2417

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

В.Т. Попова

БОТАНИКА СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ

Лабораторный практикум

Воронеж 2008

2

УДК 582

П58

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Рецензенты: кафедра физиологии и биохимии растений ВГУ, канд. биол. наук, доц. В.В. Негробов

Попова, В. Т.

П58 Ботаника. Систематика растений [Текст] : лабораторный практикум / В. Т. Попова ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». − Воронеж, 2008. – 44 с.

ISBN 978-5-7994-0296-9 (в обл.)

Лабораторный практикум разработан на кафедре ботаники и физиологии растений ГОУ ВПО «ВГЛТА» в соответствии с рабочей программой дисциплины «Ботаника».

Предназначен для студентов лесохозяйственного факультета специальностей 260400 (250201) – Лесное хозяйство, 260500 (250203) – Садово-парковое и ландшафтное строительство.

УДК 582

Учебное издание

Валентина Трофимовна Попова

БОТАНИКА СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ

Лабораторный практикум

Подписано в печать 29.08.2008. Формат 60х84 /16. Объем 2,75 п. л. Усл. 2,56 п. л. Уч.-изд. л. 3,52. Тираж 150 экз. Заказ

ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8

Отпечатано в УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394613, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

© Попова В.Т., 2008

ISBN 978-5-7994-0296-9 © ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», 2008

3

Введение

Курс систематики 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 во втором семестре в объѐме 18 часов лекционных и 26 часов лабораторных занятий; завершающая форма отчетности – экзамен.

Летом по систематике растений в течение недели проводится учебная практика, где студенты непосредственно в разных типах леса описывают и определяют травянистые растения.

Всвязи с ограничением времени, отведенного 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.

Всистематике растений большое внимание уделяется морфологическому описанию растений их сравнительной характеристике. В данном лабораторном практикуме приводятся схемы описания напочвенного покрова, таблицы сравнительной характеристики однодольных и двудольных растений. Описаны важнейшие семейства однодольных и двудольных растений.

Лабораторный практикум составлен на основе опыта преподавания систематики растений на лесохозяйственном факультете.

При изучении систематики 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: ВОДОРОСЛИ

Цель: изучить отдельных представителей основных отделов и классов. Материал: культура осциллатории, кора дуба с налетом протококка,

постоянные препараты спирогиры, вошерии, гербарные образцы бурых и красных водорослей.

4

Оборудование: микроскопы, препаровальные наборы (иглы, фарфоровые чашечки с водой, стеклянные палочки, предметные и покровные стекла, фильтровальная бумага).

I.Отдел СИНЕ-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ (Cyanophyta)

Общее число видов – около 1400 Среди водорослей сине-зеленые являются самыми древними и самыми

простыми.

Сине-зеленые водоросли имеют одноклеточное и колониальное строение, обитают в водной среде, на поверхности почвы, камнях и даже в горячих источниках.

«Цветение» прудов, озер в летнее время обязано в основном синезеленым водорослям, особенно микроцистису.

Характерной чертой их является сине-зеленая окраска из-за преобладания фикоцианов над хлорофиллом, отсутствие морфологически оформленного ядра, пластид, вакуолей; жгутиковых форм у них нет.

Клеточная стенка (оболочка) их довольно плотная, сильно ослизняющаяся, отчего колонии этих водорослей образуют комки слизи.

Ассимилирующие пигменты располагаются диффузно в постенной части цитоплазмы, которая называется у них хроматоплазмой; центральная часть цитоплазмы, где так же диффузно «разбросано» ядерное вещество, именуется центроплазмой.

В клетках сине-зеленых водорослей запасным углеводом является гликоген (или животный крахмал).

Способ питания – автотрофный, но иногда может быть и гетеротрофный. Размножение большинства сине-зеленых водорослей совершается путем дробления клетки и разрыва нитей на отдельные куски или фрагменты, называемые гармогониями; разрыв нитей происходит по особым крупным клеткам – гетероцистам. Половой процесс не наблюдается. Сине-зеленые водоросли могут иногда переносить неблагоприятные условия, также как и бактерии, в виде спор, образующихся из обычных вегетативных клеток путем формирования у них толстой оболочки.

Иногда сине-зеленые водоросли (Nostoc,Anabaena) могу вступать в симбиоз (сожительство) с грибами и с некоторыми высшими растениями (папоротниками, мхами).

Представители сине-зеленых водорослей: глеокапса, осциллярия, носток.

Р а б о т а 1. Участок нитчатого таллома осциллатории (Oscillatoria)

Взяв иглой небольшую часть из общей массы талломов осциллатории, приготовить временный препарат. При малом увеличении найти место в препарате, где нити талломов лежат свободно. При большом увеличении необходимо обратить внимание на колебательное движение концов нитчатых талломов и различие в окраске коркового слоя (хроматоплазма) и центральной части протопласта (центроплазма), зарисовать.

5

Рис. 1. 1) оболочка клетки,

2)хроматоплазма,

3)центроплазма.

II. Отдел ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ (Chiorophyta) Общее число видов – около 5700

Вэтот крупный отдел объединены водоросли с яркой зеленой окраской, большинство из которых обитают в пресных водоемах.

Зеленые водоросли бывают одноклеточными, колониальными и многоклеточными. У некоторых сложноорганизованных зеленых водорослей намечаются признаки внешней и внутренней дифференциации.

Хроматофоры – самой различной формы, пиреноиды – округлые. Клеточная оболочка целлюлозная или пектиновая, а клетки могут быть

одноядерными и многоядерными.

Размножаются вегетативным, бесполым, половым путем. Половой процесс может проходить по типу:

1.Изогамии, характеризующейся слиянием (копуляцией) двух одинаковых по размеру, но разных по полу гамет, снабженных жгутиками.

2.Гетерогамии, характеризующейся слиянием двух неодинаковых по размеру подвижных гамет: крупной – женской и мелкой – мужской.

3.Оогамии – наиболее совершенного процесса, когда происходит слияние двух неодинаковых по подвижности и размеру гамет: мелкой подвижной – мужской, называемой сперматозоидом, и крупной неподвижной

–женской, называемой яйцеклеткой.

4.Коньюгации, характеризующейся слиянием двух неподвижных (недифференцированных на женские и мужские гаметы) клеток.

Классификация зеленых водорослей Зеленые водоросли объединяют чаще всего в 3 класса:

1.Собственно-зеленые водоросли – Euchloropsida. Большинство из них характеризуются наличием жгутиков, как у зооспор, так и у гамет, но у некоторых собственно-зеленых водорослей подвижных форм нет. В этом случае неподвижные споры часто называются апланоспорами.

2.Коньюгаты - Conjugatae, общим признаком которых является отсутствие жгутиковых форм и наличие полового процесса в виде коньюгации.

3.Харовые – Charopsida - характеризуются начальными признаками внешней и внутренней дифференциации, оогамным половым процессом и многоклеточностью половых органов – оогониев и антеридиев.

Класс Собственно-зеленые водоросли Порядок Протококковые (Protococcales)

В этот класс объединяются одноклеточные и колониальные формы пресноводных водорослей, характеризующихся преимущественно бесполым размножением.

6

Представителем протококковых является широко распространенная (в воде, на сырой земле, на коре деревьев) одноклеточная водоросль хлорококк

– Chlorococcum, часто вступающая в симбиоз с грибами с образованием лишайников.

Клетки хлорококка – округлые, хроматофор – чашевидный; клетки напоминают по виду клетки хламидомонады, но лишены глазка и жгутиков.

Бесполое размножение совершается с помощью двужгутиковых зооспор, половой процесс – изогамный.

Р а б о т а 2. Внешний вид протококка (Protococcus)

Сняв концом иглы немного зеленого налета с коры дуба, приготовить временный препарат. При малом увеличении найти свободно расположенные одиночные особи и скопления. При большом увеличении рассмотреть одиночные особи, тетраэдрические и многоклеточные скопления клеток протококка, зарисовать. Рис. 2.

Класс Коньюгаты (Сцеплянки) Общее число видов – около 4500

Спирогира – Spirogira – нитчатая водоросль, клетки которой имеют цилиндрическую форму, а хроматофоры – спирально скрученную. В хроматофорах хорошо видны пиреноиды. В центре цитоплазмы располагается довольно крупное ядро, как бы висящее на протоплазменных тяжах.

Спирогира размножается вегетативным путем (обрывками нитей) и половым. Половой процесс начинается со сближения нитей, разных по полу

– физиологически «женской и мужской».В клетках нитей, расположеных параллельно, образуются «выросты», растущие навстречу друг другу. После соприкосновения выростов и растворения оболочек в месте их стыка содержимое клеток одной нити переливается в другую. Такая форма коньюгации называется лестничной коньюгацией. В смешавшихся протопластах происходит слияние ядер и образуется зигота. Зигота покрывается плотной оболочкой и после периода покоя приступает к редукционному делению. Из образовавшихся 4 гаплоидных клеток три отмирают, а одна прорастает в новую особь спирогиры.

У спирогиры диплоидна только зигота.

Ра б о т а 3. Отдельная клетка нитчатого таллома спирогиры (Spirogyra) Проанализировать постоянный препарат. При малом увеличении

рассмотреть нитчатую структуру таллома. При большом увеличении обратить внимание на строение хроматофора и положение ядра в клетке, зарисовать.

Рис. 3. 1) оболочка клетки,

2)хроматофор,

3)пиреноиды,

4)ядро.

7

Р а б о т а 4. Спирогира в состоянии коньюгации.

Рассмотреть при малом увеличении, найти зиготы, зарисовать. Рис. 4.

III.Отдел ЖЕЛТО-ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ (Xanthophyta)

Ра б о т а 5. Участок таллома вошерии с половыми органами.

При анализе постоянного препарата при малом увеличении обратить внимание на сифональную структуру таллома, найти крючковидные антеридии (мужские половые органы) и овальные желтоватые оогонии (женские половые органы), зарисовать.

Рис. 5. 1) огоний,

2)антеридий.

Ра б о т а 6. Внешний вид талломов бурых и красных водорослей. Рассмотреть гербарные образцы.

Библиографический список

1.Хржановский, В. Г. Курс общей ботаники [Текст] : учеб. В 2 ч. Ч. 2. Систематика растений / В. Г. Хржановский. − М. : Высш. шк., 1982. − С. 2932, 97-98, 111-120.

2.Родионова, А. С. Лесная ботаника [Текст] / А. С. Родионова. − М. : Лесн. пром-сть, 1980. − С. 107-118.

3.Попова, Н. Н. Ботаника. Систематика низших растений [Текст] / Н. Н. Попова, Т. С. Бугакова ; ВГЛТА. – Воронеж, 2002. − 85 с.

З а н я т и е № 2

Тема: ГРИБЫ

Цель: изучить отдельных представителей основных классов, порядков. Материал: культура мукора, листья дуба, пораженные мучнистой росой

(сухой и спиртовой материал), смонтированные гербарные образцы листьев дуба, плодовые тела трутовиков, высушенные плодовые тела опенка, смонтированные гербарные образцы листьев злака и барбариса, пораженных линейной ржавчиной.

Оборудование: микроскопы, наборы для препарирования, лупы ручные, бинокулярная лупа.

Общее число видов – около 100000 Грибы являются нефотосинтезирующими, гетеротрофными

организмами, чрезвычайно широко распространенными в природе и резко отличающимися от всего остального растительного мира. Прежде всего, клетка грибов имеет следующие отличия:

8

1.Хлорофилла – нет.

2.Пластид – нет.

3.Клеточная стенка (оболочка) – плотная, состоит из веществ, близких к хитину животных.

4.У большинства грибов отмечается многоядерность клеток.

5.В качестве запасного вещества накапливается гликоген.

Слоевище грибов – это, как правило, совокупность нитей, называемых гифами.

Гифы, образуя грибницу, или мицелий, могут быть разветвленными и неразветвленными; обычно гифа растет своей вершиной. Мицелий может быть одноклеточный, часто называемый нечленистым (когда гифы лишены перегородок и представляют в этом случае одну гигантскую многоядерную клетку), и многоклеточным, или членистым. По этому признаку грибы подразделяются на низшие грибы (с одноклеточным, нечленистым мицелием) и высшие (с членистым мицелием).

Образование из плотно сплетенных гифов, напоминающих ткань, называется ложной тканью или плектенхимой. Из плектенхимы часто формируется плодовое тело. Плодовым телом оно называется потому, что в нем образуются споры. Тот слой, где располагаются споры, называется гимениальным, а поверхность плодового тела с этим слоем называется гименофором. Гименофор может быть гладким, трубчатым (белый гриб, масленок и др.), пластинчатым (сыроежка, груздь и др.) и т.д.

У большинства грибов различаются как бы две части: мицелий, живущий внутри того или иного «субстрата» и плодовые тела, располагающиеся на его поверхности.

Плодовые тела – это то, что в обиходе считается «грибом», растущим на поверхности почвы (съедобные, ядовитые грибы и др.), на коре деревьев (различные трутовики) и т.д.

Многие грибы вообще не образуют плодовых тел: у них споры формируются прямо на гифах (различные виды дрожжей).

Размножение грибов У грибов различают 3 типа размножения:

1.Вегетативный.

2.Бесполый.

3.Половой.

Вегетативное размножение совершается с помощью специальных клеток, или «кусков» мицелия, так называемых хламидоспор, оидий, склероций.

Бесполое размножение происходит с помощью зооспор, уредоспор, телейтоспор, которые, попадая в благоприятные условия, прорастают в новые особи. Споры могут быть двух типов:

1.Эндогенные, образующиеся внутри спорангия;

2.Экзогенные, образующиеся на концах гиф и называемые конидиеспорами.

9

Классификация грибов Все грибы, как уже упоминалось, по строению мицелия объединяются в

две большие группы – низшие и высшие грибы.

Низшие грибы характеризуются следующими важнейшими признаками:

1)отсутствием или весьма примитивным (нечленистым) мицелием;

2)преимущественно бесполым размножением (с помощью зооспор и

др.).

К низшим грибам относятся классы:

1.Хитридиевые – грибы без мицелия или с зачаточным мицелием, живущие обычно в водной среде.

2.Оомицеты – грибы с нечленистым многоядерным мицелием, жизненный цикл которых также связан с водной средой.

3.Зигомицеты – грибы с нечленистым, сильно разветвленным мицелием,

иведущие наземный образ жизни.

Высшие грибы характеризуются членистым мицелием. К ним относятся классы:

Аскомицеты – грибы, образующие аскоспоры. Базидиомицеты – грибы, образующие базидиоспоры.

Несовершенные – грибы с бесполым размножением (у этих грибов хотя мицелий и многоклеточный, но размножение бесполое, с помощью конидий).

Класс ЗИГОМИЦЕТЫ

Представителем зигомицетов является мукор – Mucor mucedo. Мукор – это сапрофитный гриб, образующий плесень на хлебе, сыре и на других плохо охраняемых продуктах питания, представляет собой сильноразветвленный нечленистый мицелий. Рассмотрим его жизненный цикл. Мукор размножается в основном бесполым путем. Бесполое размножение состоит в том, что на мицелии образуются спорангиеносцы (прямые гифы, обычно торчащие вверх), несущие округлые спорангии (в виде головки, отчего этот гриб называется головчатой плесенью).

В спорангиях созревает множество спор, с помощью которых этот гриб быстро разрастается, вызывая порчу хлебных изделий, плодов, овощей и т. д.

Половой процесс у мукора (наблюдающийся сравнительно редко), называемый зигогамией, совершается следующим образом. Нити плюс и минус мицелия (разнокачественного в половом отношении) сближаются и в месте соприкосновения как бы отчленяются две клетки. Затем происходит слияние протопластов и их ядер, в результате чего образуется зигота. В дальнейшем зигота прорастает в зародышевый спорангий, в котором после редукционного деления образуются гаплоидные споры и из них снова формируется плюс и минус мицелий. Так завершается цикл развития мукора.

Р а б о т а 1. Мукор (Mucor) – сапрофит, участок мицелия.

Рассмотреть мицелий мукора в чашке Петри в лупу, обратить внимание на черные головки спорангиев. Взяв иглой немного мицелия, приготовить временный препарат, рассмотреть при малом увеличении, обратить внимание

10

на неклеточную структуру таллома, спорангии и огромное число спор, которые высыпаются из спорангиев, зарисовать.

Рис. 1. 1) нечленистый мицелий (несептированные гифы),

2)спорангиеносец,

3)спорангий,

4)споры.

Класс АСКОМИЦЕТЫ Общее число видов – около 35000

Грибы этого класса характеризуются тем, что у них споры, образующиеся в результате полового процесса, формируются в особых сумках или асках. Аскомицеты объединяются в несколько подклассов, основными из которых являются:

I. Подкласс Голосумчатые – Gymnoascomycetidae – характеризуется отсутствием плодовых тел: у грибов аски образуются прямо на мицелии (различные виды дрожжей).

II. Подкласс Плодосумчатые - Garpoascomycetidae – характеризуется наличием плодовых тел; причем, плодовые тела могут быть 3 типов:

1.Клейстокарпий – совершенно замкнутое округлое тело, сумки в котором располагаются внутри (например у гриба из рода мучнистая роса,вызывающего болезнь многих древесных пород).

2.Перитеций – полуоткрытое тело, способное полностью раскрывать только при созревании спор (например у спорыньи – опасного вредителя многих злаковых).

3.Апотеций – открытое чашевидное тело, аски на котором лежат открыто (например у строчков).

Кроме размножения аскоспорами, образующимися в результате полового процесса, аскомицеты могут размножаться вегетативным и бесполым способом: или путем почкования (как у дрожжей), или с помощью конидиеспор (как у пеницилла).

Ра б о т а 2. Микросфера (Microsphaera) – облигатный паразит, вызывающий болезнь – мучнистую росу дуба.

Пользуясь ручной и бинокулярной лупами, рассмотреть лист дуба, пораженный мучнистой росой, обратить внимание на белый налет мицелия и темные сферические плодовые тела (клейстотеции). После этого с поверхности заспиртованного или сухого листа осторожно снять иглой участок мицелия с плодовыми телами, приготовить временный препарат. Рассмотреть при малом увеличении, слегка надавливая на покровное стекло препаровальной иглой, проследить разрыв плодовых тел. При большом увеличении пронаблюдайте выход сумок (асков) с сумкоспорами (аскоспорами), обратите внимание на строение концов придатков плодовых тел. Зарисуйте плодовое тело.