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

Стеблевыми отводками  размножаются древестные растения. Наклоненные нижние ветки дерева (например, пихта, клен, черемуха и другие) прикасаются к почве, образуют придаточные корни. Вершина укоренившейся ветви начинает расти вертикально вверх. Со временем она отделяется от материнского растения и становится самостоятельной особью. Стеблевыми черенками в природе размножаются ива, тополь. При сильном ветре отламываются небольшие конечные веточки, попав на влажную почву, быстро укореняются и дают новые растения. Для размножения культурных растений (герань, традесканция, смородина) от материнского растения отрезают побег, помещают его в почву или предварительно в воду. Если корнеобразование происходит слабо, то применяют обработку ростовыми веществами.

Корневище характерно для многих многолетних  трав, полукустарников, кустарников (брусника, черника) и кустарников (бересклет). Это долговечный подземный побег, лишенный нормально развитых зеленых листьев. В узлах сохраняются следы недоразвитых чешуевидных листьев и отходят придаточные корни. Для вегетативного размножения служат преимущественно корневища со значительными годичными приростами и хорошо выраженными междоузлиями (пырей, сныть). Формируются корневища в почве или путем погружения в почву надземных побегов. Они ветвятся, образуя целую систему, в разных местах корневища образуют надземные побеги, формируется куртина. Если подземные части куртины разрушаются, то надземные побеги становятся самостоятельными особями.

Стеблевыми клубнями размножается картофель. Недолговечные, тонкие, подземные, видоизмененные побеги получили название столонов. Столоны чаще всего растут горизонтально и служат для вегетативного размножения растений. Верхушечные почки столонов разрастаются, утолщаются и превращаются в клубни. С помощью столонов и клубней происходит вегетативное размножение у многолетнего травянистого растения картофеля. Нижние части побегов несут недоразвитые чешуевидные листья. Летом из почек в пазухах этих листьев образуются хрупкие столоны. Оси верхушечных почек столонов накапливают паренхиму, образуется клубень. На поверхности клубня находятся глазки – пазушные и верхушечные почки. Зимой столоны разрушаются, а клубни обособляются и образуют из почек надземные побеги, появляющиеся весной. Так растение как бы «уходит» с прежнего места, а если столонов было несколько, то размножается.

Корневые отпрыски – наземные побеги, развивающиеся из придаточных почек  на корнях осины, тополя, вишни и  другие. Разрастаясь, они отделяются и становятся самостоятельными растениями.

Усы – недолговечные ползучие и стелющиеся надземные побеги. Известны у многих растений, например, у лесной и садовой земляники, костяники. Они лишены развитых зеленых листьев, стебли их тонки, хрупки, с длинными междоузлиями. Усы земляники вырастают  из пазух зеленых листьев розеточного  побега, из верхушечной почки усов формируется розетка листьев, и  возникают придаточные корни. Число  розеток, образованных одним растением, достигает 5-6 штук. Усы вскоре высыхают и разрушаются, розетки обособляются в том же году или весной следующего года.

Луковица – это подземный, реже надземный побег с очень  короткой уплощенной стеблевой осью – донцем и чешуевидными мясистыми  листьями, запасающими воду и растворимые  питательные вещества, главным образом, сахара. Из верхушечной и пазушной почек луковиц вырастают надземные  побеги, а на донце образуются придаточные  корни. Луковицы характерны для растений семейства лилейных (лилии, тюльпаны, луки). Донце луковицы может быть довольно долговечным (2-3 года), на нем  могут образовываться боковые луковицы – детки. Распад материнского донца  ведет к вегетативному размножению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42. Опыление растений, его  сущность. Типы опыления. Посредники  опыления. Биологическое значение  перекрестного опыления.

 

Опыление — необходимое условие для процесса оплодотворения, протекающего в растениях.

В отличие от животных, растения не могут передвигаться в поисках  партнера, и им приходится полагаться на помощь внешних сил (ветра, воды, насекомых), чтобы передать пыльцу другому  растению (или другой своей части) для создания новых семян. Опыление так важно для растения потому, что от него зависит сохранение вида.

 

Различают два типа опыления — самоопыление и перекрестное опыление (ксеногамия) и несколько способов опыления. Если пыльца переносится в пределах данного цветка или данной особи, то в этом случае происходит самоопыление.

 

Различают разные формы самоопыления: 

 

1. автогамию, когда рыльце опыляется пыльцой того же цветка; 
2. гейтоногамию (соседственное опыление), когда рыльце опыляется пыльцой других цветков той же особи;
3. клейстогамию, когда самоопыление происходит в закрытых, нераспускающихся цветках.

Эти разные формы самоопыления в генетическом отношении вполне равноценны.

Если перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то в этом случае происходит перекрестное опыление. Перекрестное опыление — основной тип опыления цветковых растений. Он свойствен подавляющему большинству их.

 

Перекрестное опыление осуществляется следующими способами:

1. с помощью насекомых (энтомофилия). Как правило, цветы растений, опыляемых насекомыми, очень яркие и обладают сильным ароматом. Если отдельные цветочки слишком малы, они группируются в соцветия или располагаются в окружении разноцветных листьев под названием прицветник, чтобы привлечь внимание насекомых.
2. с помощью птиц (орнитофилия), летучих мышей (хироптерофилия);
3. с помощью ветра (анемофилия). Опыление ветром, когда невесомая пыльца переносится с потоками воздуха, очень распространено в природе. Так опыляются многие деревья, как, например, дуб, ясень и сосна, а также кукуруза и злаковые. Опыляемые ветром растения вынуждены производить огромное количество пыльцы, чтобы увеличить шансы ее попадания на рыльце соответствующего растения. Пыльца должна быть очень легкой, чтобы «плыть» по воздуху; она почти невесома.
4. с помощью воды (гидрофилия). Это самый редкий вид опыления, но он является основным для сугубо водных цветущих растений - например, морской травы. Их нитеобразная пыльца с удельным весом, соответствующим плотности морской воды, может плавать на любой глубине, пока ее не захватит похожее на перышко рыльце.

В соответствии с этим можно говорить о биотическом и абиотическом опылении.

 

Значение перекрестного  опыления.

 

С помощью перекрёстного  опыления осуществляется обмен генами, что поддерживает высокий уровень гетерозиготности популяции, определяет единство и целостность вида. При перекрёстном опылении возрастают возможности рекомбинации генетического материала, образуются более разнообразные генотипы потомства в результате соединения наследственно разнообразных гамет, поэтому получается более жизнеспособное, чем при самоопылении, потомство с большей амплитудой изменчивости и приспособляемости к различным условиям существования. Таким образом, перекрёстное опыление биологически выгоднее самоопыления, поэтому оно закрепилось естественным отбором и стало господствующим в растительном мире. Перекрёстное опыление существует у не менее 90 % видов растений.

Самоопыление по сравнению  с перекрёстным опылением вторично, оно вызвано условиями среды, неблагоприятными для перекрёстного  опыления и играет страхующую функцию, но с точки зрения эволюции является тупиковым путём развития.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53. Ядро, его структура,  особенности химического состава,  функции.

 

Термин ядро впервые был  применен в 1833 г. Для обозначения  шаровидных постоянных структур в клетках  растений. Позднее такую же структуру  описали во всех клетках высших организмов.

Ядра имеют обычно шаровидную или яйцевидную форму; диаметр первых равен приблизительно 10 мкм, а длина вторых - 20 мкм. Ядро необходимо для жизни клетки, поскольку именно оно регулирует всю ее активность. Связано это с тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК. Клеточное ядро обычно одно на клетку (есть примеры многоядерных клеток), состоит из ядерной оболочки, отделяющей его от цитоплазмы, хроматина, ядрышка, кариоплазмы (или ядерного сока) . Эти четыре основных компонента встречаются практически во всех неделящихся клетках одно- и многоклеточных организмов.

Ядерная оболочка. 
Ядерная оболочка состоит из внешней и внутренней мембран, разделенных 
пространством шириной от 20 до 60 нм. В состав ядерной оболочки входят ядерные поры. 
Мембраны ядерной оболочки в морфологическом отношении не отличаются от остальных внутриклеточных мембран: они имеют толщину около 7 нм и состоят из двух осмиофильных слоев. 
В общем виде ядерная оболочка может быть представлена, как полый двухслойный мешок, отделяющий содержимое ядра от цитоплазмы.

Хроматин 
При наблюдении некоторых живых клеток, особенно растительных или же клеток после фиксации и окраски, внутри ядра выявляются зоны плотного вещества. В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белком. В интерфазных клетках хроматин может равномерно заполнять объем ядра или же располагаться отдельными сгустками (хромоцентры). Часто он особенно четко выявляется на периферии ядра (пристеночный, примембранный хроматин) или образует внутри ядра переплетения довольно толстых (около 0.3 мкм) и длинных тяжей, образующих подобие внутриядерной цепи. 
Хроматин интерфазных ядер представляет собой несущие ДНК тельца (хромосомы), которые теряют в это время свою компактную форму, разрыхляются, деконденсируются.

Ядрышко 
Практически во всех живых клетках эукариотических организмов в ядре видно одно или несколько обычно округлой формы тельц, сильно преломляющих свет, - это ядрышки, или нуклеолы. 
           Ядрышко - не самостоятельная структура или органоид. Оно - производное хромосомы, один из ее локусов, активно функционирующий в интерфазе. 
В процессах синтеза клеточных белков ядрышко клетки является местом образования рибосомных РНК и рибосом, на которых происходит синтез полипептидных цепей. Начиная с зеленых водорослей, грибов и низших простейших и заканчивая высшими организмами, все клетки имеют обязательные внутриядерные структуры - ядрышки. Это правило имеет большое число исключений, которые только подчеркивают важность и необходимость ядрышка в жизненном цикле клетки. К таким исключениям относятся клетки дробящихся яиц, где ядрышки отсутствуют на ранних этапах эмбриогенеза, или клетки закончившие развитие и необратимо специализировавшиеся, например, некоторые клетки крови. Количество ядрышек в клетке может меняться, однако их число на ядро зависит от генного баланса клетки. Общее число ядрышек на ядро определяется числом ядрышковых организаторов и увеличивается согласно плоидности ядра. Однако часто количество ядрышек на ядро бывает меньше числа ядрышковых организаторов.  
            Ядрышко по сравнению с другими компонентами клетки характеризуется как самая плотная структура с наиболее высокой концентрацией РНК, с чрезвычайно высокой активностью в отношении синтеза РНК. 
Концентрация РНК в ядрышках всегда выше концентрации РНК в других компонентах клетки, так концентрация РНК в ядрышке может быть в 2-8 раз выше, чем в ядре, и в 1-3 раза выше, чем в цитоплазме. Ядрышко - одно из самых активных мест в клетке по включению предшественников в РНК.

Роль ядра.

Ядро осуществляет две  группы общих функций: одну, связанную  собственно с хранением генетической информации, другую - с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка. 
В первую группу входят процессы, связанные с поддержанием наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК. Эти процессы связаны с наличием так называемых репарационных ферментов, ликвидирующих спонтанные повреждения молекулы ДНК (разрыв одной из цепей ДНК, часть радиационных повреждений), что сохраняет строение молекул ДНК практически неизменным в ряду поколений клеток или организмов. Далее, в ядре происходит воспроизведение или редупликация молекул ДНК, что дает возможность двум клеткам получить совершенно одинаковые и в качественном и в количественном смысле объемы генетической информации. В ядрах происходят процессы изменения и рекомбинации генетического материала, что наблюдается во время мейоза (кроссинговер). Наконец, ядра непосредственно участвуют в процессах распределения молекул ДНК при делении клеток. 
            Другой группой клеточных процессов, обеспечивающихся активностью ядра, является создание собственно аппарата белкового синтеза. Это не только синтез, транскрипция на молекулах ДНК разных информационных РНК и рибосомных РНК. В ядре эукариотов происходит также образование субъедениц рибосом путем комплексирования синтезированных в ядрышке рибосомных РНК с рибосомными белками, которые синтезируются в цитоплазме и переносятся в ядро. 
            Таким образом, ядро представляет собой не только вместилище генетического материала, но и место, где этот материал функционирует и воспроизводится. Поэтому выпадение или нарушение любой из перечисленных выше функций губительно для клетки в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69. Типы механических тканей, их строение, значение, размещение  в теле растений. Рисунки.

 

Механическая ткань — вид ткани в растительном организме, волокна из живых и мёртвых клеток с сильно утолщённой клеточной стенкой, придающие механическую прочность организму. Возникает из верхушечной меристемы, а также в результате деятельности прокамбия и камбия.

Степень развития механических тканей во многом зависит от условий  обитания: они почти отсутствуют  у растений влажных лесов, у многих прибрежных растений, но зато хорошо развиты  у большинства растений засушливых местообитаний.

Механические ткани присутствуют во всех органах растения, но наиболее они развиты по периферии стебля и в центральной части корня.

 

Различают три основных типа механических тканей:

1. Колленхима – это эластичная опорная ткань первичной коры молодых стеблей двудольных растений, а также листьев. Состоит из живых клеток с неравномерно утолщёнными не одревесневшими первичными оболочками, вытянутые вдоль оси органа.

В зависимости от характера  утолщений стенок и соединения клеток между собой различают:

1.1. Уголковую колленхиму  – на поперечном срезе утолщенные  части оболочек соседних клеток  зрительно сливаются между собой,  образуя трех-, четырех - или пятиугольники. 

1.2 Пластинчатую колленхиму  – клеточная оболочка утолщена  равномерно.

1.3. Рыхлую колленхиму  – имеются видимые межклетники. 

Колленхима приспособлена  прежде всего для выполнения функции  опоры растущих листьев и стеблей. Колленхима появляется на ранних этапах развития побега. Ее оболочки пластичны  и способны к растяжению. Поэтому  она не препятствует удлинению органа. Если бы в это время возникали  жесткие ткани, неспособные к  растяжению, то и удлинение органов  было бы невозможным. Кроме того, колленхима способна не только пассивно растягиваться, но и активно расти, благодаря  сохранению в клетках живого содержимого.

Одна из особенностей колленхимы состоит в том, что она выполняет  свое назначение только в состоянии  тургора. Если молодые побеги теряют воду, тонкие участки оболочек складываются «гармошкой» и побеги увядают, то есть теряют упругость, обвисают.

Итак, колленхима живая ткань, состоящая из вытянутых клеток с  неравномерно утолщенными стенками, способная растягиваться и выполняющая  свои функции лишь в состоянии  тургора клеток.