Osnovy_botaniki

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебно-методический комплекс по дисциплине "Основы ботаники" представляет собой целостную совокупность разновидностей учебных материалов, необходимых для проведения всех видов занятий по данной дисциплине, являющейся одной из фундаментальных в подготовке студентов направления специальности 1 31 01 01-03 "Биология (биотехнология) ".

Целью создания учебно-методического комплекса является систематизация материала, необходимого для реализации требований образовательных программ и образовательных стандартов высшего образования.

Внем обозначены основные вопросы по изучаемому курсу, указана литература, необходимая для углубления и расширения объема знаний, полученных на лекциях и почерпнутых из данного УМК.

Вструктуре УМК представлены следующие основные разделы: теоретический раздел; практический раздел; раздел контроля знаний; вспомогательный раздел.

Втеоретическом разделе комплекса представлен краткий конспект лекций дисциплины "Основы ботаники", в котором изложены основные темы, изучаемые при прохождении курса.

Практический раздел комплекса содержит материалы, необходимые для подготовки к лабораторным занятиям. В нем приведены темы, выносимые на рассмотрение на лабораторных занятиях, а также темы рефератов и кратких сообщений.

Раздел контроля знаний содержит материалы итоговой аттестации (перечень вопросов к экзамену).

Во вспомогательном разделе УМК представлена программа курса "Основы ботаники", в соответствии с которой формулировались и компоновались все другие элементы структуры учебно-методического комплекса. Приведены списки основной и дополнительной литературы, которая может быть использована при изучении дисциплины "Основы ботаники".

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ………………………………… 9 ЧАСТЬ 1 (1-Й СЕМЕСТР)

Анатомия и морфология растений, Основы экологии растений и фитоценологии……………………………………….

1ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ 9

БОТАНИКИ ………………………………………………………

1.1Отличительные особенности растений и положение в 9 системах органического мира………………………………….....

1.2Значение растений и основные разделы ботаники……………... 11

1.3Краткая история развития ботаники…………………………….. 13

1.4Появление первых растений на Земле…………………………... 14

2 СТРУКТУРА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ…………………… 16

2.1Ботаника и растительная клетка ……………………….…..……. 16

2.2Структура растительной клетки. Протоплазматические 16

компоненты …...……………………………………………………

2.3Органоиды…………………………………………………………. 18

3 ОБОЛОЧКА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ …………………… 24

3.1 Химический состав и структура оболочки растительной клетки 24

3.2Образование и рост оболочки…………………………………….. 25

5.1Понятие о тканях и их классификация ………………………….. 35

5.2Меристематические (образовательные) ткани …………………. 36

5.3Основные (паренхимные)ткани………………………………….. 39

6 ПОКРОВНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ ….…………... 42

6.1 Понятие о покровных тканях ………………..…………………… 42

6.2Эпидерма …………………………………………………………… 42

6.3Строение и типы устьичного аппарата …………………………... 44

6.4 Механические ткани……………………………………….……… 47

7 ПРОВОДЯЩИЕ И ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТКАНИ ………….. 51

7.1Ксилема…………………………………………………………….. 51

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

7.2Флоэма……………………………………………………………… 54

7.3Выделительные ткани…………………………………………….. 56

8.4Осевой цилиндр. Вторичное строение корней…………………… 66

8.5Микроскопическое строение видоизменений корней………….. 69

8.6Микориза…………………………………………………………… 71

9 ПОБЕГ …………………………………………………………….. 73

9.1Строение и типы побегов…………………………………………. 73

9.2Микроскопическое строение стебля……………………………… 78

9.3Строение стебля голосеменных растений……………………….. 83

11.1Общее понятие о размножении и его формы……………………. 110

11.2Размножение растений спорами………………………………….. 114

11.3Половой процесс…………………………………………………... 115

11.4Цикл воспроизведения……………………………………………. 117

11.5Семенное размножение…………………………………………… 118

12 ЦВЕТОК …………………………………………………………… 120

12.1 Части цветка и их расположение………………………………… 120

12.2Околоцветник……………………………………………………… 124

12.3Андроцей…………………………………………………………… 125

12.4Гинецей…………………………………………………………….. 129

13 ФОРМУЛА И ДИАГРАММА ЦВЕТКА. СОЦВЕТИЯ ……… 136

13.1Формула и диаграмма цветка…………………………………….. 136

13.2Цветение и опыление растений………………………………….. 137

13.3 Морфологические признаки соцветий…………………………… 141

13.4 Классификация соцветий…………………………………………. 143

14 ПЛОД. СЕМЯ. ПРОРОСТОК ………………………………….. 149

14.3Семена……………………………………………………………… 155

14.4Проросток………………………………………………………….. 159

15 РАСТЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ……………. 162

15.1Общее представление об экологических факторах…………….. 162

15.2Общие закономерности действия экологических факторов на 162

живые организмы…………………………………………………..

17.1Специфичность видов по воздействию на среду (виоленты, 180 патиенты и эксплеренты) …………………………………………

18.1Ценопопуляционный состав. Структура и динамика 194

ценопопуляций……………………………………………………..

18.2 Распределение особей в пространстве…………………………… 196

18.3Соотношение полов и виталитет в ценопопуляции…………….. 197

18.4Вертикальная структура фитоценоза…………………………….. 199

18.5Горизонтальная структура фитоценоза………………………….. 203

1ГРИБОПОДОБНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ПСЕВДОГРИБЫ И 208

СЛИЗЕВИКИ………………………………………………………

1.1Общая характеристика псевдогрибов…………………………….. 208

1.2 Основные таксоны и представители отдела оомикотовые грибы 209

(Oomycota) …………………………………………………………

1.3Отдел Слизевики…………………………………………………... 214

1.4 Класс Оомицеты (Oomycetes) …………………………………… 216

2 ЦАРСТВО ГРИБЫ. НИЗШИЕ ГРИБЫ………………………. 218

2.1Общая характеристика царства Грибы - Mycota………………... 218

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

2.2 Отдел Хитридиевые грибы (Chytridiomycetes) ………………. 223

2.3Группа отделлов Зигомицеты (Zigomycetes)…………………... 223

3 ВЫСШИЕ ГРИБЫ ……………………………………………… 225

3.1Отдел Сумчатые грибы (Ascomycota) ………………………….. 225

3.2Отдел Базидиальные грибы (Basidiomycota) …………………... 230

3.3Анаморфные грибы ……………………..………………………... 236

3.4Роль грибов в природе и значение их для человека……………. 237

4 ВОДОРОСЛИ (ALGAE). ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА…... 239

4.1 Особенности строения водорослей……………………………… 239

4.2Размножение водорослей…………………………………………. 242

4.3Экологические группы водорослей……………………………… 243

4.4 Значение водорослей……………………………………………… 246

5 КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОРОСЛЕЙ ………………………… 247

5.1Отдел Синезеленые водоросли (Cyanophyta) …………………... 247

5.2Класс Желтозеленые водоросли (Xanthophyceae) ……………... 249

5.3Отдел Диатомовые водоросли (Diatomophyta) …………………. 250

5.4Класс Бурые водоросли (Phaeophyceae) ………………………... 252

6 КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДОРОСЛЕЙ (продолжение) ……… 254

6.1Отдел Красные водоросли (Rhodophyta) ……………………….. 254

6.2Отдел Зеленые водоросли (Chlorophyta) ………………………... 256

6.3Отдел Харовые водоросли (Charophyta) ………………………... 259

7 ГРУППА ОТДЕЛОВ МОХОВИДНЫЕ (BRYOPHYTA)…….. 261

7.1Отдел Антоцеротовые (Аnthocerotophyta) ……...………………. 261

7.2Отдел Печеночники (Marchantiophyta) …………………………. 261

7.3Отдел Листостебельные мхи (Bryophyta) ……………...……….. 265

7.4Отдел Плаунообразные (Lycopodiophyta) ………………...…….. 271

8 ОТДЕЛ ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ (POLYPODIOPHYTA).. 273

8.1Общая характеристика отдела……………………………………. 273

8.2Класс Офиоглоссопсиды (Ophioglossopsida) …………………… 273

8.3Класс Мараттиопсиды (Marattiopsida) ………………………….. 274

8.4Класс Полиподиопсиды (Polypodiopsida) ………………………. 274

8.5Класс Хвощи (Equisetopsida)……………..………………………. 278

9 ГРУППА ОТДЕЛОВ ГОЛОСЕМЕННЫЕ (PINOPHYTA, 282

ИЛИ GYMNOSPERMAE)……………………………………….

9.1Общая характеристика отдела……………………………………. 282

9.2 Класс Семенные папоротники (Lyginopteridopsida) …………… 283

9.3Отдел Саговниковые (Cycadophyta) …………………………….. 284

9.4Отдел Гингковые (Ginkgoophyta) ………...……………………… 286

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

9.5Отдел Хвойные (Pinophyta) ……………………………..………. 288

9.6Отдел Гнетовые (Gnetophyta) ……………………………….….. 295

ANGIOSPERMAE) ……………………………………………..…

10.1Происхождение Магнолиофитов………………………………… 303

10.2Общая характеристика Магнолиофитов………………………… 304

11 КЛАСС ДВУСЕМЯДОЛЬНЫЕ (MAGNOLIOPSIDA, ИЛИ 306 DICOTYLEDONES). ПОДКЛАССЫ МАГНОЛИИДЫ

(MAGNOLIIDAE) И РАНУНКУЛИДЫ

(RANUNCULIDAE)…………………………………………….….

11.1Подкласс Магнолииды: порядок Магнолиецветные 306

(Magnoliales) ……………………………………………………….

11.2Подкласс Магнолииды: порядок Кувшинкоцветные 307

(Nymphaeales) ……………………………………………………...

11.3Подкласс Ранункулиды: порядок Лютикоцветные 308

12.2Подкласс Гамамелидиды: порядок Березоцветные (Betulales)... 315

12.3Подкласс Кариофиллиды: порядок Гвоздикоцветные 318

(Caryophyllales) ……………………………………………………

13 ПОДКЛАСС ДИЛЛЕНИИДЫ (DILLENIIDAE)……………… 322

13.1Порядок Верескоцветные (Ericales) …………………………….. 322

13.2Порядок Тыквоцветные (Cucurbitales) ………………………….. 325

13.3Порядок Каперсоцветные (Capparales): семейства Каперсовые 327

иКрестоцветные) ………………………………………………….

13.4Порядок Мальвоцветные (Malvales) …………………………….. 330

14 ПОДКЛАСС РОЗИДЫ (ROSIDAE)…………………………….. 333

14.1Порядок Розоцветные (Rosales) …………………………………. 333

14.2Порядок Бобовоцветные (Fabales) ………………………………. 337

14.3Порядок Сельдереецветные, или Аралиецветные (Apiales, или 341

Araliales) ……………………………………………………………

15 ПОДКЛАССЫ ЛАМИИДЫ (LAMIIDAE) И АСТЕРИДЫ 344

(ASTERIDAE) ………..…………………………………………….

15.1 Подкласс Ламииды: порядок Пасленоцветные (Solanales) ……. 344

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

15.2 Подкласс Ламииды: порядок Норичникоцветные 346

(Scrophulariales) ……………………………………………………

15.3Подкласс Ламииды: порядок Ясноткоцветные (Lamiales) ……. 347

15.4Подкласс астериды: порядок Астроцветные (Asterales) ………. 349

16 КЛАСС ОДНОСЕМЯДОЛЬНЫЕ (LILIOPSIDA, ИЛИ 354

MONOCOTYLEDONES)…………………………………………

16.1 Характеристика класса Односемядольные……………………… 354

16.2 Подкласс Алисматиды: порядок Частухоцветные (Alismatales) 356

17 ОДНОСЕМЯДОЛЬНЫЕ: ПОДКЛАСС ЛИЛИИДЫ 358

(LILIIDAE)…………………………………………………………

17.1Порядок Лилиецветные (Liliales) ………………………………... 358

17.2Порядок Спаржецветные (Asparagales) …………………………. 359

17.3Порядок Ятрышникоцветные (Orchidales) ……………………… 360

17.4Порядок Осокоцветные (Cyperales) ……………………………... 362

17.5Порядок Мятликоцветные (Poales) ……………………………… 363

ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…………. ………………………… 365 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ .……………………………. 389 РАЗДЕЛ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ….…………………………….. 391 УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ …………………. 401

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

ЧАСТЬ 1 (1-Й СЕМЕСТР) Анатомия и морфология растений

Основы экологии растений и фитоценологии

ТЕМА 1: ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БОТАНИКИ

ПЛАН:

1.1Отличительные особенности растений и положение в системах органического мира

1.2Значение растений и основные разделы ботаники

1.3Краткая история развития ботаники

1.4Появление первых растений на Земле

1.1 Отличительные особенности растений и положение в системах органического мира

Ботаника (гр. botane – росток, трава) – наука о растениях, их структуре, жизнедеятельности, распространении. Объектом изучения ботаники являются растения на разных уровнях их организации.

Растительный мир богат и разнообразен. На поверхности Земли насчитывается свыше 500 000 видов растений, из них 200 000 – цветковых. Среди этой большой группы встречаются одноклеточные водоросли, которые можно увидеть только в микроскоп, и гиганты растительного мира – секвойи и секвойядендроны, высота которых может достигать 112 м, а диаметр – 11 м.

Растения характеризуются рядом особенностей организации, которые позволяют выделить их в особое царство. Отличительными признаками этой группы являются такие:

1)преобладание автотрофного способа питания, т.е. способность создавать органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца. В противоположность автотрофным растениям, животные питаются уже готовыми органическими веществами, усваивая их и используя связанную в

них энергию. Поэтому их называют гетеротрофными организмами. Кроме животных, к гетеротрофам относятся также грибы, большинство бактерий. Однако и среди растений встречаются гетеротрофные организмы, например растения-паразиты (повилика, заразиха, раффлезия) и сапрофиты (орхидеи);

наличие жесткой углеводной клеточной оболочки, придающей клеткам растений определенную форму и прочность. Следовательно, для растений характерен осмотрофный способ поглощения пищи (путем всасывания). Клеточные оболочки иного химического состава имеют также грибы и некоторые прокариоты;

ОСНОВЫ БОТАНИКИ

2)малоподвижный («оседлый») образ жизни, причинами которого могут быть следующие:

возможность получать необходимые для фотосинтеза вещества (углекислый газ, воду, энергию Солнца) на месте;

получение минерального питания путем всасывания через корневые окончания;

наличие жесткой клеточной стенки, так называемого наружного «скелета».

Однако нельзя сказать, что растения являются полностью неподвижными организмами, т. к. они растут, корневища продвигаются в почве, побег поворачивается к источнику света, лианы закручиваются вокруг опоры, цветки некоторых растений раскрываются и закрываются в определенное время и т.д. Кроме того, есть еще два признака:

•способность расти в течение всей жизни, т.е. это организмы с незавершенным открытым ростом;

•расселение с помощью зачатков – зооспор, спор, семян, связанное с «оседлым» образом жизни растений. Животные же чаще расселяются путем передвижения во взрослом или активном состоянии.

Вышеперечисленные признаки, отличающие растения от других

организмов, обуславливают наличие у них структур, присущих только им, таких, как хлорофилл, хлоропласты, клеточная стенка, центральная вакуоль, ксилема, флоэма, корневая система и т. д.

В настоящее время существует большое количество систем органического мира. Приведем одну из них, широко применяемую в России (Тахтаджян, 1973) рисунок 1.

Рисунок 1. – Система органического мира (по А.Л. Тахтаджяну)

Согласно данной классификации царство Растения относится к надцарству эукариотических организмов и подразделяется на три подцарства:

багрянок (красных водорослей), настоящих водорослей и высших растений. К высшим растениям относятся наземные и вторично водные организмы (мхи, плауны, хвощи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные).