Ботаніка - Неведомська Є. О. - 2. Загальна характеристика рослин

План

1. Ботаніка - наука про рослини.

2. Загальна характеристика рослин.

3. Поширення рослин та їх значення у біосфері.

Основні поняття: Ботаніка, автотрофи, живлення, дихання, фотосинтез, ріст, розвиток, фітогормони, ростові рухи, значення рослин.

1. Ботаніка - наука про рослини

Ботаніка - це наука про рослини, їх будову, життєдіяльність, поширення і походження. Цей термін походить від грецького слова "botane", що означає "трава", "рослина", "овоч", "зелень".

Ботаніка досліджує біологічну різноманітність світу рослин, систематизує і класифікує рослини, досліджує їх будову, географічне поширення, еволюцію, історичний розвиток, біосферну роль, корисні властивості, вишукує раціональні шляхи збереження та охорони флори. Та основна мета ботаніки як науки - одержання та узагальнення нових знань про світ рослин у всіх проявах його існування.

Ботаніка як наука сформувалася близько 2300 років тому. Перше письмове узагальнення знань про рослини, яке дійшло до нас, відоме лише з античної Греції (ІУ-Ш ст. до н. е.), а отже і виникнення ботаніки як науки датується саме цим часом. Теофраст (372-287 до н. е.), учень великого Арістотеля, вважається батьком ботаніки завдяки його письмовим працям "Природна історія рослин" в 10-и томах і письмовій роботі "Про причини рослин" в 8-и томах. У "Природній історії рослин" Теофраст згадує про 450 рослин і робить першу спробу їхньої наукової класифікації.

В першому столітті н. е. римські природодослідники Діоскорід і Пліній Старший доповнили ці відомості. Середньовічні вчені продовжили накопичення інформації, розпочате античними вченими. В епоху Відродження в зв' язку із збагаченням відомостей про рослини виникла потреба в систематизації рослинного світу. Великі заслуги в справі упорядкування ботанічних знань належать Карлу Ліннею, який в середині 18 століття запровадив бінарну номенклатуру рослин, першим зробив спробу класифікації рослинного світу та розробив штучну систему, розподіливши рослинний світ на 24 класи.

Нині ботаніка - багатогалузева наука, яка вивчає як окремі рослини, так і їх сукупності - рослинні угруповання, з яких формуються луки, степи, ліси.

У процесі розвитку ботаніка диференціювалася на ряд окремих наук, з яких найважливіші: морфологія рослин - наука про будову і розвиток основних органів рослин; з неї виділилися: анатомія (гістологія) рослин, що вивчає внутрішню будову рослинного організму; клітинна біологія рослин, що вивчає особливості будови рослинної клітини; ембріологія рослин, яка досліджує процеси запліднення і розвитку зародка у рослин; фізіологія рослин - наука про життєдіяльність рослинного організму, близько пов'язана з біохімією рослин - наукою про хімічні процеси в них; генетика рослин вивчає питання мінливості і спадковості рослин; палеоботаніка (фітопалеонтологія) вивчає викопні рослини і близько пов' язана з філогенією рослин, завданням якої є відтворення історичного розвитку рослинного світу; географія рослин (фітогеографія) - наука про закономірності поширення рослин на земній кулі; з неї виділились екологія рослин - наука про взаємовідношення рослинного організму і середовища - та фітоценологія (геоботаніка) - наука про рослинні угруповання.

Виділяють ще ряд спеціалізованих дисциплін, які вивчають окремі групи рослинного світу, наприклад альгологію - науку про водорості, ліхенологію - про лишайники, бріологію - про мохоподібні, дендрологію - науку про деревні породи, палінологію - про будову спор і пилку.

2. Загальна характеристика рослин

Усім рослинам притаманні спільні риси:

1. Рослинні організми складаються з клітин. Клітина (від грецьк. Kytos - клітина) - основна структурна і функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна біологічна система, яка має всі ознаки живого, здатна до саморегуляції, самовідтворення і розвитку.

2. Рослини є еукаріотами (евкаріотами). Еукаріоти (евкаріоти) - організми, клітини яких мають ядро, принаймні на певних етапах їх клітинного циклу. Серед еукаріотів є одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми.

3. Більшість рослинних організмів - Автотрофи. Автотрофи (від грецьк. autos - сам, Trophe - живлення) - організми, які самостійно виробляють органічні речовини з неорганічних сполук з використанням енергії сонячного світла або енергії хімічних процесів.

4. Клітини рослин містять Пластиди (від грецьк. plastos - виліплений): хлоропласти (від грецьк. chloros - зелений і plastos - виліплений), хромопласти (від грецьк. chroma - фарба і plastos - виліплений), лейкопласти (від грецьк. leukos - безбарвний і Plastos - виліплений).

5. Запасні речовини - крохмаль, білок, жири.

6. Рослинам характерні процеси життєдіяльності (обміну речовин): а) живлення - процес поглинання і засвоєння рослинами з навколишнього середовища речовин, необхідних для підтримання їх життєдіяльності; за способом живлення рослинні організми поділяють на автотрофи і гетеротрофи (організми, які для свого живлення використовують готові органічні речовини);

Б) дихання - сукупність фізіологічних процесів, що забезпечують надходження в рослину кисню і виділення вуглекислого газу й води; основу дихання становить окиснення (син. окислення) органічних речовин (білків, жирів і вуглеводів), внаслідок чого звільняється енергія у вигляді АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти), яка необхідна для життя рослин; рослини є аеробами (від грецьк. aer - повітря) - організмами, для життєдіяльності яких потрібен вільний кисень повітря;

В) завдяки хлоропластам рослини здатні до Фотосинтезу (від грецьк. Photos - світло, synthesis - з'єднування) - процес утворення органічних молекул з неорганічних за рахунок енергії сонця; сонячна енергія перетворюється при цьому в енергію хімічних зв' язків.

Процес фотосинтезу складається з двох фаз:

1. Світлова фаза здійснюється у тилакоїдах хлоропластів. Енергія квантів світла вловлюється молекулами хлорофілу, що спричинює перехід електронів на вищий енергетичний рівень і відрив їх від молекули хлорофілу. Електрони захоплюються молекулами-переносниками, котрі також знаходяться в мембрані тилакоїдів. Втрачені молекулами хлорофілу електрони компенсуються шляхом відокремлення їх від молекул води у процесі Фотолізу - розкладу води під дією світла на протони (Н ) і атоми оксигену (О). Атоми оксигену утворюють молекулярний кисень, що виділяється в атмосферу:

Вивільнені протони накопичуються в порожнині тилакоїдів. Електрони рухаються мембраною тилакоїду. Енергія перенесення електронів по мембрані витрачається на відкриття каналу для протонів у АТФ-синтетазному комплексі. Внаслідок виходу протонів із порожнини тилакоїдів синтезується АТФ. Нарешті, протони зв'язуються зі специфічними молекулами-переносниками (НАДФ-нікотинамідаденіндинуклео-тидфосфат). НАДФ здатний відновлюватися, зв' язуючись із протонами, або окислюватися, вивільняючи їх. Завдяки цьому комплекс НАДФ Н2 є акумулятором хімічної енергії, що використовується для відновлення інших сполук.

Таким чином, у світловій фазі фотосинтезу відбуваються такі реакції:

2. Темнова фаза Не залежить від світла (реакції відбуваються як в темряві, так і на світлі). Вона проходить у матриксі хлоропласта. В цій фазі з вуглекислого газу (СО2), який потрапляє з атмосфери, утворюється глюкоза. При цьому використовується енергія АТФ та Н+, що входить до складу НАДФ o Н2. Молекула СО2 при синтезі вуглеводів не розщеплюється, а фіксується (зв' язується) за допомогою особливого ферменту. Фіксація СО2 - багатоступеневий процес. Особливий фермент зв' язує СО2 З молекулою, яка містить п' ять атомів вуглецю (С) (рибуло-зо-1,5-біфосфатом). При цьому утворюються дві трикарбонові молекули 3-фосфогліцератів. Ці трикарбонові сполуки змінюються ферментами, відновлюються з допомогою НАДФ o Н2 і енергії АТФ та перетворюються на речовини, з яких може синтезуватися глюкоза (та деякі інші вуглеводи). Частина таких молекул використовується на синтез глюкози, а з інших утворюються п' ятикарбонові сполуки, потрібні для фіксації СО2. Таким чином, енергія світла, перетворена протягом світлової фази в енергію АТФ та інших молекул - носіїв енергії, використовується для синтезу глюкози.

Темнову фазу фотосинтезу можна описати таким рівнянням:

Частина молекул синтезованої глюкози розщеплюється для забезпечення потреб рослинної клітини в енергії, інша частина використовується для синтезу необхідних клітині речовин. Так, із глюкози синтезуються полісахариди та інші вуглеводи. Надлишок глюкози відкладається про запас у вигляді крохмалю.

Значення фотосинтезу:

1) утворення органічної речовини, яка є основою живлення гетеротрофних організмів;

2) утворення кисню атмосфери, який забезпечує дихання аеробних організмів та створює озоновий екран нашої планети;

3) забезпечує сталість співвідношення між СО2 і О2 в атмосфері. Академік К. А. Тімірязєв сформулював Поняття про космічну роль

Зелених рослин. Сприймаючи сонячні промені і перетворюючи їх енергію в енергію зв'язків органічних сполук, зелені рослини забезпечують збереження і розвиток життя на Землі. Вони утворюють майже всю органічну речовину і є основою живлення гетеротрофних організмів. Весь кисень атмосфери теж має фотосинтетичне походження. Таким чином, зелені рослини є ніби посередником між Сонцем і життям на планеті Земля;

Г) транспірація (від лат. trans - через, spiro - дихаю, видихаю) - фізіологічний процес виділення живими рослинами води у газоподібному стані;

Д) ріст - збільшення розмірів рослинного організму або окремих його частин і органів внаслідок збільшення кількості клітин шляхом поділу, їх лінійного розтягування та внутрішньої диференціації; триває протягом усього життєвого циклу;

Е) розвиток - сукупність якісних морфологічних та фізіологічних змін рослини на окремих етапах її життєвого циклу; розрізняють індивідуальний розвиток (онтогенез) та історичний розвиток (філогенез); нормальний індивідуальний розвиток рослинного організму залежить не тільки від Зовнішніх факторів (світло, температура, волога, кисень, довжина світлового періоду доби), а й від Внутрішніх факторів та від їх взаємодії; основними Внутрішніми факторами є фітогормони (табл. 5).

Таблиця 5

ФІТОГОРМОНИ РОСЛИН

Назва фітогормонів

Функції

Місце утворення

Ауксини

(від грецьк. Auxein - збільшую)

Зумовлює ріст верхівкової бруньки, пригнічує ріст пазушних бруньок, впливає на диференціювання провідної тканини, обумовлює ростові рухи, може спричинити утворення плодів без насіння, контролює подовження клітин

Клітини меристеми (недиференційо-вана тканина, з якої розвиваються нові клітини)

Цитокініни

(від грецьк. - клітина, cyneo-приводжу

В Рух)

Стимулюють поділ клітин, зумовлюють ріст бічних бруньок, зберігають зелене забарвлення листків, затримують старіння тканин

Меристема кореня, плоди

Етилен

Гальмує ріст у довжину проростків, затримує ріст листя, прискорює проростання насіння, бульб, сприяє дозріванню плодів, старінню організму

Всі тканини

Гібереліни

Активують поділ клітин, стимулюють фазу розтягування, стрілкування, цвітіння, виводять насіння зі стану спокою, можуть спричинити утворення плодів без насіння, прискорюють розвиток плодів

Листя, корені

Абсцизова кислота

Гормон стресу, сприяє пристосуванню рослини до несприятливих умов існування, затримує ростові процеси, прискорює опадання листя та плодів, прискорює старіння

Листя, плоди, кореневий чохлик

Фітогормони (від грецьк. Phyton - рослина, hormao - збуджую) - це фізіологічно активні речовини, що виробляються протопластом (живий вміст) рослинних клітин і впливають на ростові та формотворні процеси; фітогормони активні в дуже малих кількостях і можуть як збуджувати, так і гальмувати певні процеси (діють як регулятори); на розвиток рослинного організму впливають й штучні регулятори росту і розвитку (табл.6);

Таблиця 6

ШТУЧНІ РЕГУЛЯТОРИ РОСТУ І РОЗВИТКУ РОСЛИННОГО ОРГАНІЗМУ

Назва штучного регулятора

Функції

З якою метою використовує людина

Ретарданти (антигібереліни)

Гальмують ріст стебла у довжину, спричинюють сприятливий вплив на стійкість до полягання

Сприяють створенню низькорослих форм

Штучні ауксини

Функції подібні до природного ауксину, у великій концентрації виступають як гербіциди (від лат. Herba - трава, Caedere - вбивати), тобто здатні знищувати рослини

Застосовують для боротьби з бур'янами

Дефоліанти

Викликають штучний листопад

Для полегшення механічного збору врожаю бавовника

Десиканти

Викликають в'янення надземної частини рослини

Для полегшення механічного збору врожаю коренеплодів (морква, буряк), бульб (картопля)

Є) ростові рухи - зміни положення органів рослин у просторі внаслідок нерівномірних ростових процесів (табл. 7); у вищих рослин немає спеціалізованих органів для активного переміщення, але вони здатні реагувати на різноманітні зміни зовнішнього середовища й пристосовуватися до них.

Таблиця 7

РОСТОВІ РУХИ РОСЛИН

Ростові рухи

Настії

(від грецьк. Nastos - ущільнений, закритий)

Означення

Ростові рухи органів і частин рослин, що виникають під впливом рівномірної дії подразника (зміна інтенсивності освітлення, температури тощо)

Приклади

Фотонастії - розкривання квіток вранці і закривання увечері; зміна положення суцвіття залежно від зміни положення сонця (соняшник); Термонастії - розкривання квіток з бутонів при перенесенні їх з холоду в тепле приміщення; механонастії - складання листків від дотику до них (мімоза соромлива); розтріскування плодів при дотику (розрив-трава); хемонастії - тургорні рухи замикаючих клітин продихів у відповідь на концентрацію СО2, ростові згини залозистих волосків росички під впливом азотовмісних речовин тощо

Тропізми

(від грецьк. Tropos - поворот, напрям)

Різноманітні рухи (згини) органів або їх частин, спричинених однобічною дією подразника

Позитивні тропізми - рухи органів у бік подразника (наприклад, листків до світла); Негативні тропізми - рухи органів спрямовані від подразника (напрям росту кореня від світла); залежно від природи подразника розрізняють: Фототропізми (вплив світла), Геотро-пізми (одностороння дія сили земного тяжіння), гідротропізми (вплив вологого середовища), хемотропізми (дія хімічної речовини), трофотропізми (вплив поживних речовин)

Схожі статті




Ботаніка - Неведомська Є. О. - 2. Загальна характеристика рослин

Предыдущая | Следующая