2651

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

В.Т. Попова

БОТАНИКА МОРФОЛОГИЯ. АНАТОМИЯ РАСТЕНИЙ

Лабораторный практикум

Воронеж 2008

3

Введение

Курс морфологии и анатомии растений в учебных планах лесохозяйственного факультета невелик, в то же время он должен учитывать специфические особенности подготовки лесных специалистов. В системе общей профессиональной подготовки по курсу «Ботаника» он читается в первом семестре в объѐме 18 часов лекционных и 18 часов лабораторных занятий; завершающая форма отчетности – зачет.

Всвязи с ограничением времени, отведенному на лабораторные занятия

всоответствии с учебным планом, студенты не имеют возможности самостоятельно готовить многие препараты. Поэтому рекомендуется использовать препараты фабричного изготовления или заранее приготовленные на кафедре. Вместе с тем на лабораторных занятиях студент достаточно хорошо должен освоить лабораторную технику, методику изготовления и исследования временных и постоянных препаратов.

Данный лабораторный практикум составлен на основе опыта преподавания морфологии и анатомии растений на лесохозяйственном факультете.

При изучении анатомии растений, как ни в какой другой науке, огромное значение имеет рисунок, который должен отражать все наиболее существенное, увиденное на препарате. Рисунок выполняется простым карандашом и снабжается соответствующими обозначениями и подписями.

Знание студентов регулярно проверяются в форме текущего опроса, контрольных работ, коллоквиумов, морфологического описания и сдачи латинских названий растений – индикаторов напочвенного покрова.

З а н я т и е № 1

Тема: МОРФОЛОГИЯ ПОБЕГА И ЛИСТА. АНАЛОГИЧНЫЕ И ГОМОЛОГИЧНЫЕ ОРГАНЫ

Цель: изучить морфологическое строение побегов, листьев, почек, видоизменение побегов и листьев; усвоить понятия – аналогичные и гомологичные органы.

Материал: побеги ясеня, сирени, груши, шиповника (раздаточный материал); побеги яблони, жимолости, терна, клена остролистного, дуба, рябины, липы (демонстрационный материал); гербарная коллекция побегов, листьев и их видоизменений.

Оборудование: предметные стекла, скальпели, лезвия, препаровальные иглы, лупы.

4

Р а б о т а 1. Строение побега ясеня.

Рис. 1. 1) стебель,

2)лист,

3)узел (участок стебля, несущий листья),

4)междоузлие (часть стебля между узлами),

5)верхушечная почка,

6)пазуха листа,

7)боковая пазушная почка,

8)листовой рубец (место прикрепления листа),

9)листовые следы (проводящие пучки),

10)почечное кольцо.

Ра б о т а 2. Строение цветочной и ростовой почки сирени. Рассмотреть на продольном срезе.

Рис. 2. Ростовая почка:

1)конус нарастания,

2)зачатки листьев,

3)зачаточные пазушные почки,

4)почечные чешуи.

Ра б о т а 3. Морфология листа.

Рис. 3. Простой лист груши:

1)прилистники,

2)черешок,

3)листовая пластинка.

Рис. 4. Сложный лист шиповника:

1)прилистники,

2)листовые пластинки,

3)черешочки,

4)рахис.

Ра б о т а 4. Рассмотреть и проанализировать гербарную коллекцию листьев. Зарисовать по книге И.М. Хомяковой «Лесные травы» следующие рис.: 1 (с. 8), 2 (с. 9), 4 (с. 11), 5 (с. 12), 6 (с. 13), 7 (с. 15), 8 – I, II, III, IV (с. 16), 9 – а, б, в, г, д ( с. 18).

Ра б о т а 5. Видоизменение побега и листа. Гомологичные и аналогичные органы.

Проанализировать живой и гербарный материал.

5

Во п р о с ы

кконтрольной работе по теме: «Морфология побега и листа»

1.Вегетативные и репродуктивные органы растений.

2.Побег, узлы и междоузлия.

3.Строение ростовой и цветочной почек.

4.Классификация почек по расположению, количеству, происхождению, продолжительности жизни.

5.Морфологическая классификация листьев.

6.Видоизменения побега, листа.

7.Аналогичные и гомологичные органы.

Библиографический список

1.Хомякова, И. М. Лесные травы [Текст] / И. М. Хомякова. – Воронеж : Издво ВГУ, 1990. − С. 7-30.

2.Хржановский, В. Г. Курс общей ботаники [Текст] : учеб. В 2 ч. Ч. 1. Цитология, гистология, органография, размножение / В. Г. Хржановский. −

М. : Высш. шк., 1982. − Т. 1. − С. 194-209, 236-261.

З а н я т и е № 2

Тема: МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАСТЕНИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТЕНИЙ ШИРОКОЛИСТВЕННОГО И ХВОЙНОГО ЛЕСА

Цель: освоить методику морфологического анализа растений и их определения, определить растения-индикаторы напочвенного покрова дубрав, определить растения-индикаторы напочвенного покрова хвойных лесов и торфяных болот.

Материал: гербарий.

Оборудование: лупы, препаровальные иглы.

Р а б о т а 1. Морфологический анализ вегетативных органов растений лесного напочвенного покрова.

С х е м а а н а л и з а I. Жизненная форма

II. Тип корневой системы, видоизменения подземных органов. III. Положение стебля в пространстве.

6

IV. Листорасположение, наличие прилистников, способ прикрепления листа к стеблю.

V. Лист простой:

1.с цельной листовой пластинкой, описать – а) форму листовой пластинки, б) основание листовой пластинки,

в) верхушку листовой пластинки, г) край листовой пластинки, д) жилкование листовой пластинки,

2.с расчлененной листовой пластинкой (дать название),

3.особые формы листьев с цельной листовой пластинкой (дать название).

VI. Лист сложный (дать название).

Ра б о т а 2. Освоение методики определения растений лесного напочвенного покрова по вегетативным органам.

Ра б о т а 3. Морфологический анализ и определение травянистых растений дубрав.

Ра б о т а 4. Морфологический анализ и определение растений напочвенного покрова хвойных лесов и торфяных болот.

Библиографический список 1. Хомякова, И. М. Лесные травы [Текст] / И. М. Хомякова. – Воронеж : Издво ВГУ, 1990. − С. 7-30.

З а н я т и е № 3

Тема: СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ. ПЛАСТИДЫ. КАРИОКИНЕЗ

Цель: ознакомиться со строением микроскопа и основными приемами работы с ним. Изучить общее строение растительной клетки, изучить пластиды, проследить процесс митоза в кончике корешка лука.

Материал: препарат кожицы лука, побеги селагинеллы; плоды рябины, шиповника, клубни картофеля; постоянные препараты кончика корня лука; коллекция побегов и листьев для отчетного контрольного задания.

7

Оборудование: микроскопы, предметные стекла, покровные стекла, препаровальные иглы, лезвия, полоски фильтровальной бумаги, вода, стеклянные палочки.

Р а б о т а № 1. Устройство микроскопа. Правила работы с микроскопом.

УСТРОЙСТВО МИКРОСКОПА Возникновение и развитие анатомии растений связано с изобретением и

дальнейшим улучшением микроскопа. Очень долгое время на вооружении анатомов были только световые (фотонные) микроскопы, позволяющие увеличить изображение до 1800 раз. Текущее столетие ознаменовалось внедрением в анатомические исследования электронных микроскопов, увеличение которых исчисляется сотнями тысяч раз.

В учебной лабораторной практике используются световые микроскопы и для успешного усвоения курса анатомии значение устройства микроскопа и правил работы с ним – необходимое условие. Применяемые в лабораториях микроскопы весьма разнообразны, но все они имеют общий принцип действия и сходное устройство. Здесь мы излагаем устройство микроскопа серии «Биолам» студенческого типа – С-1.

Все световые (оптические) микроскопы устроены довольно просто, просты они и в эксплуатации, однако это не означает невнимательного к ним отношения. Микроскоп – точный и дорогостоящий прибор, и при пользовании им должны соблюдать все необходимые требования.

Оптическая схема микроскопа состоит из двух систем: осветительной и наблюдательной. Осветительная система включает в себя зеркало, которое может быть заменено осветителем, и конденсор, с апертурной и ирисовой диафрагмой, откидной линзой и съемным светофильтром.

Наблюдательная система состоит из объектива, призмы, окуляра (при монокулярной насадке).

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА Микроскоп устанавливается на столе против левого плеча на расстоянии

ширины ладони от края стола. Справа от него располагаются принадлежности для записи и рисования и место для приготовления препаратов. Для правильной работы очень важно подобрать высоту стула, чтобы работать без напряжения. На каждом рабочем месте должны быть чистые предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пинцет, скальпель, лезвия, стеклянные палочки, дистиллированная вода, мягкие хлопчатобумажные салфетки. Реактивы и необходимый материал для приготовления препаратов указываются в каждой работе.

ПОДГОТОВКА МИКРОСКОПА К РАБОТЕ Перед началом работы необходимо тщательно протереть чистой мягкой

салфеткой окуляр, фронтальные линзы объективов и зеркало. На них не должно быть никаких пятен. Прикасаться пальцами к оптическим частям

8

микроскопа нельзя, так как на них остаются жирные пятна. После этого необходимо установить микроскоп на освещенность. Эта операция чрезвычайно важна, так как от освещенности зависит то, что можно увидеть в микроскоп. При установке освещенности необходимо проделать операции в следующем порядке:

1.Устанавливают объектив малого увеличения (наблюдения всегда начинают с малого увеличения).

2.Макровинтом опускают тубусодержатель (или поднимают), чтобы расстояние между фронтальной линзой объектива и плоскостью столика составляло 1 – 1,5 см.

3.Конденсор поднимают до упора вверх и открывают ирисовую диафрагму.

4.Глядя в окуляр левым глазом (правый должен быть открыт, если

закрыт – то без напряжения), большим и указательным пальцами обеих рук поворачивают зеркало в сторону источника света и добиваются, чтобы после зрения было молочно-белым.

После установки освещенности нельзя микроскоп передвигать по столу, чтобы не нарушить освещения.

ПОДГОТОВКА ПРЕПАРАТОВ На лабораторных занятиях, как правило, используются постоянные

препараты, но иногда приходится готовить и временные, особенно на занятиях по темам, рекомендованным для УИРС.

Подготовка к анализу постоянных препаратов проста: на препарат надо подышать с обеих сторон и осторожно протереть салфеткой, чтобы на нем не было пыли и жирных пятен. Здесь мы не освещаем технику изготовления постоянных препаратов. Интересующиеся студенты приобретают навыки их изготовления в научном кружке.

При подготовке временных препаратов необходимо тщательно протереть предметные и покровные стекла, причем особая осторожность нужна при работе с покровными стеклами, так как они очень хрупки.

В центр предметного стекла стеклянной палочкой наносят каплю воды, в которую помещают объект. Затем накладывают покровное стекло, осторожно придерживая за уголки двумя пальцами. Одной гранью покровное стекло должно опираться на предметное стекло. Подведя покровное стекло к капле в наклоном положении, его отпускают. Стекло падает, вытесняя из под себя воздух. Нельзя опускать покровное стекло сверху вниз всей поверхностью, в этом случае под ним окажутся многочисленные пузырьки воздуха и объект будет трудно рассмотреть.

9

УХОД ЗА МИКРОСКОПОМ Долговечность и точность работы микроскопа зависит от ухода за ним. Основные правила ухода сводятся к следующему:

1.Оптические части протирать мягкими чистыми тряпочками круговыми движениями, чтобы не наносить рисок.

2.Пыль убирать особой обезжиренной кисточкой, прилагаемой к микроскопу.

3.Нельзя развинчивать объективы.

4.После работы необходимо тщательно проверять микроскоп и протирать его, не допуская на нем наличия капель воды, реактивов.

5.Механические части периодически необходимо смазывать вазелином.

6.Нельзя прилагать усилий при вращении макро- и микровинтов, необходимо выяснить причину неполадок.

7.Переносить микроскоп следует только, удерживая его за основание, на ладони, а не за тубусодержатель. Последнее выводит из строя червячную пару (макровинт).

8.Протирать линзы следует чистым бензином или эфиром.

9.Микроскоп необходимо оберегать от ударов и тряски.

10.Хранить микроскоп надо в футляре или накрытым чехлом в специальном шкафу, отдельно от химреактивов.

Р а б о т а № 2. Строение кожицы сочной чешуи луковицы лука.

Клетка является основной структурной и функциональной единицей любого живого организма (исключая неклеточные организмы). Обычно клетки собраны в группы, соединенные более или менее плотно. Эпидермис, или кожица чешуи лука, представляет собой 1 слой клеток, сложенный плотно, без межклетников. Поэтому на малом увеличении видна сеточка тонких линий. Необходимо помнить, что каждая линия – это оболочки двух соседних клеток. В каждой клетке хорошо заметно плотное шаровидное ядро, расположенное обычно у одной из стенок клетки. Следовательно, в клетке к моменту изготовления препарата была хорошо развита вакуоль, занимающая центральное положение. Цитоплазма же со всеми органеллами оттеснена к оболочке.

На большом увеличении в поле зрения значительно уменьшается число клеток, но в каждой клетке становятся заметными новые элементы ее строения. Необходимо убедиться в том, что клетка – образование объемное, на препарате у многих клеток заметны поперечные стенки и клетка имеет вид вытянутой коробочки.

Внимательно рассматривая оболочки, можно заметить поры – неутолщенные места во вторичной оболочке. Поры – не сквозные отверстия, в этих местах клетки отделены первичными оболочками.

Ядро, более плотное и темноокрашенное, имеет оболочку, ядрышки и кариолимфу. Структура кариолимфы (кариоплазмы) неоднородная,

10

зернистая, в виде более темных сгустков заметен хроматин. Вдоль оболочки заметна очень тонкая пленка фиолетово-оранжевого цвета. Это сухое вещество цитоплазмы, которое уплотнилось после обезвоживания.

Таким образом, в растительной клетке при помощи светового микроскопа легко обнаруживаются оболочка, ядро, ядрышки, хроматин, остатки цитоплазмы.

Рис. 1. 1) клеточная оболочка,

2)цитоплазма,

3)ядро,

4)вакуоль с клеточным соком.

Ра б о т а № 3. Хлоропласты в клетках листа.

Растительная клетка отличается от животной двумя наиболее существенными особенностями: а) наличием хорошо развитой целлюлозной оболочки и б) наличием пластидного аппарата. В зависимости от окраски все пластиды делят на 3 типа:

1.Зеленые – хлоропласты.

2.Оранжевые – хромопласты.

3.Бесцветные – лейкопласты.

Но различия касаются не только внешних черт, они очень глубоки и в функциональном отношении. В хлоропластах происходит важнейший процесс – фотосинтез, хромопласты выполняют, в основном, рекламную роль, но в них обнаружены и запасные жиры. Лейкопласты выполняют функцию отложения веществ в запас, и, в зависимости от типа откладываемых веществ, их подразделяют на амилопласты (крахмалонакопители), протеинопласты (накопители белка) и олеопласты (накопители жира). В живых клетках лейкопласты заметны плохо.

Х л о р о п л а с т ы Хлоропласты можно наблюдать в листьях элодеи или мха мниума. Эти

пластиды имеют форму линзообразных телец (хлорофилловые зерна) величиной 3 – 7 мкм, число их до 40 в клетке. Расположены всегда в цитоплазме, имеют двухкамерную оболочку, все пространство под которой заполнено белковой стромой, пронизано сетью ламелл разной длины. Короткие ламеллы собраны в пачки-граны. Структура стенки ламелл окончательно не выяснена, имеет белково-липоидную природу и на ней в виде одномолекулярного слоя расположены пигменты.

Так как цитоплазма в клетке движется, то она увлекает за собой и хлоропласты, по движению которых и судят о движении цитоплазмы. Чтобы цитоплазма двигалась с большей скоростью, перед изготовлением препарата элодею рекомендуется поместить на некоторое время на освещенное солнцем место или осветить настольной лампой. Лучше всего заметно движение хлоропластов в клетках жилки у основания листа. Здесь же обычно заметны черные полосы – это межклетники заполненные воздухом.