Ботаника. Конспект лекций. Учебное пособие

Ботаника, как наука, сформировалась более 2000 лет назад. Основоположниками ее были выдающиеся деятели древнего мира Аристотель (384–322 гг. до н. э.) и Теофраст (371–286 гг. до н. э.). Они обобщили накопленные сведения о разнообразии растений и их свойствах, приемах возделы­вания, размножении и использовании, географическом рас­пространении.

происхождение и эволюцию царства растений, его разнооб­разие и классификацию; запасы в природе хозяйственно ценных растений и пути их рационального использования, разрабатывают научные основы введения в культуру (ин­тродукции) новых кормовых, лекарственных, плодовых, овощных, технических, декоративных растений.

В процессе развития морфологии в ее недрах обособи­лись еще более специализированные науки: цитология (за­кономерности строения и развития основной структурной единицы растений – клетки); гистология, или анатомия (за­ложение, развитие и строение разнообразных тканей, фор­мирующих органы); эмбриология (закономерности развития и строения зародыша); органография (заложение, развитие и структура органов растения); палинология (строение пыльцы и спор).

основные, выделительные). Особенности строения клеток этих тканей позволяют им выполнять специфические функ­ции: рост растения в высоту и толщину; защиту растения от испарения воды и механических воздействий; проведение воды, минеральных и органических веществ по растению; обеспечивают механическую прочность растения, синтез органических веществ, запасание веществ, выделение ве­ществ. Ткани расположены в растении в виде различно уст­роенных комплексов и составляют органы растений: ко- рень, стебель, лист, цветок. Каждый орган выполняет свою функцию: корень поглощает из земли воду с раство­ренными в ней минеральными веществами и проводит ее в стебель. Стебель выносит листья ближе к свету и благодаря системе ветвления располагает их наиболее эффективно для поглощения солнечной энергии. Кроме того, стебель прово­дит вверх и вниз по растению различные вещества: вверх из корня движется вода с растворенными в ней минеральными веществами; вниз – органические вещества (углеводы, обра-

зующиеся при фотосинтезе в листьях). Очень важна и уни­кальна в природе функция зеленого листа – там происхо­дит фотосинтез – образование органических веществ (уг­леводов) из неорганических (углекислого газа воздуха и во­ды) с участием солнечного света и зеленого пигмента хло­рофилла, содержащегося в зеленых листьях и побегах рас- тений. В синтеза в атмосферу выделяется кислород. С помощью ли­стьев происходят еще два процесса: транспирация (испа­рение воды листьями) и дыхание растений (процесс окис­ления органических веществ с выделением энергии, внеш­ними проявлениями которого является поглощение расте­нием кислорода воздуха и выделение углекислого газа).

Изучение строения растений мы начнем с растительной

органических веществ) и диссимиляцию (распад органиче­ских веществ с выделением при этом энергии).

Клетка обладает всеми свойствами живой системы: она осуществляет обмен веществ и энергии, растет, размножа­ется и передает по наследству свои признаки, реагирует на внешние сигналы (раздражители) и способна двигаться. Она является низшей ступенью организации, обладающей всеми этими свойствами, наименьшей структурной и функцио­нальной единицей живого. Она может жить и отдельно – изолированные клетки многоклеточных организмов про­должают жить и размножаться в питательной среде.

Первым увидел клетку английский естествоиспытатель (физик, астроном и ботаник) Роберт Гук при изучении по­кровной ткани бузины – пробки. Он усовершенствовал мик­роскоп, изобретенный Галилео Галилеем (итальянский ма­тематик, физик и астроном) в 1609 г. и использовал его для исследования тонких срезов растений. Свои наблюдения Р. Гук изложил в сочинении «Микрография», изданном в 1665 г., где он впервые применил термин «клетка». Однако в современном значении этот термин стали употреблять толь­ко через 150 лет. Поскольку пробка состоит из мертвых кле­ток, имеющих только стенки, возникло ошибочное представ­ление о том, что со стенками клеток связаны основные жиз­ненные функции клетки. Содержимому клеток придавали второстепенное значение «питательного сока» или «расти­тельной слизи». Только в XIX влекло внимание исследователей. К этому времени были уже известны крахмальные зерна, кристаллы, хлоропласты и дру­гие части клетки. Совершенствовалась микроскопическая техника, накапливался новый экспериментальный материал.

цитоплазму. Они же дали название этих компонентов клет­ки. Накопившиеся данные о клеточном строении растений и животных позволили немецким ученым – ботанику Маттиа­су Шлейдену и зоологу Теодору Шванну – в 1838–1839 гг. сформулировать клеточную теорию, суть которой заклю­чается в том, что клетка – это основная элементарная струк­турная единица всех живых организмов ной теории – значительный успех биологии, поскольку она подразумевает единство всех живых систем и объединяет различные направления биологии, изучающие разнообраз­ные организмы.

Концепция Вирхова с точки зрения эволюции приобре­тает еще большую значимость. Существует непрерывная связь между современными клетками и организмами, в со­став которых они входят, и примитивными клетками, кото­рые впервые появились на Земле по крайней мере 3,5 млрд лет назад.

В сканирующем (растровом) электронном микроскопе электроны, которые регистрируются и преобразуются в изображение, идут от поверхности образца. Электронный пучок фокусируется в тонком зонде и им сканирует образец. В результате этого образец испускает вторичные электроны слабой энергии. Различные участки поверхности испускают неодинаковое количество вторичных электронов. Меньшее количество испускают углубления и борозды, и поэтому кажутся темными, большее – пики и выступы, которые вы­глядят светлыми. В результате получают трехмерное изо­бражение. Электроны, отраженные поверхностью, и вто­ричные электроны собираются, усиливаются и передаются на экран.