Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Естествознание (Ботаника. Зоология). Учебное пособие для СПО
.pdf
11
ядерное вещество не всегда равномерно распределяется между дочерними
клетками. Это деление открыто в 1840 г. Н. Железновым. Встречается в клет-
ках стареющих, но нередко и молодых (водоросли, эндосперм семян, донце
луковицы).
Митоз, или кариокинез (митос — нить) открыт И.Д. Чистяковым, ма-
териалы исследования которого опубликованы в 1874 г. Это универсальный,
широко распространенный способ деления. Суть этого деления заключается
в передаче дочерним клеткам такого же количества хромосом, что содержится в материнской, но количество дочерних клеток увеличивается вдвое. Деление проходит в несколько стадий и может длиться от нескольких минут до
2–3 часов.
Мейоз, или редукционное деление (мейон — меньше). Этот способ ха-
рактерен лишь для особых клеток. Момент наступления мейоза зависит от
состояния зрелости всего организма. Характерная особенность данного де-
ления — это уменьшение числа хромосом вдвое в процессе деления мате-
ринской клетки, но образуется четыре дочерние клетки. Открыт мейоз
В.И. Беляевым в 1885 г. Мейоз складывается из двух следующих друг за дру-
гом делений. При первом делении, которое названо редукционным, происходит уменьшение вдвое числа хромосом в дочерних ядрах, а затем они вновь
делятся, но путем митоза. Образуется четыре клетки с гаплоидным набором
хромосом.
В процессе эволюции развития многоклеточных растительных организмов шел процесс специализации клеток и разделения функций между ними. Клетки, отличающиеся друг от друга строением и формой, в наибольшей
мере соответствуют выполняемой ими функции. Группа специализированных клеток, имеющих однородное строение, одинаковое происхождение и
выполняющих совместно те или иные специальные функции, называется
тканью. Тело растений формируется в результате деятельности образова-
тельных тканей, которые называются меристемами (меристоз — способный
к делению). Они функционирую в течение всей жизни растения. Разделяются
по двум признакам:
1) по времени возникновения (первичные и вторичные);
2) по месту расположения (верхушечные, боковые, вставочные, раневые).
Верхушечные меристемы всегда первичные, они определяют рост растений в длину. Боковые, как правило, вторичны и за их счет происходит разрастание осевых органов (стеблей и корней) в толщину. К боковым меристемам относят камбий и пробковый камбий, деятельность которого способ-
12
ствует образованию пробки в корнях и стеблях растения, а также особых
участков проветривания — чечевичек. Вставочные меристемы чаще первич-
ные и сохраняются в виде отдельных участков в зонах активного роста. Меристемы называют также непостоянными тканями, из которых образуются
постоянные ткани.
1. Основные ткани, или паренхимы, занимают большую часть про-
странства между другими постоянными тканями в органах растения. Паренхимы состоят из живых клеток, разнообразных по форме и могут выполнять
неодинаковые функции, поэтому выделяют: ассимиляционную (столбчатая,
губчатая), поглощающую (аэренхима), запасающую, водоносную, воздухо-
носную.
2. Покровные ткани по происхождению делятся следующим образом:
первичная — кожица (в стеблях и листьях она называется эпидермис, в корнях — эпиблемой), вторичная — пробка; третичная — корка. Эпидерма —
живая ткань, чаще всего состоящая из одного слоя плотно сомкнутых клеток
без межклеточного пространства. В ней имеются особые высокоспециализи-
рованные образования — устьица, состоящие из двух замыкающих клеток и
щелевидного отверстия — устьичной щели, которая может открываться и за-
крываться в зависимости от тургорного давления в замыкающих клетках.
Волоски — своеобразные выросты эпидермы покрывают все растение или
некоторые его части. Эпиблема служит покровом молодых корневых оконча-
ний. Через нее осуществляется водно-минеральное питание растений из почвы. Перидерма — сложный многослойный комплекс вторичной покровной
ткани стеблей и корней многолетних двудольных растений и голосеменных.
Корка — мощный покровный комплекс из отмерших слоев перидермы. Она
формируется на многолетних побегах и корнях древесных растений. Растет
корка за счет нарастания под ней новых слоев перидермы. Корка входит в состав коры деревьев. Снаружи она постоянно слущивается, сбрасывая с себя
всевозможные тела грибов и лишайников.
3. Проводящие ткани транспортируют питательные вещества в двух
направлениях. Восходящий ток жидкости (водные растворы и соли) идет по
сосудам, или трахеям, а у голосеменных по трахеидам от корней вверх по
стеблю к листьям и другим органам растения. Нисходящий ток органических
веществ осуществляется от листьев по стеблю к подземным органам расте-
ния по ситовидным трубкам с клетками — спутницами. Проводящие ткани
входят в состав проводящих комплексов: ксилема (древесина) и флоэма
(луб), в которые, кроме проводящих тканей, могут включаться механические
13
и основные ткани. Ксилема и флоэма входят в состав сосудисто-волокнистых
пучков, которые могут быть открытыми (если имеется камбий) и закрытыми.
4. Механические, или опорные, ткани — это своеобразная арматура.
Основная функция — обеспечение сопротивления статическим и динамиче-
ским нагрузкам. Клетки механической ткани располагаются в стебле либо по
периферии, либо сплошным цилиндром, либо отдельными участками. В корнях, которые выдерживают сопротивление на разрыв, механическая ткань
сосредоточена в центре. Особенность строения клеток — сильное утолщение
клеточных стенок, придающих прочность тканям. Выделяют: колленхиму,
склеренхиму (лубяные и древесинные волокна), склереиды, опорные клетки.
5. Выделительные, или секреторные, ткани представляют собой специ-
альные структурные образования, способные выделять из растения продукты
жизнедеятельности. Если они выделяются наружу, то это ткани наружной
секреции, если остаются внутри растения, то — внутренней секреции. Ос-
новная функция жидких секретов заключается в защите растения от поедания животными, повреждения насекомыми или болезнетворными микроор-
ганизмами. Все вместе эти ткани образуют целую систему, которая включает
млечники (каучуконосные, гуттаперчивые), нектарники, железистые волоси-
ки, выделительные клетки.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите положения клеточной теории.
2. Охарактеризуйте признаки отличия растений от животных.
3. Дайте определение понятию «парапласт». Назовите компоненты па-
рапласта.
4. Назовите органоиды клетки.
5. Перечислите продукты жизнедеятельности в клетках растений.
6. Какие функции в клетке выполняет ядро?
7. Назовите клетки с разным набором хромосом. Где они образуются?
8. Какие способы деления характерны для растений?
9. Какие виды пластид встречаются у растений, какие функции они
выполняют?
10. Какой способ питания преобладает у растений? С чем это связано?
11. По каким признакам клетки объединяются в ткани?
12. По каким признакам классифицируются ткани? Где они располага-
ются?
13. Дайте характеристику понятию «среда» и ее факторам.
14
Лабораторное занятие 1
Тема: Клетка — структурная единица живого. Растительная ткань
Цель занятия: Ознакомиться с устройством микроскопа и основными
приемами работы с ним. Научиться изготавливать временные микропрепара-
ты и различать на микропрепаратах отдельные части клетки и элементы
ткани.
Работа 1. Строение микроскопа
Биологический микроскоп — это оптический прибор, с помощью кото-
рого можно получить увеличение обратное изображению изучаемого объекта
и рассмотреть мелкие детали его строения. Ознакомьтесь с устройством
микроскопа, запишите в тетрадь порядок его настройки.
1. Установите микроскоп на рабочее место.
2. Вращением макровинта (кремальера большого увеличения) на себя
поднимите тубус микроскопа на 1см от столика.
3. Установите освещение с помощью выгнутого зеркала.
4. Положите на столик препарат.
5. Глядя в окуляр, пальцами обеих рук, медленно вращая на себя мак-
ровинт, добейтесь четкого изображения объекта.
6. С окончанием работы над объектом переведите микроскоп в нерабо-
чее положение, а препарат уберите.
Работа 2. Строение клетки (на примере клетки кожицы чешуи лука)
Приготовьте временный препарат кожицы сочной луковичной чешуи,
окрасив содержимое клеток раствором йода в йодистом калии. Рассмотрите
при увеличении микроскопа клетки кожицы луковичной чешуи. Зарисуйте
простым карандашом в крупном масштабе одну из клеток. На рисунке обо-
значьте оболочку, цитоплазму, ядро с ядрышком, вакуоль. Рисунок подпиши-
те, выделив основную цель исследования.
Работа 3. Хлоропласты в клетках листа элодеи (или валлиснерии)
Приготовьте временный препарат из кусочка листа элодеи (или вал-
лиснерии). Рассмотрите клетки с пластидами — хлоропластами, обратите
внимание на их форму. На этом же препарате пронаблюдайте движение ци-
топлазмы. Зарисуйте 2–3 клетки в крупном масштабе, обозначьте в них хло-
ропласты (хлорофилловые зерна). Направление движения цитоплазмы на ри-
сунке обозначьте стрелками. Рисунок подпишите.
15
Работа 4. Хромопласты в клетках зрелых плодов
Приготовьте временный препарат из кусочка мякоти зрелого плода по-
мидора (или перца). Рассмотрите пластиды — хромопласты, обратите внимание на их форму. Зарисуйте 2–3 клетки в крупном масштабе, в них — хро-
мопласты. Обозначьте клеточную оболочку, хромопласты, цитоплазму, ядро.
Рисунок подпишите.
Работа 5. Изучение клетки одноклеточного животного
Положите на столик микроскопа постоянный препарат эвглены зеле-
ной. Рассмотрите особенности строения ее как животного организма (стигма,
жгутик, пищеварительная вакуоль). Обратите внимание на хроматофоры,
имеющие зеленый цвет (признак растения). Зарисуйте, обозначив перечис-
ленные части клетки. Рисунок подпишите.
Работа 5. Изучение тканей на спиле дерева
Рассмотрите часть спиленного ствола дуба. Найдите корку, кору (луб),
камбий, древесину, сердцевину. Сделайте рисунок спила и обозначьте его части. Укажите ткани, входящие в них. Рисунок подпишите.
Вопросы для обсуждения
1. Какие преимущества дает организму построение его из клеток?
2. Можно ли считать, что клетки листа элодеи (или валлиснерии) обра-
зуют ткань?
3. В чем основные различия между растительными и животными клет-
ками?
4. Почему растения быстрее растут ночью и в сырую погоду?
5. Почему полено трудно разбивается поперек и сравнительно легко
колется вдоль?
6. Из какой части древесного растения изготавливают бутылочные
пробки? Произрастает ли такое дерево в России?
7. Что называют корой и чем она отличается от корки?
8. Какие растения называют автотрофами, какие — паразитами? C чем
это связано?
9. Чем отличается старая клетка от молодой клетки?
16
Глава 2. Органный уровень организации живой материи
Вегетативные органы
Характерные признаки низших и высших растений. Эволюция органов высших растений. Определение понятия «орган». Классификация органов. Закономерности формирования органов. Строение вегетативных органов. Корень и его метаморфозы. Побег и стебель, их метаморфозы. Лист и его
метаморфозы.
По научным представлениям жизнь возникла в водной среде. Одним из
этапов в развитии растений является время морских водорослей, имеющих
тела, которые не были расчленены на органы. Такое тело называется таллом,
или слоевище. Растения, имеющие талломное строение, относятся к низшим
растениям. Это наиболее просто устроенные представители растительного
мира. Высшие растения по своему внешнему облику, так же как по строению
и биологическим особенностям, чрезвычайно разнообразны. Велико число
их видов. По самым скромным подсчетам, насчитывается до 500 000 видов.
Все они возникли не сразу, а в результате длительного эволюционного процесса. Высшие растения имеют расчлененное тело, состоящее из органов, а в
процессе эволюции они специализировались в выполняемых функциях. По-
этому выделяют вегетативные (от vegetatio — расти, развиваться) и генеративные (generare — рождать, создавать) органы. Растения вышли из водной
среды на сушу и стали постепенно заселять ее. Вместо однородной водной
среды они оказались в новых средах: почвенной и воздушной, а стабилизация содержания воды внутри их тела позволила стать растениям относительно независимыми от колебаний влажности почвы и атмосферы. Тело оказалось разделенным на две части: подземную, которая обеспечила почвенное
питание (всасывание воды и растворенных в ней веществ) и надземную,
обеспечивающая углеродное питание в процессе фотосинтеза. Возникнове-
ние почек — замкнутых вместилищ верхушечных меристем, защищенных
листовыми зачатками и почечными чешуями, имело огромное значение для
успешного завоевания суши высшими растениями. Часть организма, имеющего определенное строение и выполняющего определенную функцию,
называется органом. Основными вегетативными органами в настоящее время
считают побег и корень, а расчленение тела высшего растения можно пред-
ставить следующим образом:
17
стебель
Вегетативное ------------- система побегов ------- элемент ---- побег листья
тело почки
------------ корневая система ------- элемент ---- корень
Корень переходит в стебель, располагаясь вертикально. Граница между
ними называется корневой шейкой. Корень и стебель называются осевыми
органами. Факторы среды влияют на закономерности их формирования. По-
лярность — различие между противоположными точками (полюсами) организма, органа или отдельной клетки. Она проявляется у высших растений в
расчленении тела на побеги и корни, в различии между основанием и верхушкой отдельного органа, в работе и строении отдельных тканей и клеток,
в способности к восстановлению утраченных частей (процесс — регенера-
ция). Морфологически верхняя часть растения называется апикальной, а
нижняя — базальной. Различия между ними выражены в явлении тропизма.
Это ростовое движение, вызванное раздражителем, действующим в одном
направлении. Например, одностороннее воздействие света и Земли влияет
на рост стебля и корня таким образом, что орган или притягивается, или от-
талкивается.
Симметрия проявляется в расположении боковых частей организма.
Под симметрией понимают расположение частей предмета в пространстве,
при котором плоскости симметрии рассекают его на две зеркально подобные
половины. У растений она проявляется как во внутреннем, так и во внешнем
строении органов. Например, листья располагаются симметрично относи-
тельно стебля, а боковые корни — относительно того корня, на котором они
возникли. Различают следующие типы: радиальная, билатеральная и моносимметрия. Если билатеральная симметрия проявляется в цветках, то они
называются актиноморфными; при моносимметрии — они называются зиго-
морфными. Ассиметрия встречается у органов, в которых нельзя провести ни
одной оси симметрии
Корень — осевой орган. Корни закрепляют растения в почве, обеспе-
чивают всасывание и поступление в растение воды и минеральных веществ,
необходимых для осуществления нормальной жизнедеятельности организма.
Кроме того, корень может служить хранилищем запасных веществ, используемых растением в определенные периоды вегетации. В некоторых случаях
закладываются придаточные почки, из которых развиваются новые надземные побеги. По происхождению различают три группы корней: основной,
18
боковой и придаточный. Главный корень берет начало от зародышевого кор-
ня семени. Боковые корни отходят от главного, а от надземных частей расте-
ния (стебель, лист) или от подземных метаморфозов берут начало придаточ-
ные корни. Все корни в совокупности составляют корневую систему растения. Различают стержневую систему, которая характеризуется хорошим развитием главного корня, и мочковатую систему, у которой главный корень не
развивается, а основную массу составляют придаточные корни. У травяни-
стых растений могут развиваться метаморфизированные корни, в которых
откладываются запасные питательные вещества. Корни имеют в целом сходное строение. Обычно различают три зоны: деления, роста и растяжения,
всасывания. Особой морфологической структурой является корневой чехлик,
который выполняет защитную функцию. Корни могут метаморфизироваться
(видоизменяться).
1. Корнеплоды — это утолщение главного корня (морковь, свекла).
2. Мясистые корни — утолщения боковых корней (орхидея).
3. Корневые клубни — утолщение придаточных корней (чистяк, геор-
гина, топинамбур).
4. Корни — прищепки — придаточные корни, развивающиеся на побе-
гах, которые растут вверх по опоре (виноград).
5. Воздушные — придаточные корни у растений, поселяющихся на
стволах растений. Наружные клетки гигроскопичны и легко поглощают ат-
мосферную влагу.
6. Клубеньки на корнях бобовых растений образуются за счет деятель-
ности клубеньковых бактерий. Они проникают в корень и, усиленно размножаясь, заполняют полость клеток. Клубеньковые бактерии способны улавливать из атмосферы азот, который является необходимым элементом образования белка. Поэтому после произрастания бобовых растений почва очень
продуктивна.
7. Микориза образуется от поселяющихся на корнях грибов не только
на кончиках древесных растений, но и травянистых видов. Грибы могут быть
шляпочные — белый, подосиновик, луговые опята и др. Грибница может
проникать во внутренние ткани корня — внутренняя микориза, или опутывать снаружи — наружная микориза. Гриб дает корням воду и минеральные
вещества, а корни грибам — органические вещества.
Внутренняя структура корня соответствует выполняемым функциям.
Различные ткани расположены таким образом, что они сообща осуществля-
19
ют поглощающую, проводящую и механическую функции. В центре органа
располагаются клетки проводящей ткани.
Стебель — это осевая часть побега. Он выполняет опорную функцию и
обеспечивает наиболее благоприятное расположение к источнику света фо-
тосинтезирующих органов — листьев; на нем располагаются почки и разви-
вающиеся из них побеги ветвления. Через стебель осуществляется связь
между органами воздушного (листьями) и почвенного (корнями) питания; по
проводящим тканям стебля к корням поступают продукты фотосинтеза, а от
корней к надземным частям растения обеспечивается приток воды и растворенных в ней питательных веществ. Стебель является хранилищем запасных
веществ. На нем могут образовываться придаточные корни, что важно при
вегетативном размножении растений побегами. Побег — это стебель, с расположенными на нем листьями и почками, выросший за один вегетационный
период. Формируются укороченные побеги, если междоузлие укорочено, и
удлиненные побеги, когда узлы раздвинуты. Типичным укороченным побегом является почка. Она состоит из зачаточных листочков и покровных чешуй, прочно налегающих друг на друга. По расположению на стебле различают верхушечные и боковые почки. Боковые почки, образующиеся в пазу-
хах листьев, имеют название — пазушные. Придаточные почки могут обра-
зовываться на всех частях и органах растений. По биологическому назначению различают ростовые (листовые), цветочные (генеративные) и смешанные почки. На месте опавшего листа образуется листовой рубец с листовыми
следами. Метаморфозы (видоизменения) побега могут быть наземными и
подземными. Наземные метаморфозы: филлокладии, колючки, усики, пруть-
евидные зеленые побеги и т.д. Подземные видоизменения — луковицы,
клубни, корневища.
Лист — боковое образование стебля. В листьях осуществляются три
жизненно важных процесса: фотосинтез, транспирация и газообмен. В про-
цессе фотосинтеза в листьях с участием воды, углекислого газа, почвенного
раствора минеральных веществ под действием энергии солнечных лучей
синтезируется органическое вещество. Газообмен происходит благодаря работе устьичного аппарата, который осуществляет связь между растением и
атмосферой. Через устьица поступает кислород для процесса дыхания, а уг-
лекислый газ — для фотосинтеза. Через них выходит в атмосферу кислород,
получаемый при фотосинтезе. Удаляется также углекислый газ, образован-
ный в процессе дыхания. Фотосинтез протекает на свету, а дыхание — и
днем и ночью. Процесс испарения (транспирации) воды растением регулиру-
20
ется главным образом листом. Испарение обеспечивает взаимосвязь корней
и листьев растений. Лист может выполнять и дополнительные функции: хранить запасные продукты и участвовать в вегетативном размножении. Лист
может видоизменяться в колючки, усики, ловчие аппараты насекомоядных
растений, в чешуи и чешуйки и т.д. Основная роль в выполнении функций
принадлежит листовой пластинке. Формированием пластинки достигается
большая поверхность органа, что обеспечивает наиболее полное использование падающей солнечной энергии и улавливание рассеянного в воздухе уг-
лекислого газа.
Вопросы для самоконтроля
1. Какие функции выполняют корни растений?
2. Перечислите виды корней по происхождению и типы корневых си-
стем. Укажите их отличительные особенности.
3. Назовите зоны кончика корня. Укажите их функции.
4. Перечислите метаморфозы корня. Приведите примеры растений с
различными метаморфозами. Какие функции они выполняют?
5. Какие ткани входят в состав корня?
6. Что такое годичный побег? Назовите его части.
7. Какие органы включают в себя почки растений?
8. Укажите основные типы почек, как они классифицируются?
9. Какое строение имеют подземные метаморфозы побегов:
а) корневище; б) клубень; в) луковица. Какие функции выполняют эти метаморфозы? Как доказать их побеговое происхождение?
10. Сравните между собой корень и корневище, выделите сходства и
различия. Какие признаки побега имеет корневище?
11. За счет клеток каких тканей стебель растет в длину, в ширину?
12. Как определяется возраст дерева?
13. Перечислите метаморфозы листа, укажите их функции. Приведите
примеры растений.
14. Что такое устьице? Где располагаются устьица? Какие функции они
выполняют?
15. Какие приспособления, уменьшающие испарение, имеются у рас-
тений?
16. В какое время суток фотосинтез протекает более интенсивно? Ка-
кой газ поглощается и какой газ выделяется при фотосинтезе?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]