Продолжительность лекции: 1 час.

Ишмуратова М.Ю.

профессор

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Ботаника»

Цикл (общеобразовательные, базовые, профилирующи е дисциплины)

 

Компонент ( обязательный, по выбору )

Вид занятия ( лекция, СРСП, практическое /семинарское,

лабораторное занятие )

 

 

специальность 5В070100 - Биотехнология

 

Караганда 2017

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный университет имени Е.А. Букетова

 

Биолого-географический факультет

 

Кафедра ботаники

 

 

Ишмуратова М.Ю.

 

профессор

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Ботаника»

 

 

специальность 5В070100 - Биотехнология

Лекций

 

 

Караганда 2017

 

Лекция 1. Введение в дисциплину. Строение растительной клетки. Ткани, и их классификация

 

План лекции:

1 Растения – источник жизни на земле. Основные черты строения и жизнедеятельности растительных организмов. Разделы ботаники.

2 Особенности строения и функционирования растительной клетки.

3 Клеточная теория.

4 Растительные ткани, их классификация.

Продолжительность лекции: 1 час.

 

1 Растения – источник жизни на земле. Основные черты строения и жизнедеятельности растительных организмов. Разделы ботаники.

Ботаника (от греческого «ботанэ» – расте­ние, трава) – комплекс биологических на­ук о растениях. Объектом изучения ботаники являются в первую очередь представители царства растения, а также фототрофные протоктисты – водоросли. В то же время в данном курсе рассматриваются отдельные вопросы по морфологии и систематике некоторых групп фотоавтотрофных прокариот (цианобактерии), а также грибов и грибоподобных организмов.

Ботаника как наука сформировалась более 2000 лет назад. Первые датируемые сведения о расте­ниях содержатся в клинописных таблицах Древнего Востока. Основы ботаники как науки заложили древние греки. Древнегреческий фи­лософ и естество­испытатель Теофраст (около 370-285 лет до н. э.) назван К. Линнеем «от­цом ботаники». Большой вклад был внесен Аристотелем (384-322 лет до н.э.). Они обобщили накопленные сведения о разнообразии растений, их свойствах, приемах возделывания, размножения, способах использования, распространении по земле. Так, Теофраст приводит в своих трудах около 600 видов полезных растений, в числе которых входили не только европейские, но и завезенные из Азии виды.

После общего упадка есте­ствознания в средние века ботаника начинает интенсивно развиваться с XVI в. В XVIII-XIX вв. происходит развитие и дифферен­циация ботаники на отдельные ботанические дисциплины и к первой половине XX в. складывается весь комплекс наук о растениях. Основной раздел ботаники - система­тика растений. Систематика описывает все ископаемые и современные растительные организмы, разрабатывает классификацию и создает научную основу для изучения филогении растений, то есть выявляет род­ство таксонов.

Морфология исследует осо­бенности и закономерности внешнего строения растений. Основные успехи в этой области знаний были достигнуты преимущественно в XIX и XX вв. Иссле­дование внутренней структуры расте­ний - задача анатомии, которая зароди­лась в середине XVII в. после изобрете­ния микроскопа, но главнейшие открытия были также сделаны в XIX и XX вв.

Эмбриология - ботаническая дисцип­лина, изучающая закономерности образо­вания и развития зародыша растений. Основы эмбриологии заложены во второй половине XVIII в., фундамен­тальные открытия были сделаны к нача­лу XX века.

Физиология тесно связана с морфоло­гией и биохимией растений. Начало фи­зиологии было положено опытами по пи­танию растений, осуществленными во второй половине XVIII в. Ныне это ак­тивно развивающаяся наука, занимаю­щаяся изучением происходящих в расте­ниях процессов: фотосинтеза, транспорта веществ, водного обмена, роста, развития, дыхания.

География растений зародилась в начале XIX века. Она занимается изуче­нием основных закономерностей пространственного распространения таксонов (видов, родов и более высоких) и растительных сообществ на Земле. Из бота­нической географии к концу XIX в. выде­лилась геоботаника – наука, исследую­щая основные закономерности формирования, состава, структуры и функционирования растительных сооб­ществ, а также особенности их пространственного распределения.

Экология расте­ний выясняет отношение растительных организмов к факторам среды и взаимоотношения растений с другими организмами. Она возникла на стыке экологии и ботаники на рубеже XIX и XX вв. и в настоящее время это одна из важнейших отраслей знаний о природе.

Помимо фундаментальных ботаниче­ских дисциплин, выделяют ряд при­кладных наук. Одна из них - бота­ническое ресурсоведение, или экономиче­ская ботаника, которая рассматривает все аспекты использования растений челове­ком.

В зависимости от объектов и методов их изучения, а также практических по­требностей выделяют ряд других узких ботани­ческих дисциплин. В пределах морфоло­гии растений выделяют карпологию - раздел знаний о плодах, из анатомии – палинологию, изучающую пыльцу и споры. Пред­метом исследования палеоботаники яв­ляются ископаемые растения. Альгология изучает водоросли, бриоло­гия - мхи, птеридология - папоротники.

Растения, как любые живые организмы, являются открыты­ми термо­динамическими системами, способными к любому об­мену веществом и энергией. Без поступления энергии извне эти системы не могут су­ществовать и поддерживать свою целост­ность. Растениям характерны все признаки живых организмов, как раздражимость, рост и развитие, дыхание, размножение, движение, обмен веществ и энергией, питание, выделение и др.

В протерозое (2600-570 млн. лет назад) происходят значительные изменения в атмосфере планеты, которое связано с появлением и жизнедеятельностью циано­бактерий (сине-зеленых водорослей). Эта новая группа обладала способностью к оксигенному фотосинтезу, то есть могла использовать Н₂О в качестве донора электронов, при этом сво­бодный кислород выделялся в атмосферу. Восстановительная атмосфера Земли превратилась в окислительную. Анаэробное живое население планеты постепенно сменилось на аэробное. Концентрация кислорода в результате жиз­недеятельности цианобактерий постепенно по­вышалась и примерно 2 млрд. лет назад до­стигла 1 % от современной. Су­щественно изменяются и усложняются биогео­химические циклы. Накопление кислорода ста­ло препятствием для циркуляции элементов в форме восстановленных соединений. Бакте­риальные архейские сообщества строгих анаэ­робов заменяются цианобактериальными со­обществами (цианобактериальные маты), в которых главенствующую роль играют фотосинтезирующие прокариоты.

Изменение характера атмосферы оказалось главной предпосылкой появления строгих аэробов эукариот - этого важнейшего биоло­гического события середины протерозоя.

Таким образом, особая роль растений в жизни на Земле состоит в том, что без них было бы не­возможно существование животных и челове­ка (рис. 1).

 

Рисунок 1 - Взаимосвязи растений с другими группами живых организмов

 

Зеленые растения являются основной группой организмов, способных аккумулировать энергию Солнца, создавая органические вещества из не­органических. При этом растения извлекают из атмосферы диоксид углерода (углекислый газ) и выделяют кислород, поддерживая ее по­стоянный состав. Будучи первичными проду­центами органических соединений, растения являются определяющим звеном в сложных цепях питания большинства гетеротрофов, на­селяющих Землю.

Благодаря фотосинтезу и непрерывно дей­ствующей трансформации биогенных элемен­тов создается устойчивость всей биосферы Зе­мли и обеспечивается ее нормальное функцио­нирование.

Обитая в различных условиях, растения образуют растительные сообщества (фитоценозы), обусловливая разнообразие ландшафтов и экологических ус­ловий для других организмов. При участии растений формируются по­чва, торф; скопления ископаемых растений образовали бурый и каменный уголь. Глубо­кие нарушения растительности неизбежно вле­кут за собой необратимые изменения биос­феры и отдельных ее частей и могут оказаться гибельными для человека как биологического вида.

В настоящее время растения являются важнейшими источниками сырья, биологически активных веществ и пищи для человечества.

Пищевое значение растений общеиз­вестно. В качестве продуктов питания че­ловека и корма для животных, как прави­ло, используются части, содержащие за­пасные питательные вещества или сами вещества, извлеченные тем или иным образом. Плоды и семена многих видов используют для получения растительных масел. Большинство витаминов и ми­кроэлементов также поступает вместе со свежей растительной пищей. Существен­ную роль в питании людей играют пря­ности и растения, содержащие кофеин - чай и кофе.

Техническое использование растений и продуктов из них осуществляется по не­скольким основным направлениям. На­иболее широко применяются древесина и волокнистые части растений. Ценность древесины определяется потребностью в ней при изготовлении дере­вянных конструкций любых типов и при производстве бумаги. Сухая перегонка древесины позволяет получить значительное количество важных органи­ческих веществ, широко упот­ребляемых в промышленности и в быту. Во многих странах древесина - один из основных видов топлива. Остро стоит вопрос о за­мене угля и нефти энергетически богаты­ми веществами, продуцируемыми неко­торыми расте­ниями.Несмотря на широкое распростране­ние синтетических волокон, растительные волокна, получаемые из хлопчатника, льна, ко­нопли, джута, липы сохранили большое зна­чение при производстве многих тканей.

Для лечебных целей растения приме­няют очень давно. В народных и тради­ционных медицинах они составляют ос­новную массу лекарственных средств. В научной медицине России примерно треть препаратов, применяемых для лечения, получают из растений. Считается, что с лечебными целями народы мира ис­пользуют не менее 21000 видов растений и грибов. Около 30 % всех выпускаемых меди­цинских препаратов готовят из лекар­ственного растительного сырья. Не менее 1000 видов растений разво­дят в декоративных целях.