Эволюция и систематика высших растений. Сравнительный анализ строения архегониев, антеридиев, спорогона сфагна и других видов мхов.

Практическое занятие № 1
Отдел Мохообразные (Bryophyta)

Задание № 1 Провести сравнительный анализ строения архегониев, антеридиев, спорогона сфагна и других видов мхов, найти общие черты и отличия.

Архегонии, антеридии и спорогонии являются основными репродуктивными органами мхов. Вот некоторые общие черты и отличия в их строении, а также сравнительный анализ сфагнов и других видов мхов:
1. Архегонии – это женские репродуктивные органы мхов. Они имеют форму длинных воронок, заканчивающихся замкнутой камерой. Эта камера содержит яйцеклетку и окружена несколькими слоями клеток, которые образуют влагостойкий защитный слой. Кроме того, архегонии могут иметь ворсинки, которые помогают удерживать воду и защищают яйцеклетку от высыхания.
2. Антеридии – это мужские репродуктивные органы мхов. Они имеют форму округлых или яйцевидных контейнеров, которые содержат сперматогонии. Клетки антеридии образуют несколько слоев, которые защищают сперматогонии от высыхания и других внешних воздействий.
3. Спорогонии – это репродуктивные органы, которые развиваются на стеблях мхов. Они обычно имеют форму тонких стеблей или жестких веток, которые зависят от тела мха. Внутри спорогония расположен спорангий – это орган, который производит споры. Спорангии окружены несколькими слоями клеток, которые защищают спорангии от высыхания и других внешних воздействий.
4. Сфагны – это группа мхов, которые отличаются от других видов мхов своим строением. Они имеют многослойное строение, которое состоит из множества длинных и узких клеток, которые образуют листовидные структуры.

Практическое занятие № 2
Отдел Плауновидные (Lycopodiophyta) и Отдел Хвощевидные (Equisetophyta)

Задание № 1 Провести морфологический анализ (выделить общие и специфические черты во внешнем строении) распространенных представителей плауновидных во флоре Новосибирской области, определить их принадлежность к таксонам по предлагаемой классификации:
Diphasiastrum complanatum (L.) Holub,
Lycopodium annotinum L.,
Lycopodium clavatum L.,
Selaginella selaginoides
Selaginella sanguinolenta (L.) Spring

Diphasiastrum complanatum (L.) Holub - Этот вид является небольшим плауном, который растет на суше и имеет зеленые, листовидные ветви. Он имеет плоские, чешуйчатые листья и высотой до 30 см. Одна из характерных черт этого вида — это его горизонтальный, ветвистый рост. Он имеет небольшие шишки на концах своих ветвей, которые содержат споры.
Lycopodium annotinum L. - Этот вид обычно растет на суше и имеет побеги, достигающие длины от 20 до 50 см. Побеги узкие и плоские, покрыты мелкими листочками в два ряда. Одна из характерных черт этого вида — это его конические шишки, которые содержат споры. Шишки имеют длину до 3 см и расположены на верхушке побегов.
Lycopodium clavatum L. - Этот вид плауна, обычно растет на суше и имеет побеги, достигающие длины от 10 до 30 см. Побеги узкие и плоские, покрыты мелкими листочками в два ряда. Одна из характерных черт этого вида — это его конические шишки, которые содержат споры. Шишки имеют длину до 10 см и расположены на верхушке побегов.

Задание №2 Сравните систематическое положение хвощевидных в системах, представленных в учебниках А.К. Тимонина и А.Г. Еленевского.

Хвощевидные (Equisetopsida) – это класс растений, который включает в себя всего одно отделение – Хвощевые (Equisetopsida). Систематическое положение хвощевидных в системах, представленных в учебниках А.К. Тимонина и А.Г. Еленевского, совпадает, поскольку оба автора опираются на систему APG (Angiosperm Phylogeny Group), которая используется в современной ботанике и основана на молекулярно-генетических данных.
В учебнике А.К. Тимонина "Основы ботаники высших растений" хвощевидные (Equisetopsida) описываются как один из четырех классов, входящих в отделение Первичноцветные (Pteridophyta). Отделение Первичноцветные (Pteridophyta) в свою очередь включает в себя классы: Плауновидные (Lycopodiopsida), Маратиевые (Marattiopsida), Полиподиевые (Polypodiopsida) и Хвощевидные (Equisetopsida).
В учебнике А.Г. Еленевского "Основы сравнительной анатомии высших растений" хвощевидные (Equisetopsida) также относятся к классу Первичноцветные (Pteridophyta), но автор делит класс на два подкласса: Плауновидные (Lycopodiidae) и Папоротникообразные (Polypodiidae), а Хвощевидные (Equisetopsida) занимают отдельную позицию как класс.
Таким образом, в системах, представленных в учебниках А.К. Тимонина и А.Г. Еленевского, хвощевидные (Equisetopsida) относятся к классу Первичноцветные (Pteridophyta). Однако, в учебнике А.Г. Еленевского они занимают отдельную позицию как класс, в то время как в учебнике А.К. Тимонина класс Первичноцветные (Pteridophyta) включает в себя еще три класса.

Задание № 3 Провести сравнительный анализ гербарных образцов хвощей, входящих во флору Сибири (Equisetum arvense, E. pratense, E. sylvaticum, E. hiemale, E. scirpoides, E. fluviatile).

Сравнительный анализ гербарных образцов хвощей, входящих во флору Сибири, может проводиться по следующим признакам:
1. Внешний вид.
Внешний вид растений может сильно различаться в зависимости от вида. Например, Equisetum arvense и E. sylvaticum имеют достаточно высокие стебли (до 80 см), тогда как E. hiemale обычно не превышает 30 см. E. scirpoides и E. fluviatile отличаются тонкими, прямостоячими стеблями.
2. Листовые пластинки.
Листовые пластинки хвощей представлены мелкими и в основном безлистными ветвями. Однако, форма этих ветвей может различаться у разных видов. Например, E. arvense и E. scirpoides имеют листовые пластинки, напоминающие мелкие иголки, тогда как у E. sylvaticum и E. hiemale они широкие и плоские.
3. Клубень.
Клубень — это специализированная структура, которая служит для хранения питательных веществ и влаги. У хвощей он располагается на конце подземных стеблей и играет важную роль в их размножении. Клубни у хвощей могут иметь различную форму, размер и окраску. Например, у E. arvense и E. sylvaticum они буро-черного цвета, у E. fluviatile - светло-коричневого, а у E. hiemale - желтого.
4. Споры.


Практическое занятие № 3
Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta, Polypodiophyta)

Задание№ 1 Провести морфологический анализ (выделить общие и специфические черты во внешнем строении) распространенных представителей папоротникообразных во флоре Новосибирской области, определить их принадлежность к таксонам по предлагаемой классификации: Matteutia struthiopteris (L) Tod., Athyrium filix-femina (L) Roth., Dryopteris filix-mas (L) Schott., Gymnocarpum dryopteris (L) Newn., Phegopteris connectilis (Minch) Watt., Pteris aquilina (L) Kuhn, Thelypterys palustris Schott, Salvinia natans (L) All.

Морфологический анализ представителей папоротникообразных во флоре Новосибирской области:
Matteutia struthiopteris (L) Tod.
Общие черты:
Растение достигает высоты 30-120 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 1 м, со слабо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июля по август.
Специфические черты:

Листья широкие, с характерной перисто-раздельной формой;
Листовые жилки прямые, не разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Цитрулевые (Blechnales), Семейство Цитрулевые (Blechnaceae), Род Маттеутея (Matteucia).
Athyrium filix-femina (L) Roth.
Общие черты:
Растение достигает высоты 30-120 см;
Корневище мощное, вертикальное;
Листья перистые, длиной до 1 м, с отчетливо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июня по июль.
Специфические черты:
Листья глубоко перистые, с резко разделенными листовыми пластинками;
Листовые жилки разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Атриевые (Athyriales), Семейство Атриевые (Athyriaceae), Род Атриум (Athyrium).
Dryopteris filix-mas (L) Schott.
Общие черты:
Растение достигает высоты 30-120 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 1 м, с отчетливо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июля по август.
Специфические черты:
Листья перистые, с резко разделенными листовыми пластинками;
Листовые жилки разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Полиподиевые (Polypodiales), Семейство Щитовниковые (Dryopteridaceae), Род Щитовник (Dryopteris).
Gymnocarpum dryopteris (L) Newn.
Общие черты:
Растение достигает высоты 20-50 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 70 см, с отчетливо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июня по август.
Специфические черты:
Листья перистые, с разделенными листовыми пластинками, расположенными поочередно на черешках;
Листовые жилки простые или разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Полиподиевые (Polypodiales), Семейство Щитовниковые (Dryopteridaceae), Род Gymnocarpum.
Phegopteris connectilis (Minch) Watt.
Общие черты:
Растение достигает высоты 20-50 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 40 см, с отчетливо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июля по август.
Специфические черты:
Листья перистые, с разделенными листовыми пластинками, расположенными на черешках;
Листовые жилки простые или разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Полиподиевые (Polypodiales), Семейство Пегоптерисовые (Thelypteridaceae), Род Phegopteris.
Pteris aquilina (L) Kuhn.
Общие черты:
Растение достигает высоты 50-150 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 1 м, со слабо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июля по август.
Специфические черты:
Листья перистые, с листовыми пластинками, расположенными на черешках;
Листовые жилки простые или разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Полиподиевые (Polypodiales), Семейство Птерисовые (Pteridaceae), Род Птерис.
Thelypterys palustris Schott.
Общие черты:
Растение достигает высоты 20-50 см;
Корневище мощное, горизонтальное;
Листья перистые, длиной до 40 см, с отчетливо развитыми листовыми пластинками;
Цветение с июля по сентябрь.
Специфические черты:
Листья перистые, с разделенными листовыми пластинками, расположенными на черешках;
Листовые жилки простые или разветвленные.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Полиподиевые (Polypodiales), Семейство Пегоптерисовые (Thelypteridaceae), Род Thelypterys.
Salvinia natans (L) All.
Общие черты:
Растение плавающее, с длиной стебля до 5 см;
Листья не имеют черешков, расположены парами;
Цветение в июле-августе.
Специфические черты:
Листья почковидные, округлой или почти круглой формы, до 2 см в диаметре.
Принадлежность к таксонам: Отдел Папоротникообразные (Pteridophyta), Класс Папоротниковые (Polypodiopsida), Порядок Salviniales, Семейство Salviniaceae, Род Salvinia.
Таким образом, все перечисленные растения относятся к отделу Папоротникообразные (Pteridophyta) и классу Папоротниковые (Polypodiopsida). Они также принадлежат к разным порядкам, семействам и родам, которые были указаны выше на основе предлагаемой классификации. Каждый из этих видов имеет свои уникальные особенности внешнего строения, что позволяет их отличать друг от друга и определять до уровня рода и семейства.
Matteutia struthiopteris, Athyrium filix-femina и Dryopteris filix-mas имеют некоторые общие черты, например, перистые листья, с листовыми пластинками, расположенными на черешках. Однако они отличаются формой листовых пластинок и листовыми жилками. Gymnocarpum dryopteris и Phegopteris connectilis также имеют перистые листья, но они отличаются формой черешков и листовых пластинок. Pteris aquilina и Thelypterys palustris также имеют перистые листья, но различаются по форме их листовых пластинок, а также по листовым жилкам. Salvinia natans имеет почковидные листья и не имеет черешков.
В целом, морфологический анализ этих растений позволяет определить их принадлежность к отделу Папоротникообразные и классу Папоротниковые, а также уточнить их таксономическую классификацию до уровня порядка, семейства и рода. Кроме того, он также позволяет выделить общие и специфические черты во внешнем строении этих растений, что может помочь в их дальнейшей идентификации и изучении их экологии и биологии.