Предмет и задачи ботаники. Разделы ботаники.

1.Значение растений в биосфере. ботаника изучает жизнь растений, их строение, жизнедеятельность, условия обитания, происхождение и эволюционное развитие.Ботаника – это наука о растениях.Ее задача – всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.

Разделы ботаники:*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.Значение растений в биосфереРастения являются первоисточником существования, процветания и развития жизни на Земле и в первую очередь благодаря их свойству осуществлять фотосинтез. В процессе фотосинтеза зеленые растения из углекислого газа и воды создают органические вещества (более 177 млрд. т в год), служат источником ценных продуктов питания (зерна, плодов, овощей и т.д.), сырья для промышленности и строительства.В прямой зависимости от растений находится формирование газового состава атмосферного воздуха. Растения участвуют в образовании гумуса, который обеспечивает высокое плодородие почвы. Растения добывают из почвы или водной среды элементы, которые входят в состав молекул органических веществ и передают их животным. Растительность оказывает большое влияние на климат, водоемы, животный мир и другие элементы биосферы, с которыми она тесно взаимосвязана. От характера растительности во многом зависит и характер биоценоза, экосистемы, их морфологическая и функциональная структура, биогеоценотическая деятельность компонентов.Велико значение растительности в жизни человека. Прежде всего, растительность представляет необходимую среду жизни людей. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим фондом в селекционной работе при создании новых сортов сельскохозяйственных культур. Человек добывает из растений многообразные лекарственные вещества. Растения являются важнейшим пищевым ресурсом, многие из них используются в разнообразных технологических процессах (пивоварение, хлебопечение, очистка сточных вод и т.д.). Наблюдая за растениями, человек еще с глубокой древности усваивал ориентиры в пространстве и времени – растения, верно служили ему вместо компаса.

2. Особенности строения растительной клетки. Основные процессы, происходящие в клетке В растительной клетке есть ядро и все органоиды, свойственные в животной клетке: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки следующими особенностями строения:
1) прочной клеточной стенкой значительной толщины;
2) особыми органоидами — пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света — фотосинтез;
3) paзвитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток..Окружена цитоплазматической мембраной, но, кроме нее, ограничена толстой состоящей из целлюлозы клеточной стенкой.. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплаэматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии — одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растительных организмов. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах.
Различают три вида пластид: 1) лейкопласты — бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры); 2) хлоропласты — зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез — процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии света, 8) хромопласты, включающие различные пигменты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цветков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК, и увеличение их количества осуществляется делением надвое.
Вакуоли окружены мембраной и развиваются из эндоплазматичеокой сети. Вакуоли содержат в растворенном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое растворенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая обусловливает тургор — напряженное состояние клеточной стенки. Толстые упругие стенки обеспечивают прочность растений к статическим и динамическим нагрузкам. Способность к фотосинтезу — основной признак зеленых растений.Растения как все живые организмы должны питаться, дышать, удалять ненужные вещества, расти, размножаться, реагировать на изменения окружающей среды.

3. Клеточная оболочка, её функции, состав, структура. Первичная и вторичная клеточная оболочка. Клетка любого организма, представляет собой целостную живую систему. Она состоит из трех неразрывно связанных между собой частей: оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка клетка осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах) Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны.У растений, а также у бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка, или клеточная стенка. У большинства растений она состоит из клетчатки. Клеточная стенка играет исключительно важную роль: она представляет собой внешний каркас, защитную оболочку, обеспечивает тургор растительных клеток: через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.Клеточная оболочка или стенка — жёсткая оболочка клетки, расположенная снаружи от цитоплазматической мембраны и выполняющая структурные, защитные и транспортные функции. Обнаруживается у большинства бактерий, архей, грибов и растений. Животные и многие простейшие не имеют клеточной стенки.Функции клеточной оболочки:* Транспортная обеспечивает избирательную регуляцию обмена веществ между клеткой и внешней средой, поступления веществ в клетку (за счет полупроницаемости мембраны), а также регуляцию водного баланса клетки.*Трансмембранный транспорт (т. е. через мембрану) .*Рецепторная функция.*Опорная («скелет»)- поддерживает форму клетки, придает прочность. *Изоляция клетки (ее живого содержимого) от окружающей среды.* Защитная функция.* Контакт с соседними клетками. *Объединение клеток в ткани.

4. Образовательные ткани, их типы, цитологические особенности, положение в органах растений, функции. Образовательные ткани, или меристемы, - это постоянно молодые, активно делящиеся группы клеток. Находятся они в местах роста разных органов: кончиках корней, верхушках стеблей и т.д. Благодаря меристемам происходят рост растения и образование новых постоянных тканей и органов.

Выделяют следующие типы меристем.

1. Пластинчатые меристемы, состоящие из одного слоя клеток, деление которых происходит перпендикулярно поверхности органа (антиклинально). На поперечных срезах клетки обычно имеют таблитчатые очертания. Эта меристема участвует в образовании эпидермы.

2. Колончатые, или стержневые, меристемы, кубические или призматические клетки которых делятся в плоскости, перпендикулярной продольной оси органа. Клетки располагаются продольными рядами. Такая меристема образует у некоторых растений сердцевину стебля.

3. Массивные меристемы, клетки которых делятся в разных направлениях, осуществляя более или менее равномерное увеличение объема этой ткани. Очертания клеток обычно многоугольные. Из массивных меристем развивается, например, заполняющая спорангий спорогенная ткань.

В зависимости от местоположения в теле растения образовательная ткань может быть верхушечной, или апикальной, боковой, или латеральной, вставочной, или интеркалярной, и раневой. Образовательные ткани делят на первичные и вторичные. Так, верхушечные меристемы всегда первичные, они определяют рост растения в длину. У низкоорганизованных высших растений (хвощи, некоторые папоротники) верхушечные меристемы слабо выражены и представлены всего лишь одной начальной, или инициальной делящейся клеткой. У голосеменных и покрытосеменных верхушечные меристемы хорошо выражены и представлены многими инициальными клетками, образующими конусы нарастания. Латеральные меристемы, как правило, вторичны и за счет них происходит разрастание осевых органов (стеблей, корней) в толщину. К боковым меристемам относят камбий и пробковый камбий (феллоген), деятельность которого способствует образованию пробки в корнях и стеблях растения, а также особую ткань проветривания – чечевички. Боковая меристема, как и камбий, образует клетки древесины и луба. В неблагоприятные периоды жизни растения деятельность камбия замедляется или совсем прекращается. Интеркалярные, или вставочные, меристемы чаще всего первичны и сохраняются в виде отдельных участков в зонах активного роста, например у основания междоузлий и у основания черешков листьев злаков

5.Покровные ткани, их типы, цитологические особенности, функции. Покровные ткани- покрывают органы растений и выполняют три функции: защитную, газообмен и испарение воды.Бывают покровные ткани-первичные ,вторичные и третичные.1)Эпидерма(первичн)-состоят из жив.клеток,плотн.сомкнут.между собой. Наруж.стенка толстая.Газообм.проходит через устьице(осн.клеток эпидермы)Устьице окрыв. днем и закрыв.ночью.2)Перидерма(вторичная)-покрыв.многолет.стебли и корни.Ткань сложн. многослойн.Формир из фелогена.Клетк.фелогенапревращ.впробки.Пробк.состоит из мертвых клеток,плотно сомкнуты между собой.Газ.обмен.через чечевички.3) Пробка — имеет восковую (жироподобную) пропитку, очень быстро клетки отмирают. В ткани имеются «поры» — чечевички. За счет них идет газообмен. Пробка — самый внешний слой растения.Выполняемых функций.1. Покровные ткани обеспечивают связь растений с окружающей средой. При этом они являются не просто пассивным барьером, но и активными участниками взаимодействий. 2.осуществляют транспирацию и газообмен и их регулирование.3. участвуют в выделении продуктов метаболизма.4. защищают растения от поражения болезнетворными вирусами, бактериями, грибами; от поедания животными.5. предохраняют растения от суточных и сезонных перепадов температуры.

6.Механические ткани, их типы, цитологические особенности, положение в органах растений, функции. Механические (скелетные, опорные, арматурные) ткани выполняют в растении роль скелета, который скрепляет ткани и части органов между собой. Они придают растениям прочность, способность противостоять действию тяжести собственных органов, порывам ветра, дождю, снегу, вытаптыванию животными. Клетки механических тканей разнообразны по форме, но имеют общий признак - сильно утолщенные клеточные стенки, которые даже после отмирания протопласта продолжают выполнять опорную функциюТипы.Колленхима —это простая первичная опорная ткань, состоящая из более или менее вытянутых вдоль оси органа клеток с утолщенными слоистыми неодревесневшими первичными оболочками. В зависимости от характера утолщений стенок и соединения клеток между собой различают:-Уголковую колленхиму – на поперечном срезе утолщенные части оболочек соседних клеток зрительно сливаются между собой, образуя трех-, четырех - или пятиугольники.-Пластинчатую колленхиму – клеточная оболочка утолщена равномерно.-Рыхлую колленхиму – имеются видимые межклетники.Колленхима формируется из основной меристемы и обычно располагается непосредственно под эпидермой либо на расстоянии одного или нескольких слоев клеток от нее. В молодых стеблях она часто образует сплошной цилиндр по периферии. Иногда колленхима встречается в форме продольных тяжей в выступающих ребрах стеблей травянистых и тех частей древесных растений, которые еще не вступили в стадию второго ростаОбычно колленхима в черешках и по обеим сторонам крупных жилок. Корни содержат колленхиму редко. Клетки колленхимы, будучи живыми с неодревесневшими стенками, способны к росту в длину и не препятствуют росту органов, в которых они расположены. Иногда колленхима содержит хлоропласты.Склеренхима — присуща, в основном, высшим растениям. Это длинные волокна, в основном, клетки омертвевшие. Эта ткань дает возможность растению не просто стоять прямо, а выдерживать порывы ветра или еще какие-то нагрузки. механическая ткань, состоящая из прозенхимных клеток с одревесневшими, или реже неодревесневающими и равномерно утолщенными оболочками. Оболочки склеренхимных клеток обладают прочностью, близкой к прочности стали. Оболочки их толсты, а полость клетки мала и узка. Отложение лигнина повышает прочность склеренхимы. Поры в оболочках склеренхимы немногочисленные, простые. Различают:-Первичную склеренхиму – возникает из клеток основной меристемы, прокамбия или перицикла.-Вторичную склеренхиму - возникает из клеток камбия.Сами волокна – сильно вытянутые прозенхимные клетки с заостренными концами, в исключительных случаях достигают нескольких десятков сантиметров длины. Волокна, входящие в состав флоэмы (луба), носят название лубяных. Помимо луба, они встречаются также в листовых черешках и пластинках, в цветоножках, плодоножках, реже в плодах. Волокна ксилемы (древесины) называются древесинными, или волокнами либриформа. Они короче лубяных, и их стенки всегда одревесневают. Эволюционно волокна либриформа образовались из трахеид. У многих растений, обычно у однодольных, волокна составляют механическую обкладку проводящих пучков.Степень развития механических тканей во многом зависит от условий обитания. Она невелика у растений гидрофитов и значительна у растений засушливых местообитаний – склерофитов. Механические ткани наиболее развиты в осевой части побега – стебле. Здесь они чаще располагаются по его периферии: либо отдельными участками в гранях стебля, либо сплошными кольцами. Напротив, в корне, который выдерживает главным образом сопротивление на разрыв, механическая ткань сосредоточена обычно в центре. В листьях механические ткани располагаются в соответствии с принципом устройства двутавровой балки. Механические ткани могут формироваться как из первичных, так и из вторичных меристем.

7.Проводящие ткани, их типы, цитологические особенности, положение в органах растений, функции.Основная функция этой группы тканей — транспорт воды и минеральных веществ по телу растения. Принято различать следующие разновидности проводящих элементов:*Ксилема — обеспечивает перемещение воды с растворенными минеральными веществами от корневой системы к наземной части растения. Она состоит из специальных сосудов, так называемых трахей и трахеидов.*Флоэма — ткань, которая обеспечивает нисходящий ток. Через ситовидные трубки все органические питательные вещества, которые синтезируются листьями, разносятся к остальным органам растения, включая и корневую систему

Проводящие ткани по происхождению могут быть первичными и вторичными. Первичные образуются в результате деятельности прокамбия, а вторичные - камбия.Ксилемусоставляет три типа элементов: 1) собственно проводящие (трахеидыи сосуды); 2) механические (древесинные волокнаили либриформ); 3) паренхимные.

Некоторые клетки этих тканей остаются живыми на протяжении всей жизни, а другие отмирают, сохраняя определенные функции. Основными проводящими элементами ксилемы являются трахеидыи членикисосудов (трахеи).В зрелом состоянии оба типа элементов представляют собой более или менее вытянутые клетки, лишенные протопластов и имеющие одревесневшие вторичные оболочки. рахеиды- это прозенхимные клетки со скошенными концами. Они отличаются от сосудов тем, что не имеют перфораций. В трахеидах передвижение воды из клетки в клетку осуществляется, главным образом, через пары пор, поровые мембраны (замыкающая пленка пор), которые отличаются высокой проницаемостью для воды и растворенных веществ.Членики сосудов(трахеи) - это наиболее специализированные водопроводящие элементы, представляющие собой длинные (до многих метров) полые трубки, состоящие из члеников. Они образуются из вертикального ряда прозенхимных меристематических клеток прокамбия. Их боковые стенки с возрастом одревесневают и неравномерно утолщаются, а поперечные - образуют сквозные отверстия (перфорации). Выделяют несколько типов утолщения боковых стенок сосудов - кольчатые, спиральные, лестничные и др.У покрытосеменных растений в первичной ксилеме обычно развиваются трахеиды, а во вторичной - сосуды.Флоэма, как и ксилема, состоит из трех типов тканей: 1) собственно проводящей (ситовидные клетки, ситовидные трубки); 2) механической (лубяные волокна); 3) паренхимной.Наиболее высокоспециализированными элементами флоэмы являются ситовидные элементы. К их характерным особенностям относятся онтогенетически измененные протопласты с ограниченной метаболической активностью и система межклеточных контактов с соседними ситовидными элементами, осуществляемых посредством специализированных участков клеточной оболочки (ситовидных полей), пронизанных отверстиями (перфорациями).По степени специализации ситовидных полей и особенностям их распределения ситовидные элементы классифицируются на ситовидные клеткии членики ситовидных трубок.Ситовидная трубкапредставляет собой вертикальный ряд клеток, соединенных между собой концами посредством ситовидных пластинок. Каждая отдельная клетка, входящая в состав ситовидной трубки называется члеником ситовидной трубки. Оболочки их целлюлозные, первичные. Органические вещества движутся сверху вниз из клетки в клетку по дезорганизованным протопластам (смесь клеточного сока с цитоплазмой). Рядом с ситовидной трубкой обычно расположены сопровождающие клетки (клетки-спутники). Они тесно связаны с члениками ситовидной трубки своим происхождением и функцией, заключающейся в регуляции передвижения веществ по флоэме.Ситовидные клеткилишены специализированных сопровождающих клеток и в зрелом состоянии содержат ядра. Их ситовидные поля рассеяны на боковых стенках

8. Основные ткани растений, их функции, цитологические особенности и положение в органах растений. Основные ткани растений: паренхимаЭта ткань состоит из мелких живых клеток с тонкими стенками. Именно она и составляет основу всех органов. К ней относятся:Основные ткани составляют основную массу тела растения. Они состоят из живых, относительно мало специализированных клеток, чаще паренхимной формы, поэтому их часто называют паренхимными тканями, или паренхимой. В зависимости от выполняемой функции, различают несколько типов основных тканей.

Ассимиляционная ткань (хлорофиллоносная паренхима, хлоренхима) выполняет функцию фотосинтеза. Она располагается в основном в листьях и стеблях травянистых растений сразу за эпидермой. Клетки живые, тонкостенные, чаще паренхимной формы. 70-80% объема протопласта составляют хлоропласты. Характерно наличие межклетников, которые облегчают газообмен .Запасающая паренхима служит местом отложения питательных веществ (крахмала, белков, жирных масел). Запасные питательные вещества могут откладываться в живых клетках любой ткани, но особенно ярко эта функция проявляется у специализированных запасающих тканей, хорошо развитых в семенах, корнях, подземных побегах. Состоят запасающие ткани из живых тонкостенных клеток, чаще паренхимной формы.Разновидностью запасающей ткани является водоносная паренхима, выполняющая функцию запасания воды. Она состоит из крупных живых тонкостенных клеток, как правило, паренхимной формы. Вода запасается в вакуолях за счет большого содержания слизей, обладающих высокой водоудерживающей способностью. Воздухоносная паренхима (аэренхима) выполняет функцию вентиляции, снабжая ткани и органы кислородом. Она хорошо развита в погруженных органах водных и болотных растений (кувшинка, кубышка, аир, вахта). Аэренхима состоит из живых клеток различной формы и крупных межклетниковМеханическая паренхима занимает промежуточное положение между основными и механическими тканями. Это живые паренхимные клетки со слегка утолщенной одревесневшей клеточной стенкой.Неспециализированная паренхима (основная паренхима, неспецифическая паренхима) представляет собой живую паренхимную ткань без выраженной функции. Эта ткань всегда присутствует в теле растения, составляя его большую часть.