Практикум. Методические указания по проведению лабораторных занятий, вопросы для самоконтроля
 Скачать 24.71 Mb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины» АНАТОМИЯ И МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ для студентов специальности 1 – 31 01 01-02 «Биология (научно-педагогическая деятельность)» Гомель 2007 УДК 581.8 + 581.4 (075.8) ББК 28.56 я73 А 643 Авторы: Н.М. Дайнеко, Ю.М. Бачура, С.В. Жадько, А.Г. Цуриков, Н.В. Лашкевич Рецензенты: Л.А. Евтухова, доцент, кандидат сельскохозяйственных наук; кафедра ботаники и физиологии растений учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины» Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины» А 643 Анатомия и морфология растений: практическое пособие для студентов специальности 1 – 31 01 01-02 «Биология (научно-педагогическая деятельность)» / Н.М. Дайнеко [ и др.]; М-во образов. РБ, Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины. – Гомель: УО «ГГУ им. Ф. Скорины», 2007. – 143 с. ISBN Практическое пособие состоит из 22 занятий. Последовательно рассматриваются программные вопросы анатомии и морфологии растений: растительная клетка, ткани растений, вегетативные (корень, побег) и генеративные (цветок, соцветия, плод, семя) органы, даны методические указания по проведению лабораторных занятий, вопросы для самоконтроля. Практическое пособие подготовлено для студентов специальности 1 – 31 01 01-02 «Биология научно-педагогическая деятельность)» УДК 581.8 + 581.4 (075.8) ББК 28.56 я73 ISBN © Дайнеко Н.М., Бачура Ю.М., Жадько С.В., Цуриков А.Г., Лашкевич Н.В., 2007 © УО «ГГУ им. Ф. Скорины», 2007 Cодержание Тема 1. Устройство светового микроскопа…………………...……….5 Тема 2. Пластиды………………………………………………………11 Тема 3. Запасные вещества клетки…………………………….……..16 Тема 4. Образовательная ткань – меристема………………………...22 Тема 5. Покровные ткани……………………………………………...28 Тема 6.Механические ткани………………………………………….36 Тема 7. Проводящие ткани…………………………………………....42 Тема 8. Морфологическое строение побега………………………….49 Тема 9. Морфология корня………………………………………........57 Тема 10. Специализация и метаморфоз корня……………………….63 Тема 11.Строение стебля травянистых двудольных и однодольных растений ……………………......................................... 70 Тема 12. Многолетний стебель древесных растений………………..80 Тема 13. Морфология листа………………………………………….. 85 Тема 14. Анатомическое строение листа……………………………. 92 Тема 15. Метаморфоз побега………………………………………...100 Тема 16. Андроцей. Гинецей………………………………………...105 Тема 17. Цветок………………………………………………….........113 Тема 18. Составление формул и диаграмм цветка…………………128 Тема 19. Строение соцветий и их типы……………………………..133 Тема 20. Плоды, классификация плодов……………………………138 Тема 21. Семя и проросток…………...……………………………...144 Тема 22. Морфологическое описание и определение растений…...151 Введение Морфология растений – один из фундаментальных биологических кур- сов. Знание морфологии необходимо для изучения систематики, филоге- нии растений и экологии. Без достаточно глубокого знания морфологии невозможно квалифицированно решать вопросы рационального использо- вания растительных ресурсов и охраны природного растительного покро- ва, успешно проводить работы по интродукции растений. Изучение морфологии растений дает представление о происхождении высших растений, их приспособленности к жизни на суше, проявляющей- ся во внешнем облике и внутреннем строении растений, а также в особен- ностях их размножения. На лабораторных занятиях студенты знакомятся с общими принципами организации растений, овладевают ботаническими терминами и понятиями. На занятиях пользуются свежим материалом, гербарными образцами растений, материалом, фиксированным в спирте, и готовыми микропрепаратами. Закрепление пройденного материала и его дополнение осуществляются во время летней полевой практики, на которой студенты знакомятся не только с большим разнообразием морфологических структур, встречаю- щихся у высших растений, но и с их приспособлениями к жизни в опреде- ленных экологических условиях. В предлагаемом руководстве перечню и описанию объектов, исполь- зуемых на занятиях, предшествует краткое изложение теоретического ма- териала, в котором обобщены сведения, имеющиеся в специальной лите- ратуре. Это значительно облегчает работу студентов и сокращает время, отводимое на объяснения. Результаты исследования морфолого-анатомических особенностей рас- тений студенты оформляют в виде рисунков, которым следует предъявить строгие требования, считая зарисовку объектов одним из важнейших ме- тодов исследования. Графический рисунок, выполненный с предельной точностью и аккуратностью, дает наглядное представление о том, на- сколько правильно и полно исследован объект. Изложение материала построено в соответствии с программой курса. В разделах анатомии и морфологии растений даны сведения по строению растительной клетки, ее основным структурным элементам, по раститель- ным тканям, их строению и функциям. Особо уделяется внимание морфо- логии и анатомии вегетативных органов растений (корень, побег, стебель, лист). Студенты, отработавшие лабораторные занятия, приобретают достаточ- ную теоретическую подготовку и навыки, необходимые для их будущей самостоятельной работы. Тема 1 Устройство светового микроскопа 1 Правила работы с микроскопом 2 Приготовление препаратов 3 Строение клетки листа элодеи канадской Основные понятия по теме Микроскоп — оптико-механический прибор, позволяющий уве- личивать рассматриваемый объект и изучать отдельные его детали размером менее 0,15 мм, что недоступно невооруженному глазу даже при хорошем освещении. При работе с лучшими оптическими приборами расстояние между двумя точками или линиями, на котором они четко видны, равняется десятым долям микрометра. Способность микроскопа давать раздельные изображения двух соседних элементов называется его разрешающей способностью. Она в 300—500 раз выше разрешающей способности глаза. Увеличение микроскопа ограничено пределом полезного увеличения, который у современных микроскопов достигает 1400 раз. Проецируя изображение объекта под микроскопом на экран, можно получить увеличение предмета в десятки тысяч раз. Это так называемое бесполезное увеличение, поскольку никакие новые детали строения объекта при этом не проявляются. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: осветительной и наблюдательной. Осветительная часть микроскопа (рисунок 1.1) состоит из конден- сора 14 с ирисовой диафрагмой и зеркала 15. Конденсор располагается на кронштейне 16, который перемещается с помощью рукоятки 17, состоит из двух линз в цилиндрической оправе и служит для наилучшего освещения объекта. Подъем кронштейна с конденсором ограничен упором. В крайнем верхнем положении конденсора между его фронтальной линзой и плоскостью предметного столика остается зазор 0,03–0,2 мм. Откидная рамка в нижней части оправы конденсора предназначена для светофильтра дневного света или для матового стекла. Ирисовая диафрагма двухлинзового конденсора представляет собой систему многочисленных тонких пластинок, подвижно укрепленных в круглой оправе. С помощью рукоятки можно изменять размеры отверстия диафрагмы и регулировать пучок света, идущий от зеркала в конденсор. Под диафрагмой находится дополнительная откидная линза 18 в оправе. Ее включают при работе с объективами малого увеличения. Рисунок 1.1 – Устройство микроскопа: 1 – основание штатива, 2 – коробка с механизмом микрометрической фокусировки, 3 – микровинт, 4 – предметный столик, 5 и 6 – винты предметного столика, 7 – тубусодержатель, 8 – макровинт, 9 – головка, 10 – револьвер, 11 – тубус, 12 – гнездо для моно- или бинокулярной насадки, 13 – винт фиксации тубуса, 14 – конденсор, 15 – зеркало, 16 – кронштейн, 17 – рукоятка кронштейна, 18 – откидная линза, 19 – окуляр, 20 – объектив (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) Зеркало 15 в оправе устанавливается под конденсором. Оно подвижно соединено со штативом микроскопа при помощи вилки и имеет две отражающие поверхности: плоскую и вогнутую. Его назначение — направлять лучи, идущие от источника света, в конденсор. Плоская сторона зеркала используется при работе с объективами большого увеличения (60×, 90×), которые дают малые поля зрения и всегда требуют применения конденсора. Вогнутая сторона используется при работе без конденсора с объективами малых увеличений (8×, 10×, 20×, 40×). Лучи света, пройдя через конденсор и преломившись в его линзах, освещают препарат, размещенный на предметном столике, проходят сквозь него и входят в объектив. Наблюдательная часть микроскопа представлена следующими элементами (рисунок 1.1): Объектив 20 – важнейший элемент оптической системы микроскопа. Он состоит из нескольких линз, вправленных в металлическую гильзу, и дает обратное изображение предмета, выявляя особенности его строения, недоступные невооруженному глазу. Оптические свойства объектива зависят от количества и качества линз. Большое значение имеет и его рабочее положение, т.е. расстояние от нижней (фронтальной) линзы до верхней поверхности предметного стекла. Поэтому при работе рекомендуется пользоваться покровными стеклами, толщина которых меньше рабочего расстояния объектива (0,17-0,18 мм). Окуляр 19 состоит из линз и диафрагмы, заключенных в цилин- дрическую оправу. Верхняя линза служит для наблюдения, нижняя («коллектив») – фокусирует изображение; переданное объективом. Диафрагма определяет границы поля зрения. Оптическая система микроскопа строго центрирована и вмонтирована в штатив, представляющий собой механическую часть микроскопа (рисунок 1.1). Штатив состоит из основания 1 прямоугольной формы, на котором снизу расположены три опорные площадки (обеспечивают устойчивость микроскопа на рабочем столе). Сверху к основанию крепится коробка 2 с механизмом микрометрической фокусировки. С одной стороны коробки располагается направляющая, по которой перемещается кронштейн конденсора, а с другой – паз для перемещения направляющей с тубусодержателем. Механизм микрометрической (тонкой) фокусировки состоит из системы зубчатых колес и рычага, приводящихся в действие вращением рукояток 3. Справа на оси рукояток укреплен барабан со шкалой, состоящей из 50 делений. Каждое пятое деление обозначено цифрами – от «0» до «9». Один оборот барабана соответствует перемещению тубуса на 0,1 мм. Общее расстояние перемещения тубуса от упора до упора 2 мм. С помощью механизма микрометрической фокусировки тубус вместе с механизмом грубой фокусировки может перемещаться. При вращении рукояток по часовой стрелке тубус опускается, против часовой стрелки – поднимается. Сменные предметные столики фиксируются на кронштейне, ук- репленном на коробке механизма микрометрической фокусировки. Верхний диск круглого предметного столика 4 можно вращать рукой, взявшись за накатанную часть, для чего необходимо опустить винт 5. При помощи винтов 5 и 6 столик можно центрировать, что позволяет привести в поле зрения нужный участок препарата. На столиках имеются механизм координатного перемещения препарата, а также отверстия для установки пружинных клемм (прижимают препарат) и для крепления накладного препаратоводителя. Тубусодержатель (дуга) 7 имеет прямоугольную форму. В нижней его части находятся направляющая и трубка с двумя рукоятками 8 для грубой фокусировки микроскопа. В верхней части тубусодержателя укреплена головка 9 с направляющей типа «ласточкин хвост» для револьвера 10 и с гнездом для наклонной моно- или бинокулярной насадки, которая крепится винтом 12. На револьвере есть четыре отверстия с резьбой для ввинчивания объективов. Центрированное положение объективов обеспечивается фиксатором (защелкой), расположенным внутри револьвера. Правильное положение револьвера относительно оси тубуса фиксируется винтом 13, закрепленным контргайкой. Тубус (труба) 11 представляет собой полый цилиндр, в верхнее отверстие которого вставляются окуляры, в нижнем – закреплен ре- вольвер. Во время работы с микроскопом необходимо соблюдать следующие правила: – работают с микроскопом всегда сидя. Сидеть следует на удобном стуле или табурете, не напрягаясь; – микроскоп устанавливается напротив левого плеча, чтобы было удобно рассматривать объект левым глазом. С правой стороны на столе располагают инструменты (оборудование), необходимые для занятия, и альбом для зарисовок; – для подготовки микроскопа к работе следует: а) протереть зеркало и оптические линзы; б) фронтальную линзу конденсора установить на 5 мм ниже столика микроскопа; в) отодвинуть кольцо со светофильтром, находящееся под конденсором; г) открыть ирисовую диафрагму; д) установить объектив малого увеличения на расстоянии 1 см от предметного столика; е) глядя в окуляр левым глазом, не закрывая правый, движением зеркала направить свет на объектив и добиться равномерного освещения поля зрения; – положить препарат на предметный столик так, чтобы объект изучения находился напротив фронтальной линзы конденсора, опустить объектив до предметного стекла (не касаясь его!) и, глядя в окуляр, осторожно вращать кремальеру на себя до появления четкого изображения; – для работы при большом увеличении необходимо объект или нужную для изучения часть его расположить в центре поля зрения и с помощью микровинта добиться четкого изображения. Затем, не поднимая тубуса, повернуть револьвер для смены объектива. О правильной установке последнего судят по легкому щелчку. Ясность изображения фокусируют вращением макровинта, резкость регулируют с помощью диафрагмы; – по окончании работы микроскоп снова переводят на малое увеличение и после этого снимают препарат с предметного столика; Следует помнить, что микроскоп – тонкий оптический прибор. Переносить его следует двумя руками (одной – берут микроскоп за «ручку», другой – поддерживают основание). Ни в коем случае нельзя пытаться силой устранить какие-либо затруднения. Части микроскопа (особенно линзы) необходимо вытирать только мягкой хлопчатобумажной тряпочкой. Хранить микроскоп следует в футляре или под чехлом, стеклянным колпаком. Практическое занятие 1 Цель: ознакомиться с устройством светового микроскопа и правилами работы с ним. Изучить строение клеток листа элодеи канадской. Материалы и оборудование: листья элодеи канадской, микроскопы, пинцеты, лезвия, препарировальные иглы, предметные и покровные стекла, чашечки с водой и пипеткой, фильтровальная бумага. Работа 1 Строение клетки листа элодеи канадской (Elodea canadensis Michx.) Ход работы 1 Снять пинцетом лист с веточки элодеи, положить его верхней стороной на предметное стекло в каплю воды, накрыть покровным стеклом. 2 Под микроскопом при малом увеличении изучить форму листа, выявить среднюю жилку, обратить внимание на общую конфигурацию клеток листа и межклетников. В клетках хорошо видны беспорядочно располагающиеся хлоропласты, погруженные в бесцветную цитоплазму. Схематично зарисовать внешний вид листа (рисунок 1.2, А), передать на рисунке его форму, зубчики по краям, прозенхимные клетки жилки и паренхимные – мякоти, а также межклетники, заполненные воздухом. 3 При большом увеличении рассмотреть и зарисовать краевую клетку- зубчик (рисунок 1.2, Б). На рисунке отметить клеточную оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоль, пластиды. Обратить внимание на форму и положение ядра в клетке. Рисунок 1.2 – Лист элодеи канадской (Elodea canadensis). А – общий вид листа при малом увеличении; Б – клетка-зубчик (1 – зубчик, 2 – ядро, 3 – вакуоль, 4 – хлоропласт) (из Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей, 2002) Вопросы для самоконтроля 1 Каковы основные системы микроскопа? 2 Каков порядок настройки микроскопа на свет? 3 Как вы понимаете выражение «рассмотрите объект в оптическом сечении»? Литература 1 Бавтуто, Г. А. Практикум по анатомии и морфологии растений: учеб. пособие / Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей. – Мн. : Новое знание, 2002. – С. 5 – 28. 2 Хржановский, В. Г. Практикум по курсу общей ботаники: учеб. пособие / В. Г. Хржановский, С. Ф. Пономаренко. – М. : Высш. школа, 1979. – С. 5 – 15. Тема 2 Пластиды 1 Хлоропласты в клетках листа элодеи канадской (Elodea canadensis Michx.) 2 Хромопласты в клетках плодов рябины (Sorbus aucuparia L.) и шиповника (Rosa canina L.) 3 Лейкопласты в клетках кожицы листа традесканции (Tradescantia virginiana L.) Основные понятия по теме Пластиды – органоиды, содержащиеся только в растительной клетке. Каждая пластида ограничена двумя элементарными мембранами. Пластиды разнообразны по форме, строению и функциям. В зависимости от окраски, различают три основных типа пластид: хлоропласты – зеленые, хромопласты – желто-оранжевые или красные, лейкопласты – бесцветные. Пластиды имеют единое происхождение от пропластид меристематических клеток. Возможны взаимные превращения пластид в онтогенезе вида. Обычно в клетке содержится только один из типов пластид. Хлоропласты широко распространены у низших и высших растений. Зеленая окраска хлоропластов обусловлена присутствием зеленого пигмента – хлорофилла. В хлоропластах при участии солнечной энергии идет фотосинтез – процесс образования органических веществ из воды и углекислого газа. Кроме хлорофилла в состав хлоропластов входят каротиноиды: каротин – пигмент оранжево-красный; ксантофилл – желтый. В зеленых листьях они маскируются хлорофиллом и становятся заметными при его разрушении (например, осенью или при заболеваниях). Форма относительно постоянна – линзообразная. Чаще всего хлоропласты равномерно располагаются по цитоплазме, но способны к движению. Они меняют своё положение в зависимости от условий освещения так, чтобы наилучшим образом улавливать свет. Хромопласты – пластиды желтого или красно-оранжевого цвета. Хромопласты встречаются в созревающих плодах (томаты, шиповник, рябина, арбуз), в клетках лепестков (роза, лютик, одуванчик), в корнеплодах (морковь), в осенних листьях. В отличие от хлоропластов форма хромопластов очень изменчива: глобулярная, фибриллярная, кристаллическая. Например, в плодах рябины хромопласты имеют вытянутую, заостренную, слегка изогнутую форму, в клетках плодов шиповника и перца красного – овальную. Лейкопласты пигментов не содержат. Это обычно довольно мелкие пластиды. Встречаются в клетках корней, корневищ и клубней, а также в семенах, других органах, скрытых от солнечного света. Лейкопласты не имеют строго определенной формы: они бывают округлые, яйцевидные, веретенообразные, палочковидные, амебовидные, чашевидные и т.д.; причем форма их даже в одной клетке может меняться несколько раз. В клетке они скапливаются вокруг ядра. Практическое занятие 2 Цель: изучить строение и разнообразие пластид. Материалы и оборудование: листья элодеи канадской, традесканции (виды с красновато-фиолетовыми листьями); зрелые плоды рябины обыкновенной, розы собачьей (шиповника); 3-5 %-ный раствор сахарозы; микроскопы, пинцеты, лезвия, препарировальные иглы, предметные и покровные стекла, чашечки с водой и пипеткой, фильтровальная бумага. Работа 1 Хлоропласты в клетках листа элодеи канадской (Elodea canadensis Michx.) Ход работы 1 Приготовить препарат: снять пинцетом лист с молодой ветки элодеи, поместить на предметное стекло в каплю воды верхней стороной вверх, накрыть покровным стеклом. 2 Рассмотреть препарат при малом и большом увеличении. Изучить и зарисовать типичную клетку листа элодеи (рисунок 2.1). Отметить на рисунке оболочку, хлоропласты, цитоплазму, вакуоль, ядро. Работа 2 Хромопласты в клетках плодов рябины (Sorbus aucuparia L.) и шиповника (Rosa canina L.) Ход работы 1 Приготовить препараты: иглой взять немного мякоти из-под кожицы плода и тщательно распределить ее на предметном стекле в капле воды, после чего накрыть покровным стеклом. 2 Рассмотреть препарат при малом и большом увеличении микроскопа. Найти и изучить хромопласты. Обратить внимание на их форму, цвет, их относительные размеры, положение в клетке. 3 Зарисовать клетку с хромопластами (рисунок 2.2) каждого изученного растения. Отметить на рисунке оболочку клетки, цитоплазму, ядро, хромопласты. Сравнить форму хромопластов плодов рябины и шиповника. Рисунок 2.1 – Хлоропласты в клетках листа элодеи канадской (Elodea canadensis) : А – вид сверху, Б – в оптическом разрезе : 1 – оболочка, 2 – цитоплазма, 3 – ядро, 4 – хлоропласты, 5 – вакуоля (из Н. С. Киселева, Н. В. Шелухин, 1969) Рисунок 2.2 – Хромопласты в клетках плодов А – рябины (Sorbus aucuparia), В – шиповника (Rosa canina) (из Г. А. Бавтуто, 2001) Работа 3 Лейкопласты в клетках кожицы листа традесканции (Tradescantia virginiana L.) Ход работы 1 Приготовить препарат: обвернуть лист традесканции вокруг указательного пальца левой руки так, чтобы нижняя сторона была обращена наружу. Правой рукой при помощи иглы надорвать эпидерму над средней жилкой ближе к основанию листа и пинцетом снять кусочек ее. При этом захватить и часть мякоти листа. Сорванный кусочек поместить на предметное стекло в каплю слабого раствора сахарозы и накрыть покровным стеклом. 2 Рассмотреть препарат сначала при малом, затем при большом увеличении микроскопа. Найти клетки с лейкопластами (рисунок 2.3). Лейкопласты лучше видны в околоустьичных клетках. Обратить внимание на форму лейкопластов, их относительный размер, положение в клетке. Нарисовать несколько клеток с лейкопластами. На рисунке отметить клеточную оболочку, цитоплазму, ядро, лейкопласты. Рисунок 2.3 – Лейкопласты в клетках кожицы листа традесканции (Tradescantia virginiana) : 1 – оболочка, 2 – цитоплазма, 3 – ядро, 4 – лейкопласты, 5 – вакуоля (из Г. А. Бавтуто, 2001) Вопросы для самоконтроля 1 Как вы понимаете определение «пластиды»? 2 Какие пластиды имеются в клетках зеленых растений? 3 Какие пигменты содержатся в хлоропластах, хромопластах и лейкопластах? 4 Каково происхождение пластид? 5 Какие взаимные превращения возможны между пластидами? 6 В клетках каких органов растений чаще всего можно встретить хромопласты? Литература 1 Ботаника : Морфология и анатомия растений : учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биолог. и хим. спец. / А. Е. Васильев [и др.] ; – 2- е изд., перераб. – М. : Просвещение, 1988. – С. 51 – 59. 2 Бавтуто, Г. А. Ботаника. Морфология и анатомия растений / Г. А. Бавтуто, В. М. Еремин. – Мн. : Высшая школа, 1997. – С. 63 – 69. 3 Бавтуто, Г. А. Практикум по анатомии и морфологии растений : учеб. пособие / Г. А. Бавтуто, Л. М. Ерей. – Мн. : Новое знание, 2002. – С. 39 – 47. |