Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 1 (страница 82)
9.12.1. Недостаточность минеральных элементов
Оценить влияние отдельных элементов не всегда легко, а иногда даже невозможно. Например, хлороз (т. е. недостаток хлорофилла) у растений может быть вызван нехваткой магния или железа, хотя эти два элемента играют разную роль в синтезе хлорофилла (см. табл. 9.10). У овец и крупного рогатого скота довольно часто наблюдается понос, связанный с недостатком меди в организме, что в свою очередь связано с высоким содержанием молибдена на пастбище. Дефицит одного и того же элемента может проявляться у разных организмов по-разному. Например, при недостатке марганца у овса появляются серые крапинки и неприятный запах, а у бобов — пятнистость.
Тесная взаимосвязь и неоднозначность наблюдаемых эффектов обусловлены тем, что минеральные элементы оказывают глубокое влияние на клеточный метаболизм. Тем не менее путем различных экспериментов (например, изменяя потребление минеральных веществ) можно убедиться в том, что недостаток некоторых элементов ведет к развитию специфических симптомокомплексов.
Такие знания важны и для медицины, и для сельского хозяйства, так как болезням, вызываемым нехваткой определенных веществ, подвержены во всем мире и культурные растения, и домашние животные, и люди.
В конце XIX в. и начале XX в. ставились первые опыты с водными и песчаными культурами растений. Эти эксперименты, проведенные в основном немецкими ботаниками, ныне стали классическими. В таких опытах растения выращивают в заранее приготовленных культуральных растворах, состав которых точно известен. Сейчас многие экономически важные болезни растений, вызываемые недостатком минеральных веществ, хорошо изучены, и их можно быстро диагностировать по симптомам, запечатленным на цветных фотографиях. Хотя мы уже многое знаем о физиологической роли элементов минерального питания, нужны дальнейшие исследования физиологов и биохимиков.
9.12.2. Особые способы получения необходимых питательных веществ
Насекомоядные растения
Насекомоядные (или плотоядные) растения — это зеленые растения, которые специально приспособлены для того, чтобы ловить и затем переваривать различных мелких животных, в основном насекомых. Так они дополняют свое обычное автотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания. Как правило, такие растения встречаются в местах, бедных азотом, поэтому животная пища им нужна в первую очередь как источник азотистых соединений. Приманив насекомое окраской, ароматом или сладкими выделениями, растение тем или иным способом удерживает его, а затем выделяет специальные ферменты и происходит внеклеточное пищеварение. Образующиеся при этом продукты, прежде всего аминокислоты, всасываются и усваиваются.
У некоторых видов выработались очень интересные ловчие механизмы, это особенно относится к венериной мухоловке (Dionaea muscipula), кувшиночникам (Nepenthes) и росянкам (Drosera). Большинство таких растений обитает в тропиках и субтропиках. В Великобритании их очень мало, примером может служить росянка. Она встречается на мокрых пустошах и торфяниках, заросших вереском, т. е. в тех местах, где почва, как правило, кислая, а минеральных элементов недостаточно. Мы не будем здесь касаться устройства ловушек у разных растений.
Микориза
Микориза — это ассоциация гиф гриба с высшим растением, которая обычно встречается на корнях сосудистых растений. Как и насекомоядные виды, растения с микоризой часто растут в местах, бедных питательными веществами. Связи в микоризе, как правило, симбиотические; мы подробно рассматривали их в разд. 3.1.1.
Корневые клубеньки
В разд. 9.11.1 мы уже говорили, как происходит азотфиксация в корневых клубеньках бобовых растений. Бактерии, обитающие в клубеньках, проникают внутрь клеток паренхимы корня и стимулируют их рост и деление, в результате чего и образуются специфические вздутия — клубеньки.
Ответы и обсуждение
Глава 2
2.1.
Время (в един, по 20 мин)
Кривая А (арифметический график) становится круче с течением времени. Кривая Б (логарифмический график) представляет собой прямую линию (линейно возрастает со временем). См. рис. 2.1 (отв.).
Рис. 2.1. (отв.). Графики роста модельной популяции бактерий, представленные в арифметическом и логарифмическом масштабах
2.2. Кривая должна быть такой же, как на рис. 2.7.
2.3. См. рис. 2.3 (отв.).
Рис. 2.3. (отв.). Рост популяции бактерий
Факторы, обусловливающие это изменение, рассмотрены в разд. 2.2.4. Отличия кривой роста живых бактерий от кривой роста живых и мертвых бактерий вызваны следующими причинами:
а) во время фазы замедления роста и логарифмической фазы погибает незначительное число клеток;
б) во время стационарной фазы роста общая численность живых и мертвых клеток продолжает некоторое время медленно увеличиваться, так как часть клеток все еще размножается;
в) во время фазы замедления роста общая численность живых и мертвых клеток остается постоянной, несмотря на то что многие клетки погибают.
2.4. Время генерации бактерий — это время, необходимое для удвоения численности в течение логарифмической фазы. Оно равно примерно 2,5 ч.
2.5. 1. а) вошь; б) человек;
2. а) комар или клещ; 6) человек (также обезьяны).
Глава 3
3.1. См. табл. 3.1 и 3.2 в гл. 3.
3.2. Спорангиеносец выносит спорангий над мицелием, таким образом увеличивается вероятность попадания спор в воздушный поток и их распространения.
3.3.
Признаки растений и животных у Euglena gracilis
3.4. В водохранилищах, расположенных в низинах, накапливается больше питательных веществ, потому что их постоянно приносят впадающие в эти водохранилища реки, особенно если они протекают по возделываемым территориям, где применяются удобрения.
3.5. Водоросли питаются автотрофно. Патогенные же организмы — это паразиты или сапрофиты, питающиеся за счет своего хозяина.
3.6. Земноводные, подобно печеночникам и мхам, только частично приспособлены к жизни на суше. Их тела легко теряют воду, для полового размножения им необходима водная среда. Считается, что обе эти группы организмов представляют собой промежуточные стадии в эволюционном развитии к более совершенным формам, которые лучше приспособлены к жизни на суше.
3.7. Спорофит приспособился к жизни на суше, хотя гаметофит еще зависит от воды, так как она необходима для плавающих гамет. Спорофит имеет настоящие проводящие ткани и настоящие корни, стебель и листья, благодаря которым он эффективнее использует наземную среду.
Спорофит является доминирующим поколением. Жизнь гаметофита очень непродолжительна. Взрослый спорофит более не зависит от гаметофита.
3.8. а, в, г.
3.9. Половое размножение зависит от наличия воды, необходимой для свободноплавающих сперматозоидов. Таллом гаметофита чувствителен к высыханию. Растения часто сравнительно плохо переносят интенсивное освещение.
3.10. При помощи бесполого или вегетативного размножения (см. текст) или путем рассеивания спор. (Половое размножение не приводит к увеличению числа особей, так как зигота растет из предшествующего гаметофита — в отличие от семенных растений.)
3.11. а) Зигота находится в брюшке архегония гаметофита предшествующего поколения, т. е. она защищена архегонием и окружающими тканями гаметофита. б) Гаметофит, на котором развивается зигота, способен к фотосинтезу и, таким образом, обеспечивает питанием зиготу.
3.12. Споры Dryopteris развиваются в том месте, в которое они попадают, при условии, что там имеются влага и питательные вещества. Пыльцевые зерна должны попасть на женские репродуктивные органы спорофита.
3.13. Мегаспора имеет крупные размеры, потому что она должна содержать запас питательных веществ для снабжения женского гаметофита и развивающегося зародыша спорофита до тех пор, пока он сам не сможет обеспечивать себя. Микроспоры, имея небольшие размеры, могут быть произведены в большом количестве и без лишних энергетических затрат. Они достаточно легки для того, чтобы переноситься потоками воздуха, что увеличивает шансы содержащихся в них мужских гамет достичь женских репродуктивных органов растений.
Глава 5
5.1. Эмпирическая формула показывает число атомов каждого элемента, входящих в данное соединение. Структурная формула показывает расположение атомов в молекуле относительно друг друга. В ней так же можно показать углы связей между атомами; см., например, рис. 5.3 и 5.4.
5.2. а)
б)
5.3.
5.4. Триоза С3Н6О3
Тетроза С4Н8О4
Пентоза С5Н10О5
Гексоза С6Н12О6
Гептоза С7Н14О7
5.5. а) Валентность С = 4, О = 2, Н = 1.
б) В обоих случаях эмпирическая формула С3Н6О3. Следовательно, эти соединения являются триозами.
в) Каждая молекула содержит две гидроксильные группы. Предсказать их число можно заранее, так как ранее уже объяснялось, что в моносахаридах к каждому атому углерода, за исключением одного, присоединена гидроксильная группа.
г) Глицеральдегид содержит вторичную спиртовую группу
\