Ботаника-совокупность ботанических дисциплин, объектом изучения которого является растение.

Ботаника делится на ряд ботанических дисциплин.

    Цитология - строение растительной клетки.

    Анатомия - занимается изучением внутреннего строения растения.

    Морфология – занимается изучением внешнего строения растения.

    Физиология растения (дыхание, питание, водное питание.)

    Филогения – происхождение растений, как они приспосабливались..

    География растений – изучение расположения растений по земной поверхности.

    Фитоценология –взаимодействие растений.

    Палеоботаника - изучение растений, которые были в разных эрах.

Знание ботанических знаний для человека:

Фотосинтез:

СО2+ Н2О =>C6Н12О6+ О2

C6Н12О6 окисляется в митохондриях.

C6Н12О6 + О2 => СО2+ Н2О +Qдыхание(биологическое окисление).

Анатомия и морфология растений Тема: Растительная клетка и её продукция.

В теле растительного организма существуют группы клеток, выполняющих определённую общую функцию, имеющих одинаковое строение, единое происхождение и занимающих определённое место. Это растительная ткань.

Существует много классификаций тканей. Например: мёртвые и живые, паренхимные и прозенхимные(соотношение длинны и ширины клетки)

Паренхимные (длинна больше либо равна ширине клетки)

Прозенхимные (длинна больше ширины в 3 и более раз)

Ткани можно подразделить на:

Образовательные

Постоянные

Клетки образовательной ткани делятся на:

а) покровные

б) механические

в) проводящие

г) выделительные

д) основные паренхимные

Такая классификация получила название морфолого-физиологической.

Ткани возникли когда растения покинули водную среду.

Образовательные ткани.

Меристемы – т.е. делящиеся ткани.

1)Образовывает новые клетки и обеспечивает рост растений (в высоту и ширину).

2)меристематическая клетка характеризуется длительной молодостью, а потому эти клетки небольших размеров, бесцветны, легко повреждающиеся.

3)Цитоплазма густая, занимающая большой объем клетки, ядро крупное, обычно лежит в середине клетки.

Много митохондрий, пластиды мелкие бесцветные – лейкопласты. Есть Аппарат Гольджи. Продуктов жизнедеятельности мало, потому что меристематические клетки очень быстро приступают к делению, следовательно запасных питательных веществ в клетке нет, вакуоли с клеточным соком мелкие в небольшом количестве. Клеточная оболочка очень тонкая, легко растяжимая, первичная.

Для обеспечения ростовых процессов, клетки образовательной ткани высших растений делятся только митозом(мейоз может происходить у живых существ на различных стадиях развития(онтогенеза): при формировании гамет(животные), при первом делении зиготы(грибы, водоросли), при формировании спор (высшие растения))

Тема: Типы меристем.

Образовательные ткани могут располагаться на разных участках тела растений.

Различают 3 типа меристем:

    расположенные на кончиках стебля или корня – апикальные(верхушечные)

    расположенные внутри органа, среди других тканей – латеральные(боковые)

    интеркалярные (вставочные)

Апикальные и интеркалярные меристемы обеспечивают преимущественный рост в высоту, а латеральные меристемы обеспечивают прирост в толщину.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПЯТИГОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА

ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ» Кафедра ботаники

М.А. Галкин, Л.В. Балабан, Ф.К. Серебряная

Ботаника

Лекционный курс

Учебное пособие для самостоятельной работы студентов 1-2 курсов (2,3 семестры)

по дисциплине «Ботаника» (С2.Б9) (очная и заочная форма обучения)

Издание второе, дополненное, иллюстрированное

Пятигорск 2011

УДК 581.4"8(076.5)

ББК 28.56я73 Л 16

Рецензент: Коновалов Д.А., д. фарм. н., профессор кафедры фармакогнозии ПятГФА

Л16 Ботаника: Лекционный курс. Учебное пособие для самостоятельной работы студентов 1-2 курсов (2,3 семестры) по дисциплине «Ботаника» (С2.Б9) (очная и заочная форма обучения)/ М.А. Галкин, Л.В. Балабан, Ф.К. Серебряная.- Пятигорск: Пятигорская ГФА, 2011.- 300 с.

Иллюстрированный лекционный курс по ботанике составлен в

соответствии с ФГОС ВПО 3 поколения, программой по ботанике для

фармацевтических вузов, включает пять разделов - морфологию, анатомию,

систематику, географию, физиологию растений. В основу курса легли лекции,

читаемые для студентов 1-2 курсов преподавателями кафедры ботаники

ПятГФА (зав. кафедрой проф. Галкин М.А.). Лекционный курс предназначен

для подготовки к лабораторным занятиям по ботанике очного и заочного

отделения, для самостоятельной внеаудиторной работы студентов ПятГФА, а

также для дистанционного обучения студентов заочного отделения.

УДК 581.4"8(076.5)

ББК 28.56я73 Л 16

Допущено к внутривузовскому изданию Председатель ЦМС, В.В. Гацан профессор Протокол № 15 от « 5 » марта 2011 г.

©ГОУ ВПО Пятигорская государственная фармацевтическая академия, 2011

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы замечается несомненное усиление интереса к дистанционному обучению и самообразованию. Цель, которую поставили перед собой авторы, это повышение эффективности и качества обучения, а

также интенсификация учебно-воспитательного процесса. Составляя курс лекций, авторы старались не только охватить всю теоретическую базу ботаники, но и качественно проиллюстрировать работу для достаточной визуализации знаний студента.

Цель изучения ботаники в фармацевтическом ВУЗе определена ФГОС ВПО по специальности 060301 – Фармация. Цель дисциплины - сформировать у студента представление о растительном организме как компоненте живой системы, его вариабельности, видовом многообразии и роли в биогеоценозе.

Задачами дисциплины являются:

Приобретение теоретических знаний в области ботаники;

Формирование умения использовать современные технологии в области ботаники;

Приобретение компетенций, необходимых в профессиональной деятельности провизора;

Закрепление теоретических знаний по общей биологии.

Для изучения курса ботаники необходимы знания, полученные при изучении дисциплин гуманитарного, социального и экономического цикла С1,

таких как биоэтика (С1.Б.2) и латинский язык (С1.Б.9), а также дисциплин математического и естественнонаучного цикла С2, таких как биология(С2.Б.8),

микробиология(С2.Б.12).

Дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины

(модуля) необходимо как предшествующее:

Освоение морфологии, анатомии растений необходимо для изучения лекарственных растений в курсе фармакогнозии (С3.Б.8).

Кроме того, знание систематики, географии растений и экологии растений необходимо для прохождения как полевой практики по ботанике

(С5.У), так и учебной практики по фармакогнозии (С5.У), производственной практики по фармакогнозии: "Заготовка и приека лекарственного сырья" (С5.П).

Знание цитологии, гистологии растений, а также гистохимии растений необходимо при изучении лекарственных препаратов растительного происхождения в курсе токсикологической химии (С3.Б.10), фармакологии

(С3.Б.1), клинической фармакологии (С3.Б.2), фармакогнозии(С3.Б.8),

фармацевтической химии(С3.Б.9) и фармацевтической технологии(С3.Б.6).

Специалист в своей профессиональной деятельности должен уметь применять знания по морфологии и систематике растений. Завершив изучение курса ботаники, студент должен владеть умением выполнять макроскопический и микроскопический анализ растений. Для этого необходимы знания морфологии и анатомии растений, владение ботанической терминологией.

Изучение основ физиологии растений поможет понять суть процессов, которые приводят к образованию биологически активных веществ, используемых в медицинской практике. Изучение систематики позволит научиться ориентироваться в многообразии растений, выделять из него лекарственные растения.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен

Основные биологические закономерности развития растительного мира и элементы морфологии растений

Основы систематики прокариот, грибов, низших и высших растений.

Основные положения учения о клетке и растительных тканях, диагностические признаки растений, используемые при определении сырья.

Основные физиологические процессы, происходящие в растительном организме.

Основы экологии растений, фитоценологии, географии растений.

Проявления фундаментальных свойств живого на основных эволюционнообусловленных уровнях организации.

Самостоятельно работать с ботанической литературой.

Работать с микроскопом и бинокуляром.

Готовить временные микропрепараты.

Проводить анатомо-морфологическое описание и определение растения; самостоятельно работать с определителем.

Проводить геоботаническое описание фитоценозов, необходимое для учета запасов лекарственных растений.

Проводить гербаризацию растений.

Ботаническим понятийным аппаратом.

Техникой микроскопирования и гистохимического анализа микропрепаратов растительных объектов.

навыками работы с биологическими и поляризационными микроскопами.

Навыками постановки предварительного диагноза систематического положения растения.

Навыками сбора растений и их гербаризации.

Методами описания фитоценозов и растительности.

Методами исследования растений с целью диагностики лекарственных растений и их примесей.

Использование данных курса лекций в дистанционном обучении студентов по курсу ботаники позволяет:

 Обучаемому постоянно контролировать текущий уровень своих знаний и целенаправленно работать над его повышением; регулярно по компьютерной сети связи консультироваться с преподавателем по интересующим его вопросам; целенаправленно работать над изучением дисциплины;

интенсифицировать процесс самостоятельной работы над изучением дисциплины.

 Преподавателю своевременно консультировать студента; своевременно

корректировать процесс обучения, изменяя алгоритм заданий с учетом индивидуальных особенностей и текущего уровня знаний студента;

целенаправленно формировать планы индивидуальных занятий с обучаемым при личном контакте.

Материалы курса лекций по ботанике составлены, исходя из современных представлений о морфологии, систематики и анатомии в мировой ботанике.

В данное издание включены следующие разделы:

История изучения флоры Кавказа,

Роль ботаники в жизни Пятигорской государственной фармацевтической академии.

При подготовке текстовых фрагментов работы были использованы как оригинальные материалы ведущих российских ботаников (А. Л. Тахтаджян, Т.

И. Серебрякова, В. Х. Тутаюк, Г. П. Яковлев, М.А. Галкин, А.Е Васильев, А. Г.

Еленевский), так и источники литературы зарубежных специалистов (А. Дж.

Имс, Л. Г. Мак Даниэльс, К. Эзау, П. Рейвн, Р. Эверт, Р. Хайн, Д. Уэбб).

Перевод англоязычных публикаций осуществлен непосредственно авторами работы. Фотографии и анатомические схемы, представленные в виде иллюстраций, являются либо материалами ведущих мировых ботаников, либо собственными фотографиями авторов (235 фотографий).

Б О Т А Н И К А

ПРЕДМЕТ И РАЗДЕЛЫ БОТАНИКИ

Ботаника - это раздел биологии, занимающийся изучением растений, их формы, строения, развития, жизнедеятельности, распространения и пр.

синтезированными растениями-хозяевами в результате фотосинтеза.

В настоящее время ботаника представляет совокупность целого ряда взаимосвязанных разделов.

Морфология растений - изучает внешнее строение растений, исследует закономерности и обусловленность внешней формы растений.

Анатомия растений - исследует особенности закономерностей внутреннего строения растений.

Цитология растений - изучает строение клеток растений.

Гистохимия растений - с помощью микрохимических реакций выявляет и исследует вещества, находящиеся в растительной клетке.

Эмбриология растений - раздел ботаники, исследующий закономерности зарождения организма в первые этапы его развития.

Физиология растений - изучает жизнедеятельность растений: обмен веществ, рост, развитие и т.п.

Биохимия растений - исследует процессы химических превращений как химических соединений, входящих в состав самого организма, так и веществ,

поступающих в него из окружающей среды.

Экология растений - изучает взаимоотношения растений и среды.

География растений - выявляет закономерности распределения растений в пространстве.

Геоботаника - изучает растительный покров Земли.

Систематика растений - занимается классификацией растений и их

эволюционным развитием.

В качестве прикладных ботанических дисциплин выступают

фармакогнозия - изучающая лекарственно растения,фитопатология -

изучающая заболевание растений, агробиология - изучающая культурные растений.

История ботаники

Ботаника - одна из старейших естественных наук. Первоначальное познание растений было связано с использованием их в хозяйстве и быту человека для питания, одежды, врачевания. Отцом ботаники справедливо называют Теофраста (371-286 гг. до н.э.). Теофраст стал основателем ботаники как самостоятельной науки. Наряду с описанием применения растений в хозяйстве и медицине он рассматривал вопросы теоретического характера:

строение и физиологические отправления растения, географическое распространение, влияние почвенных и климатических условий; пытался систематизировать растения. Роль реформатора ботаники сыграл великий шведский ученый К. Линней (1707-1778), который создал свою знаменитую половую систему растений (1735). Рубежом, от которого начался новый период в развитии ботаники, стал гениальный труд Ч. Дарвина

«Происхождение видов» (1859). С этого момента в ботанике наступает господство эволюционных учений.

Выдающийся вклад в развитие ботаники внесли отечественные ученые.

Величайшим творцом растительных форм был И.В.Мичурин. Среди первых фитоценологов называем И.К.Пачосского, С.И.Коржинского, А.Я.Гордячина,

Г.Ф.Морозова, В.К.Сукачева. Классические труды по выяснению механизма фотосинтеза принадлежат К.А.Тимирязеву. Яркими буквами в историю ботаники вписано имя Н.И.Вавилова, сформулировавшего закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. Коллективом отечественных ботаников создан уникальный труд «Флора СССР».

История изучения флоры Кавказа

Флора Кавказа волновала умы естествоиспытателей испокон веков.

Многие ученые разных стран Европы старались попасть в этот интересный край и описать растения, произрастающие здесь. Самые первые упоминания о растительности Кавказа и о видовом составе можно встретить у Турнефора. Ж.

П. де (1656-1708) -французский ботаник, одним из первых провѐл чѐткое различение между категориямирода ивида, что проложило дорогу реформам систематики, предпринятым в 1730-1750-х годахКарлом Линнеем.

В его честь Карл Линней дал одному из родов семейства Бурачниковые

(Boraginaceae) имя Турнефортия (Tournefortia ).

(1795-1855)- русский систематик-ботаник, был директором Императорского ботанического сада в Петербурге. Наиболее важные сочинения его:"Verzeichnis der Pflanzen, welche wahrend der 1829-1830 unternommenen Reise im Kaukasus" (Санкт-Петербург, 1831), в котором впервые описал растительность северного склона г. Эльбрус. Им описано большое количество новых видов и собран ценнейший гербарный материал, который хранится в Гербарии Ботанического Института им.В.Л.Комарова в г. Санкт-Петербурге.

Ф. К. Маршал фон Биберштейн (1768-1826) - немецкийботаник, автор конспекта о тавро-кавказской флоре «Flora Taurico-Caucasica». Род растенийБиберштейния (Biebersteinia )Steph. семейства гераниевые (Geraniaceae ) назван в честь Биберштейна немецким ботаникомФ.Штефани, кроме того сущствует значительное количество видов, носящих имя ученого: колокольчик Биберштейна (Campanula biebersteiniana C.A.Mey.), пион Биберштейна

(Paeonia biebersteiniana Rupr.) .

Х. Х. Стевен (1781-1863) - русский ботаник и энтомолог, в 1812

организовал Никитский ботанический сад в Крыму. Основные труды посвящены флоре Крыма и Кавказа, систематике семенных растений и насекомых. В его честь названо большое количество видов, в том числеPapaver stevenianum Mikheev.

А.Л. (1806-1893) -швейцарский ботаник ибиогеограф.

Создатель первого кодекса ботанической номенклатуры «Prodromus Systematis Naturalis Regni Vegetabilis» Prodr. (DC.) , описал большое количество новых видов различных семейств, напримерCorydalis caucasica DC.

Р.Э .Траутфеттер (1809–1889) - директор (1866-1875 г.г.)

Императорского ботанического сада. Ф.И. Рупрехт (1814-1870) - помощник директора Императорского ботанического сада (1851-1855). Рупрехт был командирован на Кавказ со специальной целью изучения дагестанской флоры.

Основным трудом является Flora Caucasi (1867).

Г.И. (1831-1903) - русскийгеограф инатуралист,член-

корреспондент Петербургской Академии наук. Во время экспедиций по Кавказу он собрал богатый коллекционный материал. Опубликованные при жизни Радде тома «Museum caucasicum» представляли собой обширные,

прекрасно иллюстрированные издания. Они были посвящены зоологии,

ботанике, геологии и археологии Кавказа. В его честь названа береза Радде

(Betula raddeana Trautv.) –эндемик Кавказа, кора ствола этого вида березы имеет розоватый цвет, а ветви тѐмно-буроватые.

В.И. -член-корр. Академии наук СССР, директорОдесского ботанического сада. Описал 40 новых видов растений Кавказа, например,

Курс ориентирован на бакалавров и магистров, специализирующихся по биологическим дисциплинам, а также на учителей биологии средних школ. Он будет полезен и интересен школьникам, углублённо занимающихся биологией, специалистам по промышленному культивированию водорослей и грибов, всем тем, кто любит собирать и выращивать грибы.

Курс состоит из двух блоков лекций: альгология и микология . Он начнётся с вводной лекции о положении «низших растений» в современной многоцарственной системе органического мира. В курсе учтены все последние достижения в систематике, он даёт полное представление о роли этих организмов в природе.

  • Лекции первого блока читает Белякова Галина Алексеевна, кандидат биологических наук, доцент кафедры микологии и альгологии. В курсе альгологии речь идёт о водорослях, их биологии, экологии, рассмотрены новейшие подходы к систематике этой группы.
  • Второй блок лекций по микологии читает Кураков Александр Васильевич, доктор биологических наук, заведующий кафедрой микологии и альгологии. В курсе микологии рассмотрены грибы, лишайники и миксомицеты. Курс построен с учетом всех современных знаний в систематике, объекты рассмотрены согласно классификации, которая существует на сегодняшний день.

Системы всех этих групп организмов претерпели в последнее десятилетие очень большие изменения, они продолжаются и в настоящее время. Это обусловлено активным применением современных молекулярно-генетических, цитологических и биохимических методов, вовлечением в исследования все более широкого круга представителей разных таксонов «низших растений». Этот курс даст представление о многообразии организмов, объединяемых понятием низшие растения и их месте среди других организмов. Будут рассмотрены современные подходы к их систематике, даны примеры представителей разных таксонов, их жизненных циклов и экологических стратегий, метаболических возможностей. Освоение материалов курса позволит глубже понять их роль в биосфере, успешнее вести поиск и использовать в биотехнологиях, медицине, сельском хозяйстве и охране окружающей среды.

После каждой видеолекции слушателям необходимо выполнить проверочное тестирование, а после каждого блока - итоговое тестирование. В завершении курса будет проведена квалификационная работа.

Формат

Форма обучения заочная (дистанционная)
Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видеолекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов.
Важным элементом изучения дисциплины является написание творческих работ в формате сочинения-рассуждения по заданным темам, которые должны содержать полные развёрнутые ответы, подкреплённые примерами из лекций, знаний, полученных из дополнительно прочитанных обзорных и экспериментальных статей, собственных наблюдений.

Требования

Курс в первую очередь рассчитан на студентов 1 и 2 курсов, обучающихся по биологическим специальностям бакалавриата или специалиста. Лекции будут интересны не только студентам, обучающимся по направлению ботаники, но и изучающим смежные области: цитологию, микробиологию, гидробиологию, экологию, биохимию, биоинженерию, биотехнологию, а также студентам, обучающимся в магистратуре по непрофильным специальностям: сельскохозяйственным наукам, в первую очередь фитопатологам, медицине (медицинским микологам, микробиологам и дерматологам), биофизике. Курс также заинтересует студентов, учащихся в педагогических вузах и желающих связать свою жизнь с преподаванием биологии.

Результаты обучения

В результате освоения курса слушатель получает представление о базовых понятиях в микологии и альгологии, месте водорослей, грибов и родственных им организмов в органическом мире, строении, разнообразии, жизненных циклах и роли в природе. Узнает о современных филогенетических системах этих организмов, насущных проблемах и последних достижениях в этой области знаний и практическом применении этих знаний человеком.

Кураков Александр Васильевич

Доктор биологических наук, профессор Биотехнологического центра МГУ имени М.В.Ломоносова
Должность: заведующий кафедрой микологии и альгологии Биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова

Ботаника - это область биологии, изучающая растения. В эту группу входят автотрофы, эукариоты и другие организмы, в том числе многоклеточные, которые производят свои собственные продукты питания. Царство растений - это огромное разнообразие видов. Наука о растениях занимается изучением видов, а также экологии, анатомии и физиологии растений.

Что изучает ботаника?

Ботаника - это раздел науки о растениях. Одна из древнейших естественных занимается изучением обмена веществ и функции организмов, так называемой физиологией растений, а также процессов роста, развития и размножения.

Наука о растениях отвечает за изучение наследственности (генетика растений), приспособления к окружающей среде, экологии, географического распространения. Среди разновидностей стоит упомянуть геоботанику, фитогеографию и палеонтологию (изучение окаменелостей).

История ботаники

Ботаника - это раздел науки о растениях. Как науку ботанику стали рассматривать, начиная с периода европейского колониализма, хотя человеческий интерес к растениям уходит своими корнями гораздо дальше. Область исследования охватывала растения и деревья на своей земле, а также экзотические образцы, привезенные во время многочисленных путешествий. А в древности волей-неволей приходилось изучать те или иные растения. Еще на заре времен люди пытались выявить лечебные свойства растений, их вегетационный период.

Фрукты и овощи были жизненно важны для социального развития всего человечества. Когда еще не было науки в современном понимании этого слова, человечество исследовало растения в рамках сельскохозяйственной революции.

Такие видные деятели Древней Греции и Рима, как Аристотель, Теофраст и Диоскорид, среди прочих важнейших наук продвинули на новый уровень и ботанику. Теофраста даже называют отцом ботаники, благодаря которому были написаны два основополагающих труда, которые использовались на протяжении 1500 лет и продолжают применяться по сей день.

Как и во многих науках, в эпоху Возрождения и Реформации и на заре Просвещения наметился значительный прорыв в изучении ботаники. Микроскоп изобрели в конце 16-го века, что позволило изучать растения как никогда раньше, включая мелкие детали, такие как фитолиты и пыльца. Стали расширяться знания не только о самих растениях, но также об их размножении, обменных процессах и других аспектах, которые до тех пор были закрыты для человечества.

Группы растений

1. Самыми простыми растениями считаются все мохообразные, они небольшие, не имеют стеблей, листьев и корней. Мхи предпочитают места с повышенной влажностью и постоянно нуждаются в воде для воспроизводства.

2. Все сосудистые споровые растения, в отличие от мхов, имеют сосуды, проводящие сок, а также листья, стебель и корень. Эти растения также находятся в сильной зависимости от воды. В качестве представителей можно назвать, например, папоротники и хвощи.

3. Все семенные являются более сложными растениями, обладающими таким важным эволюционным преимуществом, как семена. Это чрезвычайно важно, поскольку гарантирует защиту эмбриона и обеспечение его пищей. Различают голосеменные (сосна) и покрытосеменные (кокосовые пальмы).

Экология растений

Экология растений отличается от ботаники, ее предметом изучения является то, как растения взаимодействуют с окружающей средой и реагируют на экологические и климатические изменения. Человеческая популяция постоянно увеличивается, и требуется все больше земли, поэтому особо остро стоит вопрос об охране природных ресурсов и бережном к ним отношении.

Экология растений признает одиннадцать основных типов среды, в которой возможна жизнь растений:

  • тропические леса,
  • леса умеренного пояса,
  • хвойные леса,
  • тропические саванны,
  • луга умеренной зоны (равнины),
  • пустыни и засушливые экосистемы,
  • средиземноморские регионы,
  • наземные и водно-болотные угодья,
  • экология пресноводных, прибрежных или морских участков и тундры.

У каждого типа есть свой экологический профиль и сбалансированный растительный и животный мир, и то, как они взаимодействуют, важно для понимания их эволюции.

Биология: раздел ботаника

Ботаника - наука о строении, жизнедеятельности, распространении и происхождении растений, она исследует, систематизирует и классифицирует все эти характеристики, а также географическое распространение, эволюцию и экологию флоры. Ботаника - это раздел науки о всем многообразии растительного мира, который включает в себя множество ответвлений. Например, палеоботаника изучает или окаменевшие экземпляры, извлеченные из геологических слоев. Предметом изучения являются также окаменелые водоросли, бактерии, грибы и лишайники. Понимание в прошлом имеет основополагающее значение для современности. Эта наука может даже пролить свет на характер и масштабность видов растений времен Ледникового периода.

Археоботаника является функциональной в плане изучения распространения земледелия, осушения болот и так далее. Ботаника (биология растений) проводит исследования на всех уровнях, в том числе экосистемы, сообщества, виды, особи, ткани, клетки и молекулы (генетика, биохимия). Биологи исследуют многие виды растений, включая водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и цветковые (семенные) растения, в том числе дикорастущие и культурные.

Ботаника - это раздел науки о растениях и растениеводстве. 20-й век считается золотым веком биологии, так как благодаря новым технологиям эту науку можно исследовать на совершенно новом уровне. Продвинутые предоставляют новейшие инструменты для исследования как растений, так и других живых организмов, населяющих планету Земля.

Лекция №1. Тема : Введение в курс ботаники.

Анатомия и морфология растений.

1. Строение растительной клетки

2. Классификация растительных тканей

3. Органы растений

1. Строение растительной клетки

Ботаника - наука, изучающая строение растений, их жизненные функции, распространение, происхождение и эволюцию.

К растениям относят единственную группу автотрофных организмов, способных синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза, выделяя в атмосферу свободный кислород. Абсолютное большинство всех других организмов (бактерии, грибы, животные) являются гетеротрофами - потребителями готового органического вещества, синтезируемого растениями.

Современная ботаника включает цитологию (учение о клетке), гистологию (учение о тканях), органографию (учение об органах растений), морфологию (учение о внешнем строении), анатомию (учение о внутреннем строении растений). Все сельскохозяйственные культуры относят к высшим растениям, тело которых дифференцировано на вегетативные (корень, стебель, лист) и генеративные (цветки, плод, семя) органы. Эти органы состоят из тканей, представляющих собой группы клеток, сходных по происхождению, форме и выполняемой функции.

Клетка - элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Являясь основой строения и жизнедеятельности растений и животных, она существует и самостоятельно в виде простейших одноклеточных организмов. Растительная клетка отличается от животной наличием пластид, плотной оболочки и вакуолей.

Современная цитология различает в строении клетки два больших комплекса: 1.протопласт и 2. парапласт (производные протопласта). Протопласт - живое содержимое клетки - (цитоплазма и ядро). Производные протопласта - это компоненты неживой природы. К ним относятся: стенки клетки, клеточный сок (вакуоль) и включения: запасные вещества (белки, жиры, углеводы) и физиологически активные вещества (гормоны, ферменты, витамины и др.).

1. Цитоплазма. Это внеядерная часть протопласта, имеющая вид прозрачной полужидкой массы. В ней происходят все процессы клеточного обмена, кроме синтеза нуклеиновых кислот. В молодых клетках цитоплазма занимает почти весь их объем, а по мере старения клеток - оттесняется к стенке развивающимися вакуолями. Основу цитоплазмы составляет ее матрикс - гиалоплазма, в которую погружены все живые компоненты - органеллы (микротрубочки, микрофиламенты, рибосомы, эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, микротельца, лизосомы, митохондрии, пластиды). От стенки клетки цитоплазма отделена наружной биологической мембраной - плазмалеммой, от содержимого вакуолей - внутренней мембраной - тонопластом (рис. 9).

Микротрубочки представляют собой спирально закрученные глобулы белка тубулина, микрофиламенты - плазматические нити белка актина. Обе эти органеллы пронизывают гиалоплазму, участвуют в формировании веретена деления и составляют скелет клетки.

Рибосомы - мельчайшие органеллы клетки, лишенные мембранной оболочки, синтезируют белки.

Эндоплазматическая сеть пронизывает гиалоплазму во всех направлениях и представляет собой сеть различных канальцев, трубочек, дисков и пузырьков. Она служит основным внутриклеточным транспортным путем.

Комплекс Гольджи состоит из 2-7 и более плоских округлых цистерн. Комплекс Гольджи служит местом синтеза полисахаридов для построения стенки клетки: здесь накапливаются и впоследствии переносятся пузырьками в вакуоль вещества, подлежащие удалению из цитоплазмы.

Микротельца - одномембранные органеллы сферической или палочковидной формы. Выполняют функции превращения жирных масел в сахара при прорастании семян, участвуют в процессах фотосинтеза и дыхания клетки.

Лизосомы - мелкие органеллы округлой формы, покрытые одной биологической мембраной, содержащие лизирующие (растворяющие) ферменты и выполняющие функцию внутриклеточного переваривания, обеспечивая удаление нефункционирующих орга-нелл. Образуются из пузырьков аппарата Гольджи.

Митохондрии - крупные органеллы, чаще округлой или цилиндрической формы, покрытые двухмембранной оболочкой. В них происходит интенсивное окисление органических соединений с освобождением физиологически доступной энергии, необходимой для жизни клетки.

Пластиды - крупные двухмембранные органеллы, присутствующие только в растительных клетках. Различают три типа пластид: зеленого цвета - хлоропласты, желто-оранжевые и красные - хромопласты, бесцветные - лейкопласты.

Хлоропласты находятся в клетках всех зеленых частей растений, содержат пигмент хлорофилл и служат для фотосинтеза, (т. е. синтеза органических веществ из неорганических.)

Хромопласты - образуются из хлоропластов или лейкопластов. Они содержат пигменты красно-оранжево­го цвета - каротин, желтого - ксантофилл и встречаются в клетках лепестков, зрелых плодов, осенних листьев, а также в корне­плодах моркови и кормовой свеклы.

Лейкопласты - бесцветные округлые мелкие пластиды, в которых происходят синтез и накопление запасных веществ. Образуются из пропластид, содержатся в клетках запасающих тканей различных органов растений.

Ядро. Обязательная составная часть протопласта всех эукарио-тических клеток, регулирующая всю их жизнедеятельность. При удалении ядра клетка погибает.

Ядро всегда окружено цитоплазмой, имеет форму сферическо­го или эллипсовидного пузырька. В нем хранится основная часть наследственной информации клетки. Ядро находится в постоянном и тесном взаимодействии с цитоплазмой.

Строение ядра всех клеток одинаково, и состоит оно из двух-мембранной оболочки, ядерного сока (кариоплазмы), хромосом и ядрышек. Мембраны оболочки ядра пронизаны многочисленными порами, через которые содержимое ядра взаимодействует с цитоплазмой.

Ядерный сок представляет собой жидкую строму более густой консистенции, чем гиалоплазма, содержит многие ферменты, ре­гулируя интенсивность различных внутриядерных процессов.

Стенка растительной клетки. Она является продуктом деятельности протопласта. Стенка определяет форму клетки, защищает протопласт от повреждений, участвует в поглощении и проведении веществ, выделении секретов.

Она состоит преимущественно из полисахаридов. (интуссусцепция) в нее новых микрофибрилл и осуществляется рост.

Вакуоли и клеточный сок. Вакуоли - полости в растительных клетках, наполненные бесцветным или окрашенным клеточным соком. Цитоплазма отделена от вакуоли липидно-белковой полупроницаемой мембраной (тонопластом).

В очень молодых клетках вакуолей нет или они почти незаметны. По мере роста и старения клетки вакуоли появляются в разных ее участках, а затем, постепенно увеличиваясь, сливаются в одну большую вакуоль, которая занимает до 70-90 % объема полости клетки, оттесняя цитоплазму к стенкам клетки.

Клеточный сок - жидкость, выделяемая цитоплазмой живой растительной клетки и заполняющая ее вакуоли. Он состоит из воды и различных веществ, часто находящихся в виде коллоидного раствора; при этом его вязкость в среднем в 2 раза больше вязкости воды.

2. Классификация растительных тканей

Группы клеток, сходных по происхождению, строению и функциям, образуют растительные ткани. Растительные ткани подразделяют на 6 групп : образовательные (меристемы), покровные, механические, проводящие, основные и выделительные.

Образовательные ткани . Рост растения и развитие его внутренней структуры обусловлены деятельностью образовательной ткани, или меристемы, производные которой претерпевают сложное структурное и функциональное дифференцирование, превращаясь в постоянные ткани.

Верхушечные меристемы находятся в кончиках стебля и корня, которые за счет клеток этих тканей растут в длину.

В конусе нарастания наблюдаются группы непрерывно делящихся и растущих паренхимных клеток, называемых инициальными. Из них позднее образуются остальные части конуса нарастания: туника - наружная часть, из которой развиваются покров­ная ткань - эпидермис и первичная кора стебля; корпус, дающий начало внутренней части стебля - центральному цилиндру и час­ти клеток первичной коры.

В корпусе возникают пучки удлиненных клеток образовательной ткани, называемые прокамбиальными пучками. Из них по­зднее образуются проводящие пучки.

Боковая меристема, или камбий - образовательная ткань, состоящая из живых делящихся клеток, дает новые элементы луба и древесины. За счет камбия стебель и корень растут в толщину.

Интеркалярные (вставочные) меристемы находятся в отдель­ных участках стебля илиста. Благодаря им, происходит вставочный рост органов растений. Так, у злаковых интеркалярные меристемы расположены у оснований междоузлий стеблей.

Перечисленные образовательные ткани, кроме камбия, относятся к первичным меристемам. Выделяют также и вторичные ме­ристемы, которые образуются из постоянных тканей. К ним отно­сятся камбий и феллоген - пробковый камбий, развивающийся из клеток постоянных тканей стебля или корня и образующий покровную ткань - пробку.

2. Покровные ткани. Они покрывают все органы растений и предохраняют их от резких температурных колебаний, повреждения насекомыми, излишнего газообмена и испарения воды, препятствуют проникновению внутрь различных микроорганизмов и т. д. Зеленые листья и стебли покрыты эпидермисом, который у большинства растений состоит из одного слоя плотно расположенных бесцветных клеток с целлюлозными оболочками. Обычно боковые и внутренние оболочки тонкие, а наружная обо­лочка подвергается кутинизации, в результате чего образуется тонкая пленка - кутикула, непроницаемая для воды и газов. Кутикула и клетки эпидермиса не задерживают свет, который сво­бодно проходит во внутренние ткани листа.

На поверхности эпидермиса многих растений образуются вы­росты - простые и железистые волоски, предохраняющие расте­ние от перегрева и излишней потери воды при транспирации. Кроме того, в железистых волосках накапливаются эфирные мас­ла, смолистые, ароматические вещества.

Эпидермис растений пронизан мелкими отверстиями - устьицами, через которые осуществляется газообмен растения с окру­жающей средой при дыхании, фотосинтезе и транспирации. Устьица образованы особыми клетками эпидермиса, отличающимися формой, зеленой окраской и неравномерно утолщенными стенками. Это замыкающие клетки. Они имеют изогнутую форму и при парном соединении образуют устьичную щель, которая может открываться и закрываться, регулируя процесс обмена воды и газа.

Молодые корни растения защищены однослойной покровной тканью - эпиблемой (кожицей), состоящей из плотно располо­женных бесцветных клеток, не имеющих кутикулы и устьиц. Клетки эпиблемы поглощают из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами. Этот процесс значительно усили­вается за счет корневых волосков - боковых выростов клеток эпиблемы. Корневые волоски непрерывно нарастают снизу, а старые по мере продвижения корня в глубь почвы отмирают.

Эпидермис стеблей и эпиблема корней по мере развития растений сменяются особой покровной тканью - пробкой. Это многослойная ткань, состоящая из плотно расположенных мертвых кле­ток, стенки которых пропитаны суберином (опробковели). Проб­ка образуется из особой меристемы - феллогена (пробковый камбий), который развивается из живых клеток основной ткани - коры. Феллоген откладывает наружу клетки пробки, живое содержимое которых отмирает, а внутрь - живые клетки феллодермы. Все три слоя: пробка, феллоген, феллодерма - образуют перидерму.

На пробке деревьев и кустарников образуются особые бугорки - чечевички, заполненные рыхло расположенными клетками, через которые по межклетникам происходят газообмен и транспирация.

Пробка встречается не только на стеблях и корнях древесных растений и кустарников, но и на некоторых травянистых: клубнях картофеля, корнеплодах моркови, репы, редьки, свеклы и др.

Почти у всех древесных растений стволы и верхняя часть корней защищены особой покровной тканью - коркой (чешуйчатой или кольчатой), состоящей из значительного количества слоев пробки, перемежающихся слоями отмерших клеток основной ткани.

3. Механические ткани. Представляют собой группы живых или мертвых клеток с сильно утолщенными стенками, образующими жесткий остов, или как бы растительный скелет. Выделяют три вида механических тканей - колленхиму, склеренхиму и склереиды.

Колленхима - механическая ткань, образованная живыми па-ренхимными клетками. Механическая прочность создается целлюлозной оболочкой, имеющей неравномерные утолщения. В одних случаях эти утолщения расположены в углах оболочки клеток, тогда они образуют уголковую колленхиму. В других случаях сильно утолщены наружные и внутренние стенки, из такого типа клеток образуется пластинчатая колленхима. Скопление клеток кол­ленхимы встречается в коре стеблей, черешках и пластинках листьев.

Склеренхима образована мертвыми сильно вытянутыми прозенхимными клетками - волокнами, распространенными в лубе и древесине растений. Во флоэмной части стеблей и корней находятся лубяные волокна. Это мертвые клетки, стенки которых про­питаны лигнином. Лубяные волокна некоторых растений, состоящие из чистой клетчатки (лен, конопля), имеют большое практи­ческое значение - используются как сырье для изготовления вы­сококачественных тканей.

Склереиды - мертвые механические паренхимные клетки, имеющие целлюлозные или одревесневшие слоистые стенки с порами. Подобные клетки могут встречаться группами или одиночно в мякоти плодов, листьев. В большом количестве каменистые клетки встречаются в околоплодниках орехов, костянках вишни, мин­даля, сливы и др.

Все волокна и клетки механической ткани расположены в орга­нах растений в определенной последовательности, что способ­ствует лучшей сопротивляемости изгибу, излому, разрыву. Доста­точно сказать, что стебель злаковых зерновых к моменту их убор­ки по упругости не уступает самой прочной инструментальной стали.

4. Проводящие ткани. Возникли в процессе эволюционного развития растений как совокупности клеток; способны осуществлять продвижение различных питательных веществ и соединений значительно быстрее, чем это может происходить по клеткам основной ткани. К элементам проводящих тканей относятся ситовидные трубки, трахеи (сосуды), и трахеиды.

Ситовидные трубки служат для проведения органических соединений из листьев в корни, т. е. обеспечивают нисходящее продвижение веществ из мест их образования к органам и тканям растения, где они используются для синтетических процессов или откладываются в виде запасных питательных веществ.

Трахеи (сосуды) - разновидность проводящей ткани у высших растений, предназначенная для проведения восходящего тока воды с растворенными в ней минеральными веществами от корней к листьям.

Трахеиды - отдельные прозенхимные мертвые клетки с одревесневшими утолщенными оболочками и окаймленными порами.

Сосуды и трахеиды образуют комплекс, называемый ксилемой, или древесиной.

5. Основные ткани . Состоят из живых паренхимных клеток и присутствуют во всех органах растений. Через основные ткани осуществляются первоочередные процессы обмена веществ, поэтому их часто называют еще и питающими.

6. Выделительные ткани. В процессе жизнедеятельности растений и отдельных его клеток образуются и конечные продукты обмена, которые уже не могут быть использованы в обменных процессах. Удаление их или изоляция внутри органов происходит в специальных клетках или образованиях, относимых к выделительным тканям внутренней и внешней секреции.

К тканям внутренней секреции относят млечники и вместилища.

К органам внешней секреции относят железистые волоски и чешуйки, выделяющие эфирные масла, смолы, слизи, также нектарники и гидатоды (водяные устьица).

3. ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ

Под органами растений понимают части их тел, состоящие из различных видов тканей и выполняющие определенные физиологические функции. У растений выделяют вегетативные (корень, стебель, лист,) и генеративные органы (цветок, плод, семя).

К вегетативным органам относят корень, стебель, лист. Они закладываются в виде зачатков еще в зародыше семян; первым при их прорастании появляется корень.

Корень Это осевой вегетативный орган, постоянно нарастающий своей верхушкой. Главными функциями корня являются укрепление растений в почве и всасывание из нее воды с растворенными минеральными веществами. В апикальной части, т. е. на кончике корня, выделяют четыре зоны: деления, роста, всасывания и проведения (рис. 10). Клетки зоны постоянно делятся, формируя различные слои.

В зоне роста клетки увеличиваются в размерах. Для зоны всасывания большинства видов растений характерно наличие корневых волосков, которые постоянно нарастают вблизи кончика корня и через 8-10 дней отмирают.

Выше по корню, за зоной всасывания, располагается зона проведения, которая уже состоит из клеток постоянных тканей и обеспечивает проведение восходящего и нисходящего токов вещества. В этой зоне образуются боковые корни.

У двудольных растений зародышевый корешок вырастает в главный стержневой корень, который, разветвляясь и образуя боковые корешки первого, второго и 2-го порядка, формирует силь­но разветвленную стержневую корневую систему. У многих двудольных растений верхние части корней могут сильно утолщаться, образуя естественные вместилища для запасных питательных веществ. Таковы, например, корнеплоды редьки, репы, моркови, свеклы (рис. 11).

У однодольных растений главный корень, рано прекращая рост и образуя большое количество корневых ответвлений, формирует мочковатую корневую систему.

Новые корни у многих растений могут появляться на стеблях и даже листьях. Это придаточные корни, которые не только укрепляют растение в почве, но и способствуют значительному развитию корневой системы.

Анатомическое строение корня. Снаружи корень покрыт эпиблемой, несущей большое количество корневых волосков, затем идет кора корня, а внутри центральный цилиндр.

Кора корня состоит из тонкостенных живых клеток, наружный слой которой - экзодерма образован достаточно плотно расположенными клетками. Последние по мере старения пробковеют, отмирают и слущиваются. Этот процесс идет постоянно на протяжении всей жизни растения. Под экзодермой находится основная масса живых клеток (поглощающая паренхима), называемая мезодермой.

Внутренняя часть корня, где расположен центральный цилиндр, начинается со слоя живых клеток, называемого перициклом, из которого образуются боковые корешки.

Внутри центрального цилиндра среди клеток основной ткани образуется несколько участков древесины (ксилемы), состоящих из крупных сосудов и трахеид, а между ними расположены участки флоэмы (луба) с ситовидными трубками. Такое внутреннее строение корня называется первичным и у однодольных растений сохраняется на протяжении всей жизни.

У двудольных и голосеменных растений в процессе их жизни происходят изменения в строении корня, которые начинаются с того, что между первичными элементами флоэмы и ксилемы закладывается полоска камбия, кото­рый, огибая ксилемные участки за счет клеток перицикла, соединяется в сплошное кольцо. Образовавшийся камбий откладывает внутрь элементы вторичной ксилемы, а наружу вторичную флоэму, в ре­зультате чего первичные элементы флоэмы и ксилемы все больше отодвигаются друг от друга.

Дальнейшие изменения приводят к тому, что участки вторичной ксилемы сливаются, образуя сплошное кольцо. То же происходит и с вторичной флоэмой. Местами, между кольцами вторичной ксилемы и флоэмы, внедряются радиально расположенные клетки основной ткани, образуя радиальные лучи.

Одновременно с изменениями в центральном цилиндре корня происходят вторичные изменения и на его периферии, в частности

Клетки перицикла, находящиеся под первичной корой, приходят в деятельное состояние и начинают делиться параллельно поверхности (тангентально). Клетки, откладываемые в сторону периферии корня, пробковеют и образуют пробку. Таким образом, перицикл превращается в пробковый камбий - феллоген. Он откладывает большое количество живых клеток внутрь корня, образуя феллодерму, которая и становится вторичной корой. Первичная кора, под которой происходят все эти процессы, отмирает и постепенно слущивается с корня. Таким образом, корень приобретает вторичное строение.

Очень своеобразное строение корня, связанное с третичными изменениями, имеют корнеплоды - утолщенные мясистые корни двудольных растений. Например, у редьки большую часть корнеплода занимает вторичная ксилема с живыми клетками, в которых и происходит накопление запасных питательных веществ. У моркови, наоборот, запасные вещества откладываются преимущественно во вторичной коре и вторичной флоэме.

На корнях бобовых растений образуются небольшие вздутия - клубеньки, в которых развиваются клубеньковые бактерии, спо­собные фиксировать молекулярный азот воздуха.

У многих древесных и травянистых растений молодые корешки оплетены грибными нитями (гифами), опутывающими корешки в виде чехла и выполняющими роль корневых волосков. Часто грибные нити проникают внутрь корешков растений, развиваясь в клетках коры корней. Такой симбиоз получил название микоризы (в первом случае эктотрофная, во втором - эндотрофная). Благодаря микоризе растения получают из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами.

Стебель. Представляет собой осевой вегетативный орган, постоянно нарастающий верхушкой и в отличие от корня несущий на своей поверхности почки и листья. Стебель как вегетативный орган имеется только у высших растений и выполняет следующие жизненные функции: связывает оба полюса ассимиляции растений - листья и корни, обеспечивая проведение нисходящего и восходящего токов веществ; выносит листья на определенную высоту, обеспечивая необходимую интенсивность фотосинтеза; запасает питательные вещества; может быть органом вегетативного размножения и др.

Стебли большинства видов растений образуют боковые оси, т. е. ветвятся. Различают несколько типов ветвления: дихотомическое (вильчатое), моноподиальное (неопределенное), симподиальное (определенное) и ложнодихотомическое (ложновильчатое).

По форме поперечного сечения стебли бывают округлые, многогранные, четырехгранные, трехгранные, ребристые и т. д. По направлению роста - прямостоячие, приподнимающиеся, стелющиеся, ползучие, вьющиеся.

Место прикрепления листа к стеблю называется узлом, участок стебля между двумя соседними узлами - междоузлием. Угол, образованный листом и расположенным над ним междоузлием, называют пазухой листа. В ней всегда развиваются одна или несколько пазушных почек.

Облиственный неразветвленный участок стебля называется побегом. Побеги могут быть удлиненными и укороченными, например почки. Различают почки верхушечные, обусловливающие рост стебля в высоту, боковые, за счет которых происходит ветвле­ние; к ним относятся пазушные и спящие почки. Последние дол­гое время остаются в покое и лишь в экстремальных условиях трогаются в рост. Различают еще придаточные почки, предназначен­ные для вегетативного размножения растений.

Жизненные формы растений.

По особенностям строения стебля, образованию и развитию побегов различают следующие группы растений: деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники и травы. Деревья имеют хорошо выраженный главный ствол, достигающий значительных размеров и несущий крону из боковых ветвей с листьями. Кустарники и кустарнички не имеют развитого главного ствола, а боковые ветви образуются от его основания.

Полукустарники по типу ветвления и размерам побегов сходны с кустарничками, но у них нижние части побегов многолетние, а верхние - травянистые. К ним относятся многие виды полыни, черника и др.

Травы - это растения, надземная часть которых ежегодно отмирает. По продолжительности жизни и особенностям вегетации различают однолетние, двулетние и многолетние растения.


Однолетние растения могут быть яровыми и озимыми. Они растут из семян и образуют новые семена в течение одного вегетационного периода. При этом озимые прорастают в конце летнего периода или осенью, а завершают вегетацию и дают семена в летний период следующего календарного года.

Двулетние растения в первый год вегетации образуют мясистый корень и розетку прикорневых листьев (морковь, свекла), или нижнюю утолщенную часть стебля (кольраби), или укороченные побеги - кочаны (капуста), а на второй год - стебли, цветки, плоды и семена.

У многолетних травянистых растений в подземных органах (видоизмененные стебли, корни), живущих на протяжении многих лет, накапливается большое количество запасных питательных веществ, обеспечивающих весеннее отрастание надземной части растения, которая ежегодно осенью отмирает. Многолетние растения каждый год дают семена, наиболее часто размножаются вегетативным путем.

Очень часто наблюдаются видоизменения (метаморфозы) побегов (рис.12). Это прежде всего клубни, столоны, луковицы, корневища, усики, колючки и др.

Клубни - утолщения верхушки подземного беловатого стебля - столона. В них накапливаются преимущественно крахмал и небольшие количества азотистых веществ и витаминов.

На поверхности клубня имеются глазки, образованные 3 - 6 почками, из которых прорастает обычно одна, дающая надземный побег.

Луковица представляет собой видоизмененный сильно укороченный стебель с сочными мясистыми листьями, в которых откладываются запасные питательные вещества. Внутри луковицы расположены 1 - 3 почки - зачатки новых растений. Имеются сложные луковицы (у чеснока), состоящие из отдельных долек - деток, каждая из которых дает новое растение.

Корневище - подземный побег, отличающийся от корня отсутствием корневого чехлика и несущий листья. Последние обычно изменены и имеют вид небольших чешуек, в пазухах которых образуются почки, дающие надземные или подземные побеги. Под почками из корневищ вырастают придаточные корни. Форма корневищ и направление их роста разнообразны: одни имеют вид удлиненных плетей (пырей), у других они укорочены и сильно утолщены (ревень). В корневищах накапливаются запасные питательные вещества, дающие жизнь новым побегам. Корневища имеют исключительно важное значение для вегетативного размножения растений.

Лист. Это уникальный орган, в котором на свету в его хлоропластах идет процесс фотосинтеза с образованием органических соединений из неорганических. Строение листовой поверхности обеспечивает не только интенсивное поглощение световой энергии, но и испарение большого количества влаги, что предохраняет растение от перегрева.

Листья формируются только на стеблях. Они закладываются в точке роста, или конусе нарастания стебля в виде небольших бугорков, из которых потом формируются все части листа: прилистники, черешок, листовая пластинка.

Различают низовые, срединные, верховые формации листьев. Типичными для растения считаются срединные листья.

К срединным относятся все обычные листья зеленой окраски. Они состоят из листовой пластинки, черешка и прилистников - листочков, сопровождающих лист. Как правило, их бывает два, иногда они отсутствуют. Также часто отсутствует и черешок. Такие листья в противоположность черешковым, называются сидячими. Иногда нижняя часть листа расширена и плотно прилегает к стеблю, охватывая его и образуя листовое влагалище. Листья такого типа называются влагалищными.

На растениях листья располагаются в виде листовой мозаики так, чтобы не затенять другие, способствуя тем самым более полному использованию поступающей световой энергии.


По внешнему строению листья бывают простые и сложные. Простые состоят из одной листовой пластинки, которая может иметь различную форму: круглую, овальную, яйцевидную, обратнояйцевидную, почковидную, продолговатую, ланцетную, копьевидную, сердцевидную, стреловидную, линейную или игловидную и др. (рис.14). Очень важным классификационным признаком служит характер внешнего строения края листа, который может быть цельным, зубчатым, игольчатым и др.

Сложные листья состоят из отдельных листочков, имеющих небольшие черешки, самостоятельно опадающих осенью. По внешнему строению они могут быть тройчатосложными, пальчатосложными, перистосложными, парноперистосложными, непарноперистосложными, дважды- и триждыперистосложными (рис.15).

Для пластинок листьев различных растений характерны свои особенности жилкования.

Срединные листья на одном и том же растении иногда отличаются друг от друга. Такое явление называется гетерофиллией. В ряде случаев гетерофиллия проявляется как стойкий генетический признак.

У некоторых растений срединный лист подвергается различным видоизменениям и превращается в колючки, усики и т.д.


Верховые листья расположены в верхней части стебля, около цветков и соцветий. Они в отличие от серединного листа мельче, более простой формы, а иногда и другой окраски. К ним относятся листовые обертки соцветий (присоцветники) и цветков (прицветники).

Продолжительность жизни листьев для большинства растений, произрастающих в районах холодного и умеренного климата, соответствует длине вегетационного периода. Исключение составляют листья хвойных деревьев, продолжительность жизни которых от 2 до 12 лет. Аналогичным колебаниям подвержен и размер лис­та, который может быть от нескольких сантиметров до 10 - 25 м у некоторых пальм.

Анатомическое строение листа. Лист состоит из мезофилла - мякоти, снаружи покрытой однослойным, реже двухслойным эпидермисом. В свою очередь, в мезофилле листа различают палисадную (столбчатую) паренхиму, в которой преимущественно и происходит синтез органических веществ (рис.16).

Клетки палисадной паренхимы несколько вытянуты и расположены без межклеточников перпендикулярно поверхности листа. У некоторых растений палисадная паренхима состоит из двух, а иногда трех слоев. Именно здесь сосредоточено основное количество хлорофилловых зерен.

Ближе к нижней поверхности листа расположена рыхлая (губчатая) паренхима, клетки которой имеют округлую или несколько вытянутую форму. В этой части листа между клетками имеется много межклеточников. В клетках рыхлой паренхимы хлоропластов в 3 - 4 раза меньше, чем в клетках палисадной ткани. Поэтому и процесс фотосинтеза здесь проходит значительно менее интенсивно.

Основная функция рыхлой паренхимы листа заключается в проведении органических веществ от основного места их синтеза в палисадной паренхиме до проводящих пучков. Кроме того, рых­лая паренхима листа активно участвует в теплообмене: ее клетки испаряют воду в межклеточники, по которым водяные пары проникают в устьица и через них выделяются наружу.

В мезофилле листьев проходят жилки, состоящие из одного или нескольких проводящих пучков большей частью закрытого типа, у которых флоэма обращена в сторону нижней поверхности листа, а ксилема - ближе к верхней. Снаружи жилки, состоящие из нескольких проводящих пучков, покрыты механической тканью, а тонкие - влагалищем из паренхимных клеток.

Механическая ткань в листьях расположена или в виде группы склеренхимных волокон, сопровождающих проводящие пучки, или отдельных клеток. Часто в черешках и пластинах листа развита колленхима.

Осенью листья растений опадают. Этот процесс начинается с того, что у основания черешка листа образуется разъединяющий слой, клетки отделяются одна от другой и пробковеют, ниже этого слоя формируется феллоген, образующий пробку. Лист повисает на сосудах и при ветре опадает.

Цветок. Представляет собой видоизмененный укороченный побег, приспособленный для образования спор и гамет, опыления, оплодотворения и последующего развития семян и плодов. Цветок состоит из пестика и тычинок, расположенных на цветоложе - расширенной части цветоножки. Присутствующие у большинства видов растений венчик и чашечка не принимают непосредственного участия в процессе формирования семян, а служат для защиты цветка и привлечения опылителей. Поэтому они составляют околоцветник, в состав которого могут входить только чашечка или только венчик, и тогда он называется простым, соответственно чашечковидным или венчиковидным, или чашечка и венчик вместе - тогда его называют двойным.

Чашечка состоит из мелких зеленых листиков - чашелистиков, находящихся снаружи цветка.

Венчик представляет собой совокупность ярко окрашенных листочков (лепестков) разной величины и формы.

Как венчик, так и чашечка могут быть свободными - раздельнолистными или сросшимися - спайнолистными.

По форме и строению околоцветника цветки подразделяют на симметричные, которые бывают актиноморфными (правильными), когда можно провести две и более плоскостей симметрии, и зигоморфными (неправильными) - при возможности провести только одну плоскость симметрии; асимметричные - через кото­рые нельзя провести ни одной плоскости симметрии.

Актиноморфные цветки имеют лютики, яблоня, картофель; зигоморфные - горох, рожь, пшеница; асимметричные - каштан, валериана.

Пестик представляет физиологически женскую часть цветка, внутри которой образуется яйцеклетка, происходит двойное оп­лодотворение. В строении пестика различают завязь (нижняя расширенная часть) с семяпочками внутри нее, столбик (верхняя суженная часть) и рыльце (расширенное окончание столбика). Образуется пестик из одного или нескольких видоизмененных листочков - плодолистиков. Совокупность плодолистиков, составляющих пестики цветка, называется гинецеем.

В зависимости от особенностей строения пространственного расположения различают завязь верхнюю, нижнюю и полунижнюю. При верхней завязи она вся свободна, и остальные части цветка прикреплены к цветоложу. При нижней - цветоложе срастается с завязью, а все части цветка прикрепляются выше завязи. В случае полунижней завязи, что встречается крайне редко (у жимолости, бузины), часть завязи свободна, а все части цветка прикрепляются к ее середине.

Семяпочка прикрепляется к стенке завязи (место прикрепления называется плацентой) при помощи семяножки. Она состоит из ядра (нуцеллуса) и двух покровов (интегументов), которые, не полностью срастаясь, образуют небольшое отверстие на верхушке - пыльцевход (микропиле). Часть семяпочки, противоположная микропиле, называется халазой. В нуцеллусе образуются четыре мегаспоры, из которых три редуцируются, а оставшаяся прорастает в зародышевый мешок. Ядро ее при этом делится митозом, и образовавшиеся ядра расходятся к полюсам. Между ними расположена крупная вакуоль.

Затем каждое новое ядро еще дважды делится митозом. В результате этого у полюсов оказывается по четыре гаплоидных ядра. От каждого полюса в центральную часть зародышевого мешка отходит по одному ядру; здесь они сливаются, образуя одно диплоидное центральное ядро зародышевого мешка. Три оставшихся ядра вместе с густой цитоплазмой образуют яйцевой аппарат. При этом одна из трех клеток, более отдаленная от микропиле, является яйцеклеткой, а две другие с более мелкими ядрами называются синергидами. Возле другого полюса зародышевого мешка тоже формируются три клетки, называемые антиподами.

Жизнеспособность пыльцы сохраняется у разных видов расте­ний от нескольких часов до нескольких суток и лет.

Строение цветков может быть самым разнообразным. Есть растения, цветки которых состоят только из пестика и только из тычинок (род осока); есть виды, у которых в состав цветка входят и пестики, и тычинки (лещина, береза), но все они лишены околоцветника - голые. У большинства видов цветки защищены околоцветником - покрытые.

Растения, однополые цветки которых развиваются на отдельных особях, называются двудомными (крапива двудомная, конопля), на одной особи - однодомными (кукуруза, огурец). Встречаются и полигамные растения, например дыня, у которых на одной особи могут быть цветки трех типов: женские, мужские и обоеполые.

Цветки у растений располагаются одиночно или чаще всего группами на побеге, образуя соцветия.

Различают соцветия неопределенные (моноподиальные) простые (кисть, колос, початок, щиток, зонтик, головка, корзинка) и сложные (метелка, сложный колос, сложный зонтик) и определенные (симподиальные) - завиток, извилина, дихазий и плейохазий.

Плод состоит из околоплодника, внутри кото­рого находятся семена. Различают плоды настоящие, образованные только из завязи, и ложные, в образовании которых принимали участие другие части цветка: цветоложе, реже элементы около­цветника. По строению околоплодника плоды делятся на сухие и сочные.

Сухие плоды. Они имеют сухой околоплодник, который может при созревании раскрываться и оставаться целым. По этому признаку сухие плоды подразделяют на нераскрывающиеся и раскрывающиеся.

Нераскрывающимися являются такие плоды, как семянка, зерновка, орех и желудь.

Семянка представляет собой плод с плотным кожистым околоплодником с одним семенем внутри (подсолнечник). У некоторых видов встречается сложная семянка (лютик, земляника, таволга). Семянки некоторых растений бывают снабжены летучками (одуванчик, осот, бодяк).

Зерновка имеет кожистый околоплодник, который в отличие от семянки срастается с семенем (рожь, пшеница, ячмень).

Орех - односеменной плод с твердым деревянистым околоплодником (скорлупой), например у лещины. Более мелкий плод с менее твердым, чем у ореха, околоплодником называют орешек (гречиха, конопля и др.). Различают еще сборный орешек, называемый клубочком (у свеклы).

К раскрывающимся сухим плодам относятся листовка, боб, стручок, коробочка.

Листовка образована из одного плодолистика. При созревании раскрывается по одному брюшному шву, к которому прикреплены семена (живокость). У некоторых видов (водосбор) образуется плод сложная листовка, которая состоит из нескольких простых листовок.

Боб - одногнездный плод, образованный одним плодолистиком, но раскрывается по двум швам (горох, фасоль). У вязеля пестрого боб дробный, членистый, у эспарцета - нераскрывающийся односемянной боб.

Стручок - удлиненный, стручочек - укороченный сухой двухгнездный плод, образованный из двух плодолистиков (капуста, горчица и др.). Плод раскрывается по двум швам, после чего остается перегородка с семенами.

Коробочка - сухой многосемянной плод, образованный из двух или более плодолистиков.

Сочные плоды. К сочным относятся плоды с сочным, мясистым околоплодником: ягода, яблоко, тыква, померанец, костянка.

Ягода - многосемянный плод с сочным околоплодником, покрытым тонкой кожурой. Многочисленные семена размещаются в мякоти околоплодника. Такие плоды у томата, картофеля, винограда, смородины.

Яблоко - это ложный плод, в образовании которого принимало участие цветоложе (яблоня, груша, рябина).

Тыква - ложный ягодообразный плод, в значительной мере состоящий из разросшегося цветоложа. Такие плоды у тыквы, арбуза, дыни, огурца.

Померанец - сочный плод, в губчато-кожистых покровах которого (экзокарпий, мезокарпий) имеются многочисленные желёз­ки; внутренняя часть (эндокарпий) сочная, мясистая, с большим содержанием запасных веществ (лимон, апельсин и др.)

Костянка - сочный односемянный плод вишни, сливы, абрикоса. По аналогии может быть сложная костянка, как это наблюдается у малины.

Семя . Орган размножения семенных растений, развиваю­щийся из семяпочки после оплодотворения. Состоит из зародыша с запасом питательных веществ, покрытых семенной кожурой.