Ботаника как наука о растениях и ее история. Разделы ботаники, их взаимосвязь

 

 

1. Ботаника как наука о растениях и ее история. Разделы ботаники, их взаимосвязь.

Ботаника - это наука о  растениях. Она изучает жизнь  растений, их строение, жизнедеятельность, условия обитания, происхождение  и эволюционное развитие. Ботаника исследует растения на разных уровнях их организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней.

Нижний - наиболее древний - суборганизменный уровень молекулярных структур, где проходит граница между живым и неживым. Следующий уровень - клеточный. Клетка, ее структура и основные биохимические процессы сходны у всех организмов. За ним следует органный, а затем уровень целостного организма.

Одна из первоочередных задач  ботаники - разработка научных основ  охраны природных и растительных ресурсов.

Особенно большое внимание отводится изучению и охране редких и исчезающих растений, занесенных в Красную книгу, так как потеря каждого вида не только уменьшает  разнообразие растений, но и нарушает устойчивость растительного сообщества, сбалансированного в течение  многих тысячелетий.

Ботаника пользуется как  наблюдением, так и сравнительным, историческим и экспериментальным  методами, включающими сбор и составление  коллекций, наблюдение в природе  и на опытных участках, эксперимент  в природе и в условиях специализированных лабораторий, математическую обработку  полученной информации.

 

Ботаника, как и другие науки о природе, возникла и развивалась  в связи с практическими запросами  человека, в жизни которого растения играли и играют огромную роль.

Начало развитию ботаники было положено в глубокой древности  при выявлении и использовании  пищевых, лекарственных и технических  растений.

Ботаника тесно связана  с разнообразными сторонами жизни  и хозяйственной деятельности человека: сельским хозяйством, медициной и  различными отраслями промышленности.

Растения широко используются человеком как пища и корм для  животных, как источник сырья для  хозяйственной деятельности (прядильные, красильные, дубильные и др.), как  ценнейшие лекарственные средства.

Как наука ботаника сформировалась более 2000 лет назад. Основоположниками ее были деятели древнего мира Аристотель (384 - 32 гг. до н.э.) и Феофраст (371 - 286 гг. до н.э.).

Они обобщили накопленные  сведения о разнообразии растений и  их свойствах, приемах возделывания, размножения и использования, географическом распространении.

Феофрасту было известно около 600 видов полезных растений, в число которых входили не только европейские виды, но и завезенные из восточных стран.

Таким образом, ботаника возникла как единая наука, суммируя отдельные  сведения о растениях, но с течением времени, по мере накопления и углубления знаний, она разделилась на ряд  самостоятельных дисциплин.

Ранее всего обособилась  морфология - наука о внешнем и  внутреннем строении растений. Основной метод морфологии - наблюдение и  сравнение.

 

Позже выделились следующие  разделы:

- систематика, классифицирующая многообразие растительных организмов.  Систематика тесно связана с  морфологией растений.

- география растений, изучающая распределение растений на земном шаре;

- геоботаника - наука о растительных сообществах;

- экология растений, изучающая их взаимоотношения с окружающей средой. 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 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.

- палеоботаника, воссоздающая прежний облик растительности земли. Данные палеоботаники имеют важнейшее значение для решения многих вопросов систематики, морфологии и исторической географии растений.

Важный раздел ботаники — изучение дикорастущих родичей культурных растений, обладающих ценными свойствами (например, иммунитетом к болезням, засухоустойчивостью и т. д.).

Границы между перечисленными выше разделами ботаники в значительной мере условны, так как их методы нередко  перекрещиваются, а данные взаимно  используются. Трудно определить место  таких наук, как физиологическая  анатомия и экологическая физиология, или отделить использование химических особенностей растений в систематике от сравнительной биохимии растений; наряду с этим процессом идёт и весьма узкая специализация отдельных ботанических разделов.

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 — естественно-историческая основа сельского и лесного хозяйства, зелёного строительства в городах, курортах и парках, она разрешает многие вопросы пищевой, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, деревообрабатывающей промышленности.

 

Таким образом, в наши дни  ботаника представляет собой большую  многоотраслевую науку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   13. Корень, его функции  и особенности строения. 

Корень – один из главных  вегетативных органов покрытосеменных  растений, а также голосеменных и  папоротникообразных.

Корень можно охарактеризовать следующими признаками:

А) первый  признак изложен  в выше сказанном определении: корень – это  один из  основных вегетативных органов;

Б) корень – это  открытая система роста, он, как и стебель, продолжительное время нарастает  в длину за счет деятельности апикальной (верхушечной) меристемы;

В) корень способен ветвиться, но боковые корни эндогенны, они закладываются внутри корня в особом слое - перицикле;

Г) корень совершенно безлистен, на нем никогда не развиваются листья, ни простые, ни метаморфизированные;

Д) корень имеет особый всасывающий слой, состоящий из корневых волосков;

Е) корень обладает радиальной симметрией, причем характер симметрии  более резко выражен в первичном  строении;

Ж) точка роста корня  прикрыта чехликом, поэтому апикальная меристема работает на две стороны: наращивая корень и пополняя чехлик;

З) корень имеет особую внутреннюю кору – эндодерму. Но следует отметить 

что ни один из этих признаков  не выдерживается с абсолютной строгостью: то есть, встречаются, например, корни, не имеющие лучевой симметрии, или  корни без чехлика; в некоторых  случаях боковые корни развиваются  экзогенно. И даже безлистность корня далеко не абсолютна, так у некоторых, например эпифитных орхидей корни принимают внешний облик листьев и фотосинтезируют, правда, сохраняя при этом ряд характерных для корней анатомоморфологических черт.

Корни, как и все органы растения, дышат. При дыхании они  поглощают кислород и выделяют углекислый газ. От дыхания корней зависит функция  поглощения воды и питательных веществ, рост и развитие растений.

 

Роль корней в жизни  растений велика. Корень выполняет  ряд важных функций, без которых  не могло бы существовать само растение:

механическую – закрепление  растений в почве;

поглотительную – поглощение воды и минеральных солей;

проводящую – проведение воды и растворенных веществ;

первичный синтез некоторых  органических веществ;

запасающую функцию –  накопление питательных веществ  в корнеплодах;

корневая система – выполняет чисто ростовую функцию;

у корнеотпрысковых растений корень выполняет функцию вегетативного  размножения.

 

Если разрезать корень несколько выше в зоне проведения, то уже на малом увеличении микроскопа хорошо выделяется две зоны. Широкая  первичная кора, занимающая большую  часть поперечного сечения среза  и сравнительно узкий центральный  осевой цилиндр. Такое соотношение  тканевых комплексов характерная особенность корня, в стебле все по- другому: большую часть поперечного сечения стебля занимает стела.

Наружный слой первичной  коры называется экзодермой. Он приходит на смену отмирающему и разрушающемуся волосконосному слою, остатки которого можно обнаружить на некоторых препаратах. Экзодерма - это первичная покровная ткань корня. У большинства растений экзодерма однослойна, хотя у отдельных растений, например, у ириса-касатика, она многослойна.

Под экзодермой залегает мощный слой клеток паренхимы первичной  коры.

 

Внутренний слой коры представлен  эндодермой. Это своеобразная внутренняя пограничная ткань, отделяющая первичную  кору корня от центрального осевого  цилиндра. Эндодерма сплошным кольцом  плотно сомкнутых клеток окружает стелу.

Самая сложная часть корня - центральный осевой цилиндр или стела. Сложная, потому что развитие проводящих тканей необходимо рассмотреть в динамике.

Из гистогена - плеромы образуется две первичные меристемы - перицикл и прокамбий. Обычно перицикл тонким слоем окружает прокамбий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перицикл дает начало боковым  корням, которые закладываются эндогенно  и, пронзая мощный слой первичной  коры, постепенно выходят наружу. На этом основании перицикл называют корнеродным слоем.  

Из прокамбия образуются все остальные ткани стелы  корня. Наиболее важное значение имеет формирования проводящих тканей: флоэмы и ксилемы.

Первой в корне закладывается  флоэма.  Ксилема по времени закладывается позднее. Как и флоэма она развивается по направлению к центру прокамбиального тяжа. Однако в своем развитии ксилема обгоняет флоэму и первой достигает центра корня.

В результате, в стеле  корня формируется весьма своеобразная конструкция: многолучевая звезда ксилемы, между лучами которой располагаются  массивы флоэмы. Звезда ксилемы может  иметь разное количество лучей: два, и тогда ее называют диархной; четыре - тетрархная, пять - пентархная и т.д.

Таким образом, обе проводящие ткани в корне закладываются  и развиваются одинаково: экзархно и центростремительно. В стебле развитие проводящих тканей происходит по-другому.

Однако между однодольными и двудольными растениями на заключительной стадии формирования корня первичного строения наблюдаются существенные различия. Так, у однодольных растений весь прокамбий полностью (нацело) расходуется  на образование проводящих тканей - флоэмы и ксилемы. Поэтому флоэма и ксилема плотно прилегают друг к другу, между ними не остается никакой  меристематической прослойки, "никакого зазора".

У двудольных же растений между  лучами ксилемы и массивами флоэмы остается неизрасходованная прослойка  прокамбия. Со временем у клеток этой прослойки повторно пробуждается меристематическая активность и прослойка начинает работать как вторичная меристема, т.е. превращается в камбий.

Первичную структуру приобретают  корни всех растений. У большинства  однодольных растений и у папоротникообразных  она сохраняется на протяжении всей жизни. Именно поэтому однодольные  растения являются наиболее удобными объектами для изучения корня  первичного строения.

 

 

 

 

28. Способы естественного вегетативного размножения стеблями, корнями и их метаморфозами.

 

Способность воспроизводить себе подобных – важнейшее свойство всех живых

организмов. Наступает оно в определенную пору жизни. Выделяют два вида размножения: половое и бесполое. Бесполым является и вегетативное размножение.

Оно заключается в образовании новых особей из вегетативных органов. Имеет большое теоретическое и практическое значение. Широко распространено у дикорастущих растений, а также используется в сельском хозяйстве. В основе лежит регенерация, то есть способность растений восстанавливать весь организм из какой-либо части.

Различают естественное и искусственное вегетативное размножение

Естественное вегетативное размножение происходит в природе естественным путем, то есть без вмешательства человека.

 

Существуют следующие  способы естественного вегетативного  размножения:

1. Стеблевыми отводками;
2. Плетями и усами;
3. Корневищами;
4. Стеблевыми клубнями;
5. Луковицами;
6. Корневыми отпрысками;
7. Корневыми клубнями;
8. Выводковыми почками.