Систематика растений. Цианобактерии

Систематика растений 
Систематика (taxonomy) представляет собой раздел биологии, в задачи которого входят, с одной стороны, описание всего многообразия как современных, так и вымерших организмов, а с другой - упорядоченное иерархическое расположение таксонометрических категорий по отношению друг к другу. Т.е. задача систематики это с максимально возможной полнотой отражать эволюционные взаимоотношения между организмами.
Империя. Высшая категория в биологической систематике. Имеет одно значение - Жизнь. Объединяет два надцарства: Доядерные организмы (прокариоты) и Ядерные организмы (эукариоты).
Деление органического мира на 4 царства - Дробянки (Monera), Грибы (Fungi, Mycota), Растения (Plantae, Vegetabilia) и Животные (Animalia).
Подцарство (Subkingdom). Подцарство объединяет надотделы или отделы.
Надотдел (Надраздел, Superdivisio). Совокупность надотделов объединяется в царство или подцарство. Надотдел объединяет отделы.
Отдел (Раздел, Division). Латинские названия конкретных отделов имеют стандартные окончания - phyta.
Класс (Class, Classis). Таксономическая категория или таксон рангом ниже отдела. Латинские названия классов, как таксонов, имеют стандартное окончание - psida.

Карл Линней (23 мая 1707 – 10 января 1778 г.) — создатель единой системы классификации растительного и животного мира, в которой были обобщены и в значительной степени упорядочены знания всего предыдущего периода развития биологической науки. Среди главных заслуг Линнея — введение точной терминологии при описании биологических объектов, внедрение в активное употребление биноминальной (бинарной) номенклатуры, установление чёткого соподчинения между систематическими (таксономическими) категориями. Ещё одним достижением Линнея стало выделение биологического вида в качестве исходной категории в систематике, а также определение критериев отнесения природных объектов к одному виду. 

Надцарство предъядерные  - procariota
Предъядерные, прокариоты, — организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра. Прокариоты—самые примитивные клеточные организмы. Это одноклеточные, колониальные и нитчатые организмы. В отличие от эукариот среди прокариот нет истинно многоклеточных организмов. Нитчатые структуры, как и колонии, образуются в результате неполного разделения клеточных стенок после деления. Плазмодесмы между ними встречаются очень редко (только у нескольких видов цианобактерий). Нити и колонии часто окружены общей слизистой капсулой. Прокариотические клетки мельче эукариотических на порядок (0,5...5 мкм). В цитоплазме прокариот еще не прошел процесс компартментации — здесь нет внутриклеточных мембранных систем, а следовательно, и оформленных органелл. 

Комбинированное изображение прокариотной клетки: а – поверхностные клеточные структуры и внеклеточные образования: 1 – клеточная стенка; 2 – капсула; 3 – слизистые выделения; 4 – чехол; 5 – жгутики; 6 – ворсинки; б – цитоплазматические клеточные структуры: 7 – ЦПМ; 8 – нуклеоид; 9 – рибосомы; 10 – цитоплазма; 11 – хроматофоры; 12 – хлоросомы; 13 – пластинчатые тилакоиды; 14 – фикобилисомы; 15 – трубчатые тилакоиды; 16 – мезосома; 17 – аэросомы (газовые вакуоли); 18 – ламеллярные структуры; в – запасные вещества: 19 – полисахаридные гранулы; 20 – гранулы поли-(δ-оксимасляной кислоты; 21 – гранулы полифосфата; 22 – цианофициновые гранулы; 23 – карбоксисомы (полиэдральные тела); 24 – включения серы; 25 – жировые капли; 26 – углеводородные гранулы (по Schlegel, 1972)

В клетках прокариот нет хлоропластов, митохондрий, аппарата Гольджи, эндоплазматической сети и центриолей, имеющихся у эукариот. Рибосомы располагаются в цитоплазме свободно, они мельче, чем у эукариот, и отличаются по числу белков. Цитоплазма ограничена наружной цитоплазматической мембраной, складчатое впячивание которой (мезосома) выполняет функции митохондрии. Наружная мембрана образует ряд складок внутри цитоплазмы, они увеличивают поверхность прикрепления ферментов и пространственно разделяют ферментативные реакции. С мембраной связаны также биосинтез клеточной стенки и слизистой капсулы, выделение экзоферментов, деление и спорообразование. Прокариоты не имеют пластид и митохондрий. У фототрофных прокариот фотосинтетический аппарат образован мембранными структурами — тилакоидами, трубочками, пузырьками, которые находятся непосредственно в цитоплазме. На них сосредоточены фотосинтетические пигменты: бактериохлорофиллы и каротиноида:, по своему составу отличные от пигментов растений. Аналог ядра — генофор, или нуклеоид, — структура, состоящая из одной гигантской кольцевой молекулы ДНК, белков и РНК. Митоз и мейоз отсутствуют. Половой процесс у прокариот неизвестен. Размножаются они делением клеток надвое в результате образования поперечной перегородки. Клеточная стенка жесткая, но вместе с тем эластичная и может изгибаться. В составе клеточных стенок нет целлюлозы и хитина, характерных для растений и грибов. Опорный каркас стенок образован гликопептидом муреином.
Царство Дробянки (Mychota) Отдел Цианобактерии — Cyanobacteria
Царство Дробянки включает три отдела: Архебактерии, Настоящие бактерии (эубактерии) и Цианобактерии. 
Цианобактерии (цианеи) — фототрофные прокариоты, традиционно называемые сине-зелеными водорослями (Cyanophyta). 
Это одноклеточные, коллониальные или нитчатые пресноводные (в основном) организмы. Для них характерно отсутствие жгутиковых форм, наличие муреиновой клеточной стенки, способность к фиксации атмосферного азота, смешанному типу питания. Клетки обычно окружены слизистым чехлом. Фотосинтез аэробный (с выделением кислорода) и протекает в отдельных тилакоидах, расположенных в цитоплоазме клетки. В тилакоидах имеются пигменты, обеспечивающие фотосинтез – это хлорофилл а, каротиноиды. На поверхности тилакодов находятся дополнительные пигменты – синий – фикоциан, красный фикоэритрин. В клетках отсутствуют вакуоли с клеточным соком, но имеются газовые вакуоли
Царство Дробянки включает три отдела: Архебактерии, Настоящие бактерии (эубактерии) и Цианобактерии. 
 
Систематика отдела

Цианобактерии традиционно классифицируются по морфологии на пять секций: 
Хроококковые - Chroococcales: объединяют фотосинтезирующие организмы, имеющие одиночную или колониальную форму. Для них характерно наличие большого количества слизи, выделяемой клеточными структурами.
Плеврокапсовые - Pleurocapsales: включают в себя бактерии, относящиеся к подвидам Плеврокапсы, Дермокапсы и Микосарцины. Они способны формировать беоциты — репродуктивные клетки. 
Оксиллатории – Oscillatoriales: объединяют вегетативные клетки, осуществляющие деление бесполым способом. Они образуют трихому — структуру из слизи — и делятся внутри нити цианобактерий. 
Ностоковые - Nostocales: объединяют фотосинтезирующие организмы нитчатых форм. Они способы образовывать цветные налеты и обладают свойством криофильности — легкой адаптации в условиях пустыни.
Стигонемовые - Stigonematales: включают в себя бактерии вида Фишереллы. Они осуществляют половое размножение. Но, в отличие от ностоковых бактерий, могут делиться многократное количество раз в пределах одноклеточного организма. 
Последние две секции являются монофилетическими и составляют гетероцистные цианобактерии, ранее они были объединены в один класс - Гормогониофициевые (Hormogoniophyceae)

Цианобактерии — морфологически разнообразная группа грамотрицательных прокариот, включающая одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Клетки — сферические, палочковидные или изогнутые; одиночные или образующие скопления, удерживаемые после ряда делений вместе с помощью окружающего их общего чехла. Для разных представителей этой группы прокариот характерна способность к скользящему движению, осуществляющемуся по твердому субстрату без помощи жгутиков. Оно свойственно как нитчатым формам (трихомы и/или гормогонии), так и одноклеточным (баеоциты). Известны разные способы размножения цианобактерий. Деление клеток происходит путем равновеликого бинарного деления, сопровождающегося образованием поперечной перегородки или перетяжки; неравновеликого бинарного деления (почкования); множественного деления. Бинарное деление может происходить только в одной плоскости, что у одноклеточных форм приводит к образованию цепочки клеток, а у нитчатых — к удлинению однорядного трихома. Деление в нескольких плоскостях ведет у одноклеточных цианобактерии к формированию скоплений правильной (кубической) или неправильной формы, а у нитчатых — к возникновению многорядного трихома (если к такому делению способны почти все вегетативные клетки нити) или однорядного трихома с боковыми однорядными ветвями (если способность к делению в разных плоскостях обнаруживают только отдельные клетки нити). Размножение нитчатых форм цианобактерии осуществляется также с помощью обрывков трихома, состоящих из одной или нескольких клеток, у некоторых — также гормогониями, отличающимися по целому ряду признаков от трихомов, и в результате прорастания акинет в благоприятных условиях.

 Носток сливовидный - (Nostocpruniforme),род цианобактерий сем. ностоковых
Образуют колонии: мелкие (до 0,5 мм) или крупные (до 0,5 м), шаровидные, неправильно распростёртые или нитевидно-кустистые, студенистые, состоящие из изогнутых нитевидных образований – однорядных трихомов с интеркалярными специализир. клетками – гетероцистами и цепочковидно расположенными между ними акинетами.

Носток колониальный организм, образующий шаровидные колонии на дне пресноводных водоемов, размер колоний до 8 см, цвет – сине зеленый. Шаровидные колонии – это сложные колонии, состоящие в свою очередь из простых нитчатых колоний. В нитчатых колониях выделяются более крупные прозрачные клетки – гетероцисты. Внутри гетероцист находится фермент нитрогеназа, отвечающий за способность фиксировать атмосферный азот.

Анабена 
АНАБЕ́НА (Anabaena), род цианобактерий порядка ностоковых. Форма нитевидная (трихомная). Нити прямые или закрученные по спирали, не сужены на концах, подвижные, нередко окружены слизистым чехлом. Клетки округлые или бочонковидные, имеются гетероцисты. Для анабены характерно наличие специализированных клеток для переживания неблагоприятного периода – акинет. Известны своими азотфиксирующими способностями, образуют симбиотические отношения с определёнными растениями, такими, как некоторые папоротники. Являются одними из четырёх родов цианобактерий, которые производят нейротоксины, наносящими ущерб местной дикой природе, а также сельскохозяйственным и домашним животным. При этом обладая способностью фиксировать атмосферный азот и способностью вступать в симбиоз с водным папоротником азолла, анабена применяется как живое азотное удобрение на рисовых полях.

Спирулина
Arthrospira (лат.) — род цианобактерий (синезелёных водорослей) класса Cyanophyceae. Человеком и различными видами животных употребляются в пищу в основном два вида: Arthrospira platensis и Arthrospira maxima, имеющие коммерческое название «Спирулина». Название Спирулина (лат. Spirulina), по мнению разных систематиков, либо закреплено за отдельным родом цианобактерий, либо является синонимом рода Arthrospira. Ценность спирулины в большом том, что на 66% она состоит из белка, который содержит 18 видов аминокислот (8 из них не производятся человеческим организмом), ксантофилл и фикоцианин

Использование спирулины в качестве пищи восходит к ацтекам. Исторические записи сообщают о продаже лепешек («дихе») из спирулины, собранной из озера Тескоко, которые были основным продуктом для многих блюд.
Во второй половине XX века французская компания открыла первый крупномасштабный завод по производству спирулины. Сегодня спирулина всерьез рассматривается как важный источник пищи, способный покончить с голодом во всем мире, благодаря своему составу и устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Организация Объединенных Наций определила спирулину в качестве основного компонента в борьбе с недоеданием в мире. Спирулина настолько питательна, что НАСА и Европейское космическое агентство предполагают возможность включения спирулины в диету астронавтов на космических кораблях при полетах на Марс. Также можно отметить экологические преимущества спирулины: для ее производства требуется в 10 раз меньше воды, чем для других овощей, а сбор урожая происходит круглый год

Значение цианобактерий в природе
Вместе с другими бактериями они обогащают почву органически­ми веществами и азотом, а водоемы и воздух — кислородом. Многие представители цианобактерий способны фикси­ровать атмосферный азот. В Азии за счет азотфиксирующих цианобактерий подолгу выращивают рис на одном и том же участке без применения удобрений. Благодаря своей способности фиксировать атмосферный азот цианобактерии могут заселять голые поверхности скал и бедные почвы. Морские виды циано­бактерий фиксируют около четверти всего азота, который поглощается мо­рем из воздуха. Водные формы бактерий служат кормом для мелких зверей и рыб. Некоторые цианобактерии используются в каче­стве «поставщиков» ценных для человека веществ — бел­ков, углеводов, жиров, витаминов, пигментов. Отдельные виды цианобактерий используются в пищу. Например, носток сливовидный потребляют в Китае и Японии, а спирулину— в районе озера Чад в Африке. Из спирулины получают пищевой белок, который используют как дополнение к пище.