Ноосфера

Рослини

Завдяки здатності до фотосинтезу рослини постійно поповнюють неминучі втрати органічних сполук на планеті; нагромаджують у продуктах фотосинтезу велику кількість хімічної енергії; підтримують необхідний для існування більшості організмів рівень кисню в атмосфері; запобігають нагромадженню в атмосфері надлишку вуглекислого газу.

Рослини відіграють провідну роль у кругообігу мінеральних речовин, що забезпечує

безперервне існування життя на Землі, неможливе без мінерального живлення. Рослинність істотно впливає на клімат. Вона зв’язує родючі часточки поверхневих шарів грунту, запобігає їх змиву та ерозії ґрунтів. Деякі форми рослинності зумовлюють нагромадження води на поверхні Землі та сприяють утворенню боліт.

У практиці всі рослини поділяють на групи за їх застосуванням.

1. Рослини, що використовуються в їжу та на корм худобі:

а) хлібні злаки – пшениця, рис, жито, ячмінь, овес, кукурудза, просо. Пшениця – найбільш поширена культурна рослина на земній кулі. Більшість населення Землі харчується пшеничним хлібом. Кількість кукурудзи, що використовується в харчових цілях, у різних країнах неоднакова – вона становить від 2,5 до 100 % усього врожаю. Світова продукція зерна кукурудзи досягає 2 млн. центнерів. Рис – також дуже поширена культура. В наші часи ним харчується половина населення світу. Рисова солома йде на корм худобі, на виготовлення паперу , капелюхів.

б) овочі – картопля, капуста, морква, буряк, огірки, баклажани, тощо.

в) плодові рослини – плоди так само, як і овочі, містять багато сполук, необхідних для життя людини ( смородина, аґрус, малина, яблуні, груші, сливи, абрикоси, лимони, мандарини, апельсини).

г) зернобобові – горох, квасоля, соя, боби. Ці рослини багаті на білки і мають особливе значення в живленні людини та тварин.

д)олійні – соняшник, льон, коноплі, рицина, соя.

е) цукристі рослини – цукровий буряк та тростина.

2. Лікарські рослини – група рослин, що безпосередньо використовується для лікування хвороб людини чи тварини або є сировиною для хіміко – фармацевтичної промисловості. Зараз медицина використовує понад 300 видів лікарських рослин. Більшості рослин є дикорослі, їх збирають у лісі, в полі та на луках.

3. Технічні рослини, що використовуються в промисловості :

а) волокнисті рослини – група рослин, що дає сировину, придатну для виготовлення текстильних виробів, шпагату, канатів тощо. У одних рослин волокна одержують із стебел, у других – з листків, у третіх – з волосків, що вкривають насіння.

б) дубильні рослини – група рослин, що містять у підземних та надземних органах дубильні речовини. Найбільш відомі з них дуб, верба, ялина, сумах, кермек, бадан.

в) ефіроолійні рослини – група рослин, у різних органах яких утворюються цінні ефірні олії. В Україні промислове значення мають близько 30 видів рослин: коріандр посівний, кмин, аніс, троянда олійна, лаванда справжня, шавлія лікарська. За хімічним складом ефірні олії різних видів рослин неоднакові. Використовуються ефірні олії у парфумерній, миловарній, лікарській, кондитерській промисловості.

д) каучукові рослини - група рослин, у тканинах яких утворюється каучук. Каучуконосних рослин небагато, серед них є дерева, кущі, трави. Найбільш поширеними є гевея, гваюла, кендир, ваточник.

4.Рослини, в яких утворюється деревина. Деревина використовується не тільки як будівельний матеріал, але і в целюлозно – паперовій, лісохімічній промисловості, як паливо. Головні породи: дуб, бук, граб, ялина, береза та ін.

5. Декоративні рослини: троянди, жоржини, хризантеми, чорнобривці, петунія, матіола, левкой та ін. Це одно- і двохрічники, багаторічники, чагарники, ліани закритого грунту.

Корінь – підземний орган рослини. Корінь виник пізніше від стебла і листка – в зв’язку з переходом рослин до життя на суші. У кореня немає ні листків, ні в певному порядку розташованих бруньок. Для нього характерний верхівковий ріст у довжину, бічні розгалуження його виникають ендогенно ( з внутрішніх тканин), точка росту вкрита кореневим чохликом.

Функціями кореня є закріплення рослини у ґрунті; поглинання води та поживних речовин; транспорт речовин у надземні органи; первинний синтез деяких органічних речовин; запасання поживних речовин ( морква, буряк, ріпа, петрушка)

У деяких тропічних рослин розвиваються додаткові повітряні корені (орхідеї, ароїдні). Якщо вони відходять від нижньої частини стовбура і ростуть косо вниз, їх називають ходульними. Ці корені також виконують функції підпорок.

Рослини, що живуть на болоті або грунтах, бідних на кисень, утворюють дихальні, або вентиляційні корені ( американський болотний кипарис, рис, очерет).

Зародковий корінь, що при проростанні насінини виходить з неї, дає головний корінь. Ділянка на межі між головним коренем та стеблом називається кореневою шийкою. Розгалуження головного кореня називаються бічними корінцями.

У багатьох рослин поверхня кореня набагато більша від поверхні надземної частини ( наприклад у озимого жита – в 130 разів).

Глибина проникнення коренів, ступінь їх галуження і глибина, на якій воно відбувається, характерні для кожного виду рослин і залежить від зовнішніх умов.

Розрізняють два основних типи кореневих систем:

1. Стрижнева, яка має добре розвинений головний корінь, що переважає інші по довжині та товщині. Серед них виділяють конусовидні, ріпчасті, бульбовидні.

2. Мичкувата, у якої не можна відрізнити головного кореня. Останній або слабо розвивається або рано відмирає. Вся маса коренів складається з бічних або додаткових корінців і має вигляд мички.

Корінь росте в довжину за допомогою верхівкової точки росту. Точка росту (меристема) це група клітин, які мають здатність до активного клітинного поділу. Розташована вона не на самому кінці кореня, а під кореневим чохликом, що захищає її від пошкоджень і полегшує просування кореня в грунті під час росту. Остання функція здійснюється завдяки властивості зовнішніх стінок кореневого чохлика ослизнюватись, що зменшує тертя між коренем і часточками грунту. У деяких рослин клітини кореневого чохлика дуже міцні і здатні розсувати часточки грунту.

Клітини кореневого чохлика живі, часто містять зерна крохмалю. Клітини зовнішнього шару чохлика злущуються. В міру їх відмирання чохлик відновлюється зсередини за рахунок клітин, що утворюються точкою росту.

Мінеральні солі засвоюються рослинами з грунту. Фізіологічна роль мінеральних речовин дуже велика. Вони є основою для синтезу складних органічних сполук, а також факторами, що змінюють фізичний стан колоїдів, тобто безпосередньо впливають на обмін речовин та будову протопласта; виконують функцію каталізаторів біохімічних реакцій; впливають на тургор клітини і проникливість цитоплазми; є центрами електричних і радіоактивних явищ у рослинних організмах.

Дослідженнями встановлено, що нормальний розвиток рослин можливий тільки при наявності в поживному розчині трьох неметалів – азоту, фосфору, і сірки та чотирьох металів – калію, магнію, кальцію та заліза. Кожний з цих елементів має своє значення і

не може бути замінений іншим. Це мікроелементи, їх концентрація в рослині становить10 – 10-2%. Для нормального розвитку рослин потрібно також мікроелементи, концентрація яких у клітині становить 10-3 – 10-5%. Це бор, кобальт, мідь, цинк, марганець, молібден. Всі ці елементи є в грунті, але часом у недостатній кількості. Тому в грунт вносять мінеральні та органічні добрива.

Листок – це надзвичайно важливий орган рослини. Основними функціями його є фотосинтез і транспірація.

Листок складається з листкової пластинки і черешка, який за зовнішнім виглядом нагадує стебло, але за походженням є частиною листка. Листки з черешками називаються черешковими, без них – сидячими ( у наперстянки).

У багатьох рослин нижня частина листка розширена і охоплює стебло, утворюючи піхву;У цілого ряду рослин з основи листка утворюються особливі вирости – прилистки, що мають вигляд плівок, лусочок, маленьких листочків, колючок і розташовані парами.

Листкові пластинки розрізняються за формою контурів, за формою розсіченості, за розмірами: від кількох міліметрів до 10 – 15мм, навіть 20м (у пальм).

У рослин листопадних тривалість життя листків не більша кількох місяців, у вічнозелених у більшості випадків 1,5-5 років ( сосна, плющ, олеандр), у деяких – до 15 років (бразильська араукарія). Розмір і форма листків є спадковою ознакою.

Прості листки мають лише нерозгалужений черешок і пластинку ( яблуня, береза), складні – кілька малих листочків, розміщених на основному, нерідко розгалуженому черешку.

Часто буває важко встановити, простий чи складний даний листок. У таких випадках необхідно провести спостереження під час листопаду: простий листок завжди відпадає цілком, а складний – окремими частинами ( акація).

Жилки – це провідна пучки, що з’єднують листок із стеблом. Функції їх – провідна (постачання листків водою та мінеральними солями і відведення з них продуктів асиміляції) та механічна ( вони є опорою для листкової перенхіми та захищають листки від розривів).

Розрізняють такі видозміни листків: колючки ( кактуси, барбарис); лусочки (аспарагуси); « вусики» (горох, вика); філодії – перетворення черешка в плоске листоподібне утворення; своєрідно видозмінені листки комахоїдних рослин. Листки видозмінюються залежно від умов росту і в зв’язку з пристосуванням рослин до виконання певних функцій ( так, вусики є пристосуванням рослин до того, щоб витися по підпорках; колючки і філодії – пристосуванням до посушливих умов, зменшення площі випаровування; зміна будови листків комахоїдних рослин пов’язана із особливостями їх живлення).

Під листкорозміщенням розуміють спосіб розміщення листків на пагоні. Листки укріплені на вузлових вузлах. Розрізняють три основних типи листкорозміщення : чергове, або спіральне – коли від вузла відходять лише один листок ( береза, яблуня); супротивне – коли від вузла відходять два листки, розміщені один проти одного, причому в більшості випадків листки двох сусідніх пар відходять у взаємно перпендикулярних площинах і не затінюють один одного ( глуха кропива); кільчасте – коли від вузла відходять три або більше листків ( елодея, вороняче око, хвощі).

Звичайно розташування , величина і навіть форма листків бувають пристосовані до умов освітлення. Якщо дивитися в напрямку падаючого світла на пагін, укритий листками, видно, що взаємне розташування листків нагадує мозаїку ( клен, плющ) завдяки тому, що довжина та згини черешків, скручування їх неоднакові, неоднакові також розміри та асиметрія листків. У листкових мозаїках листки не затіняють один одного і найкраще використовують світло. Листкорозміщення є спадковою ознакою, проте при розвитку рослин воно може змінюватися, пристосовуючись до умов освітлення. Буває так, що в нижній частині пагона розміщення листків супротивне, а у верхній чергове.

Листок закладається в меристемі конуса наростання стебла як виріст меристеми. Далі виріст ділиться на основу і верхівкову частину. Основа або не розвивається зовсім, або з неї формується піхва, прилистки, розширена основа черешка. З верхівкової частини первинного листка розвивається пластинка і черешок.

Характер будови листків різних груп рослин.

Ксерофіти – рослини посушливих місцевостей. У процесі індивідуально розвитку вони виробили здатність добре пристосовуватися до атмосферної і ґрунтової посухи. Листки цих рослин невеликі за розмірами, часто видозмінені ( колючки, лусочки), Густо опушені іноді вкриті восковим нальотом, у деяких рослин ( сукуленти) м’ясисті, містять багато вологи, мають велику кількість продихів на одиницю площі, продихи заглиблені на поверхні листка, густу сітку жилок, невеликі розміри клітин, високий осмотичний тиск клітинного соку . Це кактуси, алое, молодило, верблюжа колючка, люцерна степова, ковила, тирса.

Гігрофіти – рослини, що ростуть в умовах надмірного зволоження, - не мають пристосувань, які обмежують витрачання води. Незначна нестача води в грунті викликає їх негайне з’явлення. Листки цих рослин позбавлені волосків, мають порівняно великі розміри клітин, тонкостінну оболонку, дуже слабо розвинену кутикулу, мало потовщені зовнішні стінки епідермісу, великі продихи, незначну кількість їх на одиницю поверхні, погано розвинену механічну тканину, рідку сітку жилок, низький осмотичний тиск клітинного соку. Це татарське зілля, або аїр, філодендрон розкішний, бегонія і традесканція.

За умовами життя і особливостями будови до них подібні рослини з зануренням у воду або такими, що плавають на її поверхні, листками – гідрофіти (стрілолист, частуха).

Мезофіти – рослини, що ростуть в умовах достатнього зволоження. Осмотичний тиск клітинного соку їх листків – 10-15 атм. Такі листки легко в’януть. В процесі пристосування до посушливих умов зростання будова листків цих рослин може змінюватися в бік ксероморфізму. До мезофітів належить більшість лугових злаків і бобових – пирій повзучий, лисохвіст лучний, конюшина лучна, люцерна синя. З польових культур – пшениці, кукурудза, овес, горох соя, коноплі, майже всі плодові, багато овочевих – морква, помідори. Капуста.

Стебло – це вегетативний орган рослини, що з’єднує між собою корінь і листки. Основними функціями стебла є передача поживних речовин з кореня в листки і навпаки; Збільшення поверхні рослини шляхом галуження; утворення та найвигідніше розташування листків; утворення квіток; нагромадження і зберігання поживних речовин у багаторічних рослин та у видозмінених стеблах інших рослин; вегетативне розмноження.

Ділянка стебла, що несе листок, називається вузлом. Віддаль між вузлами називається міжвузлям. Кут між листками і стеблом – пазуха листка. Листок, у пазусі якого є брунька або пагін, називається покривним. На верхівці стебла знаходиться верхівкова брунька, з якої розвивається пагін.

Пагін – нерозгалужене стебло з листками і бруньками, що розвинулося з верхівкової бруньки ( або бруньки зародка) протягом одного вегетаційного періоду. Брунька є характерним утвором стебла. Є бруньки пазушні, що утворюються в пазусі листків, додаткові, або адвентивні, які можуть виникати на будь-якій частині рослини з будь-якої групи живих клітин.

Брунька – складається з стеблової і листкової частини. Стеблова частина називається конусом наростання, що є твірною тканиною, клітини якої постійно здатні до поділу. Конус наростання з усіх боків укритий лусками, які згодом можуть перетворюватися в справжні листки. У зимуючих бруньок верхні луски стають твердими, вкриваються кутикулою чи волосками, або смолистими клейкими виділеннями, що щільно склеюють лусочки. При розпусканні бруньок зовнішні луски опадають, залишаючи невеликий рубчик. По цих кільцях можна визначити величину приростів.

Форма стебел може бути циліндричною ( в більшості випадків), тригранною( у осоки), чотиригранною ( у губоцвітів), багатогранною ( у зонтичних, багатьох кактусів), сплюснотою, або плоскою. Є стебла деревні ( у дерев, чагарників, напівчагарників) і трав’янисті.

Стебла переважної більшості рослин прямостоячі. Стебло, яке несе лише одне суцвіття називається стрілкою. У таких рослин міжвузля майже не розвинені, листки утворюють прикореневу розетку.

Стебла, що стеляться по землі і можуть укорінюватися за допомогою додаткових коренів, називаються повзучими. Повзуче стебло з короткими міжвузлями – батіг, з довгими - вусики, або столони. Стебло, яке стелиться по землі, але не вкорінюється називається сланким.

Стебла, за допомогою яких рослина піднімається (в’ється) на підпірках, називаються лазячими, або виткими. Рослини, що мають таке стебло, об’єднані в групи ліан.

Перидерма. Первинна покривна тканина (епідерміс) функціонує недовго. Замість неї утворюється вторинна покривна тканина – перидерма, яка складається з трьох шарів клітин: корки ( зовнішній шар), коркового камбію ( середній шар), фелодерми (внутрішній шар). Для здійснення обміну з оточуючим середовищем на перидермі є сочевички.

Первинна кора – складається з двох шарів: коленхіми ( шар під перидермою) - механічна тканин; паренхіми первинної кори ( може виконувати запасаючу функцію).

Вторинна кора – ( або луб, флоема). Типова будова лубу: ситовидні трубки, клітини-супутники, луб’яна паренхіма і луб’яні волокна. Луб’яні волокна утворюють шар, що зветься твердим лубом; всі останні елементи утворюють м’який луб.

Камбій – твірна тканина. За рахунок поділу і диференціації його клітин зовні утворюються клітини лубу (вторинна кора), а всередині – клітини деревини. Як правило, клітин деревини утворюється значно більше, ніж клітин кори ( співвідношення 4:1). Ріст стебла в товщину відбувається за рахунок клітин камбію. Діяльність камбію припиняється взимку, навесні поновлюється.

Деревина ( ксилема) – основна частина стебла. Складається вона з судин (трахей), трахеїд, деревної паренхіми, деревних волокон. За рік утворюється одне кільце деревини. Межа між річними кільцями добре помітна, тому що весняна деревина, яка утворилась після пробудження діяльності камбію, складається з великих тонкостінних клітин, осіння – з менших, більш товстіших клітин. Перехід від весняної деревини до осінньої поступовий, від осінньої до весняної – завжди раптовий. За річними кільцями рослини можна визначити вік рослини. У рослини тропічних, які ростуть протягом цілого року кільця непомітні.

Серцевина – це центральна частина стебла. Зовнішній шар її (пери медулярна зона) складається з живих паренхімних клітин, центральна – з великих, часто відмерлих. Між клітинами серцевини можуть бути міжклітинні простори. В живих клітинах серцевини відкладаються запасні поживні речовини.

Серцевий промінь – ряд паренхімних клітин, що починаються від серцевини і проходять у радіальному напрямку через деревину і луб до первинної кори. Функції їх – провідна та запасаюча.

Квітка – видозмінений вкорочений пагін, пристосований до утворення мікро- і мегаспор, гамет та перехресного запилення. Різні вчені по-різному визначають квітку. Більшість ботаніків вважають характерними ознаками квітки наявність маточки, тичинок, оцвітини. Інші вважають характерною ознакою квітки утворення спор і гамет, перехресне запилення та утворення й розвиток насінини, а іноді і плоду. Більшість ботаніків дотримують першої точки зору: квітка є тільки у Покритонасінних.

Квітка, як правило, закінчує головний або бічний укорочений пагін. Якщо квітка закінчує бічний пагін, вона виходить з пазухи листка. Який називається покривним.

Вісь квітки називається квітколожем. До нього прикріплюються всі частини квітки: чашечка, віночок, тичинки і маточка. Квітколоже може бути плоским, опуклим або угнутим.

Частина стебла, що несе на собі квітку, називається квітконіжкою. Квіти, що не мають квітконіжки, називаються сидячими.

У багатьох рослини у квітконіжці буває ще один або два маленьких верхівкових листочки, які називаються приквітками. У окремих рослин приквітків багато (камелія), у деяких їх зовсім нема. Наявність чи відсутність приквітків – характерна ознака родин, родів або видів.

Чашечка складається з зелених чашолистків ( вільних або зрощених) і захищає всі останні частини квітки, особливо в стані бутона.

Віночок – сукупність пелюсток, у більшості рослин яскраво забарвлених. Колір пелюсток зумовлений пігментами, що належать до антоціанів, флавонів. За формою віночок буває правильним, якщо через нього можна провести ще одну вісь симетрії (хрестоцвіті, гвоздичні) і неправильним – якщо тільки одну. Є неправильні віночки, через які не можна провести жодної осі симетрії. За будовою віночок буває вільно- або зрослопелюстковим.

Віночок захищає маточки і тичинки та приваблює комах. Що сприяє переносному запиленню. Чашечка і оцвітина складають разом оцвітину. Оцвітина буває подвійною; простою віночковидною – тюльпани, лілії, конвалії, кропива. Є квітки, що не мають оцвітини; їх називають голими.

Тичинка складається з тичинкової нитки і прикріпленого до її верхівки пиляка, в якому розвиваються мікроспори, а з них – пилок. Тичинкова нитка буває вузько циліндричної форми, плоска, пластинчаста або м’ясиста. У деяких рослин ( фіалка, магнолія) вона коротка або зовсім не розвивається.

Пиляк складається з двох поздовжніх половинок, з’єднаних між собою в’язальцем, до якого прикріплюється тичинкова нитка. Форма пиляка, а також характер прикріплення його до тичинкової нитка ( частіше прикріплений нерухомо, рідше гойдається, як у лілії, злаків) – ознака виду рослин. Кожна половинка пиляка у більшості росини розділена на два пилкових гнізда ( пилкові мішки), всяких розвиваються мікроспори, а потім пилок. Мікроспори звичайно ще в середині проростають і дають чоловічий гаметофіт, що називається пилком, або пилковим зерном. Початок проростання мікроспори пов’язаний з мітотичним поділом, внаслідок якого утворюється маленька репродуктивна клітина ( з неї розвивається спермії) і велика вегетативна клітина ( з неї розвивається пилкова трубка).

Маточка – закрите вмістилище для насінних зачатків, яке утворюється внаслідок зростання одного або кількох плодолистиків.

Маточка складається з зав’язі, в якій містяться насінні зачатки і насінини, що з них розвиваються; стовпчика ( одного або кількох) і приймочки, на яку потрапляє і де проростає пилок. Іноді стовпчик нерозвинений, і тоді приймочка називається сидячою. Квітка може мати одну або кілька маточок. Кількість маточок Визначають по кількості зав’язей. Відносно положення щодо інших части квітки розрізняють зав’язь верхню ( шипшина), середню (бузина) та нижня (яблуня, груша). Зав’язі бувають одногніздими, двогніздими, багатогніздними. В гнізді зав’язі може бути один чи багато насінних зачатків, що залежить від виду рослини. Насінний зачаток закладається на внутрішніх стінках зав’язі у вигляді бугорків, місце прикріплення їх до стінок зав’язі називається плацентою. До плаценти зачаток прикріплюється сім’яніжкою.

Насінний зачаток має один або два покриви – інтегументи, які на верхівці не змикаються і утворюють отвір – мікропіле ( або полковхід). Під інтегументами розташований багатоклітинний нуцелюс ( ядро насінного зачатка), що оточує зародковий мішок. На мікропілярному кінці зародкового мішка знаходяться три клітини велика (яйцеклітина) та дві синергіди, на протилежному кінці – три клітини антиподи. В центрі зародкового мішка знаходиться вторинне ядро, яке утворилося в результаті злиття двох полярних ядер.

Запліднення - процес злиття чоловічої та жіночої статевих клітин. Під час запилення пилок потрапляє на приймочку. Починає розвиватися пилкова трубка, яка росте через тканини приймочки і стовпчика в напрямку, зав’язі. Пилкова трубка потрапляє у зав’язь і через мікропіле потрапляв в насінний зачаток, доходить до зародкового мішка. В місці контакту пилкової трубки з зародковим мішком стінки зародкового мішка ослизнюється і пилкова трубка проходить усередину. Досягши яйцеклітини, пилкова трубка розривається, з неї виходять два спермії, а вегетативна клітина пилкової трубки руйнується. Один із сперміїв зливається з клітиною, утворюючи диплоїдну зиготу, з якої розвивається зародок нового рослинного організму . Другий спермій зливається з вторинним ( диплоїдним) ядром, в результаті чого утворюється триплоїдна клітина, яка дає початок ендосперму.

Плід. В результаті подвійного запліднення з насінного зачатка формується насінина. Вона складається з зародка та запасних поживних речовин, укритих насінною шкірою. Зародок ядра розвивається із заплідненої яйцеклітини. З вторинного ядра зародкового мішка розвивається ендосперм. Синергіди та антиподи дегенерують. Інтегументи перетворюються в шкіру насінини, а нуцелюс у більшості випадків витрачається як поживна рослина при формуванні зародка насінини, рідко перетворюючись у поживну тканину – перисперм.

Після запліднення також розростається і зав’язь. Стінка її видозмінюється і утворює оплодень, що оточує насінину. Зав’язь перетворюється в плід. У багатьох рослин в утворенні плоду беруть участь і інші частини квітки: квітколоже, основи тичинок, пелюстки, чашолистки.

В оплодні розрізняють зовнішню гонку частину, або шкірочку, внутрішню плівчасту, шкірясту чи навіть здерев’янілу і середню, що знаходиться між першими двома і має різний стан. Плід захищає насінину від різних несприятливих факторів.

За характером утворення розрізняють плід справжній, утворений лише з однієї маточки; несправжній, в утворенні якого беруть участь інші частини квітки – квітколоже, оцвітина; збірний – утворений з кількох маточок однієї квтки.

За будовою плоди поділяються на сухі – з сухим, дерев’янистим оплоднем і соковиті – з м’ясистим оплоднем.

Тварини

1. Основні риси тваринного організму

У тварин ззовні від мембрани с лише тоненька пружна оболонка - глікокалікс, тому клітини тварин часто здатні до утворення виростів (несправжні ніжки або псевдоподії, якими вони захоплюють тверді частки.

Фагоцитоз - здатність клітини до захоплення твердих часток.

Гетеротрофні організми – організми, що живляться органічними речовинами.

Тварини - особливе царство організмів, яке за кількістю видів перевищує всі інші разом узяті царства.

Тварини - це переважно рухомі еукаріотичні організми, що живляться органічними речовинами.

Тваринна клітина має тоненьку клітинну стінку (глікокалікс), часто здатна до поглинання твердих часток (фагоцитозу), не має хлоропластів і вакуолей із клітинним соком.

Серед тварин є одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні види

Тіло багатоклітинних тварин побудоване із тканин.

Тканина, - це сукупність клітин і міжклітинної речовини, які подібні за будовою та виконують однакові функції

Епітеліальна тканина складається з одного або кількох шарів клітин і майже не містить міжклітинної речовини. Вона покриває поверхню тіла та вистилає порожнини органів, виконуючи захисну, секреторну (епітелій залоз, який утворює різні необхідні організму речовини – секрети) газообмінну (епітелій легень), всисну (епітелій ворсинок кишечнику) та деякі інші функції

Сполучна тканина характеризується тим, що до її складу входять клітини, розкидані у великій масі міжклітинної речовини. Ця тканина утворює такі опорні системи організму, як скелет, сухожилля, входить до складу всіх органів, з'єднує різні види тканин і забезпечує їхнє живлення, транспортує різні речовини, захищає організм та окремі органи від паразитів й отрут, а також від механічних ушкоджень.

М'язова тканина складається з м'язових клітин, які здатні до сприйняття подразнень, що надходять від нервової системи, і відповідають на них скороченням. Завдяки м'язовій тканині здійснюються різні типи рухів організму в цілому та окремих його частин.

М'язова тканина також виконує опорну функцію, підтримуючи весь організм та окремі його органи у певному положенні, захищає внутрішні органи (напр., шкірно-м'язовий мішок червів). М'язова тканина залежно від особливостей будови може бути гладенькою і поперечносмугастою.

Нервова тканина здатна до сприйняття подразнень і забезпечує реакцію організму на них. Сприйняття подразнень здійснюється особливими утвореннями нервової тканини - рецепторами. Нервова тканина складається з нервових клітин - нейронів, які здатні сприймати подразнення і проводити збудження (нервові імпульси).

2. Особливості фізіологічної і анатомічної будови тваринної клітини

Серед тварин є одноклітинні, колоніальні й багатоклітинні види

Багатоклітинні тварини утворюють саму численну групу живих організмів планети, яка нараховує більше 1,5 млн нині живучих видів. Багатоклітинні тварини відбулися від одноклітинних організмів - протіст, однак зазнали істотні перетворення, зв'язані з ускладненням організації.

Однією з найважливіших характерних рис багатоклітинних тварин є морфологічне і функціональне розходження кліток тіла. Клітки спеціалізуються на виконанні визначених функцій, утворюючи тканини. Різні тканини поєднуються в органи, органи - у системи органів. Для здійснення взаємозв'язку між ними і координації їх роботи служать регуляторні системи - нервова, ендокринна й імунна.

В організмах багатоклітинних тварин існує внутрітранспортна циркуляторна система, яка поставляє віддаленим від поверхні тіла тканинам і органам необхідні речовини - рідка тканина кров. Багатоклітинні тварини одержують інформацію про зміни в навколишньому середовищі і реагують на них за допомогою нервової системи й органів почуттів. Багатоклітинні тварини розмножуються статевим розмноженням. Розвиток організму багатоклітинної тварини з однієї клітки - зиготи - привело до виникнення в ході еволюції складного процесу індивідуального розвитку - онтогенезу. Подібність початкових стадій онтогенезу у всіх типів тварин свідчить про спільність їхнього походження з протіст.

По ознаці чи відсутності наявності внутрішнього кістяка тварини підрозділяються на дві груп - безхребетні і хребетні. Виділяють також первичнороті (первинний рот організму на стадії гаструли - бластопор - залишається ротом у дорослого організму) і другоряднороті (первинний рот зародка перетворюється в анальний отвір, а відкритий рот закладається вдруге у виді ектодермальної кишені). До вторинноротих відносяться типи Голкошкірі і Хордові. Виділяють також дві групи тварин по симетрії тіла: променисті, або радіальносиметричні (Губки і Кишковосмугасті) і двосторонньо-симетричні. Усі багатоклітинні тварини також підрозділяються на двошарові і тришарові. Двошарові не мають мезодерми, а тільки ендо- і ектодерму. До них відносяться два типи - Губки і Кишковосмугасті.

Губки - найбільш примітивні багатоклітинні тварини. У губок є диференціація кліток, але немає чи майже немає координації між клітками, необхідної для організації їх у тканині. Губки не мають нервової системи. Ток води, необхідний для постачання організму живильними речовинами і киснем, здійснюється за допомогою хоаноцитів, чи воротничкових кліток.

Кишковосмугасті - переважно морські, радіально-симетричні, вільноплаваючі, сидячі чи прикріплені тварини, що нараховують близько 10 тис. видів. Кишково смугасті мають дуже примітивні риси будови:

- двошаровий тип будови: найбільше примітивно влаштовані гідроідні поліпи по своїй організації подібні з гаструлою - зародковою стадією багатоклітинних тварин

- радіальна симетрія тіла: сформована в зв'язку з прикріпленим чи малорухомим способом життя у водяному середовищі

- відсутність дійсних тканин (у всіх кишковосмугасті, крім коралових поліпів), багато процесів протікають ще на клітинному рівні

- дифузійний (розсіяний) тип будівлі нервової системи, що забезпечує відносно повільне здійснення тільки простих рефлексів

- дифузійний тип подиху і виділення

- змішаний тип травлення: воно починається в кишковій порожнині (як у більшості багатоклітинних тварин), а закінчується внутрікліткового (як у протист)

- наявність (поряд з половим) безстатевого розмноження (брунькування), не властивого переважній більшості багатоклітинних тварин.

Деякі кишковосмугасті існують у двох життєвих формах: прикріпленого до субстрату поліпа і вільно плаває планктонної медузи. Ці форми чергуються один з одним. Чергування форм супроводжується зміною способів розмноження (медузи - полове, поліпи - безстатеве). Завдяки наявності медузоїдного покоління і їхніх личинок відбувається розселення. Обитание поліпів у дна, а медуз у товщі води знижує внутріводяну конкуренцію за їжу, місце мешкання.

Гриби

Гриби — група гетеротрофних організмів, які не містять хлорофілу. Гриби об'єднують в окрему систематичну групу — царство (поряд з царствами тварин і рослин). Це одноклітинні й багатоклітинні організми. Нині систематики налічують понад 100 тис. видів грибів.

Гриби займають проміжне положення між тваринами і рослинами, оскільки характеризуються низкою ознак, що роблять їх подібними, з одного боку, до тварин (в оболонці є хітин, запас поживних речовин у вигляді глікогену, в результаті обміну речовин утворюється сечовина), а з іншого — до рослин (необмежений ріст, адсорбтивний тип живлення, тобто всмоктування). Грибисапрофіти живляться органічними речовинами відмерлих організмів, а грибипаразити можуть жити на рослинах, тваринах і людині. Є також перехідні форми грибів (трутовики), які частину свого життя існують як сапрофіти, а іншу частину — як паразити. Грибисапрофіти живуть на опалому листі, деревині та перегної.

Багато видів грибів живуть у симбіозі з водоростями і вищими рослинами. Взаємовигідне співжиття міцелію грибів з коренями вищих рослин утворює мікоризу (наприклад, підберезник з березою, підосичник з осикою тощо). Значна частина вищих рослин (дерева, тверда пшениця та ін.) не може нормально розвиватися без мікоризи. Гриби отримують від вищих рослин кисень, продукти виділення коріння та безазотисті сполуки. Гриби "допомагають" вищим рослинам засвоювати важкодоступні речовини гумусу, активізують діяльність ферментів вищих рослин, своїми ферментами сприяють вуглеводному обміну, фіксують вільний азот і в сполуках передають його вищим рослинам разом з ростовими речовинами, вітамінами тощо.

Гриби умовно поділяють на нижчі й вищі. Вегетативне тіло грибів називають грибницею, або міцелієм, воно складається з окремих ниток — гіфів. Ці нитки знаходяться всередині субстрату, на якому живуть гриби.

Найчастіше грибниця займає велику територію. Через міцелій відбувається всмоктування поживних речовин осмотичним шляхом. Гриби з найпримітивнішою будовою міцелію не мають, їхнє тіло складається з однієї клітини. У грибів із складнішою будовою міцелій часто буває добре розгалужений, одноклітинний, багатоядерний. У вищих грибів міцелій багатоклітинний.

Одно або багатоядерні клітини грибів здебільшого вкриті тонкою клітинною оболонкою. Під нею знаходиться цитоплазматична мембрана, яка вкриває цитоплазму. Клітинна оболонка на 80—90 % складається з азотистих і безазотистих полісахаридів, до її складу в невеликій кількості входять білки, ліпіди та поліфосфати.

Клітина грибів містить ферменти, білки. З органел у ній є мітохондрії, подібні до таких у вищих рослин, лізосоми, в яких протеолітичними ферментами розщеплюються білки. У вакуолях містяться запасні поживні речовини: глікоген, ліпіди, жирні кислоти, жири тощо. В їстівних грибах є багато вітамінів і мінеральних солей. Приблизно 50 % сухої маси становлять азотисті речовини, з яких на білки припадає близько 30 %.

Розмножуються гриби безстатевим шляхом — спеціалізованими клітинами (спорами) і вегетативне (частинами міцелію, брунькуванням). Процесу спороутворення може передувати статевий процес, який у грибів дуже різноманітний. Зигота може утворюватися в результаті злиття соматичних клітин, спеціалізованих на гамети, і статевих клітин — гамет (утворюються в статевих органах — гаметангіях). Утворена зигота проростає відразу або після періоду спокою і дає початок гіфам з органами статевого спороношення, в яких утворюються спори.

Спори різних грибів поширюються повітряними течіями, комахами, різними тваринами та людиною.

Цвільові гриби (мал. 1, а, б) оселяються на продуктах харчування, в грунті, на овочах і плодах. Вони зумовлюють псування доброякісних продуктів (хліба, овочів, ягід, фруктів тощо). Більшість цих грибів — сапрофіти. Проте деякі з них є збудниками інфекційних хвороб людини, тварин, частіше рослин. Наприклад, гриб трихофітон спричинює стригучий лишай у людини і тварин.

Усім добре відомий одноклітинний гриб мукор, або біла цвіль, що оселяється на овочах, хлібі та кінському гної. Спочатку біла цвіль має вигляд пухнастого нальоту, який через деякий час стає чорним, оскільки на грибниці з'являються кулясті головки (спорангії), в яких утворюється велика кількість спор темного кольору.

Аспергил і пеніцил мають багатоклітинний міцелій. Плодоносний гіф (конідієносець) аспергила на верхівці має потовщення з паличкоподібними виростами, від яких відшнуровується ланцюжок спор. У пеніцила конідієносець на верхівці не потовщується, а розгалужується. У цих грибів плодові тіла утворюються рідко.

У 1929 р. англійський учений А. Флемінг виявив антибактеріальну дію пеніцила і виділив речовину, яку назвав пеніциліном. Його широко використовують для лікування різних хвороб.

Дріжджі — це одноклітинні нерухомі організми розміром від 8 до 10 мкм. Форма цих грибів овальна або видовжена. Справжнього міцелію вони не утворюють. Швидкість обміну речовин у дріжджів (у перерахунку на одиницю маси) значно вища, ніж у міцелярних грибів. Вони дуже поширені в грунті, на субстратах з рослин, що містять багато глюкози.

Дріжджі швидко ростуть і розмножуються, що значною мірою впливає на зовнішнє середовище, їх культивують і використовують у господарській діяльності з давніхдавен, оскільки вони викликають бродіння вуглеводів з утворенням спирту і вуглекислого газу. Велике значення мають хлібні, або пивні, дріжджі, які використовують у хлібопеченні та пивоварінні (існують лише культурні раси), а також винні, які застосовують при виготовленні вин. У природі останні містяться в соку різних соковитих плодів. Деякі дріжджі накопичують у клітинах білки та жири, тому їх використовують у їжу.

Грибипаразити (див. мал. 1, в, г, д). На рослинах паразитує понад 10 тис. видів грибів, на тваринах і людині — близько 1 тис. видів.

Псування багатьох видів сільськогосподарських продуктів і втрати урожаю від грибівпаразитів настільки великі, що боротьбу з ними ведуть спеціальні державні установи та міжнародні організації.

З грибів, що паразитують на рослинах, найпоширеніші сажкові, іржасті гриби, ріжки та ін. Вони вражають сходи городніх, злакових культур, лісових порід та інших рослин.

Представники сажкових грибів паразитують в основному на культурних і дикорослих злаках, спричинюючи захворювання злаків — сажку. Таку назву захворювання дістали внаслідок того, що хворі рослини мають вигляд обвуглених або обсипаних сажею. Міцелій сажкових грибів міститься в міжклітинниках хазяїна, в його клітини проникають гаусторії. Зимуюча стадія гриба — сажкові спори, які зимують або в грунті, або в зерносховищах. Різні види сажки порізному заражають рослини. Виділяють три основних способи зараження: 1) зараження відбувається в грунті під час проростання зернівок (колбоподібна сажка проса, тверда сажка пшениці); 2) зараження в період цвітіння злаків, коли сажкова спора потрапляє на приймочку маточки і проростає до зав'язі; такий спосіб зараження властивий порошистій сажці пшениці та ячменю; 3) уражаються молоді надземні частини рослин, зараження викликають спори, при цьому міцелій не розростається по всій рослині, а локалізується в місці зараження, де й спричинює утворення пухлин, наростів (пухирчаста сажка кукурудзи).

Іржасті гриби, яких налічують близько 7000 видів, паразитують не лише на покритонасінних, а й на вищих спорових рослинах, зумовлюючи хворобу іржу. На уражених грибом листках і стеблах з'являються бурі плями, звідки і назва хвороби. Найпоширенішою є лінійна іржа, що паразитує на різних злакових. Уражаючи асиміляційну поверхню хлібних злаків, іржа призводить до значних втрат урожаю.

Ріжки (див. мал. 1, г) — це паразитичний гриб, що розвивається на житі, часом на пшениці та інших злаках. Під час цвітіння жита спори гриба заносяться вітром на зав'язь квітки, де вони проростають у міцелій. На міцели утворюється значна кількість конідієносців. Конідії, що утворюються при цьому, містяться в солодкій, трохи липкій речовині — медяній росі. Спиваючи медяну росу, комахи переносять конідії на квітки здорових рослин. Пізніше на цих рослинах замість насіння з ураженої зав'язі розростається склероцій (ріжок), що складається з міцно сплетених гіфів гриба.

Мал. 2. Гриби:

а — мукор; б — пеніцил (а, б — збільшено); в — сажка; г — ріжки (праворуч — пророслий склероцій); д — трутовик; е — шапковий гриб (1 — шапка; 2 — пеньок; 3 — міцелій)

Склероцій перезимовує в грунті або з урожаєм зерна. Навесні склероції проростають і на кожному утворюється 15—20 виростів з булавоподібними сумками, в яких дозрівають спори. Спори дозрівають одночасно з цвітінням злакових. Переносяться спори рухом повітря.

У склероціях ріжка є отруйні речовини (алкалоїди). Потрапляючи в організм людини або тварин, ріжки спричинюють тяжке захворювання — ерготизм. Це захворювання може виявлятися в конвульсивній формі (в народі його називають "злі корчі", оскільки воно супроводжується судомами окремих груп скелетних м'язів) і гангренозній ("антонів вогонь", омертвіння виступаючих частин тіла). Хвороба може закінчуватися смертю. Проте з ріжків виготовляють ліки, які використовують у гінекологічній і акушерській практиці. Щоб дістати ріжки, спеціально висівають жито і заражають його цим грибом.

Значної шкоди завдає представник роду фітофторових картопляний гриб, що вражає бульби та бадилля картоплі. На листках утворюються бурі плями, зменшується фотосинтез, а отже, і врожай. Пошкоджені бульби втрачають свої товарні якості, погано зберігаються.

Представники роду фітофтора живуть майже в усіх кліматичних зонах земної кулі, але найбільше видів паразитує в тропіках і субтропіках. Із 70 видів цього роду в Україні зустрічається близько 20. Гриби вражають картоплю, томати, пальми, какао, цитрусові та інші рослини. Періодично картопляна хвороба спалахує в різних країнах світу, в тому числі і в Україні.

Великої шкоди садам, паркам і лісовому господарству завдають грибитрутовики (див. мал. 1, д). Міцелій трутовиків розвивається всередині дерев, руйнуючи деревину. Зараження здорових дерев відбувається проникненням спор цих грибів через рани на корі або через кореневі волоски. Потрапивши в рану дерева, спори проростають, утворюючи грибницю. Поширюючись по деревині, грибниця робить її трухлявою. Через кілька років після ураження грибницею трутовика на корі дерев утворюються шкірясті, дерев'янисті або м'ясисті плодові тіла цих грибів. Частіше вони бувають дуже твердими, мають копитоподібну форму і розміщуються на стовбурах одне за одним. З нижнього боку плодових тіл утворюються трубочки, в яких дозріває велика кількість спор. Плодові тіла у більшості трутовиків багаторічні і щороку збільшуються.

Усі хвороби рослин, що спричинюються паразитичними грибами, дуже швидко поширюються в природі у зв'язку з інтенсивним розмноженням грибів. Деякі паразитичні гриби є збудниками небезпечних хвороб людини і тварин. Гриб ахорюн, оселяючись на волосистій частині голови, спричинює хворобу паршу. Гриб трихофітон, який уражує волосся, нігті й шкіру, є збудником стригучого лишаю. Дріжджовий гриб сидіум спричинює захворювання слизової оболонки порожнини рота — пліснявку, яка спостерігається переважно у немовлят. Гриби з групи так званих променистих грибів, або актиноміцетів, є причиною низки захворювань, відомих під назвою актиномікозів, що виявляються у вигляді поверхневих нагноєнь або уражень внутрішніх органів.

Сучасна комплексна система заходів захисту полів, садів, лісів і парків від паразитичних грибів охоплює агротехнічні, біологічні, хімічні методи боротьби, а також карантинні заходи, що не допускають завезення збудників хвороб та шкідників з інших країн, виведення рослин, стійких проти хвороб і збудників (селекція), тощо.

З метою біологічного захисту рослин від збудників хвороб і шкідників використовують їхніх природних ворогів: антагоністів, паразитів, хижаків тощо. Останнім часом широко використовують також антибіотики, гормональні препарати й ферменти (хімічні речовини, що виробляються спеціальними клітинами або ендокринними залозами тварин). У зв'язку з цим нині під біологічним методом боротьби розуміють не лише використання живих організмів, а й продуктів їхньої життєдіяльності.

Шапкові гриби. До вищих грибів належать добре відомі людині шапкові гриби (див. мал. 1, е) — хрящі, білі, опеньки, лисички, мухомори тощо, які ведуть сапрофітний або симбіотичний спосіб життя. Вони розростаються і живляться за допомогою гіфів, що обплітають частинки грунту (сапрофіти) або корені рослин (симбіонти) і утворюють білу грибницю, на якій виникають органи спороутворення — плодові тіла, що мають пеньок і шапку. Плодове тіло утворене пучками ниток грибниці, які щільно прилягають одна до одної. Зверху шапки нитки гіфів забарвлені. На нижньому боці шапки у одних грибів (білий, маслюк, підберезник тощо) розміщені численні трубочки; ці гриби називають трубчастими. У інших грибів (сироїжки, лисички, рижики та ін.) нижній шар утворений численними пластинками, тому їх називають пластинчастими. В трубках і на пластинах шапки розміщені сумки зі спорами, якими гриби розмножуються. Шапкові гриби розмножуються і вегетативне — частинами міцелію.

Ріст і розвиток грибів у лісі залежать від метеорологічних умов, складу грунту, утворення мікоризи тощо. У деяких грибів шапка може досягати 72 см у діаметрі, а маса гриба (наприклад, грибабарана) — 20 кг.

їстівні та отруйні гриби. Поняття "їстівні" та "отруйні" гриби досить умовні. Одні й ті самі види грибів в одній місцевості вважають їстівними, в іншій — неїстівними. В Україні росте близько 200 видів їстівних грибів, однак у їжу практично використовують не більш як 40 видів. Нині промисловим способом розводять печериці, літні опеньки.

Використовувані в їжу гриби поділяють на безумовно і умовно їстівні. До безумовно їстівних відносять: білі, підосичники, підберезники, маслюки, рижики, печериці, лисички, опеньки справжні та ін. Використання цих грибів у їжу не потребує додаткової і попередньої їх обробки перед кулінарною. До умовно їстівних належать гриби, які перед кулінарною обробкою потрібно тривалий час варити і видаляти відвар (сироїжки, свинушки, строчки, зморшки, вовнянки тощо) або вимочувати в проточній воді з періодичною її заміною (хрящімолочники та ін.). Якщо умовно їстівні гриби приготувати неправильно, використання їх у їжу може призвести до харчових отруєнь.

Є чимало грибів, підозрілих щодо отруйності та отруйних. Особливо небезпечні бліда поганка (подібна до печериці), деякі мухомори, несправжні опеньки й лисички. Бліда поганка — найотруйніший гриб. Смерть внаслідок отруєння блідою поганкою настає більш ніж у 50 % випадків. До смертельно отруйних належить мухомор гадючий. Він має зелену або білу без лусок шапку, а пеньок у нижній частині потовщений І обгорнутий вільною піхвою. Отруєння мухоморами спостерігається рідше, оскільки вони добре помітні І чітко відрізняються від їстівних грибів.

У разі отруєння грибами слід терміново викликати швидку медичну допомогу. Медпрацівники Інтенсивно промивають шлунок з використанням активованого вугілля, дають проносні та Інші препарати.

Використовуючи гриби в їжу, потрібно уважно оглядати кожний гриб, відкидаючи всі підозрілі. Білки грибів досить швидко розкладаються з утворенням отруйних азотистих основ, тому отруїтися можна І не отруйними, але несвіжими грибами.

Роль грибів у природі і народному господарстві. Основне значення грибів у природі полягає в руйнуванні й мінералдзаци органічних сполук. Тут вони виконують майже ту саму роботу, що й бактерії. Особливо велике значення має їхня діяльність у тундрі, де цьому сприяють низька температура, значна затшеність у лісах І кисла реакція грунтів. Багато видів грибів знищують у грунті деяких збудників хвороб. Велика роль грибів у створенні мікоризи, особливо в лісі, де гриби найчастіше вступають у симбіоз з вищими деревними породами, та в утворенні лишайників — піонерів рослинності.

Дріжджові гриби використовують у пивоварінні, виноробстві та хлібопеченні. Пивні дріжджі використовують у медицині.

Кормові дріжджі спеціально вирощують на соломі, відходах деревини І разом з комбікормами або концентратами згодовують різним видам сільськогосподарських тварин. Багато видів грибів людина використовує в їжу, оскільки енергетична цінність свіжих грибів більша, ніж багатьох овочів. Гриби багаті на білки (до 70 % сухої маси) та мінеральні солі. Клітковина грибів містить багато фосфорних сполук та Інші цінні для організму речовини. У грибах є також вітаміни кальцифероли (віт. D), ретинол (віт. А), вітаміни групи В, аскорбінова кислота (віт. С).

З деяких грибів добувають антибіотики.

Сапрофітні гриби не лише знищують до 10—30 % заготовленої деревини, а й руйнують фанеру, шпали, дерев'яні будівлі (домовий гриб), книги тощо.

Дроб’янки (бактерії)

До найпростіше побудованих організмів, які можна бачити лише за великого збільшення під мікроскопом, належать бактерії. Традиційно їх вивчає ботаніка, однак це доядерні організми (прокаріоти), які разом із синьозеленими водоростями становлять царство

Дроб'янки. Розміри бактерій значною мірою залежать від зовнішніх умов і коливаються в межах від часток мікрометра до кількох мікрометрів. Довжина їх становить 1-10 мкм (рідко більше), ширина — 0,2—1 мкм. Більшість з них одноклітинні, але є й нитчасті багатоклітинні види.

За формою одноклітинні бактерії поділяють на коки, або кулясті; палички (бацили), що мають форму циліндра; вібріони, що мають форму коми; спірили — спіральне вигнуті палички (мал. 1).

Деякі бактерії мають здатність рухатись за допомогою джгутиків, які бувають більшими за саму клітину і є тоненькими виростами цитоплазми. Кількість джгутиків у різних видів неоднакова (один, два і більше). Частина бактерій (міксобактерії) рухаються завдяки виділенню слизу ("реактивний" рух). Спірилам властиві поступальні, маятнико, штопоро і хвилеподібні рухи.

Бактеріальна клітина оточена щільною оболонкою, яка складається з геміцелюлози і пектину, а іноді з білкових речовин. Здебільшого оболонка вкрита слизовою капсулою, яка захищає бактерію від несприятливих умов навколишнього середовища. Під оболонкою знаходиться цитоплазматична мембрана, яка оточує цитоплазму клітини. Цитоплазма бактерій містить вуглеводи — глікоген і крохмаль, жири, білки, мінеральні речовини, рибосоми, велику кількість мембран і мембранних структур тощо. ДНК бактерій знаходиться в особливій ядерній зоні клітини, яку називають нуклеоідом. Навколо нуклеоіду не утворюється ядерної мембрани. Коки мають по одному такому "ядру", а бацили — по два і більше. Всі бактерії не мають ядерця.

Більшість бактерій безбарвні, деякі з них мають червоне, зелене і пурпурове забарвлення, що пов'язано з наявністю в них специфічного бактеріохлорофілу і бактеріопурпурину.

За характером живлення бактерії поділяють на гетеротрофні і автотрофні.

Мал. 3. Форми бактерій (а) і схема будови бактеріальної клітини (б):

1 — бацили; 2 — спірили; 3 — коки; 4 — вібріони; 5 — оболонка; 6 — нуклеоїд; 7 — спора; 8 — шар слизу; 9 — цитоплазматична мембрана; 10 — джгутик; 11 — включення; 12 — частинки РНК більшість), у свою чергу, поділяють на сапрофітів і симбіонтів. Бактеріісапрофіти живляться органічними рештками відмерлих рослин і тварин, продуктами харчування людини. Вони спричинюють гниття і бродіння (ферментацію) органічних речовин.

Гниття — це розщеплення білків, жирів та інших азотовмісних сполук під дією гнильних бактерій. В результаті гниття виділяються азото і сірковмісні сполуки, які мають неприємний запах. Цей процес у природі відіграє величезну роль, оскільки очищає поверхню Землі від трупів тварин та рослинних решток. Утворювані під час гниття отруйні речовини можуть викликати отруєння або навіть смерть людей і тварин. У зв'язку з цим заборонено використовувати в їжу або на корм тваринам продукти, в яких є ознаки гниття (специфічний запах, зокрема). Щоб запобігти гниттю продуктів і зеленої маси, їх стерилізують, сушать, маринують, коптять, солять, заморожують, силосують тощо. Ці методи обробки знищують гнильні бактерії та їхні спори і (або) створюють такі умови, за яких бактерії не розмножуються.

Бродіння, або ферментація, — це анаеробне розщеплення вуглеводів під дією ферментів бактерій. Цей процес давно був відомий людям. Упродовж тисячоліть люди виготовляли вино, використовуючи спиртове бродіння, квасили плоди і овочі за допомогою молочнокислого бродіння тощо.

Бактеріїпаразити (одна з форм симбіозу) живуть за рахунок живих організмів. Одні з них — хвороботворні і можуть спричинити захворювання тварин і людини (чуму, тиф, туберкульоз, перитоніт, менінгіт, ангіну, ботулізм, газову гангрену та ін.), інші є причиною хвороб рослин. Ці бактерії утворюють спори, які можуть зберігати здатність до зараження тривалий час (десятки років).

Деякі гетеротрофні бактерії в процесі еволюції виробили здатність до симбіозу (мутуалізму) з вищими рослинами. Це, наприклад, азотфіксуючі бактерії, які живуть на коренях бобових рослин, — бульбочкові бактерії. Вони поглинають азот з грунту й повітря і перетворюють його на сполуки, доступні для використання бобовими рослинами, які, в свою чергу, постачають бактеріям вуглеводи та мінеральні солі. За один вегетаційний період бульбочкові бактерії накопичують до 100 кг азоту на 1 га. Це враховують під час складання планів сівозмін.

Автотрофні бактерії — це бактерії, що можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних у результаті фотосинтезу (фототрофт) або хемосинтезу (хемопгрофні). До фототрофних належать пурпурові й зелені сіркобактерії, які синтезують складові частини свого тіла з мінеральних речовин і вуглекислого газу, а енергію використовують світлову. Хемотрофні бактерії, або хемосинтетики, живляться за допомогою хемосинтезу, оскільки органічні речовини синтезуються з неорганічних за рахунок енергії хімічних реакцій. До них належать нітрифікуючі, залізо і сіркобактерії. Явище хемосинтезу у бактерій відкрив у 1887 р. С. М. Виноградський.

Нітрифікуючі бактерії розщеплюють аміак і амонійні солі до нітратів, які засвоюються рослинами. Ці бактерії поширені у водоймах і грунтах. Діяльність залізобактерій полягає в перетворенні оксиду заліза (II)(Fe2+; FeC03) на оксид заліза (III)(Fe3+; Fe(OH)3). Вони живуть у солоних і прісних водоймах, беручи участь у колообігу заліза в природі. Сіркобактерії також живуть у солоних і прісних водоймах. Вони окиснюють сірководень та інші сполуки сірки.

За відношенням до кисню бактерії поділяють на дві групи: аероби і анаероби. Аероби використовують для дихання вільний кисень атмосфери. Анаероби ростуть і розмножуються в середовищі без кисню. Вони дістають енергію в процесі анаеробного розщеплення органічних речовин, накопичуючи різні проміжні продукти — спирт, молочну кислоту, гліцерин та інші речовини.

Розмноження бактерій. Бактерії розмножуються, як правило, безстатевим шляхом — поділом материнської клітини на дві дочірні. Поділ відбувається дуже швидко і йому передує реплікація ДНК. За сприятливих умов деякі бактерії діляться кожні 20—30 хв. Іноді дві бактерії зливаються одна з одною. Під час такого злиття між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому речовини однієї клітини переходять в іншу. Такий процес нагадує статеве розмноження.

За несприятливих умов (нестача їжі, погодні умови, отруєння середовища продуктами життєдіяльності бактерій) багато бактерій здатні стискатися, втрачати воду і переходити в стан спокою до настання сприятливих умов. Деякі види бактерій за несприятливих умов формують спори, які характеризуються значною стійкістю. Ці форми бактерій витримують тривале кип'ятіння, висушування, заморожування, дію різних хімічних речовин.

Поширення бактерій у повітрі, грунті, воді, живих організмах. Як аеробні, так і анаеробні бактерії надзвичайно поширені в природі. Вони трапляються в грунті, Опі живих і мертвих організмах. Число бактерій у навколишньому середовищі змінюється під впливом різних факторів (інсоляція, обробіток грунту тощо).

Кількість бактерій в 1 г грунту може досягати сотень мільйонів і навіть кількох мільярдів і залежить від типу грунту. Найменше їх міститься в підзолистих цілинних грунтах, найбільше — в окультуреному чорноземі. Бактерії проникають у грунт на глибину до 5 метрів. Мікрофлора є одним з факторів, що сприяють утворенню грунту.

У воді різних водойм кількість бактерій буває дещо меншою, ніж у грунті. Так, в 1 мл води міститься від 5 до 100 тис. бактеріальних клітин. Найменше бактерій у воді артезіанських свердловин і джерел, багато — у відкритих водоймах і річках. Найбільше бактерій спостерігається поблизу берега у верхніх шарах води.

Особливо забруднена вода відкритих водойм у тих місцях, куди потрапляють стічні води. Саме тут часто зустрічаються хвороботворні бактерії (збудники дизентерії, черевного тифу, паратифів, холери, бруцельозу тощо).

У повітрі бактерій міститься ще менше, ніж у воді. Забруднення повітря бактеріями залежить від багатьох причин (пори року, географічної зони, характеру рослинності, забрудненості пилом тощо). Найбільше бактерій налічують у закритих приміщеннях, де їх може скупчуватись до 300 тис. в 1 мм3. У сільській місцевості повітря чистіше, ніж у міській. Практично немає бактерій у соснових і кедрових лісах, оскільки виділювані хвойними деревами фітонциди вбивають або пригнічують ріст і розмноження всіх видів бактерій.

На тілі здорових людей і тварин, а також у їхніх органах завжди зустрічається багато видів бактерій. Підраховано, що на шкірі людини може бути величезна кількість бактерій (від 85 • 106 до 1212 • 106 екземплярів). Особливо багато бактерій, у тому числі й хвороботворних, на шкірі людини, якщо вона не дотримується правил гігієни. Відкриті частини тіла людини забруднюються різними видами сапрофітних і патогенних (хвороботворних) бактерій значно частіше, ніж закриті. Багато бактерій виявляється на руках, у ротовій порожнині й кишках людини. З організму однієї дорослої людини щодня з фекаліями виділяється близько 18 млрд бактерій. Практично вільні від бактерій ті органи здорових людей і тварин, які не мають зв язку із зовнішнім середовищем (м'язи, головний і спинний мозок, кров тощо).

Роль бактерій у природі і народному господарстві. Вище уже зазначалася важлива роль багатьох видів бактерій у процесах гниття та різних типів бродіння, тобто у виконанні санітарної ролі на Землі. Бактерії також мають велике значення у колообігу вуглецю, кисню, водню, азоту, фосфору, сірки, кальцію та інших елементів. Багато видів.бактерій сприяють активній фіксації атмосферного азоту і переводять його в органічну форму, що підвищує родючість грунтів. Особливо велике значення мають бактерії, що розкладають целюлозу й пектинові речовини, які є основним джерелом вуглецю для життєдіяльності мікроорганізмів грунту.

Сульфатредукуючі бактерії беруть участь в утворенні нафти і сірководню в лікувальних грязях, грунтах і морях. Так, насичений сірководнем шар води в Чорному морі є результатом життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій. Діяльність цих бактерій у грунтах призводить до утворення соди і содового засолювання грунтів. Сульфатредукуючі бактерії переводять поживні речовини в грунтах рисових плантацій у форму, доступну для коренів цієї культури. Ці бактерії можуть спричинювати корозію металевих підземних і підводних споруд.

Завдяки життєдіяльності бактерій грунт звільняється від багатьох шкідливих продуктів і насичується цінними поживними речовинами. Бактерійні препарати успішно використовують для боротьби з багатьма видами комахшкідників (кукурудзяним метеликом та ін.).

Багато видів бактерій використовують у різних галузях промисловості для добування ацетону, етилового й бутилового спиртів, оцтової кислоти, ферментів, гормонів, вітамінів, антибіотиків, білкововітамінних препаратів тощо.

Завдяки успіхам генної інженерії нині з'явилась можливість широко використовувати кишкову паличку для вироблення інсуліну, інтерферону, а водневі бактерії — для одержання кормового й харчового білків. Без бактерій неможливі процеси дублення шкіри, сушіння листків тютюну, виготовлення шовку, каучуку, оброблення какао, кави, мочіння конопель, льону та інших лубоволокнистих рослин, квашення капусти, очищення води, вилужування металів тощо.

Синьозелені водорості, ціанобактерії (лат. Cyanobacteria, — синьо-зелений) — значна група великих грам негативних еубактерій, здатних до фотосинтезу, який супроводжується виділенням кисню.

Ціанобактерії найбільш близькі до найдавніших мікроорганізмів, залишки яких (строматоліти, вік більш 3,5 млрд. років) виявлені на Землі. Єдині, поряд із прохлорофітами, бактерії, здатні до оксигенного фотосинтезу, предки ціанобактерій розглядаються в теорії ендосимбіогенезі як найбільш ймовірні предки хроматофорів червоних водоростей (прохлорофити відповідно до цієї теорії мають загальних предків із хлоропластами інших водоростей і вищих рослин).

Порівняно великі розміри кліток і фізіологічна подібність з водоростями було причиною їхнього розгляду раніше в складі водоростей («синьозелены водорості», «ціанеї»). За цей час було альгологічно описано більше 1000 видів у майже 175 родах. Бактеріологічними методами в даний час підтверджено існування не більше 400 штамів. Біохімічна, молекулярно-генетична подібність ціанобактерій з іншими бактеріями в даний час підтверджено солідним корпусом доказів, однак дотепер деякі ботаніки, віддаючи данину традиції, схильні відносити ціанобактерії до водоростей.

Ціанобактерії — одноклітинні, нитчаті і колоніальні мікроорганізми. Середній розмір кліток 2 мкм. Відрізняються видатною здатністю адаптувати склад фотосинтетичних пігментів до спектрального складу світла, так що колір варіює від ясно-зеленого до темно-синього. Деякі вищі азотфиксуючі ціанобактерії (Nostocales) здатні до диференціювання — формування спеціалізованих кліток: гетероцист і гормогоніїв.

Морські і прісноводні, ґрунтові види, учасники симбіозів (наприклад, у лишайників). Складають значну частку океанічного фітопланктону. Здатні до формування товстих бактеріальних матів. Деякі види токсичні (найбільш вивчений токсин мікроцистин, продуцируемий, наприклад, Microcystis aeruginosa) і умовно-патогенні (Anabaena sp.). Головні учасники цвітіння води, викликають масові замори риби й отруєння тварин і людей, наприклад, при цвітінні води у водоймищах України. Унікальне екологічне положення обумовлене сполученням двох важкопоєднуваних здібностей: до фотосинтетичної продукції кисню і фіксації атмосферного азоту (у 2/3 вивчених видів).

Розподіл бінарний в одній чи декількох площинах, множинний розподіл. Життєвий цикл в одноклітинних форм при оптимальних умовах росту — 6—12 годин.

Ціанобактерії володіють повноцінним фотосинтетичним апаратом, характерним для кисневиділяючих фотосинтетиків. Фотосинтетичний електронтранспортний ланцюг включає фотосистему (ФС) II, b6f-цитохромний комплекс і ФС. Кінцевим акцептором електронів служить ферредоксин, донором електронів — вода, що розщеплюється в системі окислювання води, аналогічної так вищих рослин. Світлозбираючі комплекси представлені особливими пігментами — фікобілінами, зібраними (як і в червоних водоростей) у фікобілісоми. При відключенні ФСІІ здатні до використання інших, ніж вода, екзогенних донорів електронів: відновлених з'єднань сірки, органічних сполук у рамках циклічного переносу електронів за участю ФСІ. Однак ефективність такого шляху фотосинтезу невелика, і він використовується переважно для переживання несприятливих умов.

Ціанобактерії відрізняються надзвичайно розвинутою системою внутрішньоклітинних втягнень цитоплазматичної мембрани (ЦПМ)—тілдакоїдів; висловлені припущення про можливе існування в них системи тілакоїдов, не зв'язаних із ЦПМ, що дотепер вважалося неможливим у прокаріот. Накопичена в результаті фотосинтезу енергія використовується в темнових процесах фотосинтезу для виробництва органічних речовин з атмосферного CO2.

Більшість ціанобактерій — облигатні фототрофи, які, однак здатні до нетривалого існування за рахунок розщеплення накопиченого на світлі глікогену в окисному пентозофосфатному циклі й у процесі гліколізу (достатність одного гліколізу для підтримки життєдіяльності піддається сумніву). Цикл трикарбонових кислот (ЦТК) не може брати участь в одержанні енергії через відсутність позбавлений ?-кетоглутаратдегидрогенази. «Розірваність» ЦТК, зокрема, приводить до того, що ціанобактерії відрізняються підвищеним рівнем експорту метаболітів у навколишнє середовище.

Азотфіксація забезпечується ферментом нітрогеназой, яких відрізняється високою чутливістю до молекулярного кисню. Оскільки кисень виділяється при фотосинтезі, в еволюції ціанобактерій реалізовані дві стратегії: просторового і тимчасового роз'єднання цих процесів. В одноклітинних ціанобактерій пік фотосинтетичної активності спостерігається у світле, а пік нитрогеназной активності — у темний час доби. Процес регулюється генетично на рівні транскрипції; ціанобактерії є єдиними прокаріотами, у яких доведене існування циркадних ритмів (причому тривалість добового циклу може перевищувати тривалість життєвого циклу!). У нитчатих ціанобактерій процес азотфиксации локалізований у спеціалізованих терминально диференційованих клітках — гетероцистах, що відрізняються товстими покривами, що перешкоджають проникненню кисню. При недоліку зв'язаного азоту в живильному у середовищі колонії нараховується 5-15 % гетероцист. ФСІІ в гетероцистах скорочена. Гетероцисти одержують органічні речовини від фотосинтезуючих членів колонії. Накопичений зв'язаний азот накопичується в гранулах ціанофіцин чи експортується у виді глутамінової кислоти.

Систематика ціанобактерій розроблена недостатньо. Виділяють п'ять порядків: порядки Chroococcales і Pleurocapsales поєднують одиночні чи колоніальні порівняно прості форми, у порядки Oscillatoriales, Nostocales, Stigoneomatales входять нитчасті високоорганізовані форми.

Ціанобактерії, за загальноприйнятою версією, з'явилися «творцями» сучасної кисневовмісної атмосфери на Землі (відповідно до іншої теорії, кисень атмосфери має геологічне походження), що привело до першої глобальної екологічної катастрофи в природній історії і драматичній зміні біосфери. В даний час, будучи значної складової океанічного планктону, ціанобактерії стоять на початку більшої частини харчових ланцюгів і виробляють більшу частина кисню (внесок визнається не всіма дослідниками). Ціанобактерія Synechocystis стала першим фотосинтезуючим організмом, чий геном був цілком розшифрований.

В даний час ціанобактерії служать найважливішими об'єктами досліджень у біології. У Південній Америці і Китаї бактерії пологів Spirulina і Nostoc через недолік інших видів продовольства використовують у їжу, висушуючи і готуючи борошно. Їм приписують цілющі й оздоровлюючі властивості, що, однак, у даний час не знайшли підтвердження. Розглядається можливе застосування ціанобактерій у створенні замкнутих циклів чи життєзабезпечення як масової кормовою та харчової добавки.

На інші сторінки 10 класу