Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ботаника и физиология растений. Учебное пособие для СПО

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
5. Основные процессы жизнедеятельности растений
инизкие температуры. Различают глубокий покой рас­тений, при котором рост не возобновляется даже при оптимальных внешних условиях (вызван внутренними факторами), ивынужденный — (вызван внешними фак­торами), который прекращается снаступлением благо­приятных условий. Растения осенью впадают вглубокий покой, который в конце зимы, задолго до распускания почек, сменяется вынужденным покоем растений. Мо- розостойкость — способность растений переносить низкие температуры. Холодостойкость — способность переносить низкие положительные температуры, что ха­рактерно восновном для южных культур. Рост растений регулируется физиологически активными веществами. Они называются фитогормонами (отфитон — растение). Это органические вещества, вырабатываемые клетками специализированных тканей идействующие вничтож­но малых количествах как регуляторы и координаторы индивидуальной жизни организма. В процессе роста органов происходят их движения. Различают два вида движений: ростовые и сократительные. Тропизмы — ростовые движения, вызванные раздражителями (свет, температура, силы притяжения, химические вещества), которые действуют на растение в одном направлении. При положительном тропизме движение направлено всторону раздражителя, при отрицательном — от него. Благодаря тропизмам происходит ориентация органов впространстве, обеспечивающая наиболее эффективное использование факторов питания и служащая для за­щиты от вредных воздействий. Настии — это движения (изгибы) органов растений вответ на изменение факто-
-31-
РАЗДЕЛ 1. СТРУКТУРА ИФУНКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЗМА
ров внешней среды, действующих ненаправленно, т.е. рассеяно. Растущим органам свойственны настии, про­исходящие врезультате неравномерного роста растяже­нием. Настические движения обеспечивают защиту ор­ганов (закрывание цветков, устьиц, опускание листьев) иболее совершенны, чем тропизмы. Интересно влияние различных факторов на настии вцветках растений, что приводит кзакрыванию или открыванию венчиков.
Развитие — это совокупность качественных морфо-
логических ифизиологических изменений враститель­ном организме, вего жизненном цикле от зарождения до отмирания. Индивидуальное развитие — онтогенез длится от образования зиготы до смерти растения. Пери­од развития от зиготы до формирования зародыша на­зывается эмбриогенез. Впроцессе онтогенеза семенное растение проходит ряд этапов: состояние покоящегося семени, всходов, молодого ивзрослого растения, старо­сти. Каждый период сопровождается глубокими физио­логическими ибиохимическими изменениями органов. Установлено рядом ученых, что развитие растений состо­ит из разнокачественных стадий. Первая стадия — яро­визация. Только под воздействием определенных темпе­ратур, характерных для каждого вида растения (сорта), в клетках происходят изменения, которые приведут к формированию цветков. Ухлопчатника — +20…25 °C, упшеницы — 0…+5 °C. Вторая стадия — световая. Одни растения зацветают только при 10–12 часовом дне, дру­гим необходим более длинный день. Поэтому признаку растения делят на две группы: растения короткого дня ирастения длинного дня. Онтогенез (жизненный цикл)
-32-
5. Основные процессы жизнедеятельности растений
у каждого вида имеет различную продолжительность. Уодних видов он протекает всего один год, такие рас­тения называются однолетними, причем развитие их может идти от весны до осени — яровые, и с осени до весны — озимые. Удвулетних онтогенез протекает за два года. У многолетних растений процесс роста и разви­тия продолжается довольно долго. Если растение цветет иплодоносит раз вжизни, их называют монокарпиками. Большинство многолетних растений цветет и плодоно­сит много раз, их называют поликарпиками. Впроцессе индивидуального развития растение повторяет основ­ные этапы развития своих предков, который называется филогенез. Знание особенностей филогенеза помогает учёным в области селекции, интродукции и акклима­тизации растений. На основе изучения взаимодействия растительных организмов исреды их обитания возник особый раздел биологии, носящий название фенологии. Применительно крастительным организмам называет­ся фитофенологией. Это система знаний о сезонных явлениях природы, сроках их наступления и причинах, определяющих эти сроки. При фенологических исследо­ваниях у растений регистрируется наступление сезон­ных фенофаз
— набухание и раскрывание почек, нача­ло и конец цветения, полное созревание плодов и пр. Фенология также занимается учетом сезонных явлений в природе, таких как пробуждение после зимнего по­коя: прорастание семян, начало цветения, плодоноше­ния и т.д. Для каждой местности эти фазы наступают вразличные сроки. Фенологические наблюдения ведут­ся одновременно с наблюдениями за погодой иимеют
-33-
РАЗДЕЛ 1. СТРУКТУРА ИФУНКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЗМА
большое значение для человека. Народные приметы — не суеверия, арезультат постоянных наблюдений людей в природном окружении. Наблюдения регистрируются вкалендарях природы, которые выражаются ввиде таб­лиц, графиков, диаграмм или простыми записями втет­радях. Для учащихся начальных классов вводятся кален­дари наблюдений за изменениями погодных условий ижизнедеятельности объектов живой природы.
-34-
  
  
   
Понятие «эволюция» означает развертывание, или
разматывание — постепенный закономерный переход из одного состояния вдругое. Планеты извезды, земная кора идругие элементы неживой природы претерпевали постепенные закономерные изменения, которые назы­вают эволюцией неорганического мира. Воснове теории эволюции органического мира лежит положение отом, что все разнообразие растений и животных, существу­ющих внастоящее время, произошли от более простых организмов путем постепенных изменений, которые на­капливаются в последующих поколениях. Одной из ос­новных тенденций вэволюции растений было увеличе­ние приспособленности ктой или иной среде, аэто часто сопровождалось специализацией и усложнением струк­тур иих функций. Внастоящее время эволюция не пре­кратилась, а,напротив, протекает даже быстрее. Вкратце действие процесса эволюции выражается втом, что ос­новой служат изменения вгенах ихромосомах, аестес-
-35-
РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМАТИКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ НАУКА
твенный отбор обеспечивает сохранение возникающих мутаций. Существуют основные законы эволюции:
- эволюция проходит с разной скоростью в разные
периоды;
- эволюция организмов различных типов происхо-
дит сразной скоростью;
- новые виды образуются не из наиболее высокораз­витых форм, а,напротив, из относительно простых, не­специализированных форм;
- эволюция не всегда идет от простого ксложному;
- эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи, ипроисходит врезультате процесса мутирования, естественного отбора.
Вистории Земли и эволюции жизни ученые выде-
ляют определенные промежутки времени
— эры, кото­рые подразделены на периоды. Наукой установлено, что жизнь зародилась вокеане около 3,5 млрд лет на­зад, поэтому эволюцию растений можно представить по этапам.
1 этап. Возникновение одноклеточных растений.
Первые живые обитатели, которые появились около 3млрд лет назад, были примитивными одноклеточными организмами. Они не имели ядра ипластид, были похо­жи на современных бактерий. Питались растворенными минеральными иорганическими веществами, т.е. гете­ротрофно. Около 2,5 млрд лет назад существовали уже разнообразные как по строению, так ипо способу пита­ния одноклеточные организмы, давшие начало образо­ванию многоклеточных форм. В их клетках возникает особое вещество
— хлорофилл. Такие организмы стали
использовать солнечный свет, который служил источни-
-36-
6. Систематика иэволюция
ком энергии для создания органического вещества. Про­изошел ароморфоз — процесс фотосинтеза. Свозникно­вения цианобактерий, которые более энергично стали выделять кислород, началось его постепенное накопле­ние ватмосфере планеты. Учеными было вычислено, что весь кислород нашей атмосферы обновляется благодаря фотосинтезу каждые 2тыс. лет, что позволило провести доказательства поэтапного развития автотрофных орга­низмов.
2 этап. Возникновение многоклеточных растений.
Первые ядерные одноклеточные формы возника­ют 1,5млрд лет назад, а1 млрд лет назад формируются тела многоклеточных растений, которые обитают только впресных исолоноватых водах
— это золотистые изеле­ные водоросли. Зеленые водоросли стали родоначальни­ками фотосинтезирующих высших наземных растений.
3 этап. Выход растений на сушу.
Первые наземные растения, поселившиеся на влаж­ных берегах пресных водоемов, появились примерно 450млн лет назад. Наземные условия существования рез­ко отличаются от условий жизни вводе. Воздушная среда характеризуется большим содержанием кислорода, чем водная, апочвенная — иными условиями минерально­го питания иводоснабжения. Поэтому переход предков наземных форм мог произойти лишь по мере выработ­ки специальных приспособлений. Иэто был новый аро­морфоз — образование тканей, формирующих органы. Первые достоверные наземные растения известны лишь по спорам. Они объединены в группу риниофитов. Не­смотря на простоту морфологического ианатомическо-
-37-
РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМАТИКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ НАУКА
го строения, это были уже наземные организмы. Усамых первых наземных растений поглощение воды осущест­влялось с помощью ризоидов. Выход растений на сушу сопровождался улучшением их освещения, что активи­зировало процесс фотосинтеза. Это приводило кувели­чению объема растений, азатем— красчленению их тела. Риния была размером до 0,5м, росла на болотах, образуя заросли. Риниофиты дали начало споровым растениям и некоторое время существовали вместе с ними. Через 100млн лет риниофиты вымерли, аэволюция растений шла по пути возрастающего приспособления кусловиям наземного существования.
4 этап. Развитие наземной растительности.
После риниофитов наступает расцвет споровых растений. Одной из обособленных ее групп считают моховидных, древность которых подтверждается ис­копаемыми находками. От риниофитов произошли пла­уны, хвощи ипапоротники, которые достигли расцвета 300млн лет назад. По мере увеличения тела развивались сложные структуры
— корни с корневыми волосками, адля воздушного питания — листья. Основное размно­жение осуществлялось спомощью спор.
5 этап. Господство голосеменных растений.
Около 250млн лет назад климат стал суше ихолод­нее. Для споровых растений было необходимо наличие достаточного количества воды для осуществления раз­множения спорами, которой стало недостаточно. Про­изошел новый ароморфоз — переход от размножения спорами к размножению семенами. Для защиты от не­благоприятных условий на побегах появились почки —
-38-
7. Классификация живых организмов
зачатки новых побегов. Новое образование — семя воз­никает после оплодотворения, а спермий доставляется кяйцеклетке по пыльцевой трубке. Теперь урастений не стало зависимости от водной среды, что привело кобра­зованию многих видов голосеменных.
6 этап. Появление и господство покрытосемен­ных растений.
В эволюции растений потребовалось еще около 100 млн лет, чтобы возникли покрытосеменные, или цветковые растения. В это время на планете возрос­ла солнечная радиация, усилилась сухость воздуха, что привело кгибели многих споровых иголосеменных рас­тений, обитавших при высокой влажности. Множествен­ные ароморфозы обеспечили преимущество цветковым растениям врасселении по всему земному шару, произ­растанию вразличных экологических условиях. Покры­тосеменные растения в эволюционном развитии тесно связаны с эволюцией животных
— опылителей, атакже распространителей семян иплодов. Таким образом, на протяжении многих миллионов лет происходила эволю­ция растительного мира, который развивался и услож­нялся. Растения прошли путь от простых одноклеточных зеленых водорослей до высокоразвитых покрытосемен­ных форм.
  
 
Начало развитию естественных наук в целом поло-
жили труды величайшего философа древности Аристо-
-39-
РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМАТИКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ НАУКА
теля (385–322 гг. до н.э.). Титул «отец ботаники» прина­длежит его ученику, другу и последователю Теофрасту (370–285 гг. до н.э.). Он описал около 500 видов расте­ний. Теофраст первым ввел классификацию, разделив растения на четыре группы: деревья, кустарники, полу­кустарники итравы. Вих пределах использовались под­чиненные группы: культурные идекоративные, назем­ные и водные, вечнозеленые илистопадные, цветущие и нецветущие, морские и пресноводные и т.д. Самое важное, что Теофраст использовал постепенное объ­единение растений вгруппы последовательно все более высокого ранга. Длительный период Средневековья был неблагоприятен для развития естественных наук, и бо­лее 14 веков ботаника не имела истории. Определенное влияние на развитие ботанических знаний вЕвропе ока­зали страны арабского мира. Такие ученые иврачи, как Абу Али Ибн Сина (Авиценна) (980–1037 гг.), Аль-Бируни (973–1048 гг.) дополнили предшествующие труды мно­гочисленными сведениями оместных растениях. Эпоха Возрождения ознаменовалась пробуждением интереса к античной культуре. Резко расширили представления обогатстве и разнообразии растительного царства ве­ликие географические открытия, которые сопровож­дались распространением в XVв. книгопечатного дела исовершенствованием техники гравировки. Это сдела­ло возможным появление ботанических сочинений
— травников сописанием иизображением растений. Эта эпоха названа как «описательный период» в истории систематики.
Период искусственных систем открывает ботаник
А. Чезальпино (1519–1603 гг.). Его система строится на
-40-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]