лекции биология / БотВводная. Различия между высшими растениями и низшими
БотВводная
Лекция 1. Вводная. Предмет, задачи и методы изучения ботаники. Основные систематические категории. Различия между высшими и низшими растениями.
Все биологические науки теснейшим образом связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией и принадлежит к единому комплексу естественных наук, т.е. наук о природе. Их объединяет не только предмет изучения – природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для выяснения тех или иных закономерностей.
Наиболее общим и важным для биологических исследований является:
исторический метод, позволяющий проанализировать весь ход развития и становления изучаемого объекта.
Метод наблюдения. Каждый исследователь должен обладать известным трудолюбием в наблюдении и сборе фактов. Но простое наблюдение без анализа не предоставит нам нужного количества информации.
Метод эксперимента позволяет в контролируемых и управляемых условиях изучать явления природы.
Метод построения моделей и изучения их функционирования.
Томас Гексли: «Для человека, не знакомого с естественной историей, пребывание среди природы подобно посещению художественной галереи, где 90% всех удивительных произведений искусства повернуты лицом к стене. Познакомьте его с основами естественной истории – и вы снабдите его путеводителем к этим шедеврам, достойным быть обращенными к жаждущему знания и красоты человеческому взгляду».
Ботаника – (греч. «ботанэ» – «трава») - наука о растениях. Современная ботаника – наука комплексная. Она изучает все стороны жизни и существования растений. Ее разделами являются:
морфология растений – наука о разнообразии внешнего строения растений: цветков, плодов, корней. Изучает эволюцию внешнего строения, взаимосвязь строения и среды обитания. Основной метод морфологии – описательный: наблюдение и сравнение.
Анатомия – наука о внутреннем строении растения: изучает строение клетки, тканей, органов, эволюцию внутреннего строения и взаимосвязь с окружающей средой.
С анатомией тесно связаны цитология - наука, изучающая особенности строения растительной клетки.
Гистология – наука о растительных тканях.
Физиология растений изучает жизненные процессы фотосинтеза, дыхания. К физиологии примыкает
Биохимия растений – наука о химическом составе, изменении веществ в результате метаболизма и
География растений -наука о границах их распространения.
Экология растений – наука, изучающая взаимодействие растений с внешней средой.
Палеоботаника – наука о вымерших растениях. Вымерших растений во много раз больше ныне существующих.
Систематика растений изучает многообразие растительных организмов и их место в филогенезе.
Основная задача систематики – классификация огромного многообразия растений. Что подразумевает: 1. Выявление, 2. Описание, 3. Классификацию, 4. Идентификацию, 5. Группировку организмов в системы. Это возможно при опоре на эволюционное учение и применении многообразных методов исследования: всех ботанических специальностей:
Сравнительно – морфологический; сутью которого является сопоставление сходства и различий в строении представителей разных групп растений, что позволяет судить об истории их формирования и развития, проследить родственные связи;
Палеоботанический – основан на изучении ископаемых остатков растений;
Онтогенетический – позволяет на основе индивидуального развития растений представить пути их исторического развития;
Физиолого-биохимический устанавливает родство растений на основе сходства их химического состава;
Цитологический основан на специфичности хромосомного аппарата каждого вида.
Молекулярно – генетический базируется на изучении нуклеотидной последовательности наследственного материала.
Систематика включает в себя таксономию (классификацию) – распределение всего множества известных и вновь описанных организмов по определенной системе соподчиненных таксономических категорий; бинарную номенклатуру; филогенетику.
Наиболее распространенная система – иерархическая. Главным таксономическим рангом является вид. Над ним располагаются род, семейство, порядок, подкласс, класс, отдел, царство. Ниже – подвид и разновидность. Кроме этих основных рангов, в некоторых случаях используются дополнительные – секция, объединяющая группу сходных видов в пределах рода, а также подсемейство и триба – объединения сходных родов в пределах семейства.
В современной систематике в надцарстве эукариоты выделяют 3 царства:
1. – Растения
2. – Животные
3. – Грибы.
Растения – царство эукариотических организмов, способных к фотосинтезу, имеющих плотные, как правило, целлюлозные клеточные стенки. Преобладающее большинство растений по типу питания – автотрофы.
К особенностям растений как живых организмов следует отнести:
их характер питания (тип ассимиляции – фотоавтотрофный, способ – осмотический),
прикрепленный образ жизни,
неограниченный рост,
сильное расчленение тела с целью увеличения поверхности,
распространение с помощью спор, плодов и семян,
запасание углеводов в виде крахмала.
Царство растения делят на три подцарства: багрянки, или красные водоросли, настоящие водоросли и листостебельные растения. Вегетативное тело багрянок и настоящих водорослей не расчленено на органы и ткани. Поэтому их нередко называют низшими растениями. Высшие растения, в отличие от низших – сложные, дифференцированные на органы и ткани многоклеточные организмы, приспособленные к обитанию в наземной среде.
Для всех живых организмов характерны определенные признаки живой материи, отличающие их от неживой природы:
Определенный химический состав.
Клеточное строение
Обмен веществ и энергии.
Питание – необходимое условие для получения энергии, роста, развития и других процессов жизнедеятельности. Различают автотрофное и гетеротрофное питание. Автотрофный тип ассимиляции подразумевает синтез органических веществ из неорганических (углекислый газ и вода) под действием энергии Солнца. Гетеротрофный тип ассимиляции характеризуется потреблением готовых органических соединений. Питание растений делится на минеральное (всасывание корнем воды и минеральных веществ) и фотосинтез.
Дыхание – высвобождение энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности за счет расщепления (окисления) высокоэнергетических соединений АТФ.
Выделение – выведение из организма конечных продуктов обмена веществ, которые могут образовываться в результате дыхания.
Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов по типу обратной связи. Недостаток поступления каких – либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает прекращение синтеза этих веществ.
Размножение. При размножении организмы воспроизводят себе подобных. Выживание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, которое возникает путем бесполого или полового размножения. Растения размножаются тремя способами: вегетативным (за счет вегетативных органов), бесполым (спорообразование) и половым (образование гамет и их слияние). В жизненном цикле высших растений обязательно происходит смена полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений. В результате вегетативного размножения возникают особи с неизменным генотипом, а в результате бесполого и полового размножения меняется генотип особей, что приводит к повышению гетерозиготности популяций и в конечном счете повышает приспособленность организмов к меняющимся условиям окружающей среды.
Наследственность.
Изменчивость. Изменчивость создает разнообразие материала для естественного отбора.
Индивидуальное развитие (онтогенез).
Эволюционное развитие (филогенез). Все живые организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Филогенез есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни.
Целостность
дискретность живых систем. С одной стороны живая материя целостна, определенным образом организована, подчинена ряду законов. С другой стороны она дискретна, т.к. любая система состоит из обособленных элементов. Именно принцип дискретности лежит в основе представлений об уровнях организации живой материи.
Рост – живые существа растут за счет питательных веществ, полученных в результате автотрофного или гетеротрофного питания.
Раздражимость – все живые организмы реагируют на изменения внешней и внутренней среды.
Подвижность. Растения неподвижны, т.к. прикреплены к субстрату, но зато способны к ростовым движениям.
Раздражимость и движение растительных организмов.
Раздражимость – свойство живого, способного на всех уровнях организации (от клеточного до организменного) реагировать на влияние факторов внешней среды. Принимающим элементом являются рецепторы. У растений такими воспринимающими структурами являются эктодесмы, крахмальные статолиты, чувствительные волоски.
Основными формами проявления раздражимости являются различного типа двигательные реакции, которые осуществляются или целым организмом, или его частью.
Таксисы – это движение организма в ответ на раздражающий фактор. Если перемещение организма осуществляется в направлении к источнику раздражения, то такой таксис называется положительным. Если перемещение осуществляется от источника раздражения – отрицательным.
В зависимости от вида раздражителя разделяют фототаксис (ответная реакция на действие света), хемотаксис (действие химических соединений), термотаксис (температуры). Примером положительного фототаксиса является целесообразная ориентация хлоропластов в клетках мезофилла листа.
Тропизмы – двигательная реакция органов и частей растений на одностороннее влияние фактора окружающей среды (света, силы земного притяжения, воды, химических веществ). Тропизмы могут быть положительными, если орган или часть растения изгибается в сторону действующего фактора, и отрицательным, если происходят отклонения органа в противоположную сторону. У растений – выражен геотропизм – реакция отдельных его органов на одностороннее воздействие силы земного притяжения. Различают три типа геотропизма: положительный, – когда орган растет вертикально вниз, отрицательный, – когда направление движения органа противоположное, и поперечный, или диагеотропизм, – когда орган старается занять горизонтальное положение. Главные стержневые корни обладают, как правило, положительным геотропизмом, ветви первого порядка древесных растений, черешки листьев – отрицательным геотропизмом, корневища и боковые корни – поперечным тропизмом. Фототропизм – ростовые движения растений в ответ на одностороннее воздействие света.
Настии – это двигательные ответные реакции органов или частей растений на действие раздражителей, которые влияют диффузно и равномерно с разных сторон:
эпинастии – когда изгиб органа (чаще листа) происходит вниз. Это может быть связано с ускорением роста или тургорного растяжения верхней стороны черешка (опускание листочков мимозы).
Гипонастии – изгиб органа за счет ускоренного роста или растяжения клеток нижней стороны черешка и центральной жилки (поднятие листовых пластинок на ночь вверх у лебеды, табака).
Никтинастии – двигательные реакции, вызванные наступлением темноты, т.н. сон у растений (закрывание цветков, опускание на ночь соцветий у моркови).
Фотонастии – раскрывание лепестков цветков при усилении освещения (соцветия цикория, одуванчика).
Термонастии – раскрывание цветков при повышении температуры.
Сейсмонастии – движение органов растений, которые являются ответом на удар или сотрясение (мимоза, кисличка, портулак).
Нутации – способность растений к круговым или маятниковым движениям за счет периодических изменений тургорного давления, и интенсивности роста противоположных сторон определенного органа. У вьющихся растений верхушка во время роста делает нутационные движения и при контакте с опорой начинает обвиваться вокруг нее (хмель, тыква, горох).
Сезонность. Непрерывный рост растений в течение жизни происходит периодически. Смена периодов роста и покоя связана с факторами внешней среды (свет, температура, влажность). А также внутренними физиологическими процессами, которые наследственно закреплены в процессе эволюции. Для лиственных растений проявлением сезонности является листопад. Листопад –биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растений и их развитием. Листопаду предшествует старение листа, при котором замедляются жизненно важные процессы: дыхание, фотосинтез; преобладают процессы гидролиза, в результате которого образуются балластные вещества. Питательные минеральные и органические вещества оттекают из листа, лист опадает. С наступлением холодов и уменьшением освещенности хлорофилл не синтезируется. Высокое содержание сахара в тканях листа, низкая температура и слабое освещение способствует образованию антоцианов. Листопад – приспособление растений к условиям существования, когда уменьшается световой день, понижается температура воздуха и почвы. Опадение листвы предотвращает у растений физиологическую засуху, т.к. оставшиеся листья испаряли бы воду, которая не может в это время в достаточном количестве поступать в корни. Способность к листопаду определяется цикличностью физиологических процессов.
Значение растений. В экологических системах растения играют роль продуцентов. С их помощью происходит образование и накопление органики, выделение в атмосферу кислорода, включение в круговорот веществ углекислого газа. При прямом участии растений образуются почва, торф, ископаемые растения образовали залежи бурого и каменного угля.
Растения – основной компонент всех фитоценозов и биогеоценозов. Они участвуют в геохимических круговоротах веществ в природе, круговоротах углерода, кислорода, азота, серы, фосфора, воды, изменяют химический состав почвы, влажность воздуха, насыщают атмосферу кислородом. Растения укрепляют почву, заселяют ранее безжизненные пространства, т.е. участвуют в почвообразовании, играют существенную климатообразующую роль. Являются биоиндикаторами состава почвы или загрязнений атмосферы.
Космическая роль растений заключается в создании кислородной атмосферы, снижении парникового эффекта.
Для жизни человека растения имеют большое значение. Пищевое значение имеют хлебные злаки, зернобобовые, овощи, плодовые растения, маслиничные, пряные и другие. В растениях содержится большое количество питательных веществ, витаминов.
Прядильные или волокнистые растения служат сырьем для изготовления одежды. Древесина используется как строительный материал. Многие растения содержат дубильные, красильные, лекарственные и другие ценные вещества.
4
studfiles.net
Свойства растений — контрольная работа
АНОМАЛИИ КАМБИАЛЬНОГО РОСТА. Большая часть данных об особенностях камбиального роста относится к деревьям умеренной зоны. Для этих растений вторичное утолщение считается нормальным. У многих видов тропических деревьев и лиан камбиальный рост часто отклоняется от нормального хода. Например, Обатон (1960) сообщает об аномалиях камбиального роста у 108 видов древесных лиан из 21 семейства, распространенных в Западной Африке. Аномальный, или нетипичный, камбиальный рост может быть обнаружен у некоторых растений, камбий которых занимает нормальное положение. У других растений камбий занимает несвойственное ему положение. Часто аномалии камбиального роста являются результатом неравномерной активности различных камбиальных сегментов, изменений в количестве и положении ксилемы и флоэмы или вследствие отклонений от нормы активности вновь образованных камбиальных клеток. Разные формы аномалий камбиального роста трудно классифицировать на определенные группы из-за их многообразия и большого количества промежуточных форм камбиального роста.
У некоторых семейств покрытосеменных (например, Amaranthaceae Chenopodiaceae, Menispermaceae и Nyctaginaceae) и у представителей голосеменных (лианы рода Gnetum, Welwischia и у некоторых Cycadales) формируются серии последующих функционирующих клеток камбия. Обычно нормальный камбий некоторое время функционирует, а затем отмирает. Новые слои камбия образуются последовательно к наружной поверхности ствола. Каждый последующий слой камбия функционирует нормально, но в течение ограниченного времени. Таким образом, древесина состоит из чередующихся слоев ксилемы и флоэмы. Примером видов, формирующих последовательно кнаружи слой камбия, может служить Avicennia resinifera. У этого вида первый дополнительный слой камбия возникает путем деления внутренних клеток первичной коры, а последующие образуются в производных предшествующих слоев камбия. На поперечном срезе зрелый ствол Avicennia состоит из ряда участков, каждый из которых является продуктом деления отдельного камбия. В каждом участке кнаружи располагаются последовательно паренхима, вторичная ксилема, вторичная флоэма и склереиды.
РАНЕНИЯ И ЗАЖИВАНИЕ РАН. Раны на деревьях служат путями для патогенных организмов. Раны возникают в результате поломки ветвей, вершин или корней, обнажения ксилемы вследствие механических повреждений, ранений животными, пожарами и т.д. Скорость и эффективность реакции растения на раневое воздействие зависит, с одной стороны, от глубины и степени повреждения, с другой стороны, от состояния растения. Повреждения, разрывающие только кору или слегка задевающие камбий, обычно заживают быстро.
Шиго считает, что патологические процессы у деревьев, получивших ранения, проходят три последовательные стадии. Первая стадия включает все процессы, связанные с ответными реакциями дерева-хозяина на ранение. На этой стадии происходит некоторое обесцвечивание ксилемы вследствие возникающих химических процессов. В ответ на ранения количество запасных веществ в клетке уменьшается, накапливаются фенольные и хиноновые соединения, изменяется характер активности ферментов. Вторая стадия включает реакции, которые наступают, когда микроорганизмы, преодолев химические защитные барьеры, вторгаются в сферу ксилемы. Прежде всего поражаются лучевые паренхимные клетки. Первыми из проникающих сюда организмов (но не всегда) являются бактерии и негименомицетные грибы. Обесцвечивание древесины усиливается вследствие взаимодействия между живыми клетками ксилемы и внедрившимися микроорганизмами. Когда ткань отмирает и обесцвечивается, усиливается ее влажность и накопление минеральных веществ. У некоторых видов изменения наступают без обесцвечивания, а влажная древесина формируется вследствие деятельности бактерий. На третьей стадии микроорганизмы, особенно Нутеnomycetes, внедряются и разрушают вещества клеточных оболочек. К этому времени все клетки ксилемы мертвы. После внедрения первых гнилостных микроорганизмов проникают и многие другие микроорганизмы, вступающие в конкурентные отношения с предшественниками за остатки тканей. К таким организмам относятся Phycomycetes Actynomycetes и нематоды. Пройдут ли процессы через все три стадии зависит во многом от мощности дерева-хозяина и глубины ранения. В небольшой ране на мощном дереве процессы обычно не заходят далее первой стадии.
56 Признаки различия между низшими и высшими растениями. Способы питания представителей всех отделов высших и низших растений.
Растения - организмы продуценты, размножающиеся спорами, семенами и вегетативными частями. Растения состоят из клеток, обладают целлюлозными стенками и не способны к активному передвижению.
Весь растительный мир делиться на высшие и низшие растения.
Тело низших растений (таллом, или слоевище) не расчленено на корень, стебель и лист. Включают только водоросли. Ранее к низшим растениям относили бактерии, актиномицеты, слизевики, грибы, водоросли, лишайники, то есть все организмы, кроме высших растений и животных.
В отличие от низших растений, тело высших растений разделено на специализированные органы - листья, стебель и корень. Свыше ЗОО тысяч видов. К ним относятся - мхи, плауны, папоротники, голосеменные и цветковые растения.
Высшие и низшие растения подразделяются на отделы, отделы на классы, классы на порядки, далее следуют семейства, роды и виды растений.
В зависимости от источника поглощаемого углерода различают несколько типов питания растений. Часть низших растений (все грибы и большая часть бактерий) может использовать углерод только из органических соединений, в которых он содержится в восстановленной форме. При окислении таких соединений в процессе дыхания освобождается запасённая в них химическая энергия, которая затем может расходоваться на различные эндергонические (т. е. требующие затрат энергии) процессы: синтез более сложных соединений, передвижение веществ в растении и др. Питание этого типа называется гетеротрофным, а растения, потребляющие органические источники углерода,— гетеротрофными; питание за счёт мёртвых органических остатков называется сапрофитным, а растения, питающиеся мёртвыми органическими остатками,— сапрофитами. Этот тип питания свойствен всем гнилостным грибам и бактериям. Гетеротрофы, живущие за счёт органических соединений др. живых организмов, называются паразитами. К ним относятся все грибы и бактерии — возбудители болезней животных и растений, а также некоторые высшие растения, например заразиха, высасывающая с помощью специальных присосок соки др. растений. Паразитическое отличается от симбиоза, при котором происходит постоянный обмен продуктами жизнедеятельности, полезный для обоих партнёров. Симбиотический способ наблюдается, например, у азотфиксирующих бактерий, поселяющихся в клубеньках на корнях бобовых растений, у шляпочных грибов, гифы которых проникают в корневые ткани древесных растений, а также у лишайников, представляющих собой группу грибов, находящихся в постоянном сожительстве с водорослями. Большая часть растений способна усваивать углерод из углекислого газа, восстанавливая его до органических соединений. Этот тип питания называется автотрофным. Он свойствен всем высшим зелёным растениям, а также водорослям, некоторым бактериям. Восстановление CO2 до органических соединений требует затрат энергии либо за счёт поглощаемого солнечного света (фотосинтетики), либо за счёт окисления восстановленных соединений, поглощаемых из внешней среды (хемосинтетики).
Благодаря питанию растений осуществляется большой биогеохимический круговорот веществ в природе. Автотрофные (главным образом зелёные, или фотосинтезирующие) растения дают начало этому круговороту, удаляя из атмосферы CO2 и создавая богатые химической энергией органические вещества. Гетеротрофные растения (главным образом сапрофиты) замыкают этот круговорот, разлагая мёртвые органические остатки до исходных минеральных веществ.
В процессе фотосинтеза растения не только поглощают вещества, но и накапливают энергию. Один из первичных продуктов фотосинтеза — сахара. При соединении 6 грамм-молекул CO2 и такого же количества h3O образуется 1 грамм-молекула глюкозы (180 г). Этот процесс происходит с поглощением 674 ккал (1 ккал = 4,19 кдж) энергии солнечного света, которая и запасается в химических связях сахара. Вместе с молекулами сахара эта запасённая химическая энергия может затем переместиться в другие, нефотосинтезирующие части растений, например в корень. Здесь в процессе дыхания она может освобождаться для синтеза более сложных соединений и для др. процессов жизнедеятельности растительных клеток. Хотя в фотосинтезе непосредственно участвуют только CO2 и h3O, для его осуществления и в особенности для последующих превращений его первичных продуктов необходимы все др. элементы питания, в каких бы ничтожных количествах они не содержались в растении.
Превращения питательных веществ происходят в различных органах и тканях и связаны друг с другом в непрерывный круговорот веществ в растительном организме. В листьях в процессе фотосинтеза из CO2 воздуха и поступающей из корня h3O образуются первичные органические продукты (ассимиляты). Один из них — сахароза — универсальная форма транспортировки углевода. Из фотосинтезирующих клеток листа сахароза поступает в специальную транспортную систему — ситовидные трубки флоэмы, обеспечивающие нисходящее перемещение веществ сначала по листовым жилкам, а затем по проводящим пучкам стебля в корень. Здесь ассимиляты покидают ситовидные трубки и распространяются по тканям корня. Навстречу притекающим из листьев ассимилятам движутся вода и ионы минеральных солей, которые сначала связываются поверхностью корневых клеток, а затем через клеточную мембрану проникают внутрь клеток. При этом одни элементы (калий, натрий, в значительной степени кальций, магний и др.) поступают в пасоку и подаются в надземные органы в неизменном состоянии. Другие (например, азот), встречаясь с центробежным потоком ассимилятов, вступают с ним во взаимодействие, включаясь в состав органических соединений (аминокислот и амидов), и в таком измененном виде поступают в пасоку. Наконец, третьи (такие, как фосфор), проходя через ткани корня, также включаются в органические соединения (нуклеотиды, фосфорные эфиры сахаров), но затем, снова отщепляясь, поступают в пасоку главным образом в виде свободных ионов. Так или иначе элементы корневого питания вместе с водой поступают в сосуды ксилемы — вторую транспортную систему растения, обеспечивающую восходящее перемещение веществ в надземные органы. Движение воды и растворённых в ней веществ по сосудам происходит за счёт корневого давления и транспирации. В листе эти вещества из сосудов проникают в фотосинтезирующие клетки, где происходит их вторичное взаимодействие с ассимилятами. При этом образуются разнообразнейшие органические и органо-минеральные соединения, из которых после ряда усложнений развиваются новые органы растения.
Питание растений обеспечивает веществами и энергией следующие процессы: поддержание жизнедеятельности (возмещение убыли питательных веществ при дыхании и выделении в наружную среду), рост органов, отложение веществ в запас и, наконец, воспроизведение потомства (образование плодов и семян). При недостаточном питание растений питательными веществами обеспечиваются в первую очередь процессы, связанные с жизнедеятельностью и воспроизведением потомства. При умеренном недостатке питание растений рост молодых частей растения (верхних листьев, корневых окончаний) ещё продолжается за счёт реутилизации, т. е. повторного использования питательных элементов путём их оттока из более старых листьев. При резком недостатке Питание растений рост прекращается, и все питательные ресурсы направляются на главную функцию растительного организма — воспроизведение потомства. В этих условиях ячмень, например, имеет высоту всего 4—5 см, но образует 2—3 вполне нормальные зерновки. Избыток тех или иных элементов питание растений так же вреден, как и их недостаток.
Создание наилучших условий почвенного питания путём орошения и внесения удобрений — наиболее эффективное средство управления урожаем с.-х. растений. В закрытом грунте (парники, теплицы) можно регулировать также воздушное питания растений — путём изменения содержания CO2 в воздухе и дополнительного освещения. Создание оптимального комплекса условий для питания растений — главная задача растениеводства. На решение этой задачи направлены мероприятия по мелиорации засоленных почв (удаление вредного для питания растений питание растений избытка солей), агротехнические приёмы обработки почвы (создание условий плотности и аэрации, облегчающих питание растений, борьба с сорняками (конкурирующими с культурными растениями за элементы питание растений) и др.
69 Взаимоотношения грибов и водорослей в теле лишайника
Вопрос взаимоотношения гриба и водоросли в слоевище лишайника занимал умы ученых еще в конце прошлого столетия, да и в наше время продолжает волновать лихенологов. Со дня открытия С. Швенденера прошло более 100 лет. За этот период появилось не менее десятка теорий, пытающихся объяснить отношения между грибом и водорослью, однако среди них нет ни одной общепризнанной и окончательно доказапной. С. Швенденер, обнаружив, что лишайник состоит из гриба и водоросли, предположил, что гриб в слоевище паразитирует на водоросли. Однако он ошибочно отвел грибу роль хозяина, а водоросли — раба.
referat911.ru
Предмет, задачи и методы изучения ботаники. Основные систематические категории. Различия между высшими и низшими растениями
Лекция 1. Вводная. Предмет, задачи и методы изучения ботаники. Основные систематические категории. Различия между высшими и низшими растениями.
Ботаника (греч. «ботанэ» «трава») - наука о растениях. Современная ботаника наука комплексная. Она изучает все стороны жизни и существования растений. Ее разделами являются:
- морфология растений наука о разнообразии внешнего строения растений: цветков, плодов, корней. Изучает эволюцию внешнего строения, взаимосвязь строения и среды обитания. Основной метод морфологии описательный: наблюдение и сравнение.
- Анатомия наука о внутреннем строении растения: изучает строение клетки, тканей, органов, эволюцию внутреннего строения и взаимосвязь с окружающей средой.
- С анатомией тесно связаны цитология - наука, изучающая особенности строения растительной клетки.
- Гистология наука о растительных тканях.
- Физиология растений изучает жизненные процессы фотосинтеза, дыхания. К физиологии примыкает
- Биохимия растений наука о химическом составе, изменении веществ в результате метаболизма и
- География растений -наука о границах их распространения.
- Экология растений наука, изучающая взаимодействие растений с внешней средой.
- Палеоботаника наука о вымерших растениях. Вымерших растений во много раз больше ныне существующих.
- Систематика растений изучает многообразие растительных организмов и их место в филогенезе.
Основная задача систематики классификация огромного многообразия растений. Что подразумевает: 1. Выявление, 2. Описание, 3. Классификацию, 4. Идентификацию, 5. Группировку организмов в системы.
Методы исследования: всех ботанических специальностей:
- Сравнительно морфологический; сутью которого является сопоставление сходства и различий в строении представителей разных групп растений, что позволяет судить об истории их формирования и развития, проследить родственные связи;
- Палеоботанический основан на изучении ископаемых остатков растений;
- Онтогенетический позволяет на основе индивидуального развития растений представить пути их исторического развития;
- Физиолого-биохимический устанавливает родство растений на основе сходства их химического состава;
- Цитологический основан на специфичности хромосомного аппарата каждого вида.
- Молекулярно генетический базируется на изучении нуклеотидной последовательности наследственного материала.
В современной систематике в надцарстве эукариоты выделяют 3 царства:
1. Растения
2. Животные
3. Грибы.
Растения царство эукариотических организмов, способных к фотосинтезу, имеющих плотные, как правило, целлюлозные клеточные стенки. Преобладающее большинство растений по типу питания автотрофы.
К особенностям растений как живых организмов следует отнести:
- их характер питания (тип ассимиляции фотоавтотрофный, способ осмотический),
- прикрепленный образ жизни,
- неограниченный рост,
- сильное расчленение тела с целью увеличения поверхности,
- распространение с помощью спор, плодов и семян,
- запасание углеводов в виде крахмала.
Царство растения делят на три подцарства: багрянки, или красные водоросли, настоящие водоросли и листостебельные растения. Вегетативное тело багрянок и настоящих водорослей не расчленено на органы и ткани. Поэтому их нередко называют низшими растениями. Высшие растения, в отличие от низших сложные, дифференцированные на органы и ткани многоклеточные организмы, приспособленные к обитанию в наземной среде.
Для всех живых организмов характерны определенные признаки живой материи, отличающие их от неживой природы:
- Определенный химический состав.
- Клеточное строение
- Обмен веществ и энергии.
- Питание необходимое условие для получения энергии, роста, развития и других процессов жизнедеятельности. Различают автотрофное и гетеротрофное питание. Автотрофный тип ассимиляции подразумевает синтез органических веществ из неорганических (углекислый газ и вода) под действием энергии Солнца. Гетеротрофный тип ассимиляции характеризуется потреблением готовых органических соединений. Питание растений делится на минеральное (всасывание корнем воды и минеральных веществ) и фотосинтез.
- Дыхание высвобождение энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности за счет расщепления (окисления) высокоэнергетических соединений АТФ.
- Выделение выведение из организма конечных продуктов обмена веществ, которые могут образовываться в результате дыхания.
- Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов по типу обратной связи. Недостаток поступления каких либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает прекращение синтеза этих веществ.
- Размножение. При размножении организмы воспроизводят себе подобных. Выживание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, которое возникает путем бесполого или полового размножения. Растения размножаются тремя способами: вегетативным (за счет вегетативных органов), бесполым (спорообразование) и половым (образование гамет и их слияние). В жизненном цикле высших растений обязательно происходит смена полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений. В результате вегетативного размножения возникают особи с неизменным генотипом, а в результате бесполого и полового размножения меняется генотип особей, что приводит к повышению гетерозиготности популяций и в конечном счете повышает приспособленность организмов к меняющимся условиям окружающей среды.
- Наследственность.
- Изменчивость. Изменчивость создает разнообразие материала для естественного отбора.
- Индивидуальное развитие (онтогенез).
- Эволюционное развитие (филогенез). Все живые организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Филогенез есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни.
- Целостность
- дискретность живых систем. С одной стороны живая материя целостна, определенным образом организована, подчинена ряду законов. С другой стороны она дискретна, т.к. любая система состоит из обособленных элементов. Именно принцип дискретности лежит в основе представлений об уровнях организации живой материи.
- Рост живые существа растут за счет питательных веществ, полученных в результате автотрофного или гетеротрофного питания.
- Раздражимость все живые организмы реагируют на изменения внешней и внутренней среды.
- Подвижность. Растения неподвижны, т.к. прикреплены к субстрату, но зато способны к ростовым движениям. Таксисы это движение организма в ответ на раздражающий фактор. Если перемещение организма осуществляется в направлении к источнику раздражения, то такой таксис называется положительным. Если перемещение осуществляется от источника раздражения отрицательным.
В зависимости от вида раздражителя разделяют фототаксис (ответная реакция на действие света), хемотаксис (действие химических соединений), термотаксис (температуры). Примером положительного фототаксиса является целесообразная ориентация хлоропластов в клетках мезофилла листа.
Тропизмы двигательная реакция органов и частей растений на одностороннее влияние фактора окружающей среды (света, силы земного притяжения, воды, химических веществ). Тропизмы могут быть положительными, если орган или часть растения изгибается в сторону действующего фактора, и отрицательным, если происходят отклонения органа в противоположную сторону. У растений выражен геотропизм реакция отдельных его органов на одностороннее воздействие силы земного притяжения. Различают три типа геотропизма: положительный, когда орган растет вертикально вниз, отрицательный, когда направление движения органа противоположное, и поперечный, или диагеотропизм, когда орган старается занять горизонтальное положение. Главные стержневые корни обладают, как правило, положительным геотропизмом, ветви первого порядка древесных растений, черешки листьев отрицательным геотропизмом, корневища и боковые корни поперечным тропизмом. Фототропизм ростовые движения растений в ответ на одностороннее воздействие света.
Настии это двигательные ответные реакции органов или частей растений на действие раздражителей, которые влияют диффузно и равномерно с разных сторон:
Нутации способность растений к круговым или маятниковым движениям за счет периодических изменений тургорного давления, и интенсивности роста противоположных сторон определенного органа. У вьющихся растений верхушка во время роста делает нутационные движения и при контакте с опорой начинает обвиваться вокруг нее (хмель, тыква, горох).
Сезонность. Непрерывный рост растений в течение жизни происходит периодически. Смена периодов роста и покоя связана с факторами внешней среды (свет, температура, влажность). А также внутренними физиологическими процессами, которые наследственно закреплены в процессе эволюции. Для лиственных растений проявлением сезонности является листопад. Листопад биологическое явление, обусловленное жизнедеятельностью растений и их развитием. Листопаду предшествует старение листа, при котором замедляются жизненно важные процессы: дыхание, фотосинтез; преобладают процессы гидролиза, в результате которого образуются балластные вещества. Питательные минеральные и органические вещества оттекают из листа, лист опадает. С наступлением холодов и уменьшением освещенности хлорофилл не синтезируется. Высокое содержание сахара в тканях листа, низкая температура и слабое освещение способствует образованию антоцианов. Листопад приспособление растений к условиям существования, когда уменьшается световой день, понижается температура воздуха и почвы. Опадение листвы предотвращает у растений физиологическую засуху, т.к. оставшиеся листья испаряли бы воду, которая не может в это время в достаточном количестве поступать в корни. Способность к листопаду определяется цикличностью физиологических процессов.
Значение растений. В экологических системах растения играют роль продуцентов. С их помощью происходит образование и накопление органики, выделение в атмосферу кислорода, включение в круговорот веществ углекислого газа. При прямом участии растений образуются почва, торф, ископаемые растения образовали залежи бурого и каменного угля.
Растения основной компонент всех фитоценозов и биогеоценозов. Они участвуют в геохимических круговоротах веществ в природе, круговоротах углерода, кислорода, азота, серы, фосфора, воды, изменяют химический состав почвы, влажность воздуха, насыщают атмосферу кислородом. Растения укрепляют почву, заселяют ранее безжизненные пространства, т.е. участвуют в почвообразовании, играют существенную климатообразующую роль. Являются биоиндикаторами состава почвы или загрязнений атмосферы.
Космическая роль растений заключается в создании кислородной атмосферы, снижении парникового эффекта.
Для жизни человека растения имеют большое значение. Пищевое значение имеют хлебные злаки, зернобобовые, овощи, плодовые растения, маслиничные, пряные и другие. В растениях содержится большое количество питательных веществ, витаминов.
Прядильные или волокнистые растения служат сырьем для изготовления одежды. Древесина используется как строительный материал. Многие растения содержат дубильные, красильные, лекарственные и другие ценные вещества.
Предмет, задачи и методы изучения ботаники. Основные систематические категории. Различия между высшими и низшими растениями
www.yurii.ru
