Ботаника как наука. Типы проводящих пучков. Отдел покрытосеменные

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство сельского хозяйства

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ПГСХА имени академика Д. Н. Прянишникова»

Кафедра ботаники и генетики

Контрольная работа

по дисциплине: «Ботаника»

Пермь, 2009 г

Вопрос № 1.

Современная ботаника как сложная система научных дисциплин. Разделы ботаники, их задачи и методы исследования

Ботаника - наука, изучающая царство растений, их строение, происхождение и взаимоотношения. Слово «ботаника» происходит от греческого botane, что означает зелень, овощ, трава. Начало развитию ботаники было положено в глубокой древности при выявлении и использовании пищевых, лекарственных и технических растений.

Ботаника является комплексной фундаментальной наукой и подразделяется на серию более частных и конкретных наук, каждая из которых изучает определенные закономерности жизни растений. Изначально 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.

Разделы ботаники

морфология

анатомия растений

систематика

палеоботаника

география растений

фитоценология

физиология растений

множество других. ботаника камбий хвойный луковица лишайник

Морфология растений изучает общие закономерности строения растений, форму, особенности и взаимосвязь органов, а также их видоизменения.

Анатомия растений - наука о внутреннем строении растительной клетки и системах растительных тканей, изучает их состав, развитие и функции.

Систематика растений изучает создание классификации растений на основе их эволюции.

Физиология растений - наука об обмене веществ (метаболизм) растительных клеток.

География растений занимается вопросами видового разделения флоры по географическим широтам Земли.

Палеоботаника изучает растительность минувших геологических эпох по ископаемым остаткам.

Фитоценология - наука о растительных сообществах - фитоценозах, которые исторически сложились в процессе развития растительных формаций.

Назначение ботаники:

окружающая жизнь

жильё

пища

одежда

фотосинтез

и другие.

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. Разнообразную роль в нашей жизни играют микроорганизмы, водоросли и грибы. Одни из них - болезнетворные - приносят вред, другие широко используются в ряде отраслей пищевой промышленности, в производстве лекарств и т. д. Фотосинтезирующие растения - основной источник жизни на Земле. Ежегодно при фотосинтезе аккумулируется колоссальное количество солнечной энергии и выделяется в атмосферу 11,5х10 т кислорода.

Вопрос № 13.

Понятие о проводящих растительных тканях. Особенности их строения в связи с выполняемыми функциями. Камбий, его роль. Типы проводящих пучков

Тело высших растений состоит из разнообразных клеток. Это разнообразие обеспечивает дифференциацию органов растения и его частей в зависимости от выполняемых ими функций. Возникают объединения клеток, определяющих эту специализацию - ткани. Ткани - это повторяющиеся комплексы клеток, сходные по происхождению, строению и приспособленные к выполнению одной или нескольких функций.

По современной классификации выделяют 6 типов тканей:

образовательные

покровные

основные

механические

проводящие

выделительные

Проводящие ткани

Проводящие ткани обеспечивают движение веществ в теле растения. Они сформировались в процессе эволюции, после выхода растений на сушу, когда возникло два типа питания: воздушное и почвенное. Возникли и две проводящие системы, по которым вещества движутся в противоположных направлениях. Нисходящий поток (отток ассимилянтов) осуществляется по ситовидным трубкам, восходящий поток (подъем воды с растворенными в ней минеральными веществами) - по сосудам (трахеям и трахеидам).

Ситовидные трубки - это система вертикально расположенных клеток, между которыми находятся перегородки с перфорациями - ситовидные пластинки. Ситовидные трубки имеют живой протопласт. Они активно проводят пластические вещества - ассимилянты.

Клетки - спутницы тянутся вдоль ситовидной трубки. Их клеточные оболочки пронизаны плазмодесмами. Они имеют ядро, весь набор клеточных органоидов. Клетки - спутницы участвуют в транспорте ассимилянтов, т. к. этот процесс требует затрат энергии.

Трахеи - сосуды - это мертвые (без протопласта) водопроводящие элементы в виде микроскопических капиллярных трубок, которые формируются из расположенных вертикальными рядами клеток в результате разрушения поперечных перегородок между ними. В зависимости от характера утолщения боковых стенок различают кольчатые, спиральные, сетчатые и пр. сосуды. Трахеиды - мертвые прозенхимные клетки с утолщенными одревесневшими стенками. Одновременно с водопроводящей функцией они выполняют опорную функцию.

Камбий и его роль

Ксилема и флоэма в большинстве случаев располагаются рядом, образуя совместные тяжи - это проводящие пучки. Развитие проводящих пучков начинается под конусом нарастания клеток из клеток прокамбия. Часть клеток, обращенная к периферии органа, превращается в элементы первичной флоэмы, а остальные - в элементы первичной ксилемы. В большинстве случаев в стеблях двудольных и голосемянных растений после образования первичной флоэмы и первичной ксилемы между ними остаются меристематические клетки. Они начинают делиться в основном тангентально (и лишь изредка радиально). Возникшая ткань называется камбием. Камбий обеспечивает прирост растения. Благодаря тангентальному делению клеток камбия образовавшиеся из них элементы откладываются правильными рядами. К периферии продолжают нарастать элементы флоэмы, но уже вторичной, а к центру - элементы вторичной ксилемы. Такой пучок открыт для дальнейшего роста, поэтому его называют открытым.

Типы проводящих пучков

Проводящие ткани обычно входят в системы тканей (узлы), которые называют проводящими или сосудисто - волокнистыми пучками. В проводящем пучке сочетаются сосуды, трахеиды, ситовидные трубки, склеренхимные волокна и основная паренхима. Все эти ткани расположены закономерно. Та часть проводящего пучка, в которую входят ситовидные трубки, называется лубом или флоэмой, а та, в которую входят сосуды и трахеиды, - древесиной или ксилемой.

В зависимости от взаимного расположения флоэмы и ксилемы, различают пучки четырех типов:

коллатеральный

биколлатеральный

концентрический

радиальный

по наличию или отсутствию камбия между флоэмой и ксилемой в пучках их делят на открытые (пучок может разрастаться) и закрытые (пучок не может разрастаться):

коллатеральные (закрытые) - между флоэмой и ксилемой нет камбия

коллатеральные (открытые) - между флоэмой и ксилемой залегает камбий

биколлатеральные - между двумя участками флоэмы (внешней и внутренней) расположена ксилема

концентрические - флоэма окружает ксилему и наоборот

радиальные - флоэма и ксилема чередуются по радиусам.

Вопрос № 26.

Особенности строения стебля хвойных растений (сосна, ель)

Хвойные - почти все деревья, редко кустарники с системой главного корня. Хвойные - одни из самых крупных растений как голосемянных, так и в растительном мире. Побеги большей частью двух типов:

удлиненные со спиральным листорасположением (ауксибласты)

укороченные, несущие пучки листьев (брахибласты). У ели, пихты, тиса брахибласты не развиты.

Анатомическое строение стеблей отличается мощно развитой древесиной и менее развитыми корой и сердцевиной. Вторичный прирост стебля обеспечивает камбий.

У хвойных строение стебля сходно со строением его у древесных двудольных. В длину стебель (ствол) растет в результате деятельности конуса нарастания, прирост в толщину обуславливается многолетней работой камбиального кольца. При первичном строении стебель имеет обособленные проводящие пучки, разделенные узкими межпучковыми зонами. В результате работы камбия уже в течение первого года жизни формируется сплошное строение стебля: цилиндр вторичной ксилемы внутрь от камбия и вторичной флоэмы кнаружи от него.

Отличительная особенность строения стебля - наличие вертикальных и горизонтальных смоляных ходов в коре и в древесине. Флоэма состоит только из ситовидных клеток и лубяной паренхимы, клетки - спутницы и лубяные волокна не развиты. Ксилема состоит в основном из трахеид с окаймленными порами (сосудов нет). Весной откладываются широкопросветные водопроводящие трахеиды, осенью - узкопросветные, механические, поэтому границы между годичными приростами хорошо заметны. Либриформа нет.

Структура стебля голосемянных в целом более простая и однообразная, чем у покрытосемянных. По стволам хвойных вода поднимается гораздо медленнее, чем по стволам лиственных древесных пород. Можно предположить, что эволюция древесины (образование сосудов) была одной из причин быстрого расцвета покрытосеменных и расселения их на на обширных пространствах и в различных условиях обитания.

Вопрос № 33.

Луковица, её строение и биологическое значение. Привести примеры

Использование луковиц.

Луковица

Луковица -подземный (реже надземный) побег, у которого уплощенный стебель (донце с сильно укороченными междоузлиями несет мясистые, сочные чешуи, запасающие воду и питательные) вещества (преимущественно углеводы). Луковица - это метармофоза побега, орган возобновления и вегетативного размножения. Это вегетативная часть монокарпического побега луковичных растений. Наружные чешуи луковицы истощаются, подсыхают и играют защитную роль. Луковицы характерны для однодольных растений ряда семейств: Лилейные, Амариллисовые, Ирисовые, но как исключение, встречаются и у двудольных (виды рода Кислица и др.). Общее число луковичных растений превышает 3000 видов.

Строение и биологическое назначение, примеры.

По внешнему виду и внутреннему строению луковицы разнообразны. В зависимости от степени развития боковых почек луковицы бывают простыми , когда почки не невелики (лук, лилия и др.), и сложными - почки в пазухах сухих чешуй крупные, сильно развитые (чеснок).

Морфологическая природа луковичных чешуй различна. У одних растений это утолщенные низовые листья, выполняющие функцию накопления питательных веществ и иногда вегетативного размножения. У других чешуи представляют собой разросшиеся основания (влагалища) срединных листьев, зеленая пластинка которых отмерла и опала. Однако у большинства луковичных растений (нарцисс, подснежник, гиацинт, кринум, многие луки и др.) чешуи обоих типов чередуются в определенном порядке. Такие луковицы называются луковицами смешанного типа.

По строению и расположению чешуй относительно друг друга различают следующие типы луковиц:

имбрикантная (черепитчатая, или чешуйчатая) - основание листа узкое, чешуи лишь краями соприкасаются с рядом расположенными, черепитчато налегая друг на друга (лилии);

туникатная (пленчатая) - основание листа замкнутое, сросшееся, в результате чего каждая предыдущая чешуя полностью охватывает последующую, так что они вложены одна в другую (лук, подснежник, гиацинт и др.)

полутуникатная - основание листа не незамкнутое, так края чешуи не срастаются, вследствие чего каждая предыдущая чешуя не полностью охватывает последующую (пролеска, хиодонокса).

Между основными типами луковиц бывают переходные. Число чешуй в луковице различно. Так она может иметь только одну чешую (кандык сибирский, птицемлемлечник), две - три (виды рябчика), много (большинство луковичных), иногда до 120 чешуй (лилия Кессельринга).

Луковица может быть однолетней (лук, тюльпан, кандык) и многолетней (нарцисс, амариллис, гиацинт, подснежник, пролеска.) у однолетних луковиц к концу периода вегетации луковица сменяется целиком, в истощенных чешуях остается новая замещающая луковица, заложившаяся ранее. У многолетних луковиц отмирает лишь часть более старых чешуй, поэтому в луковице накапливаются чешуи несколько лет.

Функции луковицы:

запасает воду, питательные вещества

вегетативное размножение

орган возобновления

По способу нарастания луковица может быть:

моноподиальной (возобновление идет из верхушечной почки, а цветоносные побеги образуются из пазушных почек - нарцисс, подснежник)

симподиальной (цветоносный побег развивается из верхушечной почки, а возобновление происходит из пазушной - тюльпан, рябчик, лук).

Кроме почек возобновления в пазухах чешуй материнских луковиц многих луковичных растений (тюльпан, некоторые виды лука и др.) закладываются почки, дающие начало мелким дочерним луковичкам - деткам. Они развиваются как на столонах, так и без них. Детки также могут образовываться в пазухах срединных листьев репродуктивной части побега (лилия тигровая, л. Луковиценосная, л. саржент), в соцветии при основании цветоножек (некоторые виды лука)или при нарушении развития цветков на их месте (лук многоярусный). Последнее явление получило название ложного живорождения (вивипария). Иногда детки образуются даже на верхушках листьев (лук волшебный).

Детки - это специализированные органы, служащие для естественного вегетативного размножения. Детки по мере отмирания чешуй материнской луковицы оказываются снаружи её. В результате образуется гнездо луковиц. Сформированные в соцветии и в пазухах срединных листьев репродуктивной части побега детки опадают на землю и укореняются. Число их на побеге возобновления определяет интенсивность естественного вегетативного размножения растений.

Использование луковиц

агрономия (лук, чеснок)

садоводство (декоративные виды луков, лилии, нарцисс, тюльпан и т. д.)

в медицине (в основном в народной)

Вопрос № 56.

Лишайники - симбиотические организмы. Строение, форма тела. Питание, экология, развитие, значение

Отдел лишайники - Lichenomycota

Лишайники - симбиотические организмы, образованные грибом (гетеротрофный микобионт) и водорослями или цианобактериями (автотрофный фикобионт). Двойственная природа лишайников открыта в 60-х годах ХIХ в. С. Шведенером. Насчитывают около 25000 видов лишайников.

Морфологическая основа лишайника образована грибом, обеспечивающим защиту автотрофных компонентов от высыхания и действия крайних температур и снабжение их водой и минеральными солями. Гриб использует углеводы, синтезируемые фикобионтами. Это многоатомные спирты в симбиозе с симбиозе с цианобактериями. Выделение больших количеств спиртов происходит только под влиянием гриба в составе лишайника. Цианобактерии способны к азотфиксации, связанный азот передаётся грибу.

Взаимоотношение гриба и фикобионта не являются гармоничным симбиозом, они неоднозначны и сложны. Гриб может питаться как сапротроф, переваривая отмерших фикобионтов и продукты их обмена, и как паразит, формируя гаустории, которыми он внедряется в клетки водорослей и поглощает их содержимое. Таким образом, партнерство в лишайнике является, скорее, контролируемым паразитом гриба на автотрофе, а не их симбиозом.

Лишайники могут существовать в самых неблагоприятных условиях, где отдельно ни тот ни другой их компонент не смог бы развиваться. Лишайники первыми поселяются на голых скалах и бесплодных почвах. Виды лишайников, в состав которых входят азотфиксирующие цианобактерии, особенно важны, так как обогащают почву соединениями азота.

Наиболее широко распространены лишайники в арктической и высокогорной тундре, где занимают огромные площади. В тайге также много лишайников; в сосновых борах они часто серым ковром устилают почву, растут на стволах деревьев, свисают с ветвей. Есть лишайники на лугах и в степях, встречаются и в пустынях, и в Антарктике, где семь видов лишайников обнаружены на 86 ° ю. ш., т. е. около Южного полюса.

Состав и строение

В составе лишайников встречается около 20 000 грибов, преимущественно сумчатых. Лишь в образовании некоторых, главным образом тропических лишайников, участвуют базидиальные грибы. Гриб, по-видимому, определяет форму всего организма, однако, как недавно установлено, один и тот же вид гриба с разными водорослями может давать морфологически различные структуры, которые ранее относили к разным родам.. выращенный в чистой культуре гриб образует компактные тела, совершенно не похожие на симбиотический организм.

Гифы лишайниковых грибов членистые. Некоторые имеют толстую оболочку, способную разбухать, впитывая воду. Имеются особые жировые клетки, или жировые гифы, содержащие небольшие капли жира. Гифы гриба переплетаясь, образуют плектенхиму, составляющую основу разнообразно дифференцированных талломов лишайников.

Фотосинтезирующие организмы представляют собой одноклеточные и нитчатые зеленые водоросли (у большинства) и цианобактерии. До 90 % лишайников содержат зеленые водоросли родов Trebouxia (одноклеточные), Trentepohlia (нитчатые) нитчатые цианобактерии носток, распадающиеся на цепочки клеток. Всего в лишайниках встречается 26….28 родов водорослей. Выделенные в чистые культуры, они способны восстанавливать морфологию свободноживущих форм. Внутреннее строение лишайников примитивно. У листоватых и кустистых лишайников с верхней и нижней сторон имеются плотные сплетения гиф, образующие коровые слои. У некоторых лишайников коровый слой наблюдается только с верхней стороны. Между коровыми слоями гифы переплетены более рыхло, образуя сердцевинный слой. У структурно более примитивных лишайников фикобионты равномерно распределены по всему сердцевинному слою и в этом случае относятся, как правило, к цианобактериям. Это гомеомерные талломы. У большинства лишайников водоросли располагаются сразу под верхней корой, образуя так называемый гонидиальный слой, и относятся обычно к зеленым. Это гетеромерные талломы.

Характерная особенность лишайников - образование специфических органических соединений, называемых лишайниковыми кислотами. Они откладываются на поверхности гиф в виде кристаллов, палочек, зернышек и т. д. лишайниковых кислот около 300. большинство их бесцветно, но некоторые ярко окрашены и придают талломам лишайников серый, бурый, ярко - желтый, оранжевый или черный цвет. В прошлом их широко использовали для окраски тканей и пряжи, некоторый из них обладают антибиотическим действием.

В качестве запасных питательных веществ в лишайниках накапливаются полисахариды лихенин и изолихенин; белков и жиров мало. Некоторые лишайники синтезируют ценное эфирное масло.

Форма тела

Тело лишайника представляет собой таллом, или слоевище. Различают три основные формы таллома лишайников:

накипные или корковые, - тело в виде корочек или накипи, тесно связанное с субстратом всей поверхностью и практически неотделимое от него. ; к накипным принадлежит около 80 % видов

листоватые - тело в виде листовидных пластинок, прикрепленных к субстрату пучками гиф

кустистые - таллом в виде более или менее разветвленного кустика длиной до 15 см, поднимающегося с земли или свисающего с ветвей.

Размножение

Размножаются только вегетативно, чаще всего просто обломками (фрагментация), но могут формироваться и специальные образования - изидии и соредии, состоящие из гиф гриба, оплетающих несколько клеток водорослей. Соредии формируются внутри слоевища, изидии - на его поверхности. Массовое образование соредий приводит к разрыву корового слоя, и соредии освобождаются. Изидии обламываются под действием ветра и дождя. Попадая в благоприятные условия, изидии и соредии развиваются в новые особи лишайника.

Грибы и водоросли, входящие в состав лишайника, способны размножаться самостоятельно: водоросли- делением клеток и образованием неподвижных спор, грибы - спорами, возникающими вегетативным, бесполым и половым путем. Водоросли, развившиеся из спор, могут жить самостоятельно. Споры грибов, прорастая, дают начало мицелию, который, не встретив соответствующей водоросли, развивается плохо.

Питании, развитие

Воду лишайники способны поглощать как из субстрата, так и всем талломом из воздуха. Поэтому наиболее успешно лишайники развиваются в туманных высокогорных и приполярных областях. Вода проводится капиллярно между гифами. Лишайники способны сохранять жизнь при полном высыхании, набухая и оживая после первого дождя. Их влажность может составлять лишь 2….10 % сухой массы, и тогда фотосинтез прекращается. В таком анабиозе некоторые виды могут выдерживать яркий солнечный цвет, сильное нагревание и холод. Прекращение фотосинтеза связано с тем, что верхняя кора лишайника становится непрозрачной, высыхая, и не пропускает к водорослям солнечный свет. Влажный лишайник не способен переносить таких экстремальных условий. Во время дождя лишайники очень быстро поглощают воду (в три - пять раз больше своей массы). Фотосинтез идёт наиболее интенсивно при влажности 65…90 %. Во многих местообитаниях влажность лишайников колеблется в течение суток и фотосинтез возможен лишь в течение нескольких часов после смачивания росой.

Лишайники светолюбивы. К субстрату нетребовательны, так как способны поглощать минеральные вещества из осадков и атмосферной пыли.

Слабый фотосинтез и скудное минеральное питание определяют медленный рост лишайников. Накипные лишайники за год увеличиваются в диаметре на 1….8 мм, а листоватые и кустистые вырастают на 1….35 мм. Живут лишайники очень долго. Если, исходя из размеров, рассчитывать возраст некоторых экземпляров, то он составит более 4500 лет.

Экология

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и могут служить индикатором его чистоты. В местах, где воздух загрязнен дымом, копотью, сернистым газом, лишайники не растут. Их особая чувствительность к токсичным веществам связана с неспособностью выделять впитанные элементы. Видовой состав лишайников и скорость их роста используются как показатели степени загрязненности среды. Лишайники способны связывать тяжелые металлы на клеточных стенках, предотвращая разрушение цитоплазмы. Изучение их химического состава позволяет следить за присутствием тяжелых металлов и других загрязнителей вокруг промышленных центров. Лишайники используют и для контроля за выпадением радиоактивных осадков.

Значение и использование

Как автогетеротрофные организмы лишайники одновременно аккумулируют солнечную энергию, создавая органическое вещество, и разлагают органические и минеральные вещества. Выделения лишайников растворяют не только известковые, но и кремнеземистые соединения. В трещинах и углублениях разрыхленной породы задерживаются пылеватые частицы, накапливается гумус. Первыми обычно поселяются накипные лишайники, вытесняемые позднее более крупными листоватыми и кустистыми, затем мхи, травы и, наконец, мелкие кустарники. Эта работа определяет их значение в природе.

Виды лишайников, объединенные под названием «ягель» (олений лишайник, исландский мох и др. виды цетрарий иалекторий) имеют наибольшее экономическое значение. Они широко распространены в тундре, где служат главным зимним кормом для северного оленя. Олени чувствуют запах лишайника под снегом и могут доставать его даже со значительной глубины. На восстановление пастбищ требуется 10…30 лет. Наиболее ценные тундровые оленьи пастбища - кладониевые.

Используют в медицине для получения слизистых отваров и в парфюмерии для изготовления духов.

Лишайники, поселяющиеся на деревьях, не являются паразитами, но, безусловно, вредны, так как на них поселяются вредные насекомые. На ветвях и стволах деревьев в виде сероватых или чернобурых длинных косм растут различные виды уснеи и алектории.

Вопрос № 65

Отдел покрытосеменные. Общая характеристика. Значение покрытосеменных в природе и жизни человека. Критерии эволюционной продвинутости

Общая характеристика

Покрытосемянные, или магнолиевые, или Цветковые, - самый крупный отдел растений. Он насчитывает более 500 семейств, примерно 13 тыс. родов и не менее 250 тыс. видов, превосходя по численности все остальные группы высших растений, вместе взятые.

Отдел покрытосемянные большинство систематиков подразделяют на 2 класса: Двудольные и Однодольные. Эволюция этих классов, связанных с общностью происхождения от двудольных предков, шла разными путями, вследствии чего каждый из них имеет характерные отличия. Длительная самостоятельная эволюция столь далеко развела эти группы, что однодольные растения не скрещиваются с двудольными и прививок между ними не получено.

Покрытосемянные господствуют на большей части суши и играют решающую роль в формировании растительного покрова. Они обладают поразительной пластичностью, поэтому существуют в различных экологических условиях, произрастая во всех климатических зонах. Огромные потенциальные возможности покрытосемянных связаны с прогрессивными изменениями их структуры.

Критерии эволюционной продвинутости

Важнейшее изменение - появление цветка, который выполняет функции бесполого и полового размножения. Существенная часть цветка - пестик, образованный в результате срастания краев одного или нескольких плодолистиков (мегаспорофиллов). В нижней части пестика образуется замкнутое полое вместилище - завязь, в которой находятся надежно защищенные семязачатки, в верхней сформировалось рыльце, способствующее улавливанию и удержанию пыльцы, а также стимулирующее ее прорастание. Пестик по форме напоминает сосуд, с чем связано название «Angiospermae» (греч. Ангилос - сосуд, сперма-семя). После оплодотворения завязь превращается в плод, внутри которого находятся семена, развившиеся из семязачатков; отсюда и название «покрытосемянные» в отличие от голосемянных, у которых семена лежат на мегаспорофиллах открыто - голо. Прочие группы растений не имеют органа, гомологичного плоду, защищающего семена и способствующего их распространению. Кроме того, для покрытосемянных характерны максимально редуцированные мужской (пылинка) и женский (зародышевый мешок) гаметофиты. Необычайно и само оплодотворение у покрытосемянных, получившее название двойного оплодотворения. Биологический смысл этого процесса заключается в том, что только одновременно с зародышем (а не раньше, как у голосемянных) очень быстро формируется триплоидный (а не гаплоидный) эндосперм.

Перестройка коснулась и вегетативных органов. Важнейшие преобразования произошли в проводящей системе. Основными проводящими элементами ксилемы вместо трахеид становятся сосуды, что значительно ускоряет движение восходящего тока. Во флоэме вместо ситовидных клеток возникают ситовидные трубки с клетками спутницами, регулирующими их функции. При развитии побеговой системы у покрытосеменных стало преобладать симподиальное нарастание. А также изменения в жилковании листьев и т. д. таким образом, покрытосемянные получили дополнительные возможности в конкурентной борьбе и в итоге стали, по словам известного отечественного ботаника М. Г. Голенкина, «победитялями в борьбе за существование».

Значение покрытосеменных в природе и жизни человека

Растениеводство и овощеводство. Практическое значение однодольных и двудольных растений одинаково велико, хотя и различно. Однодольные дают человеку незаменимую пищу - хлеб. Это злаки: пшеница, рис, кукуруза, рожь, ячмень, просо, овес и др.. Среди двудольных также есть важнейшие пищевые растения: картофель, соя и другие бобовые, подсолнечник, гречиха, в тропиках - хлебное дерево, маниок, батат и др.. Среди плодовых и овощных ведущая роль принадлежит двудольным: яблоне, груши, вишне, черешне, абрикосу, персику, клубнике, капусте, малине, моркови, свекле, огурцам, томатам, арбузу, дыне, грецкому ореху, смородине, миндалю, винограду. Однодольным: бананам, финикам, кокосам, ананасу, луку, чесноку, спарже.

Сахар в тропиках получают из однодольного растения - сахарного тростника, в умеренных широтах - из двудольного - сахарной свеклы. Среди кормовых велика роль: двудольные - бобовые, однодольные - злаки.

Технические растения - двудольные: лен и хлопчатник, джут, кенаф, конопля (основные прядильные культуры); дуб, бук, липа (поделочная древесина); клещевина, рапс (выработка технического и пищевое масел).

Изготовление лекарств. Среди лекарственных и красильных, дубильных, эфиромасличных, каучуконосов преобладают двудольные растения.

Двудольные и однодольные используют как декоративные растения.

Вопрос № 69

Эволюция цветка. Признаки высокой и низкой организации цветка

Генеративные, иначе репродуктивные, органы выполняют в растении функцию полового размножения. У высокоорганизованных растений репродуктивные органы - сложно устроенные образования. Высшим достижением эволюции полового размножения в мире растений является цветок и его производные - семя и плод.

Цветок - это видоизмененный укороченный побег с ограниченным ростом, приспособленный для образования спор, гамет и полового процесса, в результате которого образуются семена и плоды. Одно из определений цветка принадлежит немецкому мыслителю И. В. Гёте, который был не только поэтом, но и замечательным натуралистом. Он пришел к выводу, что части цветка - чашелистики, лепестки, тычинки и пестик - представляют собой не что иное, как видоизмененные листья. Чашелистики сохраняют еще зеленый цвет, немногим отличаясь от обычных листьев. Венчик, состоящий из лепестков, окружает тычинки (мужскую часть лица) и пестик (женскую часть). Если цветок лишен пестиков и тычинок, он называется соответственно мужским или женским. Для образования семени прежде всего необходимо, чтобы созревающая на тычинках пыльца попала на верхнюю часть (рыльце) пестика, т. е. произошло опыление. Растения идут на самые разнообразные уловки с единственной целью - осуществить опыление.

Американский ботаник Ч. Беси считал, что прогрессивная эволюция цветка осуществляется, как через усложнение, так и через упрощение, и подчеркивал, что полимерные структуры цветков предшествуют олигомерным. Он проанализировал черты вызшей и низшей организации цветков, вегетативных органов и установил критерии уровня эволюционного развития отдельных групп цветковых растений. Затем идеи Беси получили дальнейшее развитие в работах других ученых всего мира.

Древнейшие ископаемые цветки достоверно известны начиная с середины мелового периода. Относительно происхождения обоеполого цветка существуют различные гипотезы. Наиболее распространена и хорошо обоснована эвантовая (греч. Эвантиум - настоящий цветок), гипотеза, разработанная Арбером и Паркиным в начале ХХ века. Согласно этой гипотезе цветок - это метаморфизированный укороченный спороносный побег, первоначально напоминавший обоеполую шишку вымерших голосемянных. Мегаспорофиллы в процессе метаморфоза превратились в плодолистики , а микроспорофиллы - в тычинки. Эти видоизменения многие исследователи связывают с приспособлением покрытосемянных к насекомоопылению (энтомофилии). Примитивные цветки имели значительные размеры и удлиненное цветоложе, на котором располагались многочисленные микро- и мегаспорофиллы, прикрытые бесплодными листьями, составляющими первичный околоцветник. Микроспорофиллы дали начало тычинкам, а мегаспорофиллы - пестикам. Самыми древними и архаичными семействами являются магноливые, лютиковые, кувшинковые. Есть и другая точка зрения, тоже разработанная в начале ХХ века. Веттштейном и Энглером, получила название псевдантной (греч. Ложный цветок). Согласно этой гипотезе цветок представляет собой видоизмененное соцветие, состоящее из мелких разнополых цветков, возникших из однополых шишек гнетовых и претерпевших в процессе ряд преобразований: редукцию, сближение и срастание. На этой основе гипотезы следует считать наиболее архаичными семейства с раздельнополыми невзрачными цветками (ивовые, казуариновые и т. п.)

Обе эти гипотезы являются фолиарными, так как исходят из представлений, что цветки образовались из листостебельных побегов. Еще есть гипотезы теломные (греч. - конечные побеги). Согласно этим гипотезам все части цветка могут быть выведены из теломов, т. е. цилиндрических структур, свойственных проптеридофитам, или риниофитам.

Внешний вид цветка связан с опылением. Самые мелкие цветки (размером в доли миллиметра) - у ряски. Самые крупные цветки - у паразитической раффлезии Арнольди. Самый простой способ опыления - самоопыление, когда пыльца с тычинок опыляет пестик того же цветка. Порой самоопыление происходит внутри закрытых бутонов, которые даже не распускаются. Следующий, более сложный способ опыления - опыление ветром, когда пыльцу с цветка на цветок переносят случайные воздушные потоки. Однако около 80% всех видов цветковых растений опыляется иным способом - насекомыми. Впервые, ученый натуралист К. Шпренгель пришел к выводу, что красота и аромат цветков необходимы для привлечения насекомых, которые собирают нектар и попутно опыляют цветок.

Сейчас ученым известно, что в ходе эволюции цветок изменялся, все больше приспосабливаясь к содружеству с насекомыми. Те растения, у которых цветки были мелкими, собрали их в соцветия, чтобы они стали заметнее. Лепестки окрасились в яркие, бросающиеся в глаза тона. Возник аромат - главное, благодаря чему насекомые издали замечают цветок. Появился нектар - то, ради чего они его посещают. Чаще всего нектар выделяется мелкими капельками, и это не случайно. Чтобы собрать его, насекомому приходится облетать большое кол - во цветков, невольно производя опыление.часто на лепестках имеются специальные путеводные знаки (яркие пятнышки, пунктиры), показывающие путь к нектару.в цветок без указателей насекомое не пойдет. Бывает лепестки оборудуются бугорками, гребнями, смертельными ловушками: липкие «пояса» на стеблях и цветоножках. Цветки каждого растения приспособлены к опылению определенными насекомыми и даже животными.

Вопрос № 78.

Сем. Polugonaceae. Общая характеристика, значение

Семейство Гречишные (Polugonaceae). Около 800 видов (30….35 родов) этого семейства распространены по всему земному шару. Наибольшее видовое разнообразие в Центральной и Южной Америке - деревья, кустарники, травы. Во внетропических областях Северного полушария произрастают преимущественно травы. В Средней Азии и Прикаспии на перевеваемых песках растет песках растет кустарник джузгун (Calligonum). Его широко используют для закрепления песков. Листья очередные, простые, с раструбом в виде перепончатой трубки, охватывающей стебель. Раструб образуется из сросшихся прилистников. Стеблевые узлы часто вздутые. Цветки актиноморфные, обоеполые или однополые, собраны в колосья, кисти, метелки. Околоцветник простой, двухрядный, из трех - шести листочков; чашечковидный у ветроопыляемых (щавель) или венчиковидный у насекомоопыляемых (гречиха). Шесть - девять тычинок расположены в 2 круга. Гинецей лизекарпный из трех, реже двух - четырех плодолистиков, образующих одногнездную верхнюю завязь с единственным семязачатком. Плод - орешек, реже семянка. Семена с зародышем, окруженным обильным эндоспермом.

Горец (Polugonum) - объединяет 280 видов различных жизненных форм. В нашей флоре 160 видов трав с окрашенным околоцветником. Формула цветка *Р5А3+3G(2….3). По выгонам, вдоль дорог распространен спорыш, или птичья гречишка (P. aviculare), - однолетник, с приподнимающимся стеблем, мелкими листьями и пазушными беловатыми цветками. Это хорошее кормовое растение, выносящее вытаптывание.

Горец сахалинский, или сахалинская гречиха(P. sachalinense), - многолетнее корневищное растение, ежегодно развивающее побеги высотой 2…5 м. в природе распространен в Китае, Японии, на Сахалине, Курильских островах. Культивируется как силосное растение. Горец вьюнковый (P. convolvulus) - вьющийся однолетник, часто встречающийся по всему Северному полушарию, полевой сорняк - вызывает полегание хлебов.

Гречиха посевная (Fagopyrum esculentum) - однолетник с красноватым стеблем высотой 50…70 см и серцевидно - стреловидными листьями. Белые и розовые пахучие цветки находятся в пазушных кистях. Формула цветка *Р5А5+3G(3). При основании тычинок нектарники. Цветки характеризуются гетеростилией. Орешки остротрехгранные, коричневые. Гречиха - ценная сельскохозяйственная культура, дающая муку и крупу, прекрасный медонос. Гречиха введена в культуру в Центральной Азии более 4000 лет тому назад, к нам завезена монголами из Западных Гималаев, возделывается с I… .II вв. н. э. Россия и Украина - главные производители гречихи. Гречневая крупа (очищенные от околоплодника семена) содержит железо, кальций, фосфор, витамины В1 и В2, легкоусвояемые белки. Является ценным диетическим продуктом. Листья и цветки служат для производства препаратов рутина.

К семейству Гречишные принадлежат широко распространенный щавель (Rumex), а также ревень (Rheum), возделываемый как лекарственное и огородное растение. В пищу употребляют у щавеля листья, у ревеня черешки листьев.

Вопрос № 90

Зона тундры. Климат. Растительность. Экологические условия

Тундра (финск. Tunturi - безлесная, голая возвышенность) - это пространства субарктических широт Северного полушария с преобладанием мохово - лишайниковой растительности, а также низкорослых многолетних трав, кустарников и низкорослых кустарников. Корни трав, стволы кустарников скрыты в моховой и лишайниковой дерновине. Главная причина безлесья тундры - низкие температуры воздуха в сочетании с высокой относительной влажностью сильные ветры, многолетняя мерзлота, неблагоприятные условия для прорастания семян древесных растений на мохово-лишайниковом покрове.

Растения в тундровой зоне прижимаются к поверхности к почвы, образуя густо переплетающиеся побеги в форме подушки. Ведущую роль здесь играют такие растения, как осока, лютики, некоторые злаки, багульник, листопадные кустарники - ива, береза, ольховник. В июле тундра покрывается ковром цветущих растений. На прогреваемых участках берегов рек, озер можно встретить полярные золотые маки, одуванчики, полярные незабудки, звездчатки, розовые цветки мытника.

По преобладающей растительности различают 3 подзоны в тундре:

арктическая тундра, которая на севере граничит с зоной снегов и льдов. Средняя температура самого теплого месяца (июля) не выше +6С°, поэтому растительный покров разорванный. Он состоит из лишайников, низкорослых трав и кустарничков (кустарник здесь отсутствует). Растительность покрывает только 60% всей поверхности. Значительную площадь занимают болота (верховые), много озер.

мохово-лишайниковая тундра. Она расположена в средней части природной зоны. Участки моховой тундры из различных видов мхов чередуются с лишайниковыми тундрами из сфагновых мхов, не образующих сплошного покрова. Кроме этого здесь встречаются осока, мятлик, стелющаяся ива.

кустарниковая тундра. Она располагается южнее, чем мохово лишайниковая. Кустарниковая тундра на юге переходит в лесотундру. Средние температуры воздуха в июле до +11С°, поэтому широко распространены кустарниковые заросли в долинах рек. Они состоят из полярной ивы, кустистой ольхи. Местами заросли ивняка поднимаются в рост человека. Кустарниковая тундра Дальнего Востока богата густыми зарослями кедрового стланика. В районах этой подзоны тундры кустарник является важным источником топлива. В кустарниковой тундре , 5ак и в арктической, большие площади заняты озерами, моховыми и осоковыми болотами, речными долинами.

Почвы тундры маломощные, тундрово - глеевые и торфянистые, они неплодородны. Повсеместно здесь распространены мерзлые грунты с маломощным деятельным слоем.

Почти все растения тундры - многолетние. Захваченные морозом в цветении или при завязывании плода, они прерывают развитие. Весной они продолжают цвести или формировать семена.

Суровыми условиями жизни растений объясняется ничтожный прирост у них органической массы. Лишайники нарастают 1-3 мм в год. Растения тундры выработали своеобразные формы, которые помогают им наилучшим образом использовать тепло и защититься от ветра (шпалерная форма кустарников, подушкообразная). Растения в тундре «жмутся» к земле. Благодаря этому они меньше подвергаются иссушающему действию ветра получают больше тепла, так как почва здесь прогревается сильнее, чем воздух. У многих тундровых растений крупные цветки и ярко окрашены, их хорошо заметно издали. Для растений это очень важно для опыления.

Использованная литература

И. И. Андреева, Л. С. Родман. Ботаника: учебник./ издательство «Колосс» - Москва

, 2005 г. - стр. 3 - 4, 72 - 78, 146 - 149, 187 - 191, 250 - 254, 319 - 322, 322 - 331.

Т. П. Ларькина, Н. Л. Колясникова. Анатомия и морфология высших растений, часть 1: ботанический практикум. - Пермь: Перм. гос. сельхоз. акад., 2005 г. - стр. 5, 29 - 34, 70 - 71, 89 - 95.

Размещено на Allbest.ru

...