ВВЕДЕНИЕ. Изучением всего разнообразия растительного мира Земли за-нимается большая многоотраслевая наука о растениях — ботаника

Изучением всего разнообразия растительного мира Земли за-нимается большая многоотраслевая наука о растениях — ботаника. Термин «ботаника» происходит от греческого слова botane— трава, растение. Эта наука изучает закономерности и особенности внешнего и внутреннего строения растений, их жизнедеятельность, происхождение, эволюцию, распространение по земному шару, их взаимосвязь друг с другом и с окружающей средой.

Жизнь на Земле возникла около 3,8 млрд. лет назад в бескисло-родной среде. Кислород находился только в составе химических соединений, из которых основным была вода. В ней и зародилась жизнь. Первые примитивные организмы могли существовать в воде лишь на определенной глубине, которая защищала их от губи-тельного действия ультрафиолетового излучения.

Растения и животные имеют общее происхождение. И в насто-ящее время некоторые примитивные организмы чисто условно относятся к миру растений или животных. Совершенно своеоб-разные группы живых существ составляют бактерии и грибы.

Появление наземных растений — начало новой эры в жизни Земли. Освоение суши растениями сопровождалось возникнове-нием новых форм животных. Сопряженная эволюция растений и животных привела к разнообразию жизни. Область Земли, где существует и развивается органическая жизнь (микроорганизмы, растения, животные, человек), а также область биогенных оса-дочных пород названы русским ученым академиком В. И. Вернад-ским биосферой (биос — жизнь, сфера — шар). Биосфера — это «камера жизни» нашей планеты, где все живые организмы тес-нейшим образом взаимосвязаны между собой и образуют сложные экологические системы.

Зоны наиболыцого распространения живых организмов зани-мают 20 — 40-метровый слой в атмосфере, 1 — 5-метровый слой в почве и 250-метровый слой в воде морей и океанов. Из всех живых организмов самую существенную роль в жизни биосферы играют растения. Мир растений велик и разнообразен. В настоящее время насчитывается около 500 тыс. их видов. Растения встречаются вез де: на суше от севера до юга, в пресных и соленых водах, во льдах Арктики и Антарктики.

К.А.Тимирязев впервые раскрыл планетарную роль зеленых растений. Благодаря хлорофиллу — пигменту зеленого цвета— происходит поглощение лучистой энергии солнца и преобразование ее в скрытую энергию химических связей. За счет этой энергии зеленые растения из диоксида углерода, воды и минеральных веществ синтезируют органические вещества — глюкозу, дисахариды (процесс фотосинтеза), которые служат исходным материалом для построения более сложных веществ, входящих в состав живого тела (жиры, белки, клетчатка, лигнин, смолы и т.д), и являются источником энергии, которая освобождается в процессе дыхания. Значительная часть растений — автотрофы. автотро- фы (от греч. autos — сам и trope — пища) сами создают необходи-мые органические вещества, т.е. являются продуцентами(произ-водителями). Готовое органическое вещество растений служит пищей для гетеротрофов (от греч. lseteros — другой). Насекомые, грибы, животные и человек сами не способны созда-вать его. Они относятся к консументам (потребителям). Зеленые растения стали источником накопления на Земле запасов связанной энергии в виде каменного угля, торфа, нефти.

В процессе фотосинтеза происходит непрерывный газообмен: поглощение диоксида углерода сопровождается выделением соответствующих объемов кислорода, чем поддерживается постоянный состав атмосферы. В основном благодаря деятельности зеле-ных растений атмосфера Земли обогатилась кислородом и превра-тилась в азотно-кислородную. Появление свободного кислорода значительно усилило выветривание горных пород, образование ночв, повысило энергию жизненных процессов, привело к возникновению кислородного дыхания (аэробы), свойственного большинству живых существ, хотя и сейчас на Земле есть организмы (некоторые микроорганизмы), живущие и размножающийся в отсутствие свободного кислорода. Их называют анаэробами.

В природе происходит сложный круговорот веществ. Зеленые растения создают органические вещества, бактерии и грибы в процессе гниения и брожения разлагают их на простые неоргани-ческие соединения (диоксид углерода, волу, аммиак и др.). Эти организмы относят к редуцентам. Растительный покров оказывает огромное влияние на формирование и изменение климата, на почвообразовательные процессы и плодородие почв.

Одной из важных экосистем биосферы является лес- слож-ное сочетание деревьев, кустарников, травянистых растений, животных и микроорганизмов, тесно взаимосвязанных в своей жизнедеятельности друг с другом и с окружающей средой. В лесу совершаются сложные процессы обмена веществ и энергии меж-ду живыми организмами и внешней средой. Леса занимают 40% суши Земли, оказывая огромное влияние на биосферу: они явля-ются мощным поставщиком кислорода и своеобразным фильт-ром, так как выделяют в атмосферу особые 'вещества — фитонци-ды, которые способствуют очищению воздуха от вредных микро-бов. Лес улучшает микроклимат, смягчает резкие колебания температуры, предохраняет почву от промерзания, улучшает водно--воздушный режим почв и служит мощным водорегулятором. Вмалолесных районах лес задерживает ветер и защищает поля от губительных засух и пыльных, или «черных», бурь. Полезащитное насаждение повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Лесные насаждения закрепляют почву на склонах и tlpcKp3-шают движение сыпучих песков, предотвращают развитие эрози-онных процессов, сохраняют плодородие почв. Леса предохраняют устья рек, озера и водохранилища от преждевременного заи-ления и разрушения берегов. Зеленые насаждения в городах (пар-ки, лесопарки, скверы, бульвары, сады, уличные посадки и озе-лененные участки около домов) имеют огромное санитарно-ги-гиеническое и эстетическое значение. Они ослабляют летнюю жару и увеличивают относительную влажность воздуха, служат прегра-дой для распространения звуковых волн и могут на 20% и более уменьшать силу городского шума. Растения, в частности деревья, играют важную роль в процессе удаления пыли, аэрозольных ча-стиц и газообразных примесей из атмосферного воздуха. Любая растительность разнообразит, украшает ландшафт и оздоровляет атмосферу.

Велико значение растений в жизни человека, так как они а основном удовлетворяют все его главные потребности в пище, одежде, жилище. Важное значение имеет лес как поставщик тех-нического и лекарственного сырья, пищевых продуктов, живицы и т.д. Древесину человек использует во всех отраслях народного хозяйства. Это не только топливо и строительный материал, при-меняемый в промышленности, на транспорте и в сельском хозяй-стве, но и сырье для получения бумаги, целлюлозы, картона, искусственного шелка, шерсти, скипидара, спирта, ацетона, камфары, древесного угля, эфирных масел, а также различных пред-метов широкого потребления. Несмотря на то что древесину заме-няют другими материалами, потребность в ней из года в год уве-личивается

Со времени своего появления человек знакомился с окружаю-щими растениями, однако многие их виды и полезные свойства изучены еще недостаточно и используются далеко не полностью. Ботаника возникла как единая наука, суммируя отельные сведения о растениях, но с течением времени по мере накопления и углубления знаний она разделилась на ряд самостоятельных дис-циплин. При подготовке специалистов лесного хозяйства базовы-ми дисциплинами являются морфология, анатомия, физиология и систематика растений.

Термин «морфология» происходит от греческих слов «морфа— форма, «логос» учение. Морфология растений изучает законо-мерности внешнего строения растений, развитие и взаимоотношения органов растений, различные их видоизменения в связи с выполняемыми функциями и условиями среды, а также особенности семенного и вегетативного размножения и возобновления растений, роста и продолжительности жизни.

Анатомия растений (греч. «анатоме» — рассекаю) занимается изучением внутреннего строения растений. Основной метод анатомии состоит в рассечении различных органов растений и их изу-чении с помощью микроскопа. Анатомия растений подразделяет-ся на описательную анатомию, анатомию развития, эволюцион-ную анатомию, систематическую анатомию и экологическую ана-томию. Данные об анатомической структуре растительных объек-тов имеют большое значение при идентификации пищевых про-дуктов, кормов для животных, подлинности лекарственного сы-рья, а также при решении многих важных вопросов древесинове-дения, криминалистики и др. Анатомические исследования— неотъемлемая часть физиологических исследований растений.

Физиология растений (греч. «физис» — природа, «логос»— учение) — дисциплина, исследующая функции живого организ-ма, протекающие в нем процессы, обмен веществ, приспособление к среде и др. Выделяют физиологию отдельных процессов— роста, развития, дыхания, фотосинтеза, минерального питания и др. Основная задача физиологии растений — объяснить, как растут и размножаются растения и как при этом их физиологические процессы и внутренняя среда реагируют на окружающие условия и антропогенные воздействия.

Систематика растений классифицирует многообразие раститель-ных организмов.

 

РАЗДЕЛ 1

МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Особенности любого растения всегда выражаются в его внеш-ней форме, строении и представляют собой результат длительно-го процесса развития организма в определенных условиях среды.

Первые простейшие растения жили вводе и имели очень примитивное строение. Усложнение их организации связано главным образом с выходом растений на сушу. В процессе приспособления к условиям наземного существования произошло разделение тела растений на подземную и надземную части, выполняющие разные функции, что вызвало возникновение специализированных тканей и органов. Подземная часть стала обеспечивать почвенное питание (вода и минеральные вещества), надземная- воздушное (фотосинтез).

Орган – это часть растения определенного строения, выполняющая те или иные функции. Строение и функции органов в организме всегда соответствует окружающим условиям. Расчленение тела растений на органы и усложнение их строения происходили постепенно в процессе развития растительного мира. У водорослей тело не расчленено на органы, а у высших растений основные органы- побег и корень. Побег является производной верхушечной меристемы и с самых ранних этапов развития расчленяется на стебель и лист. Все остальные органы (клубни, луковицы, колючки, цветки) образовались в результате видоизменений основных органов, что связано с изменением функций, выполняемых органом в результате приспособления к определенным условиям. Такие видоизменения основных органов называются метаморфозами. Они имеют приспособительный характер, и многие из них закрепились наследственно. В зависимости от функций, выполняемых органом, различают вегетативные и репродуктивные органы растений.

Вегетативными называются те органы растений, которые выполняют функции, связанные с жизнью каждой особи растений. Они осуществляют процессы питания, дыхания, защиты, вегетативного размножения и т.д. к вегетативным органам относятся корень, стебель, лист и большинство их метаморфозов (клубни, луковицы, колючки и др.).

Генеративные (репродуктивные) органы, выполняют функции, связанные с половым размножением растений. К ним относятся цветок, плод, семя.

Развитие живого организма от зарождения до естественной смерти называют онтогенезом. У семенных растений этот процесс состоит из ряда последовательно наступающих возрастных перио-дов, или этапов.

Эмбриональный период начинается на материнском растении с образования зиготы, из которой образуется зародыш семени. Для зародыша характерно гетеротрофное питание.

Ювенильный период начинается с прорастания семени; происходит закрепление растения в определенном месте; появляется осевой облиственный побег, листья которого обычно отличаются п1 листьев взрослого растения. Происходит переход к автотрофно-му питанию.

Виргинальный период характеризуется образованием типичных для взрослого растения листьев, сильным ростом вегетативных органов, но растения еще не способны к формированию генеративных органов.

В генеративном периоде растения способны к образованию, помимо вегетативных, генеративных органов: у голосеменных растений- микро- и мегастробилов (т.е. мужских колосков женских шишек); у покрытосемянных- цветков с последующим образованием (после опыления и оплодотворения) семян, шишек (у голосемянных). Генеративный этап в онтогенезе растений одновременно становится эмбриональным этапом для его семенного потомства.

Период старения характеризуется ослаблением вегетативного роста. Постепенным замедлением генеративных процессов и завершается гибелью растения.

 

ГЛАВА 1