Что изучает ботаника?

Определение 1

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение) - комплексная наука, которая изучает растения. Она всесторонне рассматривает их происхождение, развитие, строение (внешнее и внутреннее), классификацию, распространение по земной поверхности, экологию (взаимоотношения и отношения с окружающими факторами), охрану.

Как и остальные науки, у ботаники имеется своя предистория. Зарождение её прослеживается с глубокой древности, когда люди ещё только начинали использовать растения для своих практических потребностей (питания, лечения, изготовления одежды, жилья). Достаточно долгое время естествоиспытатели занимались лишь описанием растений - их размеров, окраски, особенностей отдельных органов, то есть достаточно долгое время ботаника имела всего - навсего описательный характер. Этот раздел биологии формировался в $XVII-XVIII$ столетиях. Первые попытки систематизации растительного мира и стали началом использования в ботанике сравнительно - описательного метода, с помощью которого растения не только описывали, но и сравнивали по внешним (морфологическим) признакам. С изобретением микроскопа в ботанике зарождается, а позже, благодаря интенсивному развитию науки и усовершенствованию микроскопической техники, начинает доминировать экспериментальное направление.

Рисунок 1.

Растения - это источник более чем десяти биологически активных веществ, которые действуют на организм человека и животных, в частности при пищевом употреблении. Поскольку растения неотъемлемы в жизни человека, то они и стали объектом пристального изучения.

Все растения делятся на $2$ большие группы:

1. низшие растения, или слоевищные (таломные);
2. высшие растения, или листостебельные.

К низшим растениям относятся водоросли.

К высшим растениям относятся мохообразные (мхи и печёночники), папоротникообразные (псилофиты, псилоты, хвощи и папоротники), голосемянные и покрытосемянные.

Отдельно изучаются лишайники, грибы, бактерии.

Замечание 1

Современная ботаника - многоотраслевая наука, которая охватывает целый ряд разделов: систематику растений, которая занимается классификацией растений в зависимости от подобных общих характеристик. Её подразделяют на две части: флористика и ботаническая география. Флористика изучает сообщества растений на определённой территории. Ботаническая география изучает особенности распространения растений на земном шаре.

Систематика растений - основная ботаническая дисциплина. Весь растительный мир она разделяет на отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между ними. Это задание специального раздела ботаники - филогении.

Сначала исследователи систематизировали растения лишь по внешним (морфологическим) признакам. Сейчас же для систематики растений используют и их внутренние признаки (особенности строения клеток: их химический состав, хромосомный аппарат, экологические особенности). Морфологию растений, которая изучает строение растений. Подразделяется эта наука на микроскопическую морфологию и макроскопическую морфологию (органографию). Микроскопическая морфология изучает строение клеток и тканей растений, а также эмбриологию. Макроскопическая морфология изучает органы и части растений.

Некоторые разделы морфологии решили выделить в отдельные дисциплины :

• органографию (изучает органы растений),
• палинологию (рассматривает строение спор и пыльцы растений),
• карпологию (занимается классификацией плодов),
• тератологию (предмет изучения - уродства и аномалии в строении растений),
• анатомию растений, которая изучает внутреннее строение растений;
• физиологию растений, которая изучает формы растений в процессе их онтогенеза и филогенеза, а также процессы, происходящие в растениях, их причины, закономерности и взаимосвязь с окружающей средой. Она тесно связана с систематикой.
• биохимию растений, которая изучает химические процессы в растениях, связанные с ростом и развитием.
• генетику растений, которая изучает генетические изменения растений, происходящие с вмешательством или без вмешательства человека.
• фитоценологию, которая занимается изучением растительного покрова Земли, определяет динамические изменения в природе, а также их зависимости и закономерности (растительность - это сочетание всех растений на одной территории, которые составляют ландшафт;
• геоботанику, которая занимается изучением экосистем, то есть взаимоотношениями между растениями,животным миром и факторами неживой природы (весь это комплекс получил название биогеоценоза).
• экологию растений, которая изучает растения в зависимости от среды обитания и определяет идеальные условия для жизни растений.
• палеоботанику, которая изучает ископаемые растения с целью определения истории развития.

Ботаника также классифицируется по объектам изучения на :

• альгологию - науку о водорослях,
• бриологию, которая занимается исследованием мхов и др.
• исследование микроскопических организмов в мире растений также было выделено в отдельную дисциплину - микробиологию.
• фитопатология - занимается болезнями растений, которые могут быть вызваны грибами, вирусами или бактериями.

Замечание 2

В зависимости от изучаемого объекта выделились специальные отрасли в ботанике: лесоведение, луговедение, болотоведение, тундроведение и ещё ряд подобных дисциплин.

Традиционно в ботанику включают микологию - науку о грибах (со средины $ХХ$ ст. их стали выделять в отдельное царство), а также лихенологию - науку, которая изучает лишайники.

Предмет исследования ботаники - это растения, их строение, развитие, родственные связи, возможность их рационального хозяйственного применения.

Задачи ботаники :

1. Изучение растений для повышения их устойчивости, урожайности и выносливости.
2. Определение новых видов растений и их применение.
3. Определение действия растений на человеческий организм.
4. Определение роли человека в развитии и сохранении растительного покрова планеты.
5. Осуществление генетической трансформации растений.

Методы исследования в ботанике :

метод наблюдения - используется как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровнях. Этот метод состоит в установлении индивидуальности объекта, который исследуется, без искусственного вмешательства в его процессы жизнедеятельности. Собранная информация используется для дальнейшего исследования.

сравнительный метод - используется для сравнения объекта, который исследуется, с подобными объектами, так и классифицировать их, детально анализируя похожие и отличительные черты в сравнении с близкими к ним формами.

экспериментальный метод - используется для изучения объектов или процессов в специально созданных искусственных условиях. В отличии от метода наблюдения, экспериментальный метод предвидит специальное вмешательство экспериментатора в природу, что позволяет установить последствия от влияния тех или иных факторов на объект исследования. Метод может использоваться как в естественных условиях, так и в лаборатории.

мониторинг - это метод постоянного наблюдения за состоянием отдельных объектов, течением определённых процессов. моделирование - это метод демонстрации и исследования определённых процессов, явлений с помощью их упрощённой имитации. Он даёт возможность изучать процессы, которые сложно или невозможно воспроизвести экспериментально, или непосредственно наблюдать в живой природе.

статистический метод - основанный на статистической обработке количественного материала, собранного в результате других исследований (наблюдений, экспериментов, моделирования), что позволяет его всесторонне проанализировать и установить определённые закономерности.

Замечание 3

Ботаника - это наука, которая изучает растительный покров земной поверхности на всех уровнях - молекулярном, клеточном, организменном, популяционном.

Ботаника - (от греч. botane - овощ, зелень, трава, растение). Это один из разделов биологии, комплексно исследующий мир растений. Флора земли – это миллионы видов. Ботаника изучает и систематизирует виды растений, исследует их физиологию и анатомию, исследует наследственность (генетику), приспособляемость к окружающей среде, географическое расселение. Рассматривает проблемы экологии.

Как система знаний о растениях, ботаника формировалась во времена Древней Греции и Египта. Она возникла и развивалась вместе с хозяйственной деятельностью человека, медициной. До наших дней дошли сочинения древних авторов: Ибн Сины (Авицены), индийское учение «Аюрведа» - наука о жизни, легендарная китайская книга о травах « Бэнь цао». Эти книги не только описывали растение, но указывали на их полезность для человека. Период великих географических открытий дал толчок развитию всех естественных наук, и ботаника – не исключение. Выдающийся ботаник и естествоиспытатель, шведский ученый Карл Линней создал и узаконил классификацию ботанического мира. Каждое растение на латинском языке получило два названия: рода и вида. Такая систематика существует и сейчас. Изобретение микроскопа привело к открытию клеточного строения растений и бурному развитию экспериментальных направлений развития науки. По сей день растения являются объектом изучения, так как они неотъемлемая часть нашей жизни.

Традиционно все растения делятся на две большие группы:

1. Низшие или нецветковые (водоросли, лишайники). Еще их называют слоевищными. Слоевище – тело низших растений.
2. Высшие – или цветковые, листостебельные растения. К ним относятся мохообразные, папоротники, хвощи и плауны, орхидеи, голосемянные и покрытосемянные.

В общепринятую классификацию не попали лишайники, грибы и бактерии. В настоящее время лишайники изучает наука - лихенология, грибы – микология, бактерии – бактериология.

Современная наука о растениях включает в себя ряд разделов. Основной раздел – это систематика. Она занимается естественной классификацией растений по сходным признакам и объединяет их в виды. Это основа любой отрасли ботаники. Систематику можно разделить на две части: флористическую и географическую ботанику. Флористика рассматривает закономерности распространения видов растений на различных территориях, ареалах распространения. Ботаническая география отвечает на вопрос: «Почему в одном регионе растут определенные растения, а в другом – нет». Она изучает географические законы распространения растений на планете. Рассматривая развитие отдельных видов растений в историческом развитии, устанавливаются их генетические родственные связи. Этим занимается специальный раздел – филогения. Из истории развития ботаники известно, что первоначально растения систематизировались по внешним признакам – морфологическим. В наши дни используются знания клеточного строения растений. Морфологию делят на макро- и микро- уровни. Макроморфология изучает внешнее строения растения в целом. Микроморфология изучает растение с помощью микроскопа. Это цитология, эмбриология, гистология. В морфологии растений выделяются такие раздели как:

• Органография – описывается и сравнивается внешнее строение растений
• Палинология – строение пыльцы растений или его спор, их рассеивание и применение
• Карпология – изучаются строение и форма семян растений, классифицируются их плоды.
• Тератология – аномалии в строении растений, причины их проявлений, методы лечений и профилактики
• Анатомия – строение растения, в том числе и на клеточном уровне
• Физиология – изучает процессы роста и развития, питания, плодоношения и размножения растения, их закономерности
• Биохимия – объектом изучения являются вирусы и бактерии, высшие и низшие растения и химические процессы, происходящие внутри растения
• Генетика – наследственность и изменчивость, особенности развития того или иного вида, зависимость изменений от вмешательства человека
• Фитоценология – иногда приравнивается к геоботанике и рассматривает растительный покров как совокупность растительных сообществ, взаимоотношения между ними и между собой
• Геоботаника – раздел на стыке наук: ботаники, географии и экологии
• Экология растений – взаимоотношения растений с окружающим миром, создание идеальных условий произростания
• Палеоботаника – изучает вымершие организмы и историю развития растений

Науку о растениях можно классифицировать по объектам изучения:

• Альгология - (от лат. alga - морская трава, водоросль и греч. λογοσ - учение) - раздел биологии, изучающий водоросли. В современном понимании, водоросли – это гетерогенная экологическая группа. К ней относятся протисты, бактерии и растения.
• Бриология - (от греч. βρύον «мох» и …логия) - раздел ботаники, изучающий мохообразные растения. Бриологи изучают морфологические, биохимические. Генетические, физиологические особенности мхов и возможности их применения в бытовых и медицинских целях.
• Микробиология – дна из молодых и динамично развивающихся наук. Предмет ее изучения – это микро-жинь – все что не видимо невооруженным глазом. Это изучение бактерий, одноклеточных водорослей. Способы выживания растений в экстримальных условиях и их влияние на жизнь человека.
• Фитопатология – исследует болезни растений, ищет средства их защиты и разрабатывает методы профилактики, изучает условия возникновения и распространения массовых вспышек заболевания растений – эпифотий.

В 18 веке немецкий учены Гумбольдт А. обосновал появление тех или иных видов растений, их развитие от географической среды произрастания. Это послужило развитию таких отраслей ботаники как болотоведение, тундроведение, луговедение, лесоведение и т.п.

В современном мире наиболее важными задачами ботаники являются:

• Открытие новых видов растений и возможность их применения в жизни человека.
• Изучение свойств растений, их устойчивости и выносливости к болезням, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
• Исследование действий растений на организм человека и животный мир.
• Влияние человека на формирование экосистем, защиты и сохранения растительного покрова нашей планеты.
• Изучение наследственности и изменчивости растений – как основа выращивания генномодифицированных растений. Выявление положительных и отрицательных влияний таких растений на человека и окружающий мир.

Ботаника как и любая наука использует различные методы исследования:

1. Наблюдение – традиционный метод – наблюдение за жизнедеятельностью объекта в реальных условиях, без вмешательства. Используется и макроскопическом, и в микроскопических уровнях.
2. Сравнительный – сравнение исходного объекта с подобным для выявления сходных и отличительных черт.
3. Экспериментальный – искусственно созданный процесс для определения влияния различных факторов на жизнедеятельность растений. Может использоваться как в естественной среде обитания, так и в лаборатории.
4. Мониторинг – регулярное комплексное наблюдение за определенным объектом, оценка и прогнозирование состояние растительных сообществ, оценка воздействия на них природных и антропогенных факторов.
5. Статистический – математическая обработка материалов, собранных другими методами исследования. Установление на их основе закономерностей развития, прогнозирования ситуаций.

Ботаника – это современная многоотраслевая наука, изучающая флору планеты Земля. Она использует как традиционные методы, так и современные химические, физические, молекулярные методы исследований. Глобальной проблемой современности стало производство продуктов питания. Эту задачу решают различные науки. Первое место занимает ботаника. Предметом ее исследования является растение, все аспекты его жизнедеятельности и полезности для человека. Не менее глобальной является проблема сохранения благоприятного климата на планете. Современная ботаника призвана разработать научные основы охраны природных экосистем. Большое внимание отводится охране редких и исчезающих видов растений, занесенных в Красную книгу.

.
2. Отдел Зеленые водоросли. Класс Равножгутиковые. Класс Коньюгаты.
3. Отделы Желто-зеленые и Диатомовые водоросли.
4. Царство грибы. Классы Оомицеты и Зигомицеты.
5. Царство грибы. Классы Аскомицеты и Базидиомицеты.
6. Лишайники.
7. Происхождение и эволюция низших растений и грибов

8. Первичные организмы – предки водорослей. Происхождение различных отделов водорослей.
9. Эволюция структур тела водорослей.
10. Эволюция форм размножения водорослей, их биологическое значение.
11.Возникновение, биологическое значение, эволюция смен ядерных фаз и чередование поколений у водорослей.
12. Происхождение грибов, признаки их примитивной организации.
13. Строение вегетативного тела грибов, их эволюция.
14. Способы размножения грибов и их эволюция.
15. Способы питания грибов и их эволюция.
16. Отдел Мохообразные. Классы Печеночные и Листостебельные.
17. Отдел Папоротникообразные. Равноспоровые и разноспоровые папоротники.

18. Семейство Сосновые
19. Семейство Лютиковые
20. Семейство Розовые
21. Семейство Бобовые
22. Семейства Бурачниковые, Яснотковые, Норичниковые
23. Семейство Астровые
24. Семейства Лилейные, Луковые, Ландышевые, Орхидные
25. Семейства Осоковые и Мятликовые

Литература

Основная
1. , и др. Низшие растения. М.: МГУ, 19с.
2. , Уранов. Систематика растений. М.: Просвещение, 19с.
3. Курс низших растений под редакцией. М.: Высшая школа, 19с.
4. , Сизова. Низшие растения. Метод. указания. М.: Изд-во Московского ун-та, 1983. 35с.
5. , . Ботаника высших или наземных растений. М.: Академия, 20с.
6. Черепанова грибов. СПб.: СПбГУ, 20с.

7. Еленевский высших или наземных растений. М.: Академия,2004.-432с.
8. , Аверьянов. М.: Просвещение. 1997. Ч.с.
9. Положий цветковых растений. – Томск: Томский госуниверситет, 2001. – 320с.
10. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. М.: Мир, 1990. Т. с.
11. Сергиевская высших растений. СПб: Лань, 199с.
Дополнительная
1 . Жизнь растений. М.: Просвещение. Т.2, 1976. Т.3, 1977. Т.4, 1977.
2 . , . Малый практикум по ботанике. Водоросли и грибы. М.: Академия, 20с.
3. Практикум по систематики растений и грибов. Под ред. . М.: Академия, 20с.
4. Э. Мюллер, В. Леффлер. Микология. М.: Мир, 19с.
5. , . Введение в генетику грибов. М.: Академия, 20с.
6. . Практический курс морфологии архегониальных растений. М.: издательство МГУ, 19с
7. . Введение в альгологию и микологию . М.: издательство МГУ, 20с.
8. . Высший уровень классификации организмов. Прокариоты и эукариоты. // Журнал общей биологии. 2004. №1. С.14-38.

9. , и др. Практикум по систематике растений и грибов. Издательский центр «Академия». 2001. – 160 с.
10. Тахтаджян магнолиофитов. Л: Наука, 198с.

11. Жизнь растений. М.: Просвещение. Т. 4, 5. Ч. 1, 2, Т.
12. и др. Ботаника. Систематика растений. М.: Высшая школа, 199с.
13. Лекарственные растения. Энциклопедия природы России: АВF, 199с.

14. Шостаковский высших растений. М.: Высшая школа, 197с.

Контрольные вопросы к зачету
1. Краткий очерк развития систематики растений. Задачи филогенетической систематики.
2. Современная система органического мира. Таксономические категории в систематике растений. Вид как основная систематическая (таксономическая) категория.
3. Сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Положение в системе живых организмов. Строение клетки, таллома, размножение, экология и распространение. Систематика отдела.
4. Общая характеристика и систематика отдела Зеленые водоросли.
5. Сравнительная характеристика порядков Вольво ксовые и Хлорококковые: строение, размножение, циклы развития типичных представителей.
6. Сравнительная характеристика порядков Улотриксовые, Хетофоровые, Сифонокладовые: строение, размножение, циклы развития типичных представителей.
7. Класс Коньюгаты. Особенности строения, размножения, систематика класса, отличительные черты порядков.
8. Класс Харовые водоросли. Отличительные черты строения, размножения.
9. Порядок Вошериевые как представитель отдела Разножгутиковые водоросли.
10. Общая характеристика отдела Бурые водоросли, принципы деления отдела на классы. Эволюция чередования поколений в отделе Бурые водоросли.
11. Класс Изогенератные водоросли. Эволюция их внешнего и внутреннего строения на примере представителей порядков Эктокарповые, Сфацелляриевые, Диктиотовые, Кутлериевые.
12. Класс Гетерогенератные водоросли. Порядок Ламинариевые: особенности строения, размножения и цикла развития.
13. Класс Циклоспоровые водоросли. Особенности строения, размножения и цикла развития на примере пор. Фукусовые.
14. Диатомовые водоросли: особенности строения тела, способы размножения, систематика.
15. Основные черты экологии водорослей, приспособленность строения тела к среде обитания. Значение водорослей в природе и для человека, их использование.
16. Первичные организмы – предки водорослей. Происхождение различных отделов водорослей.
17. Многообразие и эволюция структур тела водорослей.
18. Эволюция форм размножения у водорослей, их биологическое значение.
19. Возникновение, биологическое значение, эволюция смен ядерных фаз и чередование поколений у водорослей.
20. Общая характеристика царства Грибы: строение клетки тела, способы питания и размножения. Принципы выделения таксонов.
21. Класс Хитридиомицеты в царстве Грибы. Порядки Хитридиевые и Моноблефаридовые.
22. Оомицеты, их эволюция в связи с паразитизмом и переходом от водного к наземному существованию. Порядки Сапролегниевые, Пероноспоровые.
23. Класс Зигомицеты. Порядки Мукоровые и Энтомофторовые. Характеристика типичных представителей.
24. Общая характеристика класса Аскомицеты: происхождение, особенности строения, половое и бесполое спороношение, деление на подклассы.
25. Подкласс Голосумчатые грибы. Порядки Эндомицетовые и Тафриновые. Характеристика типичных представителей.
26. Группа порядков Плектомицеты. Особенности строения и размножения типичных представителей. Значение в хозяйстве и медицине.
27. Группа порядков Пиреномицеты. Отличительные особенности. Характеристика важнейших представителей порядков Эризифовые и Спорыньевые.
28. Характеристика группы порядков Дискомицеты. Оперкулятные и иноперкулятные дискомицеты.
29. Сравнительная характеристика сумчатых и базидиальных грибов. Развитие сумки и базидий.
30. Гименомицеты. Порядки Афиллофоровые и Агариковые, эволюция их плодовых тел.
31. Группа порядков Гастеромицеты: общие черты порядков, строение и эволюция плодовых тел, типичные представители.
32. Порядки ржавчинные и головневые грибы. Типы паразитизма. Циклы развития твердой, пыльной головни и линейной ржавчины.
33. Несовершенные грибы, принципы их классификации, распространение и значение.
34. Экология грибов, их роль в природе и хозяйственной деятельности человека.
35. Лишайники: особенности внешнего и внутреннего строения таллома, размножения; основные черты экологии. Принципы систематики.
36. Происхождение грибов и родственные связи между классами.
37. Общая характеристика отдела Мохообразные. Примитивность строения, физиологических процессов, распространение мохообразных. Отличительные черты классов.
38. Класс Печеночные мхи, особенности строения вегетативного тела, размножения, цикла развития на примере маршанции.
39. Порядки Сфагновые и Зеленые мхи: особенности строения, размножения, цикл развития.
40. Отдел Плауновидные. Общая характеристика, строение спорофита и гаметофита. Циклы развития равноспоровых и разноспоровых плауновидных.
41. Отдел Хвощевидные. Порядок Хвощевые, цикл развития хвоща полевого.
42. Общая характеристика отдела Папоротниковидные. Особенности строения, размножения, циклов развития, распространение. Принципы систематики.
43. Разноспоровые папоротникообразные, их значение в эволюции высших растений.
44. Особенности строения, размножения, цикла развития равноспоровых папоротниковидных.
45. Характеристика особенностей анатомической структуры высших растений в связи с приспособлением к жизни на суше. Эволюция стелей.
46. Происхождение и систематика высших растений.
47. Характеристика морфологической структуры высших растений, происхождение их вегетативных органов.
48. Особенности размножения и циклов развития высших споровых растений.
49. Общая характеристика семенных растений. Отличительные признаки Голосеменных и Цветковых растений.
50. Основные систематические отличия отдела Пинофиты и их происхождение.
51. Сравнительная характеристика классов Саговниковые, Шишконосные и Оболочкосеменные.
52. Порядок Хвойные, многообразие, эколого-биологическая характеристика, распространение.
53. Отдел Магнолиофиты. Эволюция вегетативной и генеративной сферы цветковых. Гипотезы происхождения.
54. Классификация цветковых растений. Понятие о систематических категориях.
55. Общая характеристика класса Могнолиопсиды (Двудольные) в сравнении с Лилиопсидами (Однодольными).
56. Подкласс Магнолииды как основа эволюционной системы Цветковых. Признаки примитивности в строении цветка.
57. Подкласс Ранункулиды. Эволюция цветков и плодов в семействе Лютиковые.
58. Подкласс Дилленииды как особая эволюционная ветвь. Характеристика семейства Капустные, многообразие, хозяйственное значение.
59. Подкласс Розиды. Характеристика семейства Розоцветные, разделение на подсемейства, основные пищевые и лекарственные растения.
60. Порядок Бобовоцветные, характерные черты семейств Мимозовые, Цезальпиниевые и Бобовые, эволюция цветка, роль в природе и хозяйственной деятельности человека.
61. Подкласс Ламииды. Эволюция в ряду семейств Бурачниковые, Яснотковые, Пасленовые и Норичниковые, их значение.
62. Подкласс Астериды как наиболее высокоорганизованный в системе цветковых растений.
63. Подкласс Кариофиллиды. Характеристика семейств Гвоздичные и Гречишные, их значение.
64. Класс Лилиопсиды. Происхождение односемядольности. Подкласс Лилииды, разделение на порядки.
65. Сравнительная характеристика семейств Лилейные, Луковые, Ландышевые и Аспарагусовые, их значение.
66. Семейство Орхидные. Эволюция цветка в связи с опылением насекомыми.
67. Отличительные черты семейства Осоковые, эколого-биологическая характеристика.
68. Семейство Мятликовые. Вегетативная и генеративная сферы, важнейшие культурные и дикорастущие злаки.
69. Основные направления эволюции цветковых растений.
70. Редкие и исчезающие растения

https://accounts.google.com

Предварительный просмотр:

Голосеменные - очень древние растения. Остатки их ископаемых находят в слоях девонского периода палеозойской эры. В настоящее время голосеменные - это преимущественно деревья (до 100 м высоты), кустарники, древовидные лианы и даже эпифиты. Травы представлены лишь одним достоверно известным видом - вильямсониеллой (из беннитовых).

Сосна Культера Гинкго двулопастный Саговник отвернутый

Ветвление голосеменных растений в основном моноподиальное ; древесина почти целиком состоит из трахеид , сосудов не имеется (исключение составляют гнетовые). У большинства голосеменных листья игловидные (хвоя) или чешуевидные, у немногих крупные, часто рассеченные листья, похожие на вайи папоротников или листья пальм. Это преимущественно вечнозеленые, одно-, дву- или многодомные растения. Корни (главный и боковые) имеют обычное для деревьев и кустарников строение, с микоризой. Придаточные корни встречаются очень редко (у примитивных представителей).

Отличительной чертой всех голосеменных является наличие семязачатков (семяпочек) и образование семени . Семязачатки располагаются открыто на мегаспорофиллах или на концах стеблей, поэтому растения и называются голосеменными. Из семязачатка развиваются открыто лежащие семена. Семязачаток представляет собой мегаспорангий, окруженный интегументом. Семена всегда содержат питательную ткань - эндосперм, при прорастании семядоли выносятся на поверхность и выполняют функции листьев.

Семенные папоротники - полностью вымершие растения, которые существовали с позднего девона до раннего мела. Это были древовидные растения или лианы, имевшие крупные листья, похожие на вайи папоротников, и придаточные корни. У них, кроме ассимилирующих листьев, имелись спороносные листья, на некоторых располагались микроспорангии и мегаспорангии с семязачатками. Семенные папоротники - переходная группа от папоротников к семенным растениям. Видимо, от них произошли другие семенные растения. Остатки семенных папоротников играют большую роль в образовании каменного угля на территориях России, Западной Европы и Северной Америки.

Расцвет хвойных приходится на юрский период. Это самая многочисленная и наиболее распространенная группа среди современных голосеменных растений. Хвойные - вечнозеленые растения, за исключением лиственницы и метасеквойи. Они представлены в основном деревьями высотой от 10-15 до 100 м, древовидными стланцами, кустарниками с моноподиальным ветвлением. Игловидные (хвоя) или конусовидные листья располагаются на стебле по спирали (одиночные) или собраны в пучки, чешуевидные - супротивно.

У хвойных мощно развита вторичная ксилема (древесина), состоящая на 90-95% из трахеид. Кора и сердцевина развиты слабо. Зародышевый первичный корень превращается, как правило, в мощный стержневой и функционирует всю жизнь. Часто развиваются две формы корней: обычно удлиненные и сильноветвисто укороченные. Именно последние представляют собой по существу микоризу. Корневые волоски локализованы в узкой зоне. У многих хвойных в коре, древесине и листьях есть смоляные ходы, содержащие эфирное масло, смолы, бальзамы.

Хвойные - растения однодомные, реже двудомные. Например, сосна - растение однодомное, мужские и женские шишки образуются на одном растении. В типичном случае она достигает высоты 50 м и живет до 400 лет. Спорообразование происходит на 30-40-м году жизни, но бывает и раньше.

Спорофиллы собраны в шишки двух видов, резко различающихся между собой: мужские представлены метельчатыми «соцветиями», женские - одиночные. Мужская шишка, имеющая эллипсовидную форму длиной 4-5 см, диаметром 3-4 см, образуется в пазухе чешуйки на месте укороченного побега и представляет собой побег с хорошо развитой осью (стержнем), на которой спирально расположены микроспорофиллы - редуцированные спороносные листья. Их можно рассматривать как гомологи тычинок покрытосеменных. На микроспорофиллах с нижней стороны формируются микроспорангии (пыльники).

Женские шишки образуются на верхушках молодых побегов, они больше по размерам и сложнее устроены. На главной оси в пазухах кроющих чешуек образуются толстые чешуи с двумя семязачатками на верхней стороне. Эти чешуи называют семенными. Женская шишка - это группа метаморфизированных укороченных боковых побегов, находящихся на общей оси.

Внутри микроспорангия на мужской шишке (А ) к осени образуется большое количество материнских клеток микроспор . Весной они редукционно делятся и образуют гаплоидные микроспоры (из каждой диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидных микроспоры). Микроспора (В ) одета двумя оболочками и несет два воздушных мешка. Прорастание микроспор происходит в микроспорангии с последующим развитием редуцированного гаметофита: ядро микроспоры делится митотически (два раза: первые две клетки исчезают и снова образуется два ядра) с образованием антеридиальной клетки, в которой формируются мужские клетки гаметы - спермии , и вегетативной, с помощью которой мужские гаметы доставляются к яйцеклетке; развивается пыльцевая трубка (Г ) за счет ферментативного роста вегетативной клетки. У голосеменных уже исчезает орган полового размножения - антеридий. Покровы микроспоры остаются покровами пыльцы. После созревания пыльцы микроспорангии вскрываются, и пыльца высыпается наружу. Воздушные мешки облегчают перенос пыльцы ветром. Дальнейшее развитие мужского гаметофита происходит уже после опыления на женских шишках внутри семязачатка.

Молодой семязачаток состоит из нуцеллуса и интегумента. Нуцеллус по сути и есть семязачаток. В средней части нуцеллуса обособляется одна крупная клетка мегаспоры (материнская клетка мегаспоры), которая делится мейотически и образует четыре гаплоидные мегаспоры; три из них дегенерируют, а одна оставшаяся многократно делится митотически, образуя многоклеточный женский гаметофит (называемый эндоспермом). Из двух наружных клеток (вблизи микропиле) образуются два сильно редуцированных архегония, в которых хорошо развита лишь яйцеклетка. Оплодотворение происходит спустя 20 месяцев после образования семязачатка.

После опыления чешуйки женской шишки (Б ) смыкаются, а мужской гаметофит продолжает свое развитие на мегаспорангии. При прорастании мужского гаметофита в направлении архегония вегетативная клетка развивается в пыльцевую трубку, а антеридиальная образует две клетки: клетку-ножку и спермагенную клетку. Они перемещаются в пыльцевую трубку и по ней достигают архегония. Из ядра спермагенной клетки образуется два спермия (мужские гаметы, лишенные жгутиков) непосредственно перед оплодотворением. По достижении архегония вегетативное ядро разрушается, и один из спермиев сливается с яйцеклеткой, а другой отмирает. Из оплодотворенной яйцеклетки - зиготы (2n) развивается зародыш (Д ), окруженный гаплоидным эндоспермом, формирующимся из гаплоидного женского гаметофита и покрытый интегументом семязачатка.

Так образуется семя (Е) голосеменных - диплоидный зародыш, питающийся за счет первичного гаплоидного эндосперма, защищенный кожурой (2n - интегумент семязачатка). Семена у сосны обыкновенной созревают на второй год после опыления, а следующей весной чешуйки расходятся и семена высыпаются.

Зародыш состоит из подвеска, корешка, стебелька и семядолей. Прорастание семени происходит при благоприятных условиях с наступлением весны в зоне умеренного климата.

Хвойные формируют природные ландшафты - тайгу на огромных пространствах континентов. Их значение в жизни природы и в хозяйственной деятельности человека велико. Являясь важнейшим компонентом биогеоценозов, они имеют огромное водоохранное и противоэррозионное значение. Хвойные растения дают основную массу строительной древесины и являются исходным материалом для многоотраслевой лесотехнической промышленности. Из хвойных получают вискозу, шелк, целлюлозу, штапель, бальзамы и смолы, сосновую шерсть и камфару, спирт и уксусную кислоту, дубильные экстракты и т.д., а также пищевые продукты и витамины. Семена некоторых араукарий, кедра, сибирской сосны содержат до 79% масла, близкого к прованскому и миндальному. Для медицинской промышленности хвойные служат исходным сырьем для получения не только витаминов, но и препарата пинобина (спазмолитическое средство). Многие виды хвойных используют в народной медицине для лечения туберкулеза, нервных расстройств, болезней почек, мочевого пузыря, геморроя, глухоты и как антилепрозное средство.

Хвоя и молодые побеги некоторых хвойных - незаменимый зимний корм лосей, хвоей питаются глухари, а семенами сибирского кедра - многие животные и птицы (как и семенами других хвойных). Шишкоягоды можжевельника - корм тетеревов. Древесина тисовых используется для изготовления дорогих поделок и в мебельной промышленности, она почти не подвержена действию насекомых.

Предварительный просмотр:

Отдел Моховидные. Общая характеристика.

• Современные моховидные представлены примерно 25 тыс. видами.

• Моховидные – единственная в истории растительного мира линия эволюции, связанная с регрессивным развитием спорофита. Они представляют собой тупиковую или слепую ветвь развития растений.

• В подавляющем большинстве низкорослые многолетние растения размером от 1мм до нескольких сантиметров, реже до 60 см и более. Тело у части моховидных является слоевищем или расчленено на стебель и листья. Характерный признак – отсутствие корней. Всасывание воды и прикрепление к субстрату осуществляется ризоидами, представляющими собой выросты эпидермы.

• Представители отдела большей частью заселяют влажные местообитания, так как они плохо приспособлены к жизни на суше.

• Наблюдается правильное чередование полового и бесполого поколений.

Бесполое и половое размножение Моховидных.

В цикле развития доминирует гаплоидный гаметофит. В этом состоит специфическая особенность моховидных по сравнению с другими высшими растениями. Гаметофит и спорофит представляют собой одно растение. Бесполое поколение (спорофит) - это так называемый спорогон (небольшая коробочка со спорами и ножкой, нижняя часть которой превращена в присоску, внедренную в тело гаметофита). Спорофит лишен самостоятельности и полностью зависит от гаметофита.

Развитие полового поколения (гаметофита) начинается с момента прорастания споры. Прежде всего развивается ветвистое нитчатое или пластинчатое образование протонема или предросток , на которой закладываются почки. Из почек прорастают стебли с половыми органами. Половые органы – гаметангии (женские – архегонии и мужские – антеридии ) многоклеточны. В архегониях созревают крупные неподвижные яйцеклетки, в антеридиях – самостоятельно движущиеся сперматозоиды. Во время дождя или обильной росы антеридии вскрываются и выпускают многочисленные сперматозоиды, которые, двигаясь в каплях воды, покрывающих невысокие дерновинки моховидных, могут достигнуть архегония. Слияние гамет и дальнейшее развитие зиготы происходит внутри архегония. На верхушке стебля гаметофита зигота за время от нескольких месяцев до двух лет дает начало спорофиту, заканчивающемуся коробочкой со спорами. После созревания спорогона коробочка вскрывается или опадает, и споры высыпаются. Цикл развития повторяется. Образованию спор предшествует мейоз. Следовательно, споры, протонема и гаметофит гаплоидны. Диплоидна только зигота.

Классификация Моховидных.

Отдел Моховидных делится на три класса: антоцеротовые, печеночники и листостебельные мхи. Листостебельные мхи – самый большой класс. Он делится на три подкласса: сфагновые мхи с одним родом Сфагнум, андреевые мхи и бриевые мхи (самый крупный подкласс).

Сфагнумы: бурый обманчивый оттопыренный магелланский Андрея скальная

Бриевые мхи. Политрихум обыкновенный или «кукушкин лен»

Это вид, который образует дернины в хвойных лесах, на лугах, болотах, где принимает участие в сложении торфяной залежи. «Кукушкин лен» – наиболее высокорослый мох. Его стебель достигает высоты 50 см. Растет крупными подушкообразными дернинами. Стебель густо покрыт листьями. Растение обильно спороносит. Коробочка располагается на длинной ножке, сверху прикрыта легко опадающим колпачком с тонкими, направленными вниз волосками, которые напоминают льняную пряжу. Благодаря образованию густой дернины политрихум обыкновенный способствует поверхностному накоплению влаги и заболачиванию местообитаний.

Жизненный цикл Политрихума обыкновенного.

Подкласс Сфагновые. Сфагновые мхи.

К подклассу сфагновых относится единственный род сфагнум, объединяющий около 300 видов. Виды рода сфагнум крупные, мягкие, беловато-зеленые, бурые или красноватые мхи. Чаще всего это растения влажных местообитаний, обычно образующие подушковидные дерновинки. Стебель без ризоидов. Вверху стебля веточки собраны в головку. Спорофиты представляют собой красные или коричневые почти сферические коробочки, которые поднимаются на ложноножке , являющейся частью гаметофита и достигающей 3 мм длины.

Анатомическое строение веточек сходно со строением стебля, однако, в месте прикрепления листьев к ветвям почти у всех видов образуются своеобразные водосборные ретортовидные клетки. Листья однослойные и состоят из двух типов клеток: хлорофиллоносных и бесцветных мертвых водоносных. Зеленые клетки узкие, мертвые – имеют поры и утолщения стенок; они легко наполняются водой. Водоудерживающая способность сфагновых мхов примерно в 20 раз превышает сухую массу (для сравнения: хлопковая вата может поглотить воды только в 4-6 раз больше собственной массы). Благодаря своим превосходным абсорбирующим свойствам эти мхи использовались в Европе с 1880-х гг. как перевязочный материал для ран и нарывов, однако со времени первой мировой войны были почти полностью вытеснены в этом смысле хлопком, вероятно, из-за более опрятного вида изделий из него. Садоводы смешивают торфяной мох с почвой для увеличения ее водоудерживающей способности и кислотности.

Жизненный цикл сфагновых аналогичен жизненному циклу политрихума.

Представители этого рода образуют обширные торфяные болота. По самым скромным подсчетам торфяники покрывают не менее 1% суши. Нарастая ежегодно верхней частью побега, снизу стебель отмирает и «оторфовывается» (накапливается и уплотняется). Так, в течение многих лет образуются огромные залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию сфагновыми мхами кислой среды (рН

Значение Моховидных.

Моховидные распространены повсюду, кроме морей, сильно засоленных почв, но везде предпочитают наиболее увлажненные местообитания. Особенно широко представлены в тундре, ежегодный прирост их незначителен: от 1-2 мм до нескольких сантиметров, однако суммарно получается довольно значительное увеличение моховых дерновин. Мхи – многолетние виды, обычно не поедаются животными и очень медленно разлагаются. Мхи способны аккумулировать многие вещества, в том числе радиоактивные, впитывать влагу и сравнительно прочно ее удерживать, в связи с чем мхам отводится особая роль в природе, прежде всего в регулировании ее водного баланса. Интенсивно развиваясь, мхи ухудшают продуктивность сельскохозяйственных земель, вызывая их заболачивание. Но в то же время они способствуют переводу поверхностного стока вод в подземный, предохраняя почвы от эрозии.

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него:

Отличительные особенности строения растительной клетки (сравнить с клетками животных, бактерий, грибов).Сравнительная характеристика специализированных растительных клеток.

Онто- и филогенетические изменения клеток проводящих тканей. Изменение стелы в ходе эволюции.

Особенности строения покровных тканей вегетативных органов растений.

Особенности строения механических тканей травянистых и древесных растений.

Типы строения семян в зависимости от расположения запасающих веществ.

Сравнительное анатомическое строение осевых органов растений.

Сравнительное анатомическое строение листьев растений разных экологических групп.

Сравнительное анатомическое строение вегетативных органов однодольных и двудольных растений.

Виды корней, их развитие и место заложения. Типы корневых систем.

Изменение строения корня и стебля в связи с запасанием питательных веществ.

Изменение структуры стебля в связи с различными условиями существования растений (лианы, суккуленты, гидрофиты, ксерофиты).

Проводящая система листьев. Строение, типы жилкования.

Строение сосудо -волокнистых пучков. Деятельность прокамбия и камбия. Первичная и вторичная ксилема и флоэма.

Типы ветвления. Эволюция ветвления (на примере высших и низших растений).

Разнообразие жизненных циклов низших и высших растений.

Разнообразие строения цветка в сем. Сложноцветные (привести формулы и диаграммы).

Возможные предки высших растений. Время и условия возникновения высших растений.

Разнообразие строения цветка в сем. Лютиковые (привести формулы и диаграммы).

Разнообразие строения цветка в сем. Норичниковые (привести формулы и диаграммы).

Разнообразие строения цветка у различных представителей класса однодольных.

Сравнение циклов развития высших споровых растений.

Разнообразие строения цветков и плодов у сем. Розоцветные.

Разнообразие соцветий. Классификация соцветий.

Особенности строения цветка и образования плодов у ветроопыляемых растений.

Разнообразие плодов. Основные признаки, положенные в основу классификации плодов.

Вегетативное размножение растений.

Морфология и анатомия листа у представителей различных семейств.

Строение андроцея и его особенности у различных семейств.

Строение гинецея и его особенности у различных семейств.

Типы волосков растений, их строение и значение на примере представителей различных семейств. Секреты растений.

Морфология простого листа и его видоизменение.

Классификация сложного листа.

Сравнительная характеристика строения цветка в связи с энтомофилией, анемофилией.

Анатомо-морфологическая характеристика прибрежных и водных растений.

Анатомическое строение листа покрытосеменных и голосеменных растений (однодольных и двудольных).

Запасающие ткани растений. Типы запасающих веществ.

Основные возбудители грибковых заболеваний. Фунгициды.