

2) поява пилку й запилення, що забезпечує перенесення пилкових зерен із сперміями до насіннєвих зачатків з яйцеклітинами;

3) наявність насіннєвого зачатка, що забезпечує запліднення та розвиток зародка за рахунок поживних речовин добре розвиненого нестатевого покоління;

4) запліднення незалежне від води, внутрішнє (спермії проникають до насіннєвого зачатка з яйцеклітиною через пилкову трубку, а не через водне середовище). Ці ознаки дали змогу насіннєвим рослинам пристосуватися до наземних умов життя і досягти вищого рівня розвитку порівняно зі споровими рослинами.

Отже, судинні рослини поділяють на дві групи – судинні спорові й насіннєві.

Яке місце тварин у системі еукаріотичних організмів?

Найбільш інформативними для науковців щодо визначення місця справжніх тварин у системі еукаріотів виявилися не гетеротрофне живлення і наявність глікокаліксу, а такі цитологічні критерії, як кількість й розташування джгутиків, форма мітохондріальних крист. У сучасній системі органічного світу (С. Едл із співавторами, 2012) для справжніх тварин визначили місце в групі Задньоджгутикові. Ця назва позначає заднє розташування джгутика в рухомій клітині (як у сперматозоонів більшості тварин), тоді як інші еукаріоти здебільшого мають передній джгутик.

Мітохондрії еукаріотів належать до найбільш консервативних органел, особливості яких не змінюються в ході адаптивної еволюції, тому будова мітохондрій вказує на походження певної еукаріотичної групи надійніше, ніж анатомічні чи фізіологічні ознаки. У справжніх тварин мітохондрії мають пластинчасті кристи, що є важливою відмінністю від інших груп, у яких мітохондрії можуть мати дископодібні чи трубчасті кристи.

Хлоропластів у всіх справжніх тварин немає, але в окремих видів поширений симбіоз з водоростями й ціанобактеріями, завдяки чому ці істоти можуть повністю відмовитись від гетеротрофного живлення. Так, у гідри зеленої в ентодермі живуть зелені водорості хлорела звичайна. Конволюта живиться, використовуючи зелену водорость платимонас, у клітинах елізії функціонують хлоропласти від жовто-зеленої водорості вошерії. Але у переважної більшості справжніх тварин живлення хемогетеротрофне, наявне активне переміщення у просторі (або упродовж життя, або на певній стадії онтогенезу).

Окрім того, для справжніх тварин характерні обмежений ріст, подразливість у формі рефлексів, відсутність клітинної оболонки, запасання глікогену, наявність зародкових листків, стадій бластули і гаструли в зародковому розвитку.

Усі види тварин об’єднано у групу СПРАВЖНІ ТВАРИНИ (Голозої). Вважається, що предками справжніх тварин були одноядерні амеби з тонкими нерозгалуженими псевдоніжками (філоподіями).

Отже, СПРАВЖНІ ТВАРИНИ – клітинні еукаріотичні організми, спорідненість яких доводять такі найзагальніші ознаки, як наявність у клітин одного заднього джгутика, мітохондрій з пластинчастими кристами, відсутність власних хлоропластів й фотосинтезу.

Які особливості твариноподібних організмів?

Такі істоти, як евглена зелена, форамініфери, радіолярії, інфузорії, споровики, амеба-протей, черепашкові амеби, лейшманії, лямблії, трипаносоми та інші, яких раніше називали «найпростішими», сьогодні виведено зі складу царства Справжні тварини. За подібність до тварин їх ще називають «твариноподібними організмами», але у філогенетичних системах вони належать до різних груп й мають різне походження.

Які ж ознаки відрізняють твариноподібних організмів від справжніх тварин? Розглянемо їх на прикладі найвідоміших організмів – амеби протея, евглени зеленої та інфузорії туфельки.

Амеба звичайна - це гола одноядерна амеба. В неї є пальцеподібні псевдоподії для переміщення й фагогетеротрофного живлення. Джгутиків взагалі немає, мітохондрії мають трубчасті розгалужені кристи.

У евглени зеленої є хлоропласти з трьома мембранами, що виникли завдяки вторинному симбіозу гетеротрофних еукаріотів із зеленими водоростями. Окрім того, евглени мають одне ядро і два джгутики (один довгий та один короткий), мітохондрії із дископодібними кристами, міксотротрофне живлення, запасають близький до крохмалю полісахарид параміл. Ці та деякі

інші особливості вказують на спорідненість евглени з найдавнішими еукаріотами, яких відносять до групи Екскавати.

Клітини інфузорії туфельки вкриті альвеолярною пелікулою, що утворена плазматичною мембраною та сплощеними мембранними цистернами – альвеолами. Мітохондрії мають трубчасті кристи. Сукупність пелікули й ектоплазми з усіма її структурами утворює кортекс. Клітина вкрита численними війками. Унікальною властивістю інфузорій є наявність двох функціонально різних геномів, що містяться в малому (генеративному) й великому (вегетативному) ядрах. Окрім того, клітини інфузорії мають спеціалізовані структури (клітинний рот, клітинну глотку, порошицю, трихоцисти), дві скоротливі вакуолі, здатні до кон’югації тощо. У сучасній системі органічного світу інфузорії належать до молодої й перспективної групи – Хромальвеоляти.

Отже, твариноподібні організми – збірна група неспоріднених одноклітинних організмів, об’єднаних такими морфофізіологічними ознаками, як відсутність клітинної стінки, гетеротрофне живлення та активний амебоїдний, джгутиковий або війковий рух.

Які особливості багатоклітинних тварин?

Багатоклітинні тварини є найбільшою й найскладнішою групою живих організмів. За особливостями організації розрізняють первинні багатоклітинні та справжні багатоклітинні.

До первинних багатоклітинних належать тваринні істоти, в яких немає симетрії, тканин та органів.

Справжні багатоклітинні характеризуються наявністю симетрії, появою справжніх тканин, органів і систем органів. У справжніх багатоклітинних тварин з'являються травна, нервова, статева системи, органи чуття. Більшість істот цієї групи вже має видільну систему, а вищі тварини – ще й кровоносну та дихальну системи. У процесі ембріогенезу в справжніх багатоклітинних утворюються зародкові листки, з яких розвиваються тканини та органи дорослих тварин. Серед справжніх багатоклітинних найнижчий рівень посідають реброплави та кнідарії, а найвищий – хордові тварини з такими групами, як риби, амфібії, плазуни, птахи, ссавці.

Отже, БАГАТОКЛІТИННІ ТВАРИНИ – це організми, в яких тіло побудоване з великої кількості клітин, що спеціалізуються на здійсненні певних функцій і різняться будовою.

Які особливості та різноманітність первинних багатоклітинних?

Пластинчасті (Placozoa) – первинні багатоклітинні тварини, тіло яких складається з 5 типів клітин: епітеліальних з джгутиками, волокнистих, амебоїдних з псевдоподіями, залозистих і слизових. У пластинчастих немає зародкових листків і органи не формуються. У них немає передньої чи задньої, верхньої чи нижньої частин тіла. Типовим представником групи є крихітна морська істота Трихоплакс адгеренс. Живиться трихоплакс мікроорганізмами, яких зовнішньо перетравлює й поглинає завдяки піноцитозу чи фагоцитує за допомогою псевдоподій, а рухається за допомогою джгутиків, що вкривають тіло.

Губки (Porifera, Spongia) – первинні багатоклітинні асиметричні тварини, найзагальнішими ознаками яких є наявність пор у стінках тіла та двошаровість тіла. До типу належить близько 5 000 видів прісноводних і морських губок. У тілі, що нагадує мішок чи келих, знизу є основа для прикріплення до субстрату, а зверху – вустя, що веде до кишкової порожнини. У тілі губок розрізняють від 10 до 20 типів клітин. Найвідомішими представниками є бодяга ставкова, кошик Венери та келих Нептуна.

Отже, Первинні багатоклітинні (Prometazoa) – група примітивних асиметричних багатоклітинних тварин, у яких життєві функції виконують диференційовані клітини різних типів, які подібні до клітин одноклітинних твариноподібних організмів.

Справжні багатоклітинні тварини (Eumetazoa) – група симетричних багатоклітинних тварин, у яких життєві функції виконують різні органи й системи органів, а в життєвому циклі наявні зародкові листки. За симетрією усі справжні багатоклітинні поділяють на два розділи – Радіальні та Білатеральні.

Радіальні (Radiata), або Двошарові, – це група справжніх багатоклітинних тварин, ознаками яких є радіальна (променева) симетрія та два зародкові листки. У межах розділу виокремлюють два типи – Реброплави та Жалкі. Це хижаки, через їхнє тіло можна провести дві й більше площин симетрії, у них з’являється дифузна нервова система, у тілі – кишкова порожнина, а між екто- й ентодермою наявна мезоглея, дуже добре розвинута регенерація.

Реброплави (Ctenophora, від грец. ktenos – гребінь, phoros – ті, що несуть) – це група справжніх тварин, характерною ознакою яких є наявність на тілі виступів з війками. Нині відомо близько 200 видів, які живуть у морях. На поверхні тіла реброплавів є вісім валиків (ребер), на яких містяться гребневі пластинки, утворені війками. Під час руху пластинки розкладають світло на спектр, тому виникає ілюзія, що по тілу реброплавів пробігають веселкові переливи. Більшість цих тварин має два щупальця, вкриті клейкими клітинами для полювання. Представниками групи є венерин пояс, мнеміопсис.

Жалкі (від лат. Cnidaria – ті, що жалять) – це група справжніх тварин, характерними ознаками яких є жалкі клітини та дві життєві форми – поліпи й медузи. До типу Жалкі належить понад 9 000 видів водних тварин, об’єднаних у дві групи – Коралові поліпи (актинії, корал-мозковик, червоний корал) та Медузозоїдні (гідра звичайна, медуза-хрестовик, вухата медуза, медуза-коренерот, морська оса. Останні молекулярно-генетичні дослідження довели, що Коралові поліпи є найбільш примітивною та спільною предковою

формою для всіх інших представників типу.

Білатеральні (Bilateria), або Тришарові, – це група справжніх багатоклітинних тварин, найзагальнішими ознаками яких є білатеральна (двобічна) симетрія та три зародкові листки. Характерна ознака будови тварин цього розділу – двобічна симетрія, що поділяє тіло на дві частини (праву й ліву, передню й задню, спинну й черевну). В ембріогенезі тварин є вже три зародкові листки – екто-, енто- й мезодерма, з яких формуються тканини й органи. Дослідження довели, що група Білатеральні є монофілетичною, тобто двобічносиметричні тварини мали спільного предка. Згодом після своєї появи вони розділилися на дві гілки – Первиннороті й Вториннороті. Основна відмінність між ними – у способі формування ротового отвору. Із тих типів, що їх вивчають у школі, до первинноротих належать Плоскі черви, Молюски, Кільчасті черви (їх поєднали у еволюційну групу на основі таких спільних ознак, як спіральне дроблення та наявність личинки трохофори) та Круглі черви й Членистоногі (утворюють другу еволюційну лінію, для яких спільними ознаками є кутикула та линяння). Раніше плоскі черви вважалися предками круглих червів, а кільчасті – предками членистоногих.

Особливе місце в системі тварин посідає група Вториннороті, у яких в ембріогенезі на місці первинного рота розвивається анус, а ротовий отвір формується на протилежному боці зародка. До цієї групи належать Голкошкірі та Хордові.

Отже, таксономічна революція, спричинена молекулярно-генетичними дослідженнями, привела до змін і у систематиці багатоклітинних тварин.