От авторов (стр. 1 )

От авторов

Ботаника, одна из самых древних наук на Земле, является комплексной наукой, включающей учение о внешнем и внутреннем строении растений, закономерностях их роста и развитии, эволюции, строении растительных сообществ, классификации, а также о практическом использовании растительных ресурсов. Курс ботаники, включенный в цикл фундаментальных, теоретических дисциплин сельхозинститута, состоит из нескольких разделов:

I. Цитология – изучает строение растительной клетки.

2. Гистология – изучает ткани растений, их функции и эволюцию.

3. Анатомия (микроморфология) – изучает внутреннее строение растений, закономерности расположения тканей в органах.

4. Морфология растений – изучает разнообразие форм органов растений и их видоизменения (метаморфозы).

5. Эмбриология растений и репродуктивная биология – изучает закономерности образования органов бесполого и полового размножения, процессы оплодотворения, развития зародыша, плодов и семян, репродукцию растений.

6. Систематика растений – занимается инвентаризацией растений и их классификацией, устанавливает совокупность особей, которые можно выделить в отдельные систематические группы (таксоны) на основании строения и общности происхождения.

7. Экология растений – изучает взаимоотношения растений с внешней средой, закономерности в области их приспособления к условиям местообитания.

8. Фитоценология (геоботаника) – наука о закономерностях строения и функционирования растительных сообществ (фитоценозов) их сменах в процессе исторического развития растительности Земли.

Следует различать понятие общие и частные. Так, например, пластиды, бентос, автотрофы – понятия общие, охватывающий широкий круг явлений. Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты, фитобентос, зообентос, фотофторы, хемофторы – это частные, более узкие понятия.

Применение того или иного термина зависит от конкретной ситуации: например, при описании отличий растительных клеток от клеток животных следует упомянуть, о наличии у растений пластид. При характеристике клеток листа укажем на наличие конкретного типа пластид-хлоропластов.

Основным условием правильного пользования научной терминологией является понимание биологического содержания каждого термина. Заучивание терминов без умения раскрыть их смысл – бесплодное занятие. В связи с этим в процессе работы над учебным материалом по ботанике очень полезно составление своего рабочего словаря специальных терминов с их объяснением для лучшего осмысливания и запоминания. Приведем несколько примеров из различных разделов курса ботаники.

Плазмалемма – плазматическая мембрана, ограничивающая протопласт снаружи.

Рибосомы – органоиды, участвующие в биосинтезе белка.

Плазмолиз – сокращение цитоплазмы и вакуолей, отслаивание цитоплазмы от клеточной оболочки.

Митоз – способ деления клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений.

Эпиблема – покровная ткань молодых корней растений, имеющая выросты – корневые волоски и выполняющие всасывающую функцию.

В приложении I приводится список терминов, значение которых необходимо знать студенту, изучающему ботанику.

Важным моментом в изучении ботаники является знание названий растений на латинском языке. Этот язык считается международным научным языком всего мира. Латинские названия подчиняются определенным правилам номенклатуры и единицы для специалистов всех стран и всех областей знаний. Например, одно и тоже растение – валериану лекарственную, в разных местностях называют по-разному: маун, ладанница, лихорадочный корень, земляной ладан, аверьян, кошатник и т. д. Чтобы избавится от путаницы в учебниках, научной литературе обязательно указывается латинское название этого растения – Valeriana officinalisL. Причем, в ботанике принята так называемая бинарная (двойная) номенклатура для обозначения видовых названий растений: название вида всегда состоит из двух слов, первое из которых обозначает название рода, к которому принадлежит растение, а второе – видовой эпитет. Валериана лекарственная Valeriana officinalisL., пижма обыкновенная Tanacetum vulgare L., клевер горный Triolium montanum L., клевер луговой T. pretense L., клевер ползучий T. regens L., и т. д. После научного названия растения ставятся латинские инициалы или сокращенная фамилия автора, впервые описавшего растение. Так в научных названиях перечисленных растений приставка буквы L. означает, что эти виды были установлены К. Линнеем.

Традиционные русские и ли местные названия могут состоять из одного слова, и в этом случае латинское название помогает установить точную видовую принадлежность растения, его родственные отношения: например, малина, ежевика, костянка, морошка – по русски именуются по-разному. Их латинские названия – (Rubus idaeus L., Rubus caesius L., Rubus saxatilius L., Rubus chamaemorus L.)

Таблица I

Сравнительная характеристика растительных и животных клеток

Клетки растений

Клетки животных

I. Имеется целлюлозная клеточная оболочка, выполняющая опорную функцию. Причины: а) неподвижный образ жизни; б)отсутствие внешнего и внутреннего скелета. 2. В связи с автотрофным типом питания имеются особые органоиды – пластиды. 3. Вакуоли крупные, постоянные. Причины: слабое развитие выделительной системы и активный синтез органических веществ. Вакуоли являются вместилищами продуктов обмена и запасных питательных веществ.

Клетки голые – покрыты только белково-липидной мембраной. Подвижный образ жизни, опорную функцию выполняет скелет. Вакуоли гетеротрофное (готовыми органическими веществами). Пластид нет. Вакуоли мелкие, непостоянные. Выделительная система хорошо развита, продукты обмена веществ удаляются из организма.

Краткий конспект

«Структура клеточной оболочки».

Первичная к. о. – тонкая, состав – пектиновые вещества + гемицеллюлоза. Вторичная более толстая, прочная. Состав – целлюлоза + небольшое количество пектиновых веществ. Способна к видоизменениям (одревеснение, опробковение, минерализация, кутинизация, ослизнение).

Одревеснение – пропитывание вторичной клеточной оболочки (БКО) лигнином. f – приобретение большей прочности. Примеры – древесина деревьев, кустарников, косточки вишни и сливы.

Опробковение - пропитывание ВКО суберином. f – защита органов дыхания от высыхания, термоизоляции. Примеры – пробка и корка деревьев, кустарников.

Минерализация – инкрустация ВКО кристаллы кремнозема или углекислого кальция (SiO2., CaCO3). f –защита от поедания. Пример – листья осоки.

Кустинизация – наслаивание снаружи на клеточную стенку воскоподобного вещества (кутина) или воска. f – защита от испарения, предохранения паразитов. Примеры – кожица листа и молодых стеблей.

Ослизнение – отложение в ВКО большого количества слизей (пектиновых веществ). f – набухание семян при прорастании, удерживание большого количества воды у водных растений при отливах.

Таблица 2

Основные отличия митоза от мейоза

Митоз	Мейоз
1. Деление наблюдается в вегетативных органах растений. 2. В анафазе расходятся однохромативные хромосомы. 3. Дочерних клеток две. 4. Дочерние клетки диплоидные (2п). 5. Дочерние клетки точно воспроизводят наследственность материнских.	1. Деление наблюдается только в спораганиях, тычинках и пестиках цветков. 2. В анафазе расходятся двухроматидные гомологичесике хромосомы. 3. Дочерних клеток четыре. 4. Дочерние клетки гаплоидные. 5. В ходе деления наблюдается расшатывание наследственной основы клеток.

2.2. ТКАНИ

Определение: Тканями называются группы клеток, имеющие общее происхождение, сходное строение и выполняющие в организме одинаковую функцию.

Для изучения тканей можно составлять сравнительные таблицы, например, таблица 3.

Таблица 3

Группы тканей	Функции	Классификация
1.Образователь-ные (меристемы). 2.Основ-ные ткани 3.Покровные 4.Меха-нические. 5.Прово-дящие. 6.Выделительные	Рост (они дают начало всем остальным тканям организма). Питание растений, отложение запасных веществ и другие функции. Защита и связь растений с окружающей средой. Прочность и защита растений от механических повреждений. Проведение органических веществ и воды с минеральными веществами. Накопление или выделение конечных продуктов обмена.	а) по происхождению: -первичные меристемы -вторичные меристемы б) по местоположению: верхушечные, боковые, воздухоносная, водонасосная паренхима. Ассимиляционная, запасающая, поглощающая, воздухонасосная, водонасосная, паренхима. Кожица (эпидермис). Эпиблема. Перидерма (пробка, феллема). Корка (ритидом). Колленхима. Склеренхима (лубяные, древесные волокна). Склереиды (каменистые клетки). Ситовидные трубки. Сосуды (кольчатые, спиральные, сетчатые, лесничные, пористые). Трахеиды. Ткани внутренней и наружной секреции (смоляные ходы, млечки, железки)

При необходимости более детального изучения того или иного типа тканей желательно составить небольшие частные схемы, таблицы или конспекты, отразив в них форму клеток, структуру клеточных оболочек, местоположение в органах растений и т. д.

2.3. АНАТОМИЯ РАСТЕНИЙЙ

К изучению анатомии растений следует приступить только после подробного знакомства с тканями, так как анатомия изучает закономерности расположения тканей в органах растений, степень их развития и особенности расположения у растений систематических и экологических групп. В качестве примера приведем таблицу 4, в которой отражено отличие анатомического строения стеблей травянистых однодольных и двудольных растений.

Таблица 4

Сравнительная характеристика анатомического строения стеблей травянистых двудольных и однодольных растений.

Травянистое двудольное растение (пучковый тип

Однодольное растение

1. В стебле имеется четкая дифференциация на первичную и центральный цилиндр. 2. Поводящие пучки расположены в один слой по окружности на периферии центрального цилиндра. 3. Проводящие пучки открытые: между ксилемой и флоэмой имеется камбий, из клеток которого формируются новые проводящие элементы (сосуды, ситовидные трубки). 4. Стебель способен к вторичному утолщению за счет деятельности пучкового и межпучкового камбия.

Дифференциация на кору и центральный цилиндр отсутствует. Проводящие пучки разбросаны по всему поперечному сечению стебля. Проводящие пучки закрытого типа, не способны к образованию новых проводящих элементов из-за отсутствия в них камбия. Камбия нет, поэтому вторичное утолщение отсутствует.

По такому же принципу или в виде конспекта можно проанализировать особенности анатомического строения стеблей травянистого и древесного изолатерального и дорэивентрального листа и т. д.

2.4. МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Наиболее удобными объектами для изучения морфологии являются растения, относящиеся к отделу цветковых (покрытосеменных). Это наиболее многочисленная, молодая и прогрессивная группа растений, обладающая большим разнообразием в строении вегетативных и генеративных органов, совершенством приспособлений к различным условиям внешней среды. К вегетативным органам относят корень, стебель и лист, к генеративным (репродуктивным) – цветок, плод, семя. В онтогенезе, то есть в процессе индивидуального развития организма, вегетативные органы развиваются из зародышевых структур – зародышевых корешков, стебля и листьев, находящихся в зародыше семени. Генеративные органы развиваются на более поздних этапах онтогенеза. Функции вегетативных органов и связанные с ними особенности вегетативных органов приводится в таблице 5.

Таблица 5

Отличия	Органы
Корень	Стебель	Лист
1.Основные функции	Укреплениерас-тений в почве, всасывание и про-ведение воды и минеральных веществ, синтез некоторых биологически ак-тивных веществ, запасающая, веге-тативное разм-ножение.	Проведение воды и минеральных ве- ществ (восходящий ток); проведение органических ве-ществ (нисходящий ток), ветвление, ра-спределение в про-странстве листьев, вегетативное размножение, запа-сающая	Фотосинтез, транспирация, газообмен, вегетативное размножение. Реже – запа-сающая функция.
2.Морфология	Апекс защищен корневым чех-ликом, отсутст-вуют листья, узлы междо-узлия, радиальная симметрия.	Апекс защищен почечными чешу-ями с зачатками листьев. Характерно нали-чие листьев, узлов, междоузлий, ради-альная симметрия.	Состоит из пластинки, че-решка, при-листников и т. д., отсут-ствуют почки, рост интер-калярный, билатеркалярная сим-метрия.
3.Тропизмы	Положительный геотропизм, гидротропизм, хемотропизм, отрицательный фототропизм.	Отрицательный геотропизм, положительный фототропизм.	Положительный фототропизм.
4.Видоизменения	Мясистые кор-ни (корне-плоды, корне-клубни), корни-писоски, воздушные корни.	Клубни, луковицы, корневища, усы, колючки	Усики, колю-чки, чешуи, прицветники, ловчие аппа-раты(у насе-комоядных растений).

Изучение генеративных органов можно сопровождать такими же сравнительными таблицами (например, сравнительная характеристика семян однодольных и двудольных растений), классификационными таблицами (типы плодов) и рисунками (цветок).

2.5. ЭМБРИОЛОГИЯ И РЕПРОДУКТИВНАЯ БИОЛОГИЯ

Такие темы, как «Цветок», «Двойное оплодотворение и развитие семян», «Плоды» включает в себя не только вопросы морфологии, но так же эмбриологии и репродуктивной биологии растений. Поэтому они требуют особенно глубокой и вдумчивой проработки с составлением словаря. Ниже приводится список специальных терминов по теме «Двойное оплодотворение и развитие семян».

Археспориальная клетка (археспория), микроспорогенез, мегаспорогенез, зародышевый мешок, яйцеклетка, антиподы, синергиды, центральное ядро, спермий, зигота, зародыш семени, семязачаток (семяпочка), интегументы, нуцеллус, халаза, микропиле, эндосперм, перисперм, семенная кожура.

Раскройте биологический смысл этих терминов, запишите в словарь. Только с хи помощью вы сможете разобраться в вопросах эмбриологии (см также приложение 1).

2.6. СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ

Используя данные анатомии, морфологии, эволюционного учения, и других биологических дисциплин, систематика объединяет сходные растения в группы (таксоны) разного ранга. Располагая группы в систему этот раздел ботаники пытается нарисовать общую картину эволюции растительного мира от древнейших времен до наиболее высокоразвитых, возникших относительно недавно. Принимая во внимание большое научное и практическое значение систематики, ученные постоянно работают над усовершенствованием классификации растений.

В научной литературе появляются все более совершенные и подробные системы растительного мира. Пользуясь различными учебниками и практикумами, слушая лекции вы непременно столкнетесь с несовпадением названий групп растений, их рангов. Например, такие отделы, как Плауновые (Lycopodiophyta), Хвощовые (Equisetophyta), Папоротниковые (Polipodiohyta), некоторые авторы объединяют в один отдел Папоротникообразных (Pteridophta). Царство растений, считавшееся раньше едиными и неделимыми, разделено в настоящее время на 3 самостоятельных царства: 1. Царство дробянки, в которое входят организмы, не имеющие обособленного ядра (бактерии и синезеленые водоросли); 2. Царство Грибы, объединяющее низшие и высшие автотрофные организмы, имеющие хлорофилл и пластиды.

В будущем возможно дальнейшее дробление этих царств и выделение новых. При изучении ботаники как учебного предмета не стоит придавать большого значения таким разночтениям, так как они являются отражением процесса развития систематики как науки. Можно придерживаться любой классификации, изложенной в современных учебниках. Главное – усвоить соподчиненность таксонометричесикх единиц (царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид), яснить эволюционное положение, происхождение и родственные связи различных групп растений. Для этого служат классификационные таблицы (например, табл. 6,7), дающие представление о систематике отделов Зеленых водорослей и Грибов.

Таблица 6

Класс	Порядок	Представители	Строение таллома
1.Равножгутиковые (Isocontae)-бес-полое размножение с помощью зоо-спор. Половой про-цесс в виде изо-гамии, гетерога ми. Гаметы под-вижные с рав-ными жгути-ками, как и зоо-споры.	Вольвоксовые (Volvocales)	Вольвокс (Volvox) Хламидомонада (Chlamidomonas)	Колониальное Одноклеточное
Протококковые (Protococcales)	Хлорококк (Chlorococcum) Хлорелла (Chlorella) Водяная сеточка (Hydrodikctyon)	Одноклеточное Одноклеточное Колониальное
Улотриксовые (Ulothrichales)	Улотрикс (Ulotrix) Кладоформа (Cladohora)	Нитчатое Многоклеточное
Сифоновые (Siphonales)	Каулерпа (Caulerpa)	Неклеточное
2.Коньюгаты или Сцеплянки Conyugatophyceae Полное отсутствие жгутиковых стадий. Половой процесс в виде конъюгации.	Зигменовые (Zygnematales)	Спирогира (Spirogira) Мужоция (Mougeotia)	Нитчатое Нитчатое
Десмидиевые (Desmidiales)	Клостериум (Closterium) Космариум (Cjsmarium)	Одноклеточное Одноклеточное

Сравнительные таблицы, составленные по принципу таблицы 8, помогают подробно охарактеризовать строение тела, размножение, пигменты, состав клеточных оболочек, запасные вещества и некоторые другие особенности различных изучаемых групп водорослей, грибов или высших растений.

Таблица 8

Сравнительная характеристика бурых, красных и зеленых водорослей

	отд. Бурые водоросли	отд. Красные водоросли	отд. Зеленые водоросли
Типы талома	многокле-точный: нитчатый и пластинча-тый	многоклеточный: нитчатый и пластинчатый.	одноклеточный, неклеточный, коло-ниальный, много-клеточный: нитчатый и пластинчатый.
Размножение а)вегетативное б)беспо-лое в)поло-вое	частями таллома зооспора-ми, тетраспо-рами изогамия, гетерога-мия, оога-мия	частями таллома(очень редко) неподвижными моноспорами, тетраспорами оогамия оогамия	частями таллома (только многоклеточные формы) зооспорами изогамия, гетеро-гамия, оогамия, коньюктация
Вещес-тва клеточ-ной стенки	пектин, целлюлоза	пектин, целю-лоза, углекислый кальций и магний	целлюлоза, пектин
Запас-ные вещес-тва	ламинарин, масло	багрянковый крахмал	крахмал, масло

Большое значение в систематике придается изучению жизненных циклов отдельных видов или классов, отделов и других таксонов (систематика категорий). Это позволяет глубже понять родственные связи и эволюционные процессы растительного мира, приспособительные возможности организмов, способствует охране находящейся под угрозой исчезновения групп растений. Изучение жизненных циклов предшествует организации эффективной борьбы с вредными растениями, грибами-паразитами. В таблице 9 и 10 приведены особенности развития головневых и ржавчинных грибов и меры борьбы, основанные на особенностях их жизненных циклов.

Таблица 9

Сравнительная характеристика циклов развития ранней и поздней головни

Отличительные признаки	Ранняя пыльная головня пшеницы, ячменя.	Поздняя пыльная головня овса, проса.
Время сосзревания спор	В период цветения здоровых растений пшеницы споры созревают на зараженных особях.	В период созревания зерновок на здоровых растениях овса споры созревают на зараженных особях
Фактор расе-ления спор	Ветер	Уборка урожая, обмолот зерна
Время и усло-вия прорас-тания спор	Летом на рыльце пестика здорового цветка.	Весной следующего года на поверхности зерновки.
Способ перезимовки	Внутри зерновки в виде мицелия.	В виде споры на поверхности зерновки.
Меры борьбы.	Прогревание зерна (сухое или мокрое).	Протравливание зерна фунгицидами (мокрое, сухое или полусухое).

Более сложный жизненный цикл имеют некоторые ржавчинные грибы. Например, линейная ржавчина пшеницы часть жизненного цикла проходит на промежуточном хозяине (табл. 10).