Контр раб ботаника. Вопросы 1, 12, 34, 77, 89, 94, 133, 137

• Название: Вопросы 1, 12, 34, 77, 89, 94, 133, 137
• Анкор: Контр раб ботаника
• Дата: 26.01.2020
• Размер: 2.07 Mb.
• Имя файла: 24.doc
• Тип: Задача; #105827
• страница: 1 из 10

Вариант 24

Вопросы:1, 12, 34, 77, 89, 94, 133, 137.
Вопрос 1. Задачи ботаники в свете реализации Продовольственной программы.
Ботаника — это наука о растениях. Ее задача — всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распро­странения, происхождения, эволюции.

Глобальная проблема современности — производство пищи. Быстрый рост населения земного шара выдвигает задачу максимальной интенсификации сельскохозяйственного производ­ства: повышения урожайности возделываемых культур и продуктивности животноводства. Эту задачу решают техноло­гические науки: растениеводство и животноводство, базирую­щиеся на достижениях фундаментальных биологических дис­циплин, среди которых первое место занимает ботаника. Не менее важна роль растений в обеспечении человека древесиной, прядильным волокном, лекарственным сырьем и др.

Ботаника исследует растения на разных уровнях их организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней. Нижний — наиболее древний — суборганизменный уро­вень молекулярных структур, где проходит граница между живым и неживым. Следующий уровень — клеточный. Клетка, ее структура и основные биохимические процессы сходны у всех организмов. За ним следует органный, а затем уровень целостного организма. Неотъемлемые свойства организмов — способность к размножению, наследственность и изменчивость. Более сложный уровень организации жизни — популяционновидовой. Высший уровень — экосистемный, биосферно-биогеоценотический, на котором сообщества популяций животных и растений вместе с их средой обитания образуют функциональ­но-структурное единство.

Основу экосистемы составляют автотрофные зеленые расте­ния — продуценты (производители), синтезирующие органиче­ские вещества из неорганических. Готовое органическое веще­ство используют консументы (потребители) — гетеротрофньк организмы. Органические остатки продуцентов и консументов разрушаются гетеротрофными редуцентами (бактериями, грибами) и превращаются в минеральные соединения, вновь доступные растениям. Так проходит круговорот веществ и энергии в экосистеме при участии автотрофных и гетеротроф­ных организмов.

Автотрофные организмы способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя в процессе фотосинтеза солнечную энергию (зеленые растения) или энергию химических реакций — хемосинтез (некоторые прокариоты). Фотосинтезирую-щие растения, по словам К. А. Тимирязева, являются источником жизни на Земле. Ежегодно при фотосинтезе аккумулируется колоссальное количество солнечной энергии (3 • 10 ккал). Обра­зуется 5,8 х 10¹⁰ т органического вещества. Выделяется в атмосферу 11,5х 10¹⁰ т кислорода. Гетеротрофные грибы и бактерии традици­онно, как и растения, являются объектами ботаники.
Продуцненты

(зеленые растения)

окружающая среда консументы

(почва, воздух, вода) (животные)

редуценты

(бактерии, грибы)

Ботаника, как и другие науки о природе, возникла и развивалась в связи с практическими запросами человека, в жизни которого растения играли и играют огромную роль. Начало развитию ботаники было положено в глубокой древности при выявлении и использовании пищевых, лекарст­венных и технических растений. Ботаника тесно связана с разнообразными сторонами жизни и хозяйственной деятельности человека: сельским хозяйством, медициной и различными отраслями промышленности.

Растения широко используются человеком как пища и корм для животных, как источник сырья для хозяйственной деятельности (прядильные, красильные, дубильные и др.), как ценнейшие лекарственные средства. Разнообразную роль в и,| шей жизни играют микроорганизмы, водоросли и грибы. Одни из них — болезнетворные — приносят вред, другие широко используются в ряде отраслей пищевой промышленности, в производстве лекарств и т. д.

Ботаника возникла как единая наука, суммируя отдельные сведения о растениях, но с течением времени, по мере накопления и углубления знаний, она разделилась на ряд самостоятельных дисциплин. Ранее всего обособилась морфоло­гия — наука о внешнем и внутреннем строении растений. Основной метод морфологии — наблюдение и сравнение. В зависимости от величины объекта наблюдения можно проводить невооруженным глазом — макроскопическая морфология или при помощи микроскопа — микроскопическая морфология. К мак­роскопической морфологии относится органография — учение об органах растений; к микроскопической — цитология (учение о клетке), гистология (учение о тканях), анатомия, изучающая внутреннее строение растений, и эмбриология (учение об образованиях и закономерностях развития зародыша растений).

Позже выделились следующие разделы: систематика, клас­сифицирующая многообразие растительных организмов; геогра­фия растений, изучающая распределение растений на земном шаре; геоботаника — наука о растительных сообществах; эко­логия растений, изучающая их взаимоотношения с окружающей средой; палеоботаника, воссоздающая прежний облик раститель­ности земли.

Все науки, отделившиеся от ботаники, изучают различные стороны жизни растений, так же как и частные курсы: микология (наука о грибах), альгология (наука о водорослях), фитопатология (наука о болезнях растений) и др.
Вопрос 12 Пластиды, их пигменты. Фотосинтез.
Пластиды. Это органеллы, характерные исключительно для ра­стительных клеток. В них происходит первичный и вторичный синтез углеводов. Форма, размеры, строение и функции пластид различны. По окраске (наличию или отсутствию пигментов) раз­личают три типа пластид: зеленые хлоропласты, желто-оранжевые и красные хромопласты, бесцветные лейкопласты. Возможно вза­имное превращение пластид. Обычно в клетке встречается только один тип пластид.

Пластиды развиваются из пропластид — сферических недиффе­ренцированных телец, которые содержатся в растущих частях рас­тений (в клетках зародыша, образовательной ткани). Они окруже­ны двойной мембраной и заполнены матриксом. В матриксе име­ются кольцевая ДНК и рибосомы прокариотического типа. Пропластиды способны делиться. Из них на свету (в листьях, незрелых плодах, наружных частях стебля) формируются хлоропласты, в глу­бине стебля и в подземных органах — бесцветные лейкопласты. Из хлоропластов и иногда лейкопластов образуются хромопласты.

Хлоропласты — это органеллы фотосинтеза. Слово «фо­тосинтез» буквально означает создание под действием света. Фо­тосинтез — это проходящий в хлоропластах под действием солнеч­ного света процесс, в результате которого из диоксида углерода и воды образуются углеводы и выделяется кислород:


За счет энергии Солнца энергетически бедные вещества СО₂ и Н₂О превращаются в богатые энергией продукты — углеводы и кислород.

Фотосинтез осуществляется только в зеленых растениях, но он имеет общебиологическое значение. Это единственный процесс, в результате которого на нашей планете энергия солнечного луча преобразуется в химическую энергию углеводов, а затем в энергию всех остальных органических веществ любых организмов.

В основном благодаря фотосинтезу атмосфера обогащается сво­бодным кислородом, который необходим для дыхания большин­ства обитателей нашей планеты, не исключая и самих зеленых рас­тений. Наконец, в процессе фотосинтеза атмосфера Земли очища­ется от избыточного количества СО₂, который поступает в атмос­феру как вследствие дыхания всех живых существ, так и при разнообразных процессах горения, гниения и т. п. Таким образом, фотосинтез представляет собой не только первичный синтез орга­нических веществ, но и процесс, вследствие которого на Земле со­здаются условия, необходимые для существования всех организмов.

Хлоропласты высших растений имеют примерно одинаковую форму двояковыпуклой линзы. Размеры хлоропластов 5...10 мкм в длину при диаметре 2...4 мкм. В клетках высших растений обычно содержится 15...50 хлоропластов. Хлоропласты водорослей, называ­емые хроматофорами, значительно разнообразнее по форме, струк­туре, набору пигментов. В клетках высших растений Хлоропласты расположены в постенном слое цитоплазмы таким образом, что одна из плоских сторон обращена к освещенной стенке клетки. Положение хлоропластов меняется в зависимости от освещеннос­ти: при прямом солнечном свете они отходят к боковым стенкам.

Хлоропласт содержит пигменты: хлорофиллы (5...10% сухой массы) и каротиноиды (1...2 %). Хлорофилл по химической струк­туре близок к гемоглобину эритроцитов крови. Хлорофиллы по­глощают главным образом красный и сине-фиолетовый свет. Зе­леный свет они отражают и поэтому придают растениям характер­ную зеленую окраску. В процессе фотосинтеза хлорофиллу при­надлежит ведущая роль.

Каротиноиды представляют собой высокомолекулярные угле­водороды: оранжевый каротин С₄оН₅б и желтый ксантофилл С₄оН₅бО₂. Каротиноиды хлоропластов, а также синие, красные, бурые пигменты хроматофоров водорослей называют дополни­тельными, вспомогательными пигментами. Энергия, полученная ими, передается хлорофиллу. В красной части спектра почти вся энергия поглощается хлорофиллом, в синей — каротиноидами.

Хлоропласт покрыт двойной мембранной оболочкой, в кото­рой заключена бесцветная мелкозернистая строма — матрикс. В процессе развития хлоропласта из пропластиды в матриксе фор­мируется сложная мембранная система. Из складок внутренней мембраны образуются плоские мешки — тилакоиды. Дисковидные тилакоиды собраны (наподобие стопок монет) в граны. Крупные тилакоиды, пронизывающие строму, связывают граны в единую систему .В тилакоидах гран локализованы хлорофиллы и каротиноиды. В строме хлоропластов содержится собственная белоксинтезирую-щая система: кольцевая ДНК и прокариотические рибосомы. Большинство белков мембран тилакоидов (в частности, фермен­ты, осуществляющие световые реакции) синтезируются на рибосомах хлоропластов, тогда как белки стромы и липиды мембран имеют внепластидное происхождение.

В ходе фотосинтеза различают две фазы. Световая фаза осуще­ствляется в тилакоидах гран. За счет энергии света образуются но­сители энергии (АТФ и др.), происходит фотолиз (расщепление) молекул воды с выделением кислорода. Темповая фаза проходит в строме хлоропласта. За счет накопленной химической энергии СО₂ превращается в глюкозу, а затем в крахмал.

Лейкопласты — бесцветные округлые пластиды, в кото­рых обычно накапливаются запасные питательные вещества, в ос­новном крахмал. По строению лейкопласты мало отличаются от пропластид, из которых они образуются: двумембранная оболочка окружает бесструктурную строму. Внутренняя мембрана, врастая в строму, образует немногочисленные тилакоиды. В лейкопластах имеются ДНК, рибосомы, а также ферменты, осуществляющие синтез и гидролиз запасных веществ, в первую очередь крахмала. Запасной крахмал синтезируется из растворимых углеводов, об­разовавшихся в хлоропластах в процессе фотосинтеза. Много лей­копластов в клетках клубней картофеля, зерновок ржи, пшеницы и других органов растений, где откладываются запасные вещества. Хромопласты — пластиды оранжево-красного и желтого цвета, образующиеся из лейкопластов и хлоропластов в результате накопления в их строме каротиноидов. Они встречаются в клетках лепестков (лютик, нарцисс, тюльпан, одуванчик), зрелых плодов (томат, тыква, арбуз, апельсин), редко — корнеплодов (морковь, кормовая свекла), а также в осенних листьях.

Хромопласты — конечный этап в развитии пластид. По мере накопления каротиноиды могут кристаллизоваться. Кристалл раз­рывает мембраны, и пластида принимает его форму: игловидную, ромбическую, многогранную и т. д.

Косвенное биологическое значение хромопластов состоит в том, что ярко окрашенные плоды успешнее распространяются птицами и животными, а выделяющиеся яркой желто-красной ок­раской цветки привлекают насекомых-опылителей.

В филогенезе первичным исходным типом пластид являются хлоропласты, из которых в связи со специализацией органов про­изошли лейко- и хромопласты. В онтогенезе взаимопревращения пластид происходят иными путями. Наиболее часто хлоропласты превращаются в хромопласты при осеннем пожелтении листьев или созревании плодов. В природе этот процесс необратим. Лей­копласты могут превращаться в хлоропласты (позеленение верхней части корнеплода моркови, оказавшейся на поверхности почвы) или хромопласты. Хлоропласты могут при помещении растения в темноту также превратиться в лейкопласты. Процесс этот обратим.

Вопрос 34. Опишите покровные ткани. Образование, строение и функции кожицы (эпидермиса) и перидермы. Приведите рисунки.
Органы высших растений ограждены тканью, образованной одним или несколькими рядами однородных клеток. Различают три типа по­кровной ткани: эпидерма (кожица), пробка и корка. Эпидерма имеет еще ряд разнообразных придаточных образований в виде кутикулы, волосков, бугорков, воскового налета и пр.

Развитие многочисленных придатков эпидермы в значительной ме­ре обусловлено разнообразными условиями существования растений. Растение нуждается в сохранении необходимого количества воды вну­три своих органов, так как ассимиляция, ферментация, осмос, тургор и т. п. должны быть обеспечены жизненным минимумом воды. Поэтому в местностях с засушливым климатом потере воды через испарение пре­пятствуют отчасти разнообразные придатки эпидермы.

Слой эпидермы первоначально имеется на всех частях растений. Она сохраняется в течение всей жизни растений или какого-либо его органа в случае их кратковременного существования, как, например, у однолетних растений или на листьях. У многолетних растений или на органах, существующих в течение ряда лет, благодаря претерпеваемым ими изменениям роста в толщину эпидерма часто уже в первом вегета­ционном году заменяется вторичным типом покровной ткани (пробкой). Эпидерма образуется из ряда более или менее однородных живых клеток. Протопласт клетки эпидермы состоит из незначительного постенного слоя цитоплазмы, ядра, небольшого числа лейкопластов и крупной вакуоли, иногда с окрашенным клеточным соком. Хлоропласты в клетках эпидермы встречаются нередко, притом у растений разных се­мейств. Однако обычно эпидерма содержит хлоропласты только в замы­кающих клетках устьиц. Клетки кожицы располо­жены сплошным слоем, что отвечает функции этой ткани как защищаю­щей от испарения, охлаж­дения, инфекции и т. п. Клетки эпидермы плос­кие, вытянутые в одном направлении на длинных органах (стебель, линейные листья), или широкие — на широких листьях.

Рис. . Эпидерма листа кукурузы с волосками
Боковые стенки кле­ток эпидермы листьев, особенно на их нижней стороне, часто отличают­ся извилистостью, причем выступы оболочки одной клетки входят в уг­лубления другой как зубчатки. Подобное сочленение клеток делает кожицу очень прочной и не препятствует растяжению или сжатию клеток. Эта особенность строения резко отличает эпидерму от нижележа­щих тканей, имеющих межклеточные щели и даже полости.

Поверхность кожицы часто имеет утолщение внешних стенок, ко­торое может быть настолько велико, что превышает поперечник полости клетки. Утолщение имеет слоистый характер; самые наружные слои этих стенок кутинизированы. Кроме того, вся эпидерма покрыта сверху сплошной кутиновой пленкой, называемой