Морфология физиология систематика растений

Морфология и анатомия растений

Все ныне живущие растения для удобства изучения подразделяют на две группы — низшие и высшие растения. По современным представлениям к низшим растениям относятся водоросли, а к высшим — все остальные. Тело низших растений, в отличие от высших, не дифференцировано, то есть оно не разделено на органы и ткани. Однородное тело низших растений называют таллом, илислоевище.

Дифференциация тела растений произошла в связи с их выходом на сушу. Попав в более контрастные условия окружающей среды, растения были вынуждены вырабатывать специальные приспособления для водоснабжения, защиты от высыхания и т.д. Тело растения разделилось на подземную и надземную части, выполняющие разные функции. Разделение функций привело к возникновению специализированных групп клеток — тканей и органов.

Органомназывают часть растения, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции. У растений различаютвегетативные(обеспечивают процессы питания, дыхания, защиты и вегетативного размножения) игенеративные(выполняют функцию полового размножения) органы. Основными вегетативными органами растений являются корень и побег (лист и стебель рассматриваются как части побега). У низших растений половыми органами (гаметангиями) являютсяантеридии (мужские) иовогонии(женские), у высших споровых —антеридии иархегонии . У высших семенных антеридии редуцированы, а архегонии имеются только у голосеменных. У цветковых растений цветок, плод и семя называют генеративными органами.

Глава 1. Особенности строения растительных клеток

Растения, как и все живые организмы, имеют клеточное строение. Они могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Клетка одноклеточного растения представляет собой целый организм и выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности. Чаще всего оно имеет форму близкую к шаровидной или яйцевидной. Клетки многоклеточных растений очень разнообразны. Они отличаются друг от друга формой, строением, размерами. Это связано с тем, что в многоклеточном организме клетки выполняют различные функции. Многообразие растительных клеток возникает в результате дифференциации однородных клеток зародыша. Размеры клеток большинства растений колеблются в переделах 10-1000 мкм. Форма клеток многоклеточных организмов может быть округлой, эллипсовидной, кубической, цилиндрической, звездчатой и т.д. Все многообразие форм прастительных клеток можно свести к двум основным типам:

• паренхимные клетки — клетки, имеющие форму изодиаметрического многогранника, то есть их размеры во всех трех измерениях приблизительно одинаковы;
• прозенхимные клетки — сильно вытянутые клетки, длина которых превышает их ширину и толщину в 5 и более раз (например, волокна льна имеют длину 0,2-4 см, а толщина не превышает 100мкм.

Несмотря на разнообразие, клетки растений имеют общий план строения (рис. 1). Растительная клетка имеет все органоиды, свойственные другим эукариотическим организмам (животные, грибы): ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи и т.д. Вместе с тем, она отличается от них наличием:

• прочной клеточной стенки;
• пластид;
• развитой системы постоянно существующих вакуолей.

Кроме того, в клетках большинства высших растений отсутствует клеточный центр с центриолями. Общий план строения эукариотической клетки рассматривается в разделе «Общая биология» В этой главе мы остановимся только на отличительных особенностях строения растительной клетки. Рис.1. Строение растительной клетки: 1 — аппарат Гольджи; 2 — свободно расположенные рибосомы; 3 — хлоропласт; 4 — межклеточное пространство; 5 — полирибосомы; 6 — митохондрия: 7 — лизосома; 8 — гранулироанный ЭПР; 9 — гладкий ЭПР; 10 — микротрбочки; 11 — пластиды; 12 — плазмодесмы; 13 — клеточная стенка; 14 — ядрышко; 15 — пора в ядерной оболочке; 16 — наружная цитоплазматическая мембрана; 17 — ядерная оболочка; 18 — гиалоплазма; 19 — тонопласт; 20 — вакуоль; 21 — ядро.

Источник

Что изучает ботаника: виды растений, систематика, морфология, классификация ботаники, предмет, задачи и методы изучения в ботанкие

Ботаника — это комплексная наука о растениях, рассматривающая их происхождение, развитие, внешнее и внутреннее строение, классификацию, распространение по земной поверхности, а также охрану и экологию.

Что означает слово «ботаника»? Само слово «ботаника» происходит от греческого слова «βοτάνη», что означает зелень, трава, растение, овощ.

Ботаника — это раздел науки о растительном покрове поверхности Земли на всех уровнях: клеточном, молекулярном, организменном и популяционном. Соответственно, ботаник — это тот, кто непосредственно все этом изучает.

Ботаника как наука о растениях имеет богатую предысторию. Она зародилась в глубокой древности: в начале использования людьми растений для удовлетворения своих практических потребностей. В числе таких потребностей — еда, лечение, жилье, одежда.

На протяжении долгого периода времени естествоиспытатели только описывали растения: их размеры, специфику отдельных органов, характерную окраску и др. Это так называемый описательный характер ботаники.

Что такое ботаника, какие разделы ботаники существуют, кто такой ботаник и прочие вопросы активно ставились перед исследователями в 17-18 веках, во времена активного формирования ботаники как раздела биологии.

Систематизация растительного мира тесно связана с началом использования сравнительно-описательного метода. С его помощью растения описывались и сравнивались с другими по внешним (морфологическим) признакам.

Экспериментальное направление возникло и стало доминировать с момента изобретения микроскопа, а позже — в ходе развития науки и микроскопической техники.

Современная ботаника — это не просто наука, изучающая растения, и даже не наука, которая изучает классификацию растений.

Современная ботаника — наука, включающая множество отраслей.

Ботаника изучает все, что касается растений, и включает в себя различные разделы. Один из наиболее важных разделов — систематика.

В ботанике выделяют флористику и ботаническую географию. Первая занимается изучением сообществ растений на конкретной территории, а вторая — изучением особенностей распространения растений на планете.

Виды растений

Растения — важный источник биологически активных веществ (в растениях их количество может достигать десяти). Эти вещества непосредственно воздействуют на организм людей и животных, потому что употребляются в пищу.

Будучи неотъемлемым элементом человеческой жизни, растения стали пристально изучаться. Растения включают две большие группы:

1. Низшие или слоевищные (таломные). К ним относят водоросли.
2. Высшие или листостебельные. Это мохообразные (мхи и печеночники), голосеменные, покрытосеменные, а также папоротникообразные (хвощи, папоротники, псилоты и псилофиты).

Грибы, лишайники и бактерии изучают отдельно.

Систематика как ботаническая дисциплина

Что изучает наука систематика? Она занимается классификацией растений на основе подобных общих характеристик.

Являясь основной ботанической дисциплиной, систематика сконцентрировала внимание на классификации растений. Поэтому на вопрос, что изучает систематика проще всего ответить так: она изучает весь растительный мир, выделяет в нем отдельные группы, объясняет родственные и эволюционные связи между этими группами.

Для этих целей в ботанике существует специальный раздел — филогения.

Процесс систематизации растений происходил поэтапно. Вначале исследователи брали за основу внешние, морфологические признаки. Сегодня уже учитываются и внутренние признаки: смотрят, как устроены клетки, изучают их химический состав, какой хромосомный набор они имеют, какими экологическими особенностями отличаются.

Морфология как наука

Стоит отметить такую дисциплину как морфология растений. Эта наука изучает строение растений.

• микроскопическую морфологию. Изучает строение клеток и тканей растений, эмбриологию;
• макроскопическую морфологию (органография). Она изучает органы и части растений.

Разделы морфологии

Отдельные разделы морфологии — самостоятельные дисциплины:

• Органография. Изучает органы и части растений;
• Палинология. Предмет ее изучения — строение спор и пыльца растений;
• Карпология. Классифицирует плоды;
• Тератология. Исследует уродства и аномалии, возникающие в строении растений;
• Анатомия растений. Изучает, как растения устроены внутри;
• Физиология растений. Она занимается изучением форм растений, наблюдающихся в ходе онтогенеза и филогенеза, и процессов, которые происходят в растении: их причины, особенности и связь с окружающей средой. Физиология имеет отношение к систематике;
• Биохимия растений. Ее интересуют химические процессы, происходящие в растениях — те, что связаны с ростом и развитием;
• Генетика растений. В поле ее внимания — генетические изменения растений. При этом не важно, происходят они без человеческого вмешательства или с ним;
• Фитоценология. Изучает растительный покров планеты, отмечает динамические изменения в природе, завиисимости и закономерности этих изменений;

Растительность в данном контексте — сочетание всех растений на одной территории, составляющие ее ландшафт.

• Геоботаника. Концентрируется на изучении экосистем: взаимосвязи между растениями, животными и неживой природой (этот комплекс называют биогеоценозом);
• Экология растений. В поле ее зрения — растения и среда их обитания, а также определение наиболее подходящих условий для растительного мира;
• Палеоботаника. Она сфокусирована на изучении ископаемых растений, что дает возможность проследить историю развития.

Классификации ботаники по объекту изучения

Если выделять отдельные науки в ботанике кратко, то получится, что по объекту изучения эта классификация включает:

• альгологию. Это наука о водорослях;
• бриология. Исследует мхи и др;
• микробиология. Занимается изучением микроскопических организмов;
• фитопатология. В поле ее изучения — болезни растений, вызванные бактериями, вирусами и грибами.

Если во внимание берется проживание изучаемого объекта, то можно говорить о специальных отраслях в ботанике растений. Среди них — лесоведение, болотоведение, луговедение, тундроведение и др.

Наука ботаника изучает и грибы. Для этого есть отдельная дисциплина: микология, которая возникла, когда грибы выделили в отдельное царство.

Наука, изучающая лишайники — лихенология.

Предмет, задачи и методы исследования в ботанике

Предмет изучения в ботанике — растения: их строение, рост, родственные связи, возможности рационального применения.

Выделяют 5 основных задач ботаники:

1. Изучение растений с целью повысить их устойчивость, выносливость и урожайность.
2. Определение новых видов растений, возможностей их использования.
3. Изучение того, как растения влияют на организм человека.
4. Определение, какова роль человека в сохранении и развитии растений на планете.
5. Генетическая трансформация растений.

Основных методов исследования в ботанике 6:

1. Метод наблюдения. Применяется на макро- и микроскопическом уровнях. Он основан на установлении индивидуальности исследуемого объекта, при этом искусственного вмешательства в процессы жизнедеятельности этого объекта не наблюдается. Полученная в ходе наблюдения информация исследуется дальше.
2. Метод сравнения. Исследуемый объект сравнивают с похожими объектами. Это помогает в классификации, так как в ходе сравнения определяются сходства и различия с близкими объекту формами.
3. Метод эксперимента. В этом случае объект или процесс изучается в специально созданных по такому случаю искусственных условиях. Экспериментальный метод отличается тем, что допускает специальное вмешательство исследователя в природу. Благодаря этому есть возможность обозначить последствия влияния различных факторов на объект. В этом заключается принципиальное отличие эксперимента от наблюдения. А еще эксперимент можно ставить как в лаборатории, так и в естественных условиях.
4. Мониторинг. Основан на непрерывном наблюдении за состоянием отдельных объектов, а также за тем, как протекают отдельные процессы.
5. Моделирование. Заключается в том, что отдельные процессы и явления показываются и исследуются при помощи упрощенной имитации. Преимущество моделирования в том, что таким образом изучаются процессы, недоступные для изучения в живой природе или в условиях эксперимента.
6. Метод статистики. В его основе — статистическая обработка количественного материала. Как правило, такой материал собирается в ходе других исследований: наблюдения, моделирования, эксперимента. Благодаря этому есть возможность определить и провести анализ определенных закономерностей.

Источник