Содержание

1. Ботаника и ее разделы………………………………………………………………3

2. Ядро…………………………………………………………………………………… 6

3. Развитие семени и плода……………………………………………………………10

4. Лишайники …………………………………………………………………………….13

5. Жизненный цикл плауна и силагинеллы………………………………………….17

6. Порядок маковые…………………………………………………………………….19

7. Тундра………………………………………………………………………………......20

1. Ботаника и ее разделы

Широкое развитие естествознания началось в эпоху промышлен­ного капитализма. В XVIII в. ботаника не только определилась как са­мостоятельная отрасль естественноисторических наук, но и дифферен­цировалась уже на ряд отдельных дисциплин. Этому способствовали рост технического оборудования лабораторий и требования более пол­ной эксплуатации сельскохозяйственных земель. Развитие полеводства, огородничества, садоводства, специальных технических культур сопро­вождалось переработкой растительного сырья на различных фабрично-заводских капиталистических предприятиях. Текстильная, сахарная, спиртовая, бумажная, каучуковая и другие промышленности, направ­ленные на мирные и военные цели, требовали развития биологических и физико-химических знаний. Это привело к развитию науки о расте­ниях, т. е. ботаники (слово «ботаника» происходит от греческого «ботанэ», т. е. трава).

В первом периоде развития ботаники особенных успехов достигла систематика растений. В этот период она сводилась преимущественно к инвентаризации цветковых растений. Основатель номенклатурной систематики растений К. Линней, живший в XV111 в., описал около 10 тыс. видов растений. Растения, отнесенные им к тайнобрачным (вви­ду неизвестности в те времена у них полового размножения), были зна­комы ему очень мало и описаны в небольшом количестве.

Развитие микроскопической техники быстро продвинуло вперед изучение низших растений и анатомию цветковых растений. Еще в XVIII в. из общей ботаники выделились такие дисциплины, как морфо­логия, анатомия и физиология растений. Обособилась также география растений.

В настоящее время под ботаникой понимают учение о внешнем и внутреннем строении растений, закономерностях их роста и развития, жизненных отправлениях, об их классификации, эволюции, распрост­ранении, сообществах, а также об их использовании. Как видно из этого понимания ботаники, изучаемые ею объекты (растения) могут рассмат­риваться с различных сторон, поэтому от ботаники как общей науки стали постепенно отделяться самостоятельные отрасли.

Морфология растений изучает формы растений и их разнообразие, выясняя закономерности их образования; ближайший предмет морфо­логии—изучение внешнего строения органов растений и их различных видоизменений (метаморфозов). Морфология растений является могущественной дисциплиной, позволяющей и в настоящее время лучше других отраслей ботаники изучать историю растительного мира. Эмбриология растений изучает закономерности образования орга­нов бесполого и полового размножения, процессы оплодотворения, раз­вития зародыша и всего семени.

Систематика растений тесно связана с морфологией и основывает­ся более всего на ее данных. Задачей систематики растений является классификация их на основе эволюции, установление системы расти­тельного мира в целом и в отдельных частях. Систематика устанавливает совокупность особей, которые можно выделить в отдельные систематические группы на основании сходных признаков и общности их происхождения; поэтому она облегчает ориентировку в многообразии организмов и в направлении их использования для нужд человека. Наконец, систематика позволяет восстанавливать пути развития мира растений.

Анатомия растений изучает внешние и внутренние ткани тела рас­тений Она представляет собой учение о растительных тканях и законо­мерностях их происхождения и развития. Из анатомии выделилась от­дельная дисциплина — цитология, или учение о клетке.

Физиология растений изучает процессы жизнедеятельности расте­ний и закономерности превращения веществ в них: вопросы питания растений, обмена веществ и газообмена, роста и развития я т. п. Физио­логия связана с анатомией. Взаимосвязь между строением органа и от­правлением его выразилась в возникновении физиологической анато­мии растений.

Экология растений изучает закономерности в области приспособ­ления растений к окружающей среде.

Геоботаника изучает растительность, растительный покров, его элементы, закономерности его образования и жизнедеятельности.

География растений изучает распространение растений на земле как в современном виде, так и в историческом аспекте, с учетом зако­номерностей расселения отдельных видов и обширных групп растений (флор).

Палеоботаника изучает ископаемые растения, их строение, систе­матику и географию, жизнь в прошедшие геологические периоды для выяснения закономерностей эволюции.

2. ЯДРО

Центральной и важнейшей органеллой клетки является ядро, кото­рое было открыто и описано в 1833 г. Р. Броуном, признавшим его наи­более существенной частью растительной клетки. Ядра растительных и животных клеток эукариотических организмов имеют весьма сложную структуру, значительно отличающую их от «ядерных» образований прокариотов, у которых ядерная структура (нуклеоид) состоит лишь из одиночной, кольцевой молекулы ДНК, практически лишенной бел­ков. Эта молекула бактериальных клеток получила название генофора т. е. носителя генов. Нуклеоид не отделен мембранами от цитоплазмы; он представляет собой довольно плотное компактное образование видимое в световом микроскопе после специальных окрасок или же в электронном микроскопе. При описании ядра мы будем руководствоваться материалами, касающимися эукариотических клеток. Ядро относительно прозрачно, чаще бывает шарообразным или эллипсоидальным, однако формы его в клетках разных растений могут сильно варьировать, принимая иногда неправильные очертания в виде сильно вытянутых, извилистых или разветвленных ядер.

В большинстве случаев клетки растений - одноядерные, но у некоторых, особенно низших, растений могут существовать и даже преобладать клетки двуядерные (дикарион у грибов), а также многоядерные. При некоторых патологических состояниях число многоядерных клеток и ядер в таких клетках резко возрастает.

Величина ядер разнообразна. Исключительно крупные ядра у растений из семейства цикадовые – от 1,5 мм и больше. Очень мелкие ядра, 1 – 2 мкм, известны у плесневых грибов.

Расположение ядер в клетке непостоянно. В эмбриональных клет­ках ядро занимает более или менее центральное положение. По мере роста клетки и усиления в ней процессов обмена веществ, вызывающих образование нескольких или одной крупной вакуоли, ядро оттесняется к стенке клетки. При всех условиях ядро всегда погружено в массу цитоплазмы как самостоятельная органелла клетки, находящаяся в самом тесном взаимодействии с другими частями клетки. В некоторых случаях оно обладает способностью активного движения. Ядро расти­тельной клетки обычно отличается более плотной консистенцией и боль­шей вязкостью, чем цитоплазма. Оно, как и цитоплазма, имеет коллоид­ную природу. Плотность ядра, как правило, больше плотности цитоплаз­мы, она колеблется от 1,03 до 1,10.

Изучение химического состава ядра показало, что его основная мас­са состоит из белков, занимающих 70—96% сухой массы. В состав яд­ра входят простые и сложные белки. Среди белков ядра количественно преобладают нуклеопротеиды, связанные с нуклеиновыми кислотами, которые представлены дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеи­новой (РНК) кислотами — наиболее сложными макромолекулами клет­ки. Изотоп фосфора (³²Р) в РНК хромосом позволил установить две фракции РНК: хромосомную и ядерную. Разница — в функции обмена веществ. Вероятно, РНК используется в синтезе ДНК.

В процессе жизнедеятельности клетки содержание белков в ней меняется. Наиболее интенсивный синтез белка происходит в неделящейся клетке, когда основная часть хромосомного материала (хроматин) представлена в виде участков рыхло расположенных фибрилл дезокси-рибонуклеопротеида (ДНП).

Рост организмов осуществляется в результате деления клеток, ко­торому предшествует деление ядра. Ядро неделящейся, покоящейся клетки называется интерфазным ядром, Однако на основании изучения ядра в процессе его деления было установ­лено, что представле­ние об интерфазном ядре как о покоящем­ся не соответствует действительности, по­скольку именно в этот период обменные про­цессы проходят наибо­лее активно. В неделящейся ра­стительной клетке мож­но различить следую­щие компоненты яд­ра — ядерную оболоч­ку, ядрышко, хроматиновые структуры (хроматин) в виде глыбок и нитей и неокрашенную массу между ними – кариоплазму (нуклеоплазму). В настоящее время не существует никаких сомнений, что наследственная информация клетки заключена именно в ДНК. Ее содержание в ядре может превышать содержание РНК, быть примерно равным или даже ниже содержания РНК. Обычно ДНК сосредоточена в хроматиновых структурах ядра, а РНК - в ядрышке, хроматине, в ядерном соке и в различных органеллах цитоплазмы.

Ядрышко лишено какой-либо мембраны и в основном построено из субмикроскопических нитей (нуклеолонемы) и ядерного матрикса. Оно состоит из более компактного материала, чем ядро, содержит рибону­клеиновую кислоту и белки; в этот материал включены пузырьки с жид­ким содержимым. Эти пузырьки представляют собой нуклеолярные включения, которые внутри ядрышка постоянно движутся, сливаются в более крупные образования и передают свое содержимое нуклеоплазме. Можно считать, что основная масса ядрышка состоит из различных белков: фосфопротеидов, простых и сложных белков. Липиды высокой концентрации сосредоточены на поверхности ядрышка и в нуклеолярных пузырьках. Кроме того, как было отмечено, в ядрышке много рибо­нуклеиновой кислоты. В электронном микроскопе ядрышко имеет струк­туру в виде клубка нитевидных образований.

Неделящееся ядро бывает заключено в плотную и упругую оболоч­ку, имеющую временный характер, исчезающую и вновь восстанавлива­ющуюся при делении клетки. В световом микроско­пе удается наблюдать структуру ядерной оболочки лишь при воздействии на клетку плазмолиза, фик­сации и окрашивания. Подробно изучить ядерную оболочку (мембрану) можно лишь с помощью элек­тронного микроскопа. Современными исследования­ми было установлено, что она состоит из двух эле­ментарных мембран, между которыми находится промежуток, — перинуклеолярное пространство, заполненное сывороткообразной жидкостью (энхилемой).

Следовательно, двуслойная мембрана пред­ставляет собой структуру, отделяющую ядро от ци­топлазмы клетки. Ядерная оболочка снабжена по­рами, поддерживающими тесную взаимосвязь меж­ду ядром и эндоплазматической сетью. По данным многих наблюдений, ее внешняя мембрана непо­ средственно переходит в систему эндоплазматичес­кой сети. На ее поверхности имеются всевозможные выросты и выпячивания в сторону цитоплазмы, значительное количество рибосом. Внутренняя мембрана ядерной оболочки лишена рибосом, но также образует выросты и выпячивания в сторону ядра и перинуклеолярного пространства. Образование пор ядерной оболочки происходит в результа­те слияния наружной мембраны с внутренней. Тем не менее непосредственного перехода основной плазмы в нуклеоплазму не наблюдается, поскольку поры ограничены особыми белковыми структурами содержащими фибриллы и диафрагму. При оценке Функциональной роли ядерной оболочки возникает вопрос о ее проницаемости в связи с передачей на­ следственной информации.

Поры не постоянные образования, они возникают и исчезают; на участках оболочки к которым примыкает ядрышко, они не образуются.

В ядрах растительных клеток (живых или после фиксации и окраски) можно обнаружить зоны плотного вещества, легко воспринимающего красители, особенно основные. Благодаря такой особенности этот компонент ядра был назван хроматином (Флеминг, 1880). Способность хроматина легко окрашиваться основными красителями объясняется наличием в нем ДНК в комплексе с белком. Теми же свойствами отличаются и хромосомы, которые можно наблюдать в процессе деления клетки. В неделящемся ядре отчетливее всего хроматин проявляется по периферии ядра или внутри него в виде сетчатых тяжей. Чаще всего хроматин (или хромосомы) в неделящемся ядре утрачивает свою компактную форму, разрыхляется (деконденсируется). Такие хромосомы или их участки представляют собой диффузный хроматин. При неполном разрыхлении хромосом сохраняются участки конденсированного хроматина (гетерохроматин). Максимальная конденсация хроматина приводит к образованию плотных хромосом. В это время они совершенно инертны и в них не происходит включения предшественников ДНК и РНК.

Микроспорам присваивается уже название пыльцы. Пыльца, пыльцевые клетки (часто именуемые пыльцевыми зернами) суть, следовательно, микроспоры. Филогенетическое про­исхождение пыльцы, тычинки, а также семяпочки теперь читателю должно стать ясным. Микроспорангии в микроспорофиллах в дальнейшем называются пыльцевыми гнездами. Они совместно формируют пыльник тычинки.

Еще находясь в микроспорангии, зрелая одноядерная микроспора прорастает в мужской гаметофит. Это пока выражается только в делении клетки. При первом деле­нии образуется две клетки, затем одна из них еще раз делится, и получается трех-клеточный гаметофит в оболочке микроспоры. Вокруг каждого из ядер обособляется участок цитоплазмы, так что получаются три клетки: вегетативная, антеридиальная (генеративная) и гаусториальная (ризоидальная). Как видим, редукция гаметофита дошла у саговников до трехклетной стадии.

В таком виде пыльца переносится в воздухе, и некоторые микроспоры попадают на семяпочки женских деревьев саговника.