Введение в ботанику. Разнообразие растительного мира, роль растений в жизни человека. Разделы ботаники. Основные методы ботаники.

Введение в ботанику. Разнообразие растительного мира, роль растений в жизни человека. Разделы ботаники. Основные методы ботаники.

Умаралиева М. Т.

Учитель биологии академического лицея при Ташфарми

• Растения вездесущи. Они играют ключевую роль в жизни биосферы, определяют современный облик Земли, климатические условия на планете, запасы органогенных полезных ископаемых.
• Именно растительным миром обусловлен тот буфер экологических условий, который позволяет сдерживать наступление биосферного кризиса, продлить благоприятные для существования человечества условия.
• Растения – основа пищевых пирамид благодаря своей автономности в образовании органических веществ, уникальной способности к фотосинтезу.

• Растения весьма разнообразны. Сотни миллионов лет насчитывает их история.
• За это время одни виды менялись до неузнаваемости, другие как будто оставались прежними.
• Каковы важнейшие черты растительного организма?
• Что влияло на изменение одних видов и стабильность других?
• Почему одни растения исчезали с лица планеты, другие оставались?
• Насколько велико разнообразие растительного мира, и чем это обусловлено?
• Вот некоторые из важнейших вопросов, которые рассматриваются ботанической наукой.

Ботаника – как наука

• Ботаника – комплекс дисциплин, изучающих жизнь растений и грибов во всех ее проявлениях: от субклеточных единиц до биосферы.
• Эта наука сыграла немаловажную роль в становлении биологии, начиная с трудов Аристотеля и Теофраста.
• Сегодняшняя фундаментальная биология немыслима без ботанических составляющих.
• Это касается и теоретических аспектов биологии, и ее прикладных направлений, и полноценного биологического образования.

Ботаника – как наука

• Ботаника (гр. botane – росток, трава) – наука о растениях, их структуре, жизнедеятельности, распространении.
• Объектом изучения ботаники являются растения на разных уровнях их организации.
• Растительный мир богат и разнообразен.
• На поверхности Земли насчитывается свыше 500 000 видов растений, из них 200 000 – цветковых.

Ботаника – как наука

• Среди этой большой группы встречаются одноклеточные водоросли, которые можно увидеть только в микроскоп, и гиганты растительного мира – секвойи, высота которых может достигать 112 м, а диаметр – 11 м.

Как называется этот гигант?

Вам знакомо это чудо природы?

Баобаб

• Зимой, в засушливый период, дерево начинает расходовать запасы влаги — уменьшается в объёме и сбрасывает  листву . С октября по декабрь баобаб зацветает.  Цветки  у баобаба крупные (до 20 см в поперечнике [2] ), белые с пятью лепестками и пурпурными  тычинками , на висячих  цветоножках . Раскрываются они ближе к вечеру и живут всего одну ночь, привлекая ароматом опыляющих их  летучих мышей . Утром цветки вянут, приобретая неприятный гнилостный запах, и опадают.

Баобаб

• Плоды баобаба напоминают  огурцы  или  дыни , покрытые толстой мохнатой кожурой. Внутри плоды заполнены кисловатой мучнистой мякотью с чёрными  семенами . Они съедобны. Из-за пристрастия к ним обезьян ( павианов ) баобаб прозвали «обезьяньим  хлебным деревом ».
• Мягкая, пересыщенная водой  древесина  баобабов подвержена грибковым заболеваниям, отчего стволы взрослых растений обычно полые или дуплистые, выгнившие внутри.

Баобаб

• У баобаба нет  годичных колец , поэтому достоверно определить возраст старых растений не представляется возможным. По наиболее осторожным оценкам баобаб живёт максимум около одной тысячи лет, в то же время имеются данные о том, что возраст дерева диаметром 4,5 м, определённый методом радиоуглеродного анализа составляет более 4500 лет.

Эвкалипт

• Эвкалипт (камедистое или дивное дерево, с лат. Eucalýptus) — растение из рода вечнозелёных деревьев (или кустарников) семейства миртовых, которые могут достигать в высоту до 100 метров. Главная особенность этих растений – прекрасное влагопоглощение. Эту удивительную способность эвкалиптов люди используют для осушения болотистых мест. У эвкалиптов гладкая кора, иногда разноцветная, словно радуга

Раффлезия

• Раффлезия (с индонез. - "цветок лотоса") – род цветковых растений-паразитов, включающий в себя около 28 разновидностей. Его ареал охватывает территорию Индонезии, Филиппин, Таиланда, полуострова Малакка, островов Калимантан, Ява и Суматра.
• Согласно неофициальным источникам, впервые раффлезия была обнаружена в 1797 году на острове Ява французским исследователем Луи Огюстом Дешамом. Однако в 1798 году, когда его корабль захватили англичане, все записи и иллюстрации попали в руки захватчиков и не были доступны западной науке вплоть до 1954 года.

Раффлезия

• Официальная дата открытия данного представителя мира флоры приходится на 1818 год. Тогда он был найден в тропических лесах Индонезии на юго-западе острова Суматра во время экспедиции, возглавляемой британским исследователем, сэром Стэмфордом Раффлзом, в честь которого цветок и получил свое название. Первым необычное растение увидел местный проводник, помощник доктора и натуралиста Джозефа Арнольда. Позже данный вид получил название Раффлезия Арнольда. На сегодняшний день он является самым известным представителем рода и входит в тройку самых крупных цветков на планете.

Раффлезия

• Раффлезия Арнольда - гигантское растение, цветущее одиночными цветками, которое может иметь 60-100 см в диаметре и весить более 8-10 кг. Уникальное растение не имеет стебля и листьев, т.е. главных органов, осуществляющих фотосинтез. Так как самостоятельно раффлезия не способна синтезировать жизненно необходимые органические вещества, развивается она за счет паразитирования на тканях (стеблях и корнях) растений-хозяев.
• Расцветает гигантский бутон прямо на земле, издавая при этом запах испорченного мяса, от чего и получили еще одно название - "трупный цветок". Неприятный запах и внешний вид привлекают насекомых-опылителей, которыми чаще всего выступают лесные мухи, транспортирующие пыльцу с мужского на женский цветок.

Вам знакомо это чудо природы?

Вельвичия удивительная 

• Возраст этого пустынного дерева-карлика может достигать 2000 лет. Из короткого пенькообразного ствола растения в обе стороны отходят два огромных листа, которые по мере роста продольно разрываются на ленты, а кончики отсыхают. Возраст этих гигантских листьев равен возрасту дерева. Листья постоянно растут от основания, а кончики отмирают. В отдельных случая длинна листьев может достигать 8 метров, а длина 1,8 метров.

Аморфофаллус

• Род Аморфофаллус, также как и род Раффлезия славится своим «тонким ароматом» разлагающейся плоти. Запах, исходящий от цветка ужасен. Без противогаза любоваться аморфофаллусом способны немногие. Цветок большинства представителей этого рода огромен в размерах и может достигать высоты 2,5 метра при диаметре 1,5 метра. Во многих восточных странах клубни этого растения используются при приготовлении различных кулинарных блюд и лекарств.

Непентес  

• Большинство растений из этого рода можно без преувеличения назвать «хищниками», которые получают необходимые недостающие питательные вещества, «переваривая» пойманных насекомых. Растение имеет видоизменённые листья, которые по форме напоминают кувшинчики. Внутренняя поверхность кувшинчика выстлана клетками, выдяляющими нектар, который служит для привлечения насекомых, а также «клетками-волосками», делающими освобождение попавшего «в сети» насекомого невозможным.

Непентес  

• Поверхность «горлышка» кувшинчика очень скользкая, поэтому шансов у прогуливающегося по горлышку насекомого не соскользнуть вниз практически нет. Насекомое падает в воду (у отдельных видов в кувшинчике может содержаться до 2 литров воды) и тонет. Далее вырабатываются ферменты, которые полностью «переваривают» насекомое. Иногда в ловушке оказываются не только насекомые, но и даже  мыши , крысы, птицы.

Ботаника – как наука

• Растения характеризуются рядом особенностей организации, которые позволяют выделить их в особое царство. Отличительными признаками этой группы являются такие:

Ботаника – как наука

• 1) преобладание автотрофного способа питания, т.е. способность создавать органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца.
• В противоположность автотрофным растениям, животные питаются уже готовыми органическими веществами, усваивая их и используя связанную в них энергию. Поэтому их называют гетеротрофными организмами .
• Однако и среди растений встречаются гетеротрофные организмы, например растения-паразиты (повилика, заразиха, раффлезия) и сапрофиты (орхидеи);

Ботаника – как наука

• 2) наличие жесткой углеводной клеточной оболочки, придающей клеткам растений определенную форму и прочность. Следовательно, для растений характерен осмотрофный способ поглощения пищи (путем всасывания).

Ботаника – как наука

• 3) малоподвижный («оседлый») образ жизни, причинами которого могут быть следующие:
• • возможность получать необходимые для фотосинтеза вещества (углекислый газ, воду, энергию Солнца) на месте;
• • получение минерального питания путем всасывания через корневые окончания;
• • наличие жесткой клеточной стенки, так называемого наружного «скелета».

Ботаника – как наука

Однако нельзя сказать, что растения являются полностью неподвижными организмами, т. к. они растут, корневища продвигаются в почве, побег поворачивается к источнику света, лианы закручиваются вокруг опоры, цветки некоторых растений раскрываются и закрываются в определенное время и т.д.

Кроме того, есть еще два признака:

• способность расти в течение всей жизни, т.е. это организмы с незавершенным открытым ростом;

• расселение с помощью зачатков – зооспор, спор, семян, связанное с «оседлым» образом жизни растений. Животные же чаще расселяются путем передвижения во взрослом или активном состоянии.

Ботаника – как наука

• Роль зеленых растений в природе можно охарактеризовать следующим образом:
• 1) обеспечивают атмосферный воздух кислородом, необходимым для дыхания большинства организмов;
• 2) в процессе фотосинтеза, используя солнечную энергию, создают из неорганических веществ и воды огромные массы органических соединений, которые служат пищей самим растениям, животным и человеку;
• 3) в органическом веществе зеленых растений накапливается солнечная энергия, за счет которой развивается жизнь на Земле;
• 4) растения поддерживают природное равновесие кругооборота веществ и энергии в биосфере Земли.

Основные разделы ботаники

• морфология растений изучает внешнее строение растений.
• анатомия исследует внутреннее строение растений, используя оптические приборы;
• цитология изучает строение и функции растительных клеток;
• гистология изучает ткани, их расположение, функциональные особенности;
• физиология исследует жизненные процессы, присущие растениям (обмен веществ, рост, развитие и т. д.).
• Систематика : • описать все существующие виды; • классифицировать их по более крупным таксонам;

Основные разделы ботаники

• Палеоботаника изучает вымершие виды, дошедшие до нас в виде окаменелостей и отпечатков в горных породах, и тем самым помогает восстанавливать этапы развития растительного царства.
• Фитоценология изучает растительные сообщества (фитоценозы) и взаимодействия между их компонентами.
• География растений изучает распределение видов растений и фитоценозов по поверхности Земли в зависимости от климата, почвы и геологической истории.
• Экология – исследует взаимоотношения растений друг с другом и с условиями окружающей среды.

Краткая история развития ботаники

• Первые письменные трактаты о растениях принадлежат греческому ученому Теофрасту (372–287 гг. до н.э.), которого называют «отцом ботаники». Он описал свыше 500 видов растений.
• Ботанические труды Теофраста можно рассматривать как свод в единую систему познаний практиков сельского хозяйства, медицины и работ учёных античного мира в этой области

Краткая история развития ботаники

• Теофраст был основателем ботаники как самостоятельной науки: наряду с описанием применения растений в хозяйстве и медицине он рассматривал теоретические вопросы. Влияние трудов Теофраста на последующее развитие ботаники в течение многих столетий было огромным, так как учёные Древнего мира не поднимались выше него ни в понимании природы растений, ни в описаниях их форм. В соответствии с современным ему уровнем знаний отдельные положения Теофраста были наивны и не научны. Учёные того времени ещё не имели высокой техники исследования, не было и научных экспериментов. Но при всём этом уровень знаний, достигнутый «отцом ботаники», был весьма значительным [

Краткая история развития ботаники

• В период средневековья развитие общества шло очень медленно и не способствовало развитию наук, т.к. потребности феодального общества были очень ограниченны, что было связано с периодом инквизиции католической церкви, борьбой с ересями, научным познанием природы. В это время развитие ботаники приостановилось.

Краткая история развития ботаники

• Переломный момент в истории ботаники наступил в конце XV века, в эпоху великих географических открытий.
• Из заморских стран стали привозить новые виды растений, возникла необходимость в их инвентаризации, т.е. описании, наименовании и классификации. В это время зарождаются и развиваются формы сохранения растений для их сравнительного изучения. В середине XVI века было положено начало гербаризации.

Краткая история развития ботаники

• Выдающийся английский естествоиспытатель Роберт Гук (1635– 1703) усовершенствовал микроскоп и при рассмотрении среза пробки обнаружил, что она состоит из крохотных ячеек. В 1665 г. он описал растительные клетки и ввел термин «cellula», что на латыни означает «клетка».
• Марчелло Мальпиги (1628–1694) и Неемий Грю (1641–1712) положили начало анатомии растений, описав клетки, ткани различных видов и их значение. В1671 г. они, независимо друг от друга, выпустили книги с одинаковым названием «Анатомия растений».

Краткая история развития ботаники

• Систематика и описательная морфология XVIII в. достигла высшего развития в трудах шведского ботаника Карла Линнея (1707–1778).
• В 1735 г. Линней выпустил книгу «Система природы», где классифицировал растения по строению органа размножения – андроцея. Он выделил 24 класса. Эта система была искусственна, т.к. в ее основу было положено не родство растений, а сходство некоторых признаков. Однако система Линнея была очень удобной: согласно ей легко было найти растение по строению цветка.

Краткая история развития ботаники

• Важным нововведением Линнея в систематику была бинарная номенклатура. В ней каждый вид обозначался двумя словами (первое – название рода, второе – видовой эпитет).
• Например: Тюльпан Грейга
• Хлопчатник мексиканский

Краткая история развития ботаники

• В 1838 г. немецкий ботаник М.Шлейден установил, что клетка – это универсальная структурная единица в теле растений, а в 1839 г. Зоолог Т.Шванн распространил этот вывод и на животных. Разработка клеточной теории оказала огромное влияние на дальнейшее развитие биологии и положила начало цитологии.

Краткая история развития ботаники

• Появление эволюционной теории Чарльза Дарвина (1809–1882) стало началом новой эпохи в развитии всех биологических наук. Начался новый период для систематики – эволюционный (филогенетический), т.е. возникла необходимость объединять в одни таксоны виды, единые по происхождению, а не по внешнему сходству.

Краткая история развития ботаники

• Важнейшим событием в истории ботаники конца XVIII – начала XIX в. было появление работ по физиологии растений.
• Работами Дж. Пристли (1733 – 1804), Ж. Ингенхаузера (1730 – 1799) было показано, что растение может «очищать» воздух в присутствии света, а в темноте оно дышит, выделяя углекислый газ.
• Вопросам дыхания растений посвящены работы Ж. Сенебье (1742 – 1809) и Н. Т. Соссюра (1767 – 1845).
• Наибольшее значение в раскрытии механизма фотосинтеза, роли хлорофилла в этом процессе и наличия двух фаз – световой и темновой – имеют работы Х А. Тимирязева (1843 – 1920).
• Крупнейшим ученым в области физиологии и агрохимии был Д . Н. Прянишников (1865 – 1948).

Краткая история развития ботаники

• Величайшим открытием было описание С. Г. Навашиным (1857 – 1930) двойного оплодотворения у покрытосеменных растений.
• Огромный авторитет приобрел академик, человек трагической судьбы Н. И. Вавилов (1887 – 1943), усилиями которого в Ленинграде (ныне Санкт-Петербурге) был создан Всероссийский НИИ растениеводства (ВИР), обладающий богатейшей коллекцией семян.
• Мировую известность как морфолог, систематик, филогенетик растений имеет наш современник, академик А. Л. Тахтаджян

Краткая история развития ботаники

• Изучение растений на территории Средней Азии началось с древнейших времен. Сведения о растениях, произрастав­ших в Средней Азии, в том числе и в Узбекистане, мы встре­чаем в произведениях известных ученых-мыслителей, про­живавших много веков тому назад.

Краткая история развития ботаники

• Абу Райхон Беруни (973— 1048)
• "Китоб Ас-Сайдана фит-тибб"
• посвящена врачеванию, даны сведения о многих лекарственных растениях, произрастающих и сейчас в нашей стране.

Краткая история развития ботаники

• Абу Али ибн Сино (980—1037)
• "Ки­тоб ал конун фит-тибб" и "Китоб уш-шифо«
• классифици­рует и анализирует множество лекарственных растений, про­израстающих в Туркестане, указал на их лечебные свойства.

Краткая история развития ботаники

• Б. А Федченко (1872—1947) посвятил изучению флоры Туркестана.
• Вместе с матерью О. А. Федченко в 1906—1916 гг. он опубликовал книгу "Список флоры Туркестана", состоящую из 6 частей, где опи­сано 4 111 видов растений Туркестанского края.

Краткая история развития ботаники

• Закиров Кадыр Закирович (1906 - 1992) - известный узбекский ученый-ботаник, академик АН РУз (с 1956), заслуженный деятель науки, лауреат Государственной премии им. Беруни, депутат Верховного Совета.
• Как флорист-систематик К.З.Закиров известен исследованиями по семействам бурачниковых, гречишных, маковых, осоковых и некоторых других. К.З.Закиров применил совершенно новый принцип выделения высотных зон, разработал их номенклатуру (чуль, адыр, тау, яйлау).

Краткая история развития ботаники

• Введенский, Алексей Иванович
• В 1929—1934 годах Введенский изучал среднеазиатские дикорастущие  декоративные растения , особенно виды родов Тюльпан, Лук,  Эремурус  ( Eremurus ), Ирис, организовал заготовку их семенного материала. Многие растения им были введены в культуру. По материалам Введенского  Б. А. Федченко  издал иллюстрированный каталог дикорастущих декоративных видов СССР

Краткая история развития ботаники

• Коровин, Евгений Петрович
• С  1920 года  работал в  Ташкенте , участвовал в создании  Туркестанского университета . В  1932 году  стал  профессором  этого университета — заведовал кафедрой высших растений и географии растений.
• С  1943  по 1948 год — директор  Института ботаники и зоологии Академии наук Узбекской ССР ,
• с  1950  по 1952 год — директор Института ботаники Академии наук Узбекской ССР.

Краткая история развития ботаники

• Русанов Федор Николаевич
• Советский ботаник, академик АН УзССР (с 1966).
• , в 1944 - 1976 - директор Ботанического сада АН УзССР,
• Организатор Ботанического сада АН УзССР.

Методы исследования

• Сравнительно – морфологический - сопоставление сходства и различий в строении представителей разных групп растений, что позволяет судить об истории их формирования и развития, проследить родственные связи;
• Палеоботанический – основан на изучении ископаемых остатков растений;

Методы исследования

• Онтогенетический – позволяет на основе индивидуального развития растений представить пути их исторического развития;
• Физиолого-биохимический устанавливает родство растений на основе сходства их химического состава;
• Цитологический основан на специфичности хромосомного аппарата каждого вида.
• Молекулярно – генетический базируется на изучении нуклеотидной последовательности наследственного материала.

Биодиктант

• 1. изучает внешнее строение растений.
• 2. исследует внутреннее строение растений, используя оптические приборы;
• 3. исследует взаимоотношения растений друг с другом и с условиями окружающей среды.
• 4. описывает все существующие виды; • классифицирует их по более крупным таксонам;
• 5. изучает вымершие виды, дошедшие до нас в виде окаменелостей и отпечатков в горных породах, и тем самым помогает восстанавливать этапы развития растительного царства.
• 6. исследует жизненные процессы, присущие растениям (обмен веществ, рост, развитие и т. д.).
• 7. изучает растительные сообщества (фитоценозы) и взаимодействия между их компонентами.
• 8. изучает распределение видов растений и фитоценозов по поверхности Земли в зависимости от климата, почвы и геологической истории.
• 9.  изучает строение и функции растительных клеток;
• 10. изучает ткани, их расположение, функциональные особенности;

• 1. морфология растений
• 2. анатомия
• 3. Экология
• 4.Систематика
• 5. Палеоботаника
• 6. физиология
• 7. Фитоценология
• 8. География растений
• 9. цитология
• 10. гистология