Предметы и задачи ботаники. Строение растительной клетки
Ботаника-наука о растениях. Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогенез), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой (экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника). По объектам исследования в ботанике выделяют фикологию (альгологию) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах и др. ; изучение микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий, актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку — микробиологию. Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология.
Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на соподчинённые другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения). В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических признаках растений и их географическом распространении, теперь же систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений, особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также химический состав и экологические особенности растений. Установление видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно называется флористикой, выявление областей распространения (ареалов) отдельных видов, родов и семейств — хорологией (фитохорологией). Изучение древесных и кустарниковых растений выделяют в особую дисциплину — дендрологию.
В тесной связи с систематикой находится морфология растений, изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития. В узком смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более широком — включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение, эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию, изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или теоретическим значением: органографию — описание частей и органов растений, палинологию — изучение пыльцы и спор растений, карпологию — описание и классификация плодов, тератологию — изучение аномалий и уродств (терат) в строении растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию растений.
Изучением растений в их взаимоотношении со средой обитания занимается ряд отраслей ботаники, иногда объединяемых под общим названием экология растений. В более узком смысле экология изучает влияние на растение среды обитания, а также разнообразные приспособления растений к особенностям этой среды. На земной поверхности растения образуют определенные сообщества, или фитоценозы, повторяющиеся на более или менее значительных территориях (леса, степи, луга, саванны и т. д. ). Исследованием этих сообществ занимается отрасль ботаники, называемая в России геоботаникой, или фитоценологией (за рубежом её часто называют фитосоциологией). В зависимости от объекта исследования в геоботанике выделяют лесоведение, луговедение, тундроведение, болотоведение и т. д. В более широком смысле геоботаника смыкается с учением об экосистемах, или с биогеоценологией, изучающей взаимоотношения между растительным покровом, животным миром, почвой и подстилающими почву горными породами. Этот комплекс называется биогеоценозом.
Ботаника тесно связана со многими другими науками — с геологией через палеоботанику и индикационную геоботанику (использование признаков некоторых растений и их сообществ как индикаторов некоторых полезных ископаемых); с химией — через биохимию и физиологию, экономическую ботанику и фармакогнозию; с почвоведением и физической географией — через экологию и геоботанику; с техническими науками — через экономическую ботанику. Ботаника — естественноисторическая основа сельского и лесного хозяйства, зелёного строительства в городах, курортах и парках, она разрешает многие вопросы пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, деревообрабатывающей промышленности. Однако важнейшая задача ботаники — изучение закономерностей развития и охраны среды обитания человечества — биосферы и прежде всего растительного мира — фитосферы.
Охрана растительного мира Особенно эффективны в деле охраны растительного мира заповедники и заказники. В нашей стране насчитывается более 150 государственных заповедников общей площадью 16 млн. га. Заповедники расположены в самых различных уголках страны — от западных границ до Японского моря и от Крайнего Севера до южных пустынь. Они есть во всех природных зонах, на равнинах и в горах. Особое преимущество заповедников заключается в том, что они позволяют сохранить редкие виды растений в их естественной обстановке и при этом на достаточно большой площади. В заповедниках есть все условия и для сохранения наиболее ценных растительных сообществ. Необходимо подчеркнуть, что сеть заповедников у нас в стране еще недостаточно широка, а сами они распространены по территории очень неравномерно. В некоторых довольно обширных районах со своеобразной флорой и растительностью нет ни одного такого учреждения. Число заповедников должно быть существенно увеличено, причем возможно скорее, пока еще не исчезли некоторые редкие виды и растительные сообщества.
Зака зник — охраняемая природная территория, на которой (в отличие от заповедников) под охраной находится не природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные, либо их отдельные виды, либо отдельные историкомемориальные или геологические объекты.
Красная книга Важную роль в сохранении исчезающих видов растений призвана сыграть «Красная книга» — перечень растений, над которыми нависла реальная угроза полного уничтожения. В этот список включены виды, встречающиеся только в какомлибо ограниченном районе страны (например, в горном Крыму), и виды, распространенные на достаточно большой территории, но растущие в очень небольшом количестве, лишь в отдельных немногих пунктах. Таким образом, это редкие виды в масштабе всей страны в целом.
Растения из «Красной книги СССР» : 1 - венерин башмачок настоящий (европейская часть СССР, Крым, Кавказ, Сибирь, Дальний Восток); 2 - офрис насекомоносная (европейская часть СССР, Карпаты); 3 - ятрышник шлемоносный (европейская часть СССР, Кавказ, Крым, Сибирь); 4 - лунник оживающий (европейская часть СССР, Белоруссия, Украина)
Растения из «Красной книги СССР» : 1 — водяной орех, чилим (европейская часть СССР, Кавказ, Южная Сибирь, Дальний Восток); 2 — шафран сузианский (Украина, Крым); 3 — тюльпан Грейга (Средняя Азия); 4 — плод водяного ореха; 5 — белоцветник весенний (Украина, Карпаты)
Растения из «Красной книги СССР» : 1— панкраций морской (Кавказ); 2 — цикламен колхидский (Кавказ); 3 — чистоуст величавый (Кавказ)
Редкие, исчезающие растения следует сохранять в первую очередь в тех местах, где они растут в диком виде, в свойственной им природной обстановке. Только здесь у растений в полной мере проявляются все их особенности и свойства, не теряются никакие из них. Только здесь вид остается достаточно полноценным, поскольку он представлен многими экземплярами, образующими естественную совокупность (популяцию). Возможен, конечно, и другой путь сохранения исчезающих растений — специальное выращивание их в искусственной обстановке, например в ботанических садах. Однако этот путь имеет существенные недостатки. Будучи вырвано из привычной среды, растение не может развиваться так, как в природе. Малое число экземпляров не позволяет виду полностью проявить все свои особенности. Часть ценных наследственных свойств при этом теряется. Специально культивировать редкие растения в искусственной обстановке целесообразно только для их показа, но не для того, чтобы сохранить их как вид.
Основы рационального использования растений 1) определение эксплуатационных запасов и их картографирование; 2) изучение сроков восстановления запасов лекарственных растений после заготовок; 3) изучение динамики накопления биологически активных веществ в растениях для установления оптимальных сроков сбора сырья; 4) химическая таксация зарослей для выявления районов заготовки сырья с высоким содержанием биологически активных веществ; 5) введение вида в культуру при недостаточной природной сырьевой базе или при большой трудоемкости заготовок; 6) комплексное использование в качестве сырья всех органов растения.
Строение растительной клетки
Расти тельные кле тки — эукариотические клетки, однако несколькими свойствами они отличаются от клеток остальных эукариот. К их отличительным чертам относят: Крупная центральная вакуоль, пространство, заполненное клеточным соком и ограниченное мембраной— тонопластом Вакуоль играет ключевую роль в поддержании клеточного тургора, контролирует перемещение молекул из цитозоля в выделения клетки, хранит полезные вещества и расщепляет отслужившие старые белки и органеллы. Есть клеточная стенка, состоящая главным образом из целлюлозы, а также гемицеллюлозы, пектина и во многих случаях лигнина. Она образуется протопластом поверх клеточной мембраны. Она отлична от клеточной стенки грибов, состоящей из хитина, ибактерий, построенной из пептидогликана (муреина). Специализированные пути связи между клетками — плазмодесмы, цитоплазматические мостики: цитоплазма и эндоплазматически. Й ретикулум (ЭПР) соседних клеток сообщаются через поры в клеточных стенках[ Пластиды, из которых наиболее важны хлоропласты. Хлоропласты содержат хлорофилл, зелёный пигмент, поглощающий солнечный цвет. В них осуществляется фотосинтез, в ходе которого клетка синтезирует органические вещества из неорганических. Другими пластидами являются лейкопласты: амилопласты, запасающие крахмал, элайопласты, хранящие жиры и др. , а также хромопласты, специализирующиеся на синтезе и хранениипигментов. Как и митохондрии, чей геном у растений содержит 37 генов, пластиды имеют собственные геномы (пластомы), состоящие из около 100— 120 уникальных генов. Как предполагается, пластиды и митохондрии возникли как прокариотические эндосимбионты, поселившиеся в эукариотических клетках. Деление клеток (митоз) наземных растений и некоторых водорослей, особенно харовых (Charophyta) и порядка Trentepohliales характеризуется наличием дополнительной стадии — препрофазы. Помимо этого цитокинез у них осуществляется при помощи фрагмопласта — «формы» для строящейся клеточной пластинки. Мужские половые клетки мхов и папоротниковидных имеют жгутик, схожий со жгутиком сперматозоидов животных, но у семенных растений — голосеменных и цветковых — они лишены жгутика и называются спермиями. Из присущих животной клетке органелл у растительной отсутствуют только центриоли.
Основные типы растительных клеток Паренхимные клетки — это клетки, размеры которых во всех направлениях одинаковы или длина немного больше ширины. Паренхиму растений называют также основной тканью. Клетки паренхимы образуют однородные скопления в теле растения, заполняют пространства между другими тканями, входят в состав проводящих и механических тканей. Они могут выполнять различные функции: ассимиляционную, выделительную и др. Приспособленность паренхимных клеток к различным функциям обусловлена их функциональной специализацией протопластов. Присутствие в паренхиме (особенно рыхлой) межклетников определяет её участие в газообмене. Живые паренхимные клетки способны к делению; в паренхиме закладывается феллоген, а у растений с атипичным приростом в толщину — камбий (корнеплоды свёклы, некоторые лианы). Прозенхимные клетки — это вытянутые (длина во много раз превышает ширину) и заострённые на концах (в отличие от паренхимы) клетки, различные по происхождению и функциям. Между прозенхимой (тканью, образованной прозенхимными клетками) и паренхимой имеются переходы, например, колленхима и лопастные ветвистые клетки мезофилла в листьях канны и др. растений.
Паренхимные клетки
Прозенхимные клетки
Скачать презентацию Предметы и задачи ботаники Строение растительной клетки
растительная клетка и задачи ботаники.pptx