Ботаника высшие растения. Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавриата 06.03.01 Биология

Саратовский национальный исследовательский государственный

университет имени Н. Г. Чернышевского

О. В. Седова, М. В. Лаврентьев

Б О Т А Н И К А : ВЫСШИЕ РАСТЕНИЯ

Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавриата

06.03.01 Биология

Саратов Издательство Саратовского университета

2024

ВВЕДЕНИЕ

Целью освоения раздела «Высшие растения» дисциплины «Ботаника» является знакомство студентов с основным разнообразием высших растений, с их биологией, систематикой и эволюцией, значением конкретных групп организмов в природных экосистемах и в хозяйстве, их экологическими особенностями, принципами рационального использования и охраны. Изучение данного раздела способствует развитию творческих способностей студентов, формированию научного мировоззрения, необходимого любому специалисту для ориентации в современном мире.

Данная дисциплина логически и содержательно-методически связана с дисциплинами «Почвоведение с основами растениеводства», «Физиология растений», «Биотехнология» и «Экология и рациональное природопользование». Для освоения программы необходимы базовые знания, полученные в процессе изучения школьного курса биологии. Раздел осваивается в 3-м семестре.

При прохождении этого раздела рассматриваются следующие вопросы ботаники: «Признаки высших растений, их происхождение и систематика. Эволюция гаметофита и спорофита в спорофитном стволе развития высших растений», «Отдел риниофиты», «Отделы мохообразных», «Отдел плауновидные», «Отдел хвощевидные», «Отдел папоротниковидные», «Отдел голосеменные», «Особенности строения цветковых, гипотезы происхождения цветка. Происхождение цветковых», «Систематика цветковых, признаки классов. Класс двудольные, обзор подклассов и важнейших порядков», «Систематика цветковых. Класс однодольные, обзор подклассов и важнейших порядков» и «Обзор филогенетических систем цветковых растений».

Таким образом, в ходе одного семестра студенты направления подготовки бакалавриата 06.03.01 Биология (профили подготовки «Биохимия и физиология процессов адаптации», «Генетика, микробиология и биотехнология», «Устойчивое развитие экосистем» и «Прикладная и медицинская экология») проходят лекционные и лабораторные занятия (в том числе четыре часа с практической подготовкой), что в сумме со значительным объё-

3

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И ПРИЁМЫ РАБОТЫ НА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЯХ

Техника работы со световым микроскопом

Перед началом работы микроскоп устанавливают с противоположной стороны от основной руки. С другой стороны размещают реактивы и инструменты, необходимые для приготовления препаратов, а также рабочую тетрадь. Если микроскоп не оборудован электрическим истопником света, то в качестве освещения используют рассеянный свет от окна или свет от настольной электрической лампы. Для этого необходимо установить объектив малого увеличения, поднять конденсор до уровня предметного столика, движением зеркала направить свет так, чтобы он равномерно освещал поле зрения.

Изучение препарата начинают при малом увеличении. Исследуемый препарат помещают на предметный столик и c помощью макрометрического винта устанавливают окуляр малого увеличения так, чтобы изображение препарата было четким, т. е. фокусным. При необходимости более подробного изучения препарата переходят на большое увеличение. Для этого исследуемую часть препарата нужно установить в центр поля зрения и осторожно перевести револьвер тубуса на большое увеличение, не задев при этом препарата. Далее следует добиться чёткого изображения, используя макро- и микровинт. По окончании работы надо поднять тубус, перевести микроскоп на малое увеличение, убрать препарат с предметного столика, опустить конденсор.

Правила работы с гербарием и другим раздаточным материалом

При работе с гербарными образцами из-за их хрупкости необходимо придерживаться следующих правил:

1) гербарные листы должны лежать горизонтально;

5

2)перекладывать гербарные листы можно только один поверх другого в горизонтальном положении, не листая их как книгу;

3)брать гербарные листы всегда только двумя руками;

4)для работы брать из пачки (папки) только один гербарный лист, остальные аккуратно отложить в сторону;

5)нельзя переворачивать гербарный лист;

6)нельзя на гербарный лист класть какие-либо предметы (учебники, книги и др.) или облокачиваться на него;

7)нельзя вынимать из середины целой пачки отдельные листы или обложки, а также вкладывать обратно, так как при этом можно повредить целостность гербария. При необходимости можно переложить часть пачки до нужного гербарного листа и, взяв его, заметить закладкой место;

8)по окончании работы с гербарным листом его необходимо аккуратно вложить в общую жёсткую папку;

9)нельзя писать, чертить на гербарном листе или на его обратной стороне.

Практически те же правила распространяются и на другие коллекционные раздаточные объекты и материалы. Если объект хранится в специальной коробке, её нельзя переворачивать, а открывать можно только

сразрешения преподавателя.

Коткрытому материалу и муляжам следует так же бережно относиться, стараться ничего не отламывать и не снимать этикеток.

Правила оформления тетради при рисовании микропрепаратов, макропрепаратов и других объектов

Тетрадь, в которой вы работаете, должна быть подписана. В ходе работы необходимо вести записи в своей рабочей тетради по следующему плану: номер задания, объект, рисунки, подписи и пояснения.

Изображение объекта нельзя заменить описанием, даже самым подробным, так как они взаимно дополняют друг друга. В основе научного и учебного рисунка лежат те же правила, что и в основе всякого рисунка, но имеются и существенные отличия: научный и учебный рисунки (сходные в своей основе) должны быть предельно ясными и простыми, приближаясь к техническому чертежу. Все, что мешает восприятию, не изображается. Средствами выражения могут служить только точки и линия. Оттушевка, как правило, не применяется. Так же осторожно надо применять раскрашивание. Учебный рисунок – это не только отчетный материал. Его главное значение состоит в том, что рисование заставляет вдумываться в рисуемый объект и останавливает внимание на деталях. Запоминание, подкрепленное зрительными и моторными ощущениями, становится прочнее.

6

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Занятие 1. Отдел печёночные мхи

Отдел печёночные мхи – Marchantiophyta Класс маршанциевые – Marchantiopsida Порядок маршанциевые – Marchantiales Семейство маршанциевые – Marchantiaсeae

Контрольные вопросы

1.Дайте общую характеристику группе мохообразных.

2.Назовите особенности отдела печёночные мхи.

3.В чём особенность анатомического строения таллома маршанции?

4.Каково строение антеридиофора и архегониофора у маршанции? Что такое перихеций и перианций?

5.Как устроены органы полового размножения?

6.Опишите жизненный цикл маршанции.

7.Для чего служит и как устроена выводковая корзинка. Что такое выводковая почка?

Задание для аудиторной работы

1.Изучите внешнее строение мужского и женского гаметофитов маршанции изменчивой (Marchantia polymorpha L.) на примере гербарных образцов (или живых растений). Обозначьте дихотомическое ветвление, точку роста, «срединную жилку», ризоиды, архегониофор (женская подставка), антеридиофор (мужская подставка), выводковую корзиночку.

2.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Продольный разрез через мужскую подставку». Обозначьте ножку мужской подставки, лопастной диск, антеридиальные камеры, канал антери-

8

диальной камеры, антеридии (ножка, стенка антеридия, сперматогенная ткань).

3.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Продольный разрез через женскую подставку». Обозначьте ножку женской подставки, звездчатую пластинку, перихеций, перианций, архегонии (брюшко, шейка, стенка архегония, яйцеклетка). Обычно на препарате имеются архегонии с зиготой и молодыми спорофитами, при обнаружении отметьте и их на рисунке.

4.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Продольный разрез через спорогоний». Обозначьте калиптру (остаток брюшка архегония), гаусторию, ножку, коробочку, споры, элатеры.

5.Составьте и зарисуйте схему полного индивидуального развития маршанции, обозначьте смену ядерных фаз.

Задание для внеаудиторной работы

В тетради заполните таблицу «Сравнительная характеристика отделов мохообразных»:

Занятие 2. Отдел моховидные

Отдел моховидные – Bryophyta Класс сфагновые мхи – Sphagnopsida Класс политриховые мхи – Polytrichopsida Класс бриевые мхи – Bryopsida

Контрольные вопросы

1.Дайте общую характеристику отдела моховидные.

2.Какие классы выделяют в отделе моховидные?

3.Что такое протонема? Чем отличаются протонемы различных классов моховидных?

4.В чём особенность анатомического строения стебля сфагнума?

9

5.Каково анатомическое строение листа сфагнума?

6.В чём особенность строения спорофита сфагнума?

7.Опишите строение спорофита и гаметофита кукушкиного льна.

8.Охарактеризуйте анатомическое строение стебля и листа кукушкиного льна.

9.Что такое перистом? Каковы его строение и функции?

10.В чём отличие в строении коробочек различных классов мхов?

11.Расскажите о значении мхов в природе и в жизни человека.

Задание для аудиторной работы

1.Изучите и зарисуйте внешнее строение гаметофита сфагнума (Sphagnum L.): найдите каулидий, верхушечные, горизонтальные, свисающие (поникающие) побеги, филлидии, обозначьте указанные структуры на рисунке.

2.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Лист сфагнума», найдите ассимиляционные и водоносные (воздухоносные или гиалиновые) клетки; зарисуйте и обозначьте эти структуры на рисунке.

3.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Поперечный срез стебля сфагнума». Зарисуйте и обозначьте гиподерму, механическую ткань, паренхиму сердцевины.

4.Рассмотрите и зарисуйте внешнее строение кукушкиного льна (Polytrichum Hedw.). Найдите каулидий, филлидии, ризоиды, спорогоний, калиптру, обозначьте эти структуры на рисунке.

5.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Поперечный срез стебля кукушкиного льна». Зарисуйте и обозначьте эпидерму, кору, проводящий пучок (ксилему, флоэму), крахмалоносное влагалище, листовые следы.

6.Рассмотрите под малым увеличением постоянный микропрепарат «Строение спорогония кукушкиного льна». Зарисуйте и обозначьте крышечку, урночку, апофизу, кольцо, эпифрагму, перистом, спорангий, колонку.

7.Составьте и зарисуйте схему полного индивидуального развития кукушкиного льна, обозначьте все стадии и смену ядерных фаз.

Занятие 3. Отдел плауновидные

Отдел плауновидные – Lycopodiophyta

Класс плауновые – Lycopodiopsida

Порядок плауновые – Lycopodiales Семейство плауновые – Lycopodiaceae Класс полушниковые – Isоёtopsida Порядок селагинелловые – Selaginellales Семейство селагинелловые – Selaginellaceae

10