БОтаника: морфология и анатомия растений введение

Ботаника – одна из старейших, естественных наук. Ее возникновение связано с использованием различных растений в человеческой практике. Растениями человек питался, из них делал одежду, использовал их для лечебных целей. Позднее человек научился культивировать растения, выводить новые сорта, стал отбирать полезные для себя пищевые, лекарственные и технические растения.

Морфология растений занимается изучением внешнего строения растений. О разнообразии форм растений можно судить хотя бы на примере морфологии листа: форма листовой пластинки, ее величина, наличие черешка, край листовой пластинки, опушенность, жилкование.

Анатомия растений изучает внутреннюю структуру растений, т.е. микроскопическое строение органов растений в связи с условиями жизни, возрастом и физиологическими процессами, протекающими в растениях.

Современная система царств живой природы включает 2 надцарства: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты не имеют в клетке оформленного ядра, генетический материал (кольцевая молекула ДНК) находится в цитоплазме и не окружен ядерной мембраной, органелл мало и ни одна из них не имеет двойной мембраны, нет пластид, митохондрий, ЭР, рибосомы мельче (70S типа), основу клеточной стенки составляет муреин, имеются мезосомы.

Выделяют в самостоятельное царство Дробянки, которое включает следующие подцарства:

– эубактерии (настоящие бактерии);

– актиномицеты (метансинтезирующие бактерии);

– цианобактерии (сине-зеленые водоросли).

Эукариоты имеют оформленное ядро, окруженное двойной мембраной, целый ряд органелл, в том числе пластиды, характерные только клеткам растений, рибосомы 80S типа, основа клеточной стенки – целлюлоза.

Делят на 3 царства: 1) растения; 2) грибы и 3) животные.

Царство растений включает следующие подцарства:

– багрянки (красные водоросли);

– настоящие водоросли;

– высшие растения.

Высшие растения включают 4 отдела: Мохообразные, Папоротникообразные, Голосеменные и Покрытосеменные. Отдел Папоротникообразных включает 3 класса: плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные. Иногда ранг классов папоротникообразных повышают до отделов, тогда их число увеличивается до 6.

Высшие растения делят на споровые (мохо- и папоротникообразные) – расселяются спорами и семенные (голо- и покрытосеменные) – расселяются семенами.

Среди высших различают бессосудистые, не имеющие проводящих тканей (мохообразные), и сосудистые с развитыми проводящими тканями (все остальные).

Багрянки и настоящие водоросли относят к низшим растениям (около 150 тыс. видов).

Тело низших растений называется слоевищем, или талломом. Оно имеет вид нити или пластинки различной формы, не дифференцируется на вегетативные органы, т.е. все части слоевища и все клетки выполняют общие функции и имеют одинаковое строение. Всасывание питательных веществ происходит всем телом, которое может быть одноклеточным или многоклеточным.

Тело высших растений расчленено на вегетативные органы. Это листостебельный побег, который осуществляет функцию фотосинтеза и проведения веществ, и корень, который закрепляет растение в почве и извлекает из нее воду и минеральные соли. Это многоклеточные организмы.

Высшие растения характеризуются рядом специфических черт:

1. Автотрофный способ питания путем фотосинтеза.

2. Клеточная оболочка – жесткая углеводная, состоящая из целлюлозы (клетчатки), гемицеллюлозы и пектина. Она придает клеткам растения форму и прочность.

3. Способ поглощения пищи – осмотрофный, т.е. поглощение из внешней среды только жидких и газообразных питательных веществ путем всасывания (адсорбции).

4. Образ жизни – прикрепленный. Для растений подвижность необязательная, т.к. они сами способны создавать питательные вещества, но наблюдаются движения внутри клеток, половых клеток и целых органов по отношению к солнечным лучам.

5. Полярность. Она проявляется в расчленении тела на побеги и корни, в различии между основанием и верхушкой отдельных органов, в строении и работе тканей и клеток, в разной способности к восстановлению утраченных частей (регенерации), например, при укоренении отрезков побегов традесканций, ив и др. корни всегда образуются на нижних концах.

6. Открытый, или незавершенный рост, т.е. способность расти в течение всей жизни. Даже самые старые деревья с полусгнившими стволами каждую весну образуют хоты бы несколько молодых побегов. Рост обычно сосредоточен в точках роста (например, в почках, на кончиках корней), где располагаются образовательные ткани – меристемы. Благодаря росту увеличиваются размеры, и усложняется форма тела растения, образуется множество органов.

Рост – способ перемещения растений и захвата ими нового жизненного пространства. В отличие от животных растения перемещаются с помощью растущих побегов и корней очень медленно и на сравнительно короткие расстояния (например, живучка до 80-100 см в год).

7. Метамерность. Открытый рост ведет к нарастанию одних частей растения над другими. В результате возникает повторяемость строения вдоль продольной оси, называемая метамерия. Каждый метамер включает узел с листом (или листьями), лежащее ниже междоузлие и пазушную почку (или почки).

8. Для подавляющей массы растений характерно расселение зачатками – семенами и спорами.

У растений выделяют следующие типы питания: автотрофный, гетеротрофный и симбиотрофный.

Автотрофный тип характерен для большинства растений. Эти растения строят свое тело из неорганических соединений, используя солнечную энергию, т.е. сами создают органические вещества. Они обладают зеленой окраской, поскольку содержат зеленый пигмент – хлорофилл, способный поглощать солнечный свет.

Относят:

а) зеленые автотрофные растения;

б) насекомоядные растения (например, росянка, жирянка, венерина муходовка) вырабатывают питательные вещества в процессе фотосинтеза + дополнительное питание в результате улавливания насекомых и переваривания их с помощью ферментов и органических кислот, поскольку растут эти растения азотом и другими минеральными элементами почвах.

в) растения-полупаразиты – растения смешанного питания – автотрофного с помощью зеленых листьев, и гетеротрофного – за счет живого организма. Например, омела на ветвях деревьев, марьянник на корнях растений.

Гетеротрофные растения – растения, которые строят свое тело за счет органических веществ, созданных другими растениями, расщепляя их с помощью ферментов.

Растения не имеют зеленой окраски, т.к. им не нужно синтезировать органические вещества, стебли и листья редуцированы, вместо корней присоски, или гаустории, проникающие в проводящие ткани стебля или корня растения-хозяина и откачивающие воду, минеральные соли и органические вещества. Такие растения называют паразитами (повилика, заразиха, петров крест).

К гетеротрофным растениям относятся и растения–сапрофиты (подъельник, гнездовка), которые в отличие от растений-паразитов питаются не за счет живого организма, а за счет остатков отмерших растений и животных.

При симбиотрофном типе питания высшие растения тесно сожительствуют с другими организмами. При этом наблюдается взаимное использование продуктов обмена веществ для питания.

Микотрофный тип устанавливается при симбиозе высшего растения с грибами. Микориза гриба обеспечивает растение водой и минеральными веществами, грибы же используют углеводы и другие органические вещества, синтезируемые высшими растениями.

Примером бактериотрофного типа питания растений является симбиоз клубеньковых бактерий (Rizobium) с бобовыми растениями. За счет азота атмосферы происходит обогащение азотистыми соединениями, как самих растений, так и почвы.

Высшие растения питаются через корни и листья. Через листья осуществляется углеродное питание (фотосинтез), т.е. ассимиляция зелеными листьями СО₂ из атмосферы с помощью солнечной энергии. Поэтому фотосинтез называют воздушным питанием. Через корни растение поглощает Н₂О, минеральные вещества и незначительное количество органических соединений – корневое питание.