Ботаника как наука, ее цели и задачи; роль ботаники в агрономии.
Ботаника охватывает широкий круг проблем: закономерности внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и родственные связи (филогенез), особенности прошлого и современного распространения по земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой (экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений (ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника).
По объектам исследования в ботанике выделяют фикологию (альгологию) — науку о водорослях, микологию — о грибах, лихенологию — о лишайниках, бриологию — о мхах и др.; изучение микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий, актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку — микробиологию. Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и грибами, занимается фитопатология.
Основная ботаническая дисциплина — систематика растений — разделяет многообразие растительного мира на таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между ними (филогения).В тесной связи с систематикой находится морфология растений, изучающая форму растений в процессе индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) развития.Распространение отдельных видов растений на поверхности земного шара изучает география растений, а особенности распределения растительного покрова на Земле в зависимости от современных условий и исторического прошлого — ботаническая география.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 в агрономии.В своей практической работе агроном должен всегда помнить, что растение — очень сложный организм, жизненные процессы которого непрерывно меняются под влиянием вечно изменяющихся условий внешней среды. Чтобы управлять растением, нужно знать особенности его строения и способность изменяться под влиянием соответствующих условий среды. С основными положениями по этим вопросам студент сельскохозяйственного вуза и знакомится в первую очередь по курсу ботаники. В сельскохозяйственных вузах ботаника является теоретической основой агрономических дисциплин. Нельзя себе представить научную работу луговодов, лесоводов, растениеводов, почвоведов, агрохимиков и других специалистов сельского хозяйства без теоретических знаний экологии и геоботаники.Работа генетиков и селекционеров растений без знаний биологии цветения, роста, развития растений и особенно процессов оплодотворения растений совершенно невозможна.
История развития растительного мира, филогенез и онтогенез.
Единство происхождения растений и животных.
Растения и животные имеют общее происхождение. И те и другие возникли в процессе длительной эволюции. Появление на Земле растений и животных относится к далеким- временам, исчисляемым миллионами лет. Имея общих предков, растения и животные обладают многими сходными чертами и одновременно значительно отличаются между собой. Растительным и животным организмам свойственны обмен веществ, питание, рост, движение, раздражимость и другие. Особенно много сходных черт наблюдается у низших растений и животных. Простейшие одноклеточные представители животного мира и простейшие одноклеточные растения сходны между собой по строению, и в этом случае трудно провести строгую границу между растениями и животными. В то же время между высшими растениями и животными имеется немало отличительных признаков. Наиболее ярким внешним отличительным признаком растений считается наличие у них зеленой окраски. Зеленая окраска, действительно, свойственна огромному большинству видов растений (почти 2/3). Обусловлена она наличием особого красящего вещества — хлорофилла. Хлорофилл образуется у растений в хлорофилловых зернах. У животных хлорофилл отсутствует. Большинство растений отличается от животных неподвижным образом жизни. Обычно растения прикрепляются к субстрату (к почве и другие).Представители же животного мира в большинстве своем, наоборот, обладают подвижным образом жизни. Однако среди представителей животного мира существуют организмы, которые всю жизнь проводят в неподвижном состоянии (например, морская губка или полипы), а среди растений имеются организмы, которые хотя и медленно, но способны передвигаться (слизевики). Отличительной особенностью растений является расчленение их тела, что способствует увеличению поверхности соприкосновения растений с внешней средой. Таким образом, из всего сказанного становится ясно, что отличительные признаки растений и животных являются не абсолютными, а относительными. Это свидетельствует о том, что растения и животные имеют общее происхождение.
Краткая история и основные разделы ботаники.
Значение растений в природе и жизни человека.
Способы питания растений.
Роль русских и иностранных ученых в развитии ботаники.
Биологический круговорот веществ в природе.
Специфические особенности строения растительной клетки.
Протопласт и его производные.
Цитоплазма, химический состав, физическое состояние и функции.
Ядро, его строение, химический состав и функции.
Пигменты пластид и клеточного сока, их характеристика.
Фотосинтез. Космическая роль зеленых растений. Работы К. Л. Тимирязева.
Типы деления ядра и клетки.
Клеточная стенка, ее строение, химический состав, структура.
Видоизменения клеточной стенки. Микрохимические реакции на целлюлозу и лигнин.
Вакуоли и клеточный сок.
Запасные питательные вещества. Формы и место отложений их в клетке и в растениях.
Физиологически активные вещества клетки: ферменты, витамины, гормоны, антибиотики и фитонциды.
Понятие о растительных тканях, их классификация.
Образовательные ткани (меристемы), их строение и функции.
Основные ткани, их строение и функции.
Проводящие ткани, их строение и функции.
Покровные ткани, их строение и функции.
Механические ткани, их строение и функции.
Типы проводящих пучков.
Вегетативные органы растений. Закономерности строения: метамерность, полярность, симметрия.
Морфология побега. Типы листорасположения и ветвления побегов.
Надземные и подземные метаморфозы побега, их характеристика и значение.
Морфология листа. Классификация листьев по морфологическим признакам.
Видоизменения листа.
Анатомическое строение листа.
Морфология корня. Типы корней и корневых систем.
Метаморфозы корня.
Анатомия стебля травянистых растений.
Анатомия стебля древесных растений.
Первичное и вторичное анатомическое строение корня.
Анатомическое строение корнеплодов.
Таксономические единицы в систематике растений. Бинарная номенклатура вида.
Классификация растительного вида. Низшие и высшие растения.
Водоросли, общая характеристика и классификация. Роль в природе и сельском хозяйстве.
Водоросли – растения, живущие преимущественно в воде. Тело их не расчленено на органы и ткани. Органы размножения одноклеточные. Это одни из древнейших представителей растительного мира. Водоросли бывают одноклеточными (хламидоионада, хлорелла) и колониальные. Есть подвижные водоросли, имеющие жгутики, и неподвижные.
Цитологические особенности: клетки покрыты клеточной стенкой. Характерно наличие хроматофоров, носителей окраски. Хроматофоры – органеллы, в которых происходит фотосинтез. Окраска зависит от глубины обитания водорослей: на большой глубине – буро-красные, ближе к поверхности – зеленые. В хроматофорах всех водорослей содержатся пиреноиды, они синтезируют крахмал.
Размножение:
Вегетативное – новые водоросли образуются из обрывков нитей, кусков слоевищ и т.д.
Бесполое – содержимое одной клетки (зооспорангия) делится многократно, образую новые подвижные клетки (зооспоры). Каждая из них дает начало новой особи.
Половое размножение – широко распространено у водорослей. Формы полового процесса разнообразны: изогамия (♂подвижна, ♀ подвижна, одинаковые по размеру), гетерогамия (♂подвижна, ♀ подвижна, ♀ больше, чем ♂), оогамия (♂подвижна, ♀ неподвижна, ♀ больше, чем ♂), конъюгация (сливается содержимое двух вегетативных клеток). Образовавшаяся зигота покрывается толстой клеточной стенкой, накапливает запасные питательные вещества и в состоянии покоя способна легка переносить неблагоприятные условия.
В цикле развития водорослей соотношение диплоидной и гаплоидной фаз различно. У большинства багрянок и некоторых зеленых водорослей происходит чередование спорофита (2n) и гаметофита (n).
Грибы, общая характеристика и классификация. Роль в природе и сельском хозяйстве.
Высшие растения: мхи. Общая характеристика, важнейшие представители и их роль в жизни человека.
Высшие растения: папоротники. Общая характеристика, важнейшие представители и их роль в жизни человека.
За исключением нескольких родов все папоротники - равноспоровые. У них наблюдается смена поколений с преобладание спорофита над гаметофитом.
Спорофит представлен многолетними корневищными травами в странная умеренного климата с крупными, обычно перисторасчлененными листьями – вайи, на нижней стороне которых расположены спорангии. В условия тропического климата встречаются древовидные папоротники.
Листья папоротников нарастают верхушкой.
В спорангиях в результате мейоза образуются споры (n). Спорангии лопаются, споры высыпаются, прорастает заросток (гаметофит).
Заростки представляют собой сердцевидную зеленую пластинку. Точка роста находится в выемке. От нижней стороны отходят ризоиды. На заростке образуются антеридии (в них образуются сперматозоиды) и архегонии ( в ней образуется яйцеклетка).
Во время дождя или обильной росы сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетку. Из зиготы развивается зародыш, затем взрослый спорофит.
Современные папоротники насчитывают около 300 родов и 12 000 видов. Существующие папоротники относятся к 3 из 7 классов: Ужовниковые, Мараттиопсиды, Полиподиопсиды.
Основные представители:
Щитовник мужской, Страусник обыкновенный, Сальвиния плавающая (разноспоровая)
Высшие растения: голосеменные. Общая характеристика, важнейшие представители и их роль в жизни человека.
Отдел Покрытосеменные. Общая характеристика, классификация. Происхождение цветка.
Филогенетические системы Покрытосеменных. Системы А. А. Гроссгейма и А. А. Тахтаджяна.