Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Тульский государственный педагогический университет

имени Л.Н. Толстого

Л.В. Хорун, М.А. Чепурнова

Естествознание (живая природа - растения)

Учебно-методическое пособие

Тула

Издательство ТГПУ им. Л.Н. Толстого

2007 г.

1. Пояснительная записка

Каждая тема состоит из следующих разделов:

1. План изучаемой темы.

2. Рекомендуемая литература.

3. Теоретическая часть, включающая в себя определения ведущих понятий и основное содержание указанной темы.

4. Практическая часть, включающая в себя:

• семинарские занятия (цель и план занятия, вопросы для обсуждения и тестовые задания);

• лабораторно-практические занятия (описание оборудования и хода работы, а также возможности фиксации результатов и выводов по проделанной работе);

• вопросы и задания для самостоятельной работы (контрольные вопросы, задания).

2. Содержание

№ п/п	Название темы	Стр.
1.	Введение Возникновение растительных организмов на Земле. Ботаника как наука. Разделы ботаники
2.	Строение растительной клетки Типы растительных тканей
3.	Надцарство Прокариоты Царство Дробянки: бактерии и цианеи
4.	Грибы - особое царство организмов
5.	Лишайники
6.	Царство растений Подцарство Настоящие водоросли. Подцарство Багрянки
7.	Подцарство Высшие растения Отдел Мохообразные
8.	Отделы: Плауновые, Хвощовые, Папоротникообразные
9.	Отдел Голосеменные
10.	Отдел Покрытосеменные
11.	Жизнь растительных сообществ

3. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

3.1. ВВЕДЕНИЕ.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗМОВ НА ЗЕМЛЕ.

БОТАНИКА КАК НАУКА. РАЗДЕЛЫ БОТАНИКИ

План:

1. Условия возникновения растительных организмов на Земле.

2. Влияние фотосинтеза на эволюцию атмосферного кислорода.

3. Выход первых организмов на сушу.

4. Появление человека и взаимодействие его с растительными организмами. Зарождение науки ботаники.

5. Основные направления изучения растений.

6. Система органического мира.

Рекомендуемая литература:

Теоретическая часть

Подобно всем другим организмам, растение имеет долгую эволюционную историю. Возраст Земли (считая от газопылевого скопления) - 4.5 млрд. лет. Древнейшие из известных ископаемых организмов - четкообразные бактерии из австралийских отложений имеют возраст 3.5 млрд. лет. Более сложные эукариотические организмы появились не ранее 1.5 млрд. лет назад. Следовательно, около 2 млрд. лет бактерии были единственной формой жизни на Земле.

Считается, что первые клетки образовались в ходе последовательных случайных событий, когда в атмосфере Земли взаимодействовали между собой газообразные азот, вода и углекислый газ. Кислород, который сейчас составляет 21% земной атмосферы, практически отсутствовал, пока его в большом количестве не начали производить фотосинтезирующие организмы. Следовательно, первые этапы эволюции живого связаны с анаэробной средой. Согласно современным гипотезам вещества, возникавшие в первичной атмосфере, в основном вымывались из нее ливнями и накапливались в океанах, размеры которых увеличивались по мере остывания Земли. Органические молекулы, попав в океан, служили источником энергии для клеткоподобных структур. Поэтому первые организмы по способу питания относятся к гетеротрофам (heteros - другой, trophos - питающийся). Гетероторофом считается организм, зависящий от внешнего источника органических молекул. К этой группе сейчас относятся все животные и грибы, большинство бактерий.

По мере увеличения численности примитивных гетеротрофов запас сложных молекул, от которых зависело их существование, начал истощаться. Началась конкуренция. В результате элиминации (вымирания) наименее приспособленных возникли организмы, способные создавать богатые энергией молекулы из простых неорганических веществ - автотрофы (самостоятельно питающиеся).

Доказательства существования фотосинтетических организмов были найдены в породах возрастом 3.4 млрд. лет, т.е. на 100 млн. лет более молодых, чем те, в которых обнаружены первые свидетельства жизни.

Появление фотосинтеза повлияло на увеличение количества газообразного кислорода в атмосфере. Это имело 2 последствия:

1. Часть кислорода во внешнем слое атмосферы стала превращаться в озон, который является защитным экраном для живых организмов Земли. Около 450 млн. лет назад организмы, защищенные озоновым слоем, уже могли выживать у поверхности воды и на суше.

2. Это дало возможность более эффективно использовать богатые энергией углеродсодержащие молекулы, образованные в ходе фотосинтеза, позволив организмам расщеплять и окислять их в процессе дыхания. Дыхание дает значительно больше энергии, чем любое бескислородное разложение.

До того, как атмосфера стала аэробной, существовали только лишенные ядерных оболочек прокариоты, генетический материал которых не организован в хромосомы. К прокариотам относятся бактерии и цианеи. Увеличение концентрации свободного кислорода сопровождалось появлением первых эукариот, имеющих ядерные оболочки, хромосомы и ограниченные мембранами органеллы.

Логику строения тела растения легче всего объяснить на основе длительной эволюционной истории, и особенно с учетом факторов, действовавших при выходе организмов на сушу. Автотрофам для существования нужны следующие факторы: свет, вода, углекислый газ, кислород (для дыхания) и некоторое количество минеральных веществ. На суше почти все эти факторы есть, но существуют определенные проблемы с использованием воды. Растения используют следующую стратегию. Корни закрепляют их в грунте и поглощают воду из почвы, а стебли служат опорой основным фотосинтетическим органам - листьям. Вода поступает в корневые волоски, а в конечном итоге выводится наружу листьями. Все надземные части растения покрыты кутикулой, снижающей потери воды, но одновременно затрудняющей необходимый газообмен между растением и окружающей средой. Эта дилемма решается с помощью устьиц, которые открываются и закрываются в ответ на внешние и внутренние сигналы. Стебель растения служит для транспорта веществ через сосудистую систему, связывающую фотосинтезирующие и нефотосинтезирующие органы растения. Эта система состоит из двух основных компонентов - ксилемы (транспортирует воду) и флоэмы (транспортирует органические вещества). Поэтому основная группа растений носит название сосудистые. В отличие от животных, растения всю жизнь растут. Их рост обеспечивается меристемами - ограниченными участками тканей, постоянно сохраняющих эмбриональное состояние. Кроме того, растения преодолели трудности, связанные с размножением на суше. Сначала у них возникли устойчивые к сухости споры, а затем развились сложные многоклеточные структуры с гаметами (половыми клетками) внутри. У семенных растений зародыш защищен от иссушения и врагов специальными покровами, которые образует родительский организм.

Люди появились в ходе органической эволюции сравнительно недавно. Однако они успели сильнее, чем любое другое животное, перестроить биосферу. Развитие сельского хозяйства, начавшееся 11 000 лет назад, со временем позволило людям специально заниматься наукой.

Ботаника (по Рейену, Эверту и Айкхорну) - это раздел биологии, связанный с изучением, растений, а также (no традиции) бактерий и грибов.

Современная ботаника (по Петрову, Абрамовой, Баландину, МГУ) представляет собой совокупность различных дисциплин, объектом изучения которых является растительный мир (отдельные растения, их сообщества, растительный покров в целом).

Изучение растений продолжалось в течение тысячелетий, однако это изучение разделилось на специализированные направления только за последние 300 лет. Около 150 лет назад ботаника еще относилась к медицине, а в настоящее время это важная научная дисциплина со многими разделами.

Разделы ботаники.

Цитология изучает строение клеток. В ее задачу входит исследование клетки в целом и ее отдельных составных частей.

Анатомия растений изучает внутреннее клеточное строение растений. Строение изучается в связи с функциями отдельных тканей и органов.

Предметом морфологии растений является изучение внешних особенностей строения растений и их отдельных органов (листа, стебля, цветка и т.д.). Морфология классифицирует растения и их органы по особенностям внешнего строения, выделяет определенные типы строения.

В задачу систематики входит классификация растительных организмов. Она приводит в систему огромное разнообразие растительного мира, выделяет определенные единицы классификации -таксоны разного ранга (вид, род, семейство и т.д.). Эти таксоны находятся в строгом соподчинении друг с другом.

Все вышеперечисленные разделы называют общей ботаникой.

Другая группа ботанических дисциплин называется геоботаника. Ее составляют следующие разделы.

География растений изучает закономерности распределения растений и их сообществ по поверхности Земли.

Экология растений изучает разнообразные влияния окружающей среды на растения. Экологические факторы, которые влияют на растения, могут быть абиотическими и биотическими. Среди абиотических факторов выделяют свет, тепло, воду, воздух, почву, определенный климат и рельеф местности. К биотическим факторам относят взаимоотношения растений между собой, взаимодействие их с животными и с человеком.

В задачу фитоценологии входит изучение растительных сообществ (фитоценозов). Понятие фитоценоз проф. А.Г. Еленееский, зав. каф. Ботаники МПГУ, определяет следующим образом: «фитоценоз - это устойчивая совокупность растений, совместно существующих на относительно однородном участке земной поверхности». Фитоценологией изучается флористический состав фитоценозов, состав жизненных форм, экологические группы растений.

Ботаническая география рассматривает зональность растительного покрова. В растительном покрове России выделяют зону тундр, лесную зону, степную зону, зону пустынь.

Система органического мира включает в себя Надцарства:

1). Надцарство Прокариоты (Царство Дробянки - бактерии и цианеи);

2). Надцарство Эукариоты (Царство Грибы, Царство Растения, Царство Животные).