Разделы ботаники

Ботаника включает в себя ряд исторически сложившихся разделов, каж­дый из которых решает свои задачи и использует свои собственные методы исследования.

Морфология изучает внешние формы и внутренние структуры. Этот раз­дел часто называют структурной ботаникой. Это первоначальная и совершен­но необходимая основа для всех других ботанических дисциплин. Морфоло­гия в свою очередь включает в себя ряд разделов: цитологию, гистологию, анатомию, гистохимию, эмбриологию. Морфология главными своими ме­тодами считает наблюдение и описание.

Физиология исследует жизненные процессы, присущие растениям.

Систематика ставит своей задачей восстановить пути эволюционного развития растительного мира. Кроме того, цель систематики состоит в описа­нии существующих видов и распределение их по таксонам.

Разделом ботаники является палеоботаника.

Фитоценология изучает растительные сообщества — фитоценозы.

Экология исследует взаимосвязь растений со средой, влияние среды на структуру растений и их жизнедеятельность.

География растений изучает распределение видов растений и фитоценозов на поверхности Земли в зависимости от климата, почв и геологической истории.

Часть первая.

МИКРО- И МАКРОМОРФОЛОГИЯ

Глава 1

ЦИТОЛОГИЯ (учение о клетке)

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ ЦИТОЛОГИИ

Цитология — наука о структуре клетки и ее жизнедеятельности.

Первым увидел клетку английский естествоиспытатель Р. Гук при изучении покровной ткани бузины — пробки. Он усовершенствовал мик­роскоп, изобретенный Г. Галилеем в 1609 году. В 1665 г. Р. Гук впервые применил термин «клетка». Поскольку пробка состоит из мертвых клеток, имеющих только стенки, возникло ошибочное представление о том, что со стенками связаны основные жизненные свойства клетки.Только в XIX в. содержимое клетки привлекло внимание иссле­дователей.

В 1833 г. английский ботаник Р. Броун обнаружил ядро, а в 1839 г. чешский физиолог Я. Пуркинье — цитоплазму.

Многочисленные факты клеточного строения растений и живот­ных позволили немецким ученым ботанику М. Шлейдену и зоологу Г. Шванну в 1839 г. сформулировать клеточную теорию, суть которой заключается в том, что клетка — это основная элементарная структурная единица всех живых организмов. Клеточная теория доказала един­ство происхождения, строения и эволюции растений и животных.

Во второй половине XIX в. были сделаны новые открытия, обогатившие клеточную теорию. Было установлено деление клеток (Чис­тяков, Страсбургер).

К концу XIX в. цитология окончательно сформировалась в самостоятельную науку.

Устройство биологического микроскопа

Биологический микроскоп — это оптический прибор, при по­мощи которого можно получить увеличенное обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, разме­ры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности глаза.

Микроскоп биологический рабочий МБР-1 широко используется в учебных, а также в медицинских и биологических лабораториях. Он дает увеличение от 56 до 1350 раз.

В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механиче­скую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветитель­ное устройство.

Объектив — одна из важнейших частей микроскопа. При его помощи получают увеличенное действительное изображение объекта и выявляют тонкие детали его структуры. Объектив состоит из металли­ческого цилиндра и вмонтированных в него линз, число которых мо­жет быть различным. Степень увеличения находится в прямой зависи­мости от числа линз. Объектив с большим увеличением имеет 8 — 10 линз. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. Микроскоп МБР-1 снабжен тремя объективами: Х8, Х40, Х90.

Рис. 1. Устройство биологического микроскопа:

9

1 — окуляр, 2 — тубус, 3 — тубусодержатель, 4 — винт гру­бой наводки, 5 — микрометренный винт, 6 — подставка, 7 — зеркало, 8 — конденсор и ири­совая диафрагма, 9 — предмет­ный столик, 10 — револьвер с объективами.

Качество объектива определяет его разрешающая способность. Что же это такое? Невооруженным взглядом человек может различить две очень близко лежащие линии или две точки лишь в том случае, если расстояние между ними будет не менее 0,15 мм (150 мкм). Если же это расстояние меньше, то две линии или две точки сливаются в одну. Таким образом, разрешающая способность глаза человека рав­на 150 мкм. Естественно, чем больше разрешающая способность, тем больше выявляют подробностей строения наблюдаемого объекта. Дан­ные, определяющие разрешающую способность, обозначены на объек­тивах. Чем меньше диаметр фронтальной линзы, тем больше его разре­шающая способность.

Окуляр подобно лупе дает прямое увеличение изображения наблюдаемого объекта. Он не выявляет новых деталей строения. Окуляр устроен намного проще, чем объектив. Он состоит из двух-трех линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объекти­вом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: Х7, ХЮ, Х15.

Для определения общего увеличения микроскопа следует умно­жить увеличение объектива на увеличение окуляра (напр. 90x10).

Осветительное устройство состоит из зеркала и конденсора с ирисовой диафрагмой, расположенной под предметным столиком. Оно предназначено для освещения объекта пучком света.

Зеркало служит для направления света через конденсор и отвер­стие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плос­кую и вогнутую. В учебных лабораториях с рассеянным светом обычно используют вогнутую поверхность зеркала. Зеркало закреплено на

штативе так, что оно может вращаться в двух взаимно перпендикуляр­ных плоскостях.

Конденсор состоит из двух-трех линз, вставленных в металличе­ский цилиндр. При подъеме или опускании его при помощи специаль­ного винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, па­дающий от зеркала на объект.

Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конден­сором; она служит для изменения диаметра светового потока, направ­ляемого зеркалом через конденсор на объект, и состоит из тонких ме­таллических пластинок. При помощи рычажка их можно то соединять, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то разводить, увеличи­вая поток света.

Кольцо с матовым стеклом, или светофильтром, уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передви­гается в горизонтальной плоскости.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, короб­ки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта пере­мещения конденсора, револьвера и предметного столика.

Подставка — подковообразное основание микроскопа. Коробка с микрометренным механизмом, построенным по принципу взаимодей­ствующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно.

Микрометремный винт служит для незначительного перемеще­ния тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, из­меряемые

микрометрами. Полный оборот микрометренного винта пе­редвигает тубу содержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм.

Тубус, или труба — цилиндр, в который сверху вставляют окуляры.

Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, ввин­ченных в его гнезда.

Тубусодержатель несет тубус и револьвер. Он подвижно соеди­нен с коробкой микрометренного механизма при помощи рейки с гре­бенчатой нарезкой и зубчатого колеса, вращаемого рукояткой, называ­емой винтом грубой наводки.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. На столике есть две пружинящие клеммы-зажимы, закреп­ляющие препарат.

Микроскопы модели «Биолам» отличаются от МБР-1 прямоуголь­ной подставкой, тубусодержателем коленчатой формы, предметным сто­ликом прямоугольной формы, конденсором, имеющим дополнительную откидную линзу для работы с объективом малого увеличения.