Навигация
Главная
 
Главная arrow Экология arrow Ботаника - Неведомская ЕО
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

ЛЕКЦІЯ 2. Ботаніка як наука

План

1 Ботаника - наука о растениях

2 Общая характеристика растений

3 Распространение растений и их значение в биосфере

Основные понятия: ботаника, автотрофы, питания, дыхания, фотосинтез, рост, развитие, фитогормоны, ростовые движения, значение растений

1 Ботаника - наука о растениях

Ботаника - наука о растениях, их строение, жизнедеятельность, распространение и происхождение Этот термин происходит от греческого слова"botane\", что означает"трава\","растение\","овощ\","зелень\"

Ботаника исследует биологическое разнообразие мира растений, систематизирует и классифицирует растения, исследует их строение, географическое распространение, эволюцию, историческое развитие, биосферный роль, полезные власти ивости, выискивает рациональные пути сохранения и охраны флоры Но основная цель ботаники как науки - получение и обобщение новых знаний о мире растений во всех проявлениях его существованияя.

Ботаника как наука сформировалась около 2300 лет назад Первое письменное обобщение знаний о растениях, которое дошло до нас, известно лишь из античной Греции (ИУ-Ш в до Не), а следовательно и возникновение ботаники как науки датируется именно этим временем Теофраст (372-287 до Не), ученик великого Аристотеля, считается отцом ботаники благодаря его письменному трудам"Естественная история растений"в 10-и томах и письменной работе"О причинах растений"в 8-и томах В"Естественной истории растений"Теофраст упоминает о 450 растений и делает первую попытку их научной классификациишу спробу їхньої наукової класифікації.

В первом веке не римские естествоиспытатели Диоскорид и Плиний Старший дополнили эти сведения Средневековые ученые продолжили накопления информации, начатое античными учеными В эпоху Возрождения я в свя связи с обогащением сведений о растениях возникла потребность в систематизации растительного мира Большие заслуги в деле упорядочения ботанических знаний принадлежат Карлу Линнею, который в середине 18 в олиття ввел бинарную номенклатуру растений, первым сделал попытку классификации растительного мира и разработал искусственную систему, распределив растительный мир на 24 класскласи.

Сейчас ботаника - многоотраслевая наука, которая изучает как отдельные растения, так и их совокупности - сообщества, из которых формируются луга, степи, леса

В процессе развития ботаника дифференцировалась на ряд отдельных наук, из которых важнейшие: морфология растений - наука о строении и развитии основных органов растений; из нее выделились: анатомия (гистология) растений, изучающая внутреннее строение растительного организма; клеточная биология растений, изучающая особенности строения растительной клетки; эмбриология растений, которая исследует процессы оплодотворения и развития зар одка у растений; физиология растений - наука о жизнедеятельности растительного организма, близко связана с биохимией растений - наукой о химических процессах в них; генетика растений изучает вопрос изменчивости и наследственности растений; палеоботаника (фитопалеонтология) изучает ископаемые растения и около повязанная с филогении растений, задачей которой является воспроизведение исторического развития растительного мира, география рус линь (фитогеография) - наука о закономерностях распространения растений на земном шаре, с нее выделились экология растений - наука о взаимоотношении растительного организма и среды - и фитоценология (геоб отаника) - наука о растительных сообществах.

Выделяют еще ряд специализированных дисциплин, изучающих отдельные группы растительного мира, например альгология - науку о водорослях, лихенологии - о лишайниках, бриология - о мохообразные, Дендрологи ию - науку о древесные породы, палинологии - о строении спор и пыльцы.

2 Общая характеристика растений

Всем растениям присущи общие черты:

1 Растительные организмы состоят из клеток Клетка (от греч kytos - клетка) - основная структурная и функциональная единица всех живых организмов, элементарная биологическая система, которая имеет все признаки живого, способна к саморегуляции, самовоспроизведению и развитию

2 Растения являются эукариотами (эукариот) Эукариоты (эвкариоты) - организмы, клетки которых имеют ядро, по крайней мере на определенных этапах их клеточного цикла Среди эукариот имеются одноклеточные, колониальные и мног клеточные организмзми.

3 Большинство растительных организмов - автотрофы Автотрофы (от греч autos - сам trophe - питание) - организмы, которые самостоятельно производят органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии солнечного света или энергии химических процессов

4 Клетки растений содержат пластиды (от греч plastos - вылепленный): хлоропласты (от греч chloros - зеленый и plastos - вылепленный), хромопласты (от греч chroma - краска и plastos - вылепленный), лейкопласты (от греч leukos - б бесцветный ий і plastos - вылепленный)

5 Запасные вещества - крахмал, белок, жиры

6 Растениям характерны процессы жизнедеятельности (обмена веществ): а) питания - процесс поглощения и усвоения растениями из окружающей среды веществ, необходимых для поддержания их жизнедеятельности;; по способу питания растительные организмы разделяют на автотрофы и гетеротрофы (организмы, которые для своего питания используют готовые органические вещества);

б) дыхание - совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в растение кислорода и выделение углекислого газа и воды; основу дыхания составляет окисления (сын окисления) органических веществ (белков, жиров и углеводов), в результате чего освобождается энергия в виде АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая необходима для жизни растений; растения являются аэробами (от греч aer - воздух) - организ мамы, для жизнедеятельности которых необходим свободный кислород воздухая;

в) благодаря хлоропластам растения способны к фотосинтеза (от греч photos - свет, synthesis - соединение) - процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии солнца; солнечная энергия превращается при этом в энергию химических связей

Процесс фотосинтеза состоит из двух фаз:

1 Световая фаза осуществляется в тилакоидов хлоропластов Энергия квантов света улавливается молекулами хлорофилла, вызывает переход электронов на более высокий энергетический уровень и отрыв их от молекулы хл лорофилу Электроны захватываются молекулами-переносчиками, которые также находятся в мембране тилакоидов Потерянные молекулами хлорофилла электроны компенсируются путем отделения их от молекул воды в процессеесі фотолиза - разложения воды под действием света на протоны (Н) и атомы кислорода (О) Атомы кислорода образуют молекулярный кислород, выделяющийся в атмосферу:

Освободившиеся протоны накапливаются в полости тилакоидов Электроны движутся мембраной тилакоидов Энергия переноса электронов по мембране тратится на открытие канала для протонов в АТФ-синтетазной ном комплексе результате выхода протонов из полости тилакоидов синтезируется АТФ Наконец, протоны связываются со специфическими молекулами-переносчиками (НАДФ-никотинамидадениндинуклео-тидфосфат) НАДФ способен восстанавливаться, свя связываясь с протонами, или окисляться, высвобождая их Благодаря этому комплекс НАДФНАДФ Н2 является аккумулятором химической энергии, используемой для восстановления других соединений

Таким образом, в световой фазе фотосинтеза происходят следующие реакции:

2 Темнова фаза не зависит от света (реакции происходят как в темноте, так и на свету) Она проходит в матриксе хлоропласта В этой фазе из углекислого газа (СО2), который попадает из атмосферы, образуется глюкоза При этом используется энергия АТФ и Н, входящий в состав НАДФ o Н2 Молекула СО2 при синтезе углеводов не расщепляется, а фиксируется (связывается) с помощью особого фермента Фиксация СО2 - многоступенчатый процесс Особый фермент свя связывает СО 2 с молекулой, содержащей п пять атомов углерода (С) (рибуло-зо-1 ,5-бифосфат) При этом образуются две трикарбонови молекулы 3-фосфоглицерат Эти трикарбонови соединения меняются ферментами, восстанавливаю ются с помощью НАДФ o Н2 и энергии АТФ и превращаются в вещества, из которых может синтезироваться глюкоза (и некоторые другие углеводы) Часть таких молекул используется на синтез глюкозы, а из других образуются п 'ятикарбонов е соединения, необходимые для фиксации СО2 Таким образом, энергия света, преобразована в течение световой фазы в энергию АТФ и других молекул - носителей энергии, используется для синтеза глюкозы

Темнов фазу фотосинтеза можно описать следующим уравнением:

Часть молекул синтезированной глюкозы расщепляется для обеспечения потребностей растительной клетки в энергии, остальная часть используется для синтеза необходимых клетке веществ Так, из глюкозы синтезируются ся полисахариды и другие углеводы Избыток глюкозы откладывается про запас в виде крахмаллю.

Значение фотосинтеза:

1) образование органического вещества, которая является основой питания гетеротрофных организмов;

2) образование кислорода атмосферы, который обеспечивает дыхание аэробных организмов и создает озоновый экран нашей планеты;

3) обеспечивает постоянство соотношения между СО2 и О2 в атмосфере Академик КАТимирязев сформулировал понятие о космической роли

зеленых растений Воспринимая солнечные лучи и превращая их энергию в энергию связей органических соединений, зеленые растения обеспечивают сохранение и развитие жизни на Земле Они образуют почти всю органическое вещество в и является основой питания гетеротрофных организмов Весь кислород атмосферы тоже имеет фотосинтетическое происхождения Таким образом, зеленые растения является как бы посредником между Солнцем и жизнью на планете Земляля;

г) транспирация (от лат trans - через, spiro - дышу, выдыхаю) - физиологический процесс выделения живыми растениями воды в газообразном состоянии;

д) рост - увеличение размеров растительного организма или отдельных его частей и органов вследствие увеличения количества клеток путем деления, их линейного растяжения и внутренней дифференциации, продолжается имеется на протяжении всего жизненного цикла

е) развитие - совокупность качественных морфологических и физиологических изменений растения на отдельных этапах ее жизненного цикла; различают индивидуальное развитие (онтогенез) и историческое развитие (филогенез) н нормальный индивидуальное развитие растительного организма зависит не только от внешних факторов (свет, температура, влага, кислород, длина светового времени суток), но и от внутренних факторов и от их взаимодействия, основным внутренними факторами есть фитогормоны (табл. 5)

Таблица 5

ФИТОГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ

Название фитогормонов

Функции

Место образования

Ауксины

(от греч auxein - увеличиваю)

предопределяет рост верхушечной почки, подавляет рост пазушных почек, влияет на дифференцировку проводящей ткани, обусловливает ростовые движения, может вызвать образование плодов без семян, контролирует продлит ния клетками

клетки меристемы (недиференцийо-вана ткань, из которой развиваются новые клетки)

Цитокинины

(от греч - клетка, cyneo-привожу

в движение)

стимулируют деление клеток, вызывают рост боковых почек, сохраняют зеленую окраску листьев, задерживают старение тканей

меристема корня, плоды

Этилен

тормозит рост в длину проростков, задерживает рост листьев, ускоряет прорастание семян, клубней, способствует созреванию плодов, старение организма

все ткани

Гиббереллины

активируют деление клеток, стимулируют фазу растяжения, стрелкованию, цветения, выводят семян из состояния покоя, могут вызвать образование плодов без семян, ускоряют развитие плодов

листья, корни

абсцизовая кислота

гормон стресса, способствует приспособлению растения к неблагоприятным условиям существования, задерживает ростовые процессы, ускоряет опадение листьев и плодов, ускоряет старение

листья, плоды, корневой чехлик

Фитогормоны (от греч phyton - растение, hormao - возбуждаю) - это физиологически активные вещества, вырабатываемые протопластом (живое содержимое) растительных клеток и влияют на ростовые и формообразующие процессы; фитогормоны активны в очень малых количествах и могут как возбуждать, так и тормозить определенные процессы (действуют как регуляторы), на развитие растительного организма влияют и искусственные регуляторы роста и развития (табл6);

Таблица 6

ИСКУССТВЕННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА И РАЗВИТИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЗМА

Название искусственного регулятора

Функции

С какой целью использует человек

Ретарданты (антигиберелины)

тормозят рост стебля в длину, вызывают благоприятное влияние на устойчивость к полеганию

способствуют созданию низкорослых форм

Искусственные ауксины

функции подобные природного ауксина, в большой концентрации выступают как гербициды (от лат herba - трава caedere - убивать), то есть способны уничтожать растения

применяют для борьбы с сорняками

Дефолианты

вызывают искусственный ноября

для облегчения механического сбора урожая хлопчатника

Десиканты

вызывают увядание надземной части растения

для облегчения механического сбора урожая корнеплодов (морковь, свекла), клубней (картофель)

есть) ростовые движения - изменения положения органов растений в пространстве вследствие неравномерных ростовых процессов (табл. 7), в высших растений нет специализированных органов для активного перемещения, но они способны реагировать на различные изменения внешней среды и приспосабливаться к них.

Таблица 7

РОСТОВЕ ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ

Ростове движения

настаивайте

(от греч nastos - уплотненный, закрытый)

Определение

ростовые движения органов и частей растений, возникающие под влиянием равномерной действия раздражителя (изменение интенсивности освещения, температуры и т.п.)

Примеры

фотонастии - раскрытия цветков утром и закрывание вечером, изменение положения соцветия зависимости от изменения положения солнца (подсолнечник); термонастии - раскрытия цветков из бутонов при переносе их с холода в теплое помещение; механонастии - составление листьев от прикосновения к ним (мимоза стыдливая) растрескиванию плодов при прикосновении (разрыв-трава); хемонастию - тургорного движения запирающих клеток устьиц в ответ на концентрацию С2, ростовые изгибы железистых волосков росянки под влиянием азотсодержащих веществ и т.д.

Тропизмы

(от греч tropos - поворот, направление)

разнообразные движения (сгибы) органов или их частей, вызванных односторонним действием раздражителя

положительные тропизмы - движения органов в сторону раздражителя (например, листьев к свету); негативные тропизмы - движения органов направлены от раздражителя (направление роста корня от света), в зависимости от природы раздражителя различают: фототропизм (воздействие света) геотро-пизмы (одностороннее действие силы земного притяжения), гидротропизмы (влияние влажной среды), хемотропизмы (действие химического вещества), трофотропизмы (влияние питательных веществ)

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы