География и экология растений

Введение

 

Ботаника – наука о растениях и растительном покрове Земли. Отличительные признаки растительных организмов. Значение растений в природе и жизни человека. Понятие об эволюции растений и их онтогенезе. Краткая история развития ботаники. Разделы ботаники и предметы их изучения. Связь ботаники с другими биологическими и прикладными агрономическими дисциплинами.

 

Основы цитологии

Клетка как основная структурная единица живой материи. Клеточная теория М. Шлейдена и Т. Шванна и ее современные дополнения. Краткая история изучения клетки. Форма и размеры клеток. Отличия растительной клетки от животной. Структурная организация растительной клетки.

Понятие об элементарной мембране. Химический состав, строение и функции мембран.

Клеточная оболочка. Химический состав, строение и образование первичной клеточной оболочки. Химический состав и образование вторичной оболочки. Строение и разнообразие спор. Плазмодесмы. Химические изменения клеточной оболочки (одревеснение, опробковение, кутинизация, минерализация, ослизнение).

Цитоплазма. Химический состав и физическое состояние цитоплазмы. Структура цитоплазмы (плазмалемма, тонопласт, мезоплазма). Свойства и значение цитоплазмы. Понятие о цитоскелете. Классификация органоидов по наличию мембран. Пластиды. Строение, пигменты и функции хлоропластов. Особенности строения, пигменты и роль хромопластов. Лейкопласты. Происхождение, онтогенез и превращение пластид. Строение и функции митохондрий. Генетическая роль пластид и митохондрий. Строение и функции эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, лизосом, сферосом, микротелец и рибосом. Топография органоидов цитоплазмы в клетке.

Ядро. Форма, число, величина и местоположение ядер в клетках. Строение, химический состав и функции ядра. Строение хромосом. Понятие о кариотипе. Способы деления клетки. Амитоз. Митотический цикл, кариокинез и цитокинез. Значение митоза для роста и развития растений. Локализация митотического деления в растительном организме. Особенности мейоза и его значение в жизни растений.

Производные протопласта. Образование и значение вакуолей. Химический состав (вода, азотистые и безазотистыеорганические соединения, минеральные вещества) и значение клеточного сока.

Понятие о физиологически активных веществах клетки (ферменты, витамины, фитогормоны, фитонциды) и их значение в жизни растений. Значение запасных питательных веществ клетки.

Образование, способы и места запасания углеводов, белков и жиров в растительном организме.

 

Гистология

Понятие о тканях. Разнообразие тканей и принципы их классификации. Возникновение и развитие тканей в филогенезе.

Образовательные ткани (меристемы). Особенности клеточного строения и функций меристем. Классификация образовательных тканей по происхождению и местам локализации апикальные, латеральные, интеркалярные, раневые меристемы. Спорогенные тка­ни. Возникновение образовательных тканей в онтогенезе.

Покровные ткани. Первичная покровная ткань - эпидермис. Зна­чение, возникновение в онтогенезе, особенности клеточного строения и топография эпидермиса. Значение, строение и типы устьиц. Работа устьиц. Строение и значение кутикулы. Выросты эпидермиса.

Первичная покровная ткань - эпиблема. Образование, особен­ности клеточного строения, топография и значение эпиблемы. Корневые волоски.

Вторичный покровный комплекс - перидерма. Значение, топогра­фия и образование перидермы: возникновение и деятельность феллогена, образование феллемы и преобразование ее в пробку. Чечевички.

Третичный покровный комплекс - корка. Значение, образова­ние. Гистологический состав и топография корки.

Основные ткани. Значение, топография и особенности клеточ­ного строения ассимиляционной, запасающей, воздухоносной, во­дозапасающей и поглощающей паренхимы.

Механические ткани. Значение, возникновение в онтогенезе и классификация механических тканей. Особенности клеточного строения уголковой и пластинчатой колленхимы, лубяных и древесинных воло­кон, склеренхимы и склереид. Местонахождение механических тка­ней в органах растений. Упругие свойства механических тканей.

Проводящие ткани. Значение, классификация и возникновение проводящих тканей в онтогенезе. Особенности клеточного строе­ния трахеид. Клеточное строение и разнообразие сосудов. Значе­ние, строение и работа ситовидных клеток, ситовидных трубок и клеток-спутниц. Образование тилл и каллёзы. Транспортное значе­ние апопласта. Эволюция проводящих тканей.

Проводящие пучки. Значение и разнообразие проводящих пуч­ков. Строение и классификация сосудисто-волокнистых пучков. Гистологический состав ксилемы и флоэмы у однодольных и дву­дольных покрытосеменных. Топография проводящих пучков в си­стеме целостного растения. Понятие о стелле и ее эволюции.

Выделительные ткани. Продукты внешней и внутренней секре­ции растений. Строение и роль структур внешней секреции - железок, железистых волосков, нектарников, водяных устьиц. Образование и строение структур внутренней секреции - простых и членистых млеч­ников, смоляных и эфиромасличных ходов и вместилищ.

 

Органография

Морфологическое расчленение тела растения как следствие жизни в наземных условиях. Возникновение органов растений в филогенезе. Сущность и значение полярности, симметрии и мета­мерности органов в жизни растении.

Вегетативные органы растений. Корень.

Морфология и функций типичного корня. Образование корней. Виды корней. Типы корневых систем при разных способах раз­множения растений. Морфолого-анатомическая зональность корня. Роль, строение и образование корневого чехлика. Значение и осо­бенности клеточного строения зоны роста. Значение и динамизм зоны корневых волосков. Значение и особенности строения зоны проведения у однодольных и двудольных покрытосеменных. По­глотительная способность разных зон корня.

Первичное анатомическое строение корня в зоне корневых волос­ков. Переход к вторичному анатомическому строению корня и его зна­чение в жизни растений. Вторичное анатомическое строение корня.

Видоизменения корней. Морфологическое и анатомическое стро­ение корнеплодов. Корневые клубни. Ассимилирующие корпи. Пневматофоры. Гаустории. Микориза. Симбиотические клубеньки на корнях бобовых.

Понятие о побеге. Значение и морфологическое строение побе­га. Развитие побега из почки. Конус нарастания. Строение и клас­сификация почек. Емкость почки. Видоизменения побега: корневи­ща, клубни, луковицы, колючки, усы, кладодии.

Стебель. Функции типичного надземного стебля. Морфологичес­кая классификация стеблей. Ветвление стеблей. Кущение растений. Формирование стебля из меристемы конуса нарастания у двудоль­ных растений. Роль прокамбия, перицикла и камбия в развитии стеб­ля. Первичное анатомическое строение стебля двудольных растений. Гистологический состав первичной коры и древесины. Вторичное строение стебля пучкового, непучкового и переходного типа у травянистых растений. Анатомическое строение стебля древесного расте­ния. Образование годичных колец. Гистологический состав коры и древесины у покрытосеменных и голосеменных растений.

Формирование стебля из меристемы конуса нарастания у од­нодольных. Анатомическое строение междоузлий и особенности организации стеблевого узла у злаков.

Лист. Формации листьев. Функции и морфологические части листа серединной формации. Видоизменения листьев. Простые и сложные листья. Разнообразие листьев по размерам, форме, краю и степени расчленения листовой пластинки. Гетерофиллия. Листо­вая мозаика. Расположение листьев на побеге. Понятие об эквиди­стантности и формулах листорасположения.

Формирование листа из меристемы конуса нарастания побега. Анатомическое строение листьев двудольных и однодольных рас­тений. Анатомическое строение хвои голосеменных. Продолжитель­ность жизни листа. Листопад и его значение.

Взаимосвязь органов в системе целостного растения. Генети­ческая, структурная, гормональная, трофическая связь.

 

Размножение

Понятие о воспроизведении и размножении растений. Типы размножения.

Вегетативное размножение. Размножение черенками, отводками, луковицами, побеговыми и корневыми клубнями, корневища­ми, усами. Прививки.

Споровое размножение. Спорогенные ткани. Образование, стро­ение и типы спор.

Половое размножение. Сущность и биологическое значение амфимиксиса и апомиксиса. Органы полового размножения у рас­тений. Гамета. Зигота. Способы объединения наследственного ма­териала: хологамия, гаметангиогамия, конъюгация, гаметогамия. Основные типы гаметогамии: изогамия, гетерогамия, оогамия.

Чередование и взаимосвязь полового и бесполого поколений в цикле развития растений. Понятие о спорофите и гаметофите и их эволюции.

Онтогенез семенного растения. Взаимосвязь онтогенеза и фи­логенеза растений. Системы надежности онтогенеза растении. Механизмы дублирования.

 

Систематика растений

Цель и задачи систематики. Разделы и методы систематики. Таксоны и таксономические единицы. Учение о виде и его крите­риях. Правила наименования растений.

Содержание и объем царства Растений.

Подцарство Низшие растения. Общая характеристика водорос­лей: среда обитания, особенности клеточного строения, разнооб­разие типов таллома, питание, размножение. Смена поколений и ядерных фаз в жизненном цикле водорослей. Классификация водо­рослей. Значение водорослей в природе и жизни человека.

Отдел Зеленые водоросли. Распространение. Организация тал­лома и строение клетки. Деление зеленых водорослей на классы (равножгутиковые, конъюганты, харовые) и характеристика их ти­пичных представителей. Значение зеленых водорослей.

Отдел Диатомовые водоросли. Распространение, Строение клетки, запасные вещества, движение, размножение. Половой про­цесс. Значение диатомовых водорослей.

Отдел Бурые водоросли. Распространение. Строение таллома, пигменты, запасные питательные вещества, способы размножения Характеристика типичных представителей (ламинария, фукус). Сме­на ядерных фаз и поколений у бурых водорослей. Значение бурых водорослей.

Отдел Красные водоросли. Распространение. Строение талло­ма, пигменты, размножение. Характеристика типичных представи­телей. Значение красных водорослей.

Отдел Лишайники. Компоненты лишайников и их взаимоот­ношение. Морфологическое разнообразие форм таллома.

Анатомические особенности гомеомерных игетеромерных ли­шайников. Способы размножения. Распространение и роль в при­роде. Практическое значение лишайников.

Подцарство Высшие растения.

Общая характеристика высших растений. Возникновение тканей и органов. Эволюция морфологической структуры органов высших растений. Происхождение и взаимосвязь отделов высших растений.

Отдел Риниевидные. Происхождение и общая характеристика.

Отдел Моховидные. Происхождение, распространение и ви­довое многообразие моховидных. Классификация мхов. Особенно­сти строения и размножения типичных представителей классов печеночники, антоцеротовые и листостебельные мхи. Соотношение гаметофита и спорофита в жизненном цикле. Значение мхов в природе и хозяйственной деятельности человека.

Отдел Псилотовидные. Общая характеристика.

Отдел Плауновидные. Происхождение, распространение, ви­довое многообразие и классификация плаунов. Особенности стро­ения и размножения равноспоровых плаунов на примере плауна булавовидного и разноспоровых - на примере селагинеллы селагинелловидной. Значение плауновидных.

Отдел Хвощевидные. Происхождение, распространение, ви­довое многообразие и классификация хвощей. Особенности строе­ния и размножения хвощей на примере хвоща полевого. Значение хвощевидных.

Отдел Папоротниковидные. Происхождение, распространение, видовое многообразие и классификация папоротников. Особенно­сти строения и размножения равноспоровых и разноспоровых па­поротников. Значение папоротниковидных. Значение равноспоровости и разнооспоровости в эволюции высших растений.

Отдел Голосеменные. Происхождение, распространение и ви­довое многообразие голосеменных. Особенности морфологическо­го и анатомического строения вегетативных органов. Размножение. Микро- и мегаспорогенез, развитие гаметофитов на примере сосны обыкновенной. Оплодотворение. Развитие и строение семян. Клас­сы и порядки голосеменных. Основные представители голосемен­ных в России, их значение в природе и народном хозяйстве.

Отдел Покрытосеменные. Происхождение, время и место по­явления покрытосеменных. Распространение, видовое многообра­зие и жизненные формы покрытосеменных. Происхождение отде­ла. Морфолого-анатомические особенности строения вегетатив­ных органов. Отличие от голосеменных.

Цветок как орган семенного размножения. Понятие о цветке и теориях его происхождения. Морфологическая характеристика, функциональная роль и формирование частей цветка в онтогенезе.

Окраска цветков. Разнообразие форм околоцветника. Обоеполые и однополые цветки. Симметричность и полярность цветков. Со­ставление формул и диаграмм цветков. Пути эволюции цветка.

Андроцей. Типы андроцея. Морфологическое и анатомичес­кое строение тычинок. Микроспорогенез и развитие мужского гаметофита (пыльцы). Строение и биохимический состав оболочек и протопласта пыльцы.

Гинецей. Понятие о плодолистиках. Типы гинецея. Филогене­тическая связь апокарпного и ценокарпных (синкарпного, лизикарпного, паракарпного) гинецеев и типов плацентации. Морфологичес­кое строение пестика. Способы расположения завязи на цветоложе. Анатомическое строение пестика. Строение и типы семязачатков. Мегаспорогенез и развитие женского гаметофита на примере моноспорического 8-ядерного зародышевого мешка. Ро1уgоnum-типа. Разно­образие типов зародышевых мешков у покрытосеменных.

Соцветия. Биологическое и диагностическое значение соцве­тий. Разнообразие моноподиальных и симподиальных соцветий.

Цветение растений. Растения монокарпические и поликарпические. Открытое (хазмогамное) и закрытое (клейстогамное) цве­тение. Динамика цветения одиночного цветка и соцветия.

Опыление. Сущность и биологическое значение самоопыле­ния и перекрестного опыления. Приспособления к самоопылению (автогамии). Перекрестное опыление (ксеногамия и гейтоногамия). Приспособления к перекрестному опылению: самонесовместимость, дихогамия, гетеростилия. Способы перекрестного опыления: энто­мофилия, орнитофилия, анемофилия, гидрофилия. Сопряженность эволюции способов опыления и насекомых-опылителей. Влияние условий среды на опыление цветковых растений.

Оплодотворение у покрытосеменных растений. Прогамная фаза оплодотворения. Избирательность оплодотворения. Прораста­ние пыльцевых зерен, рост пыльцевых трубок. Порогамия, халазогамия. Роль синергид. Гомогенез. Двойное оплодотворение. Постгамная фаза оплодотворения. Апомиксис. Разнообразие форм апомиксиса. Значение апомиксиса. Партенокарпия.

Плоды и семена. Образование и значение плодов. Строение околоплодника. Морфологическая классификация плодов. Соплодия. Зна­чение и развитие семян. Образование эндосперма. Образование заро­дыша. Проэмбрио и суспензор. Фазы развития зародыша. Использо­вание нуцеллюса и образование перисперма. Строение семян одно­дольных покрытосеменных на примере пшеницы и двудольных по­крытосеменных на примере фасоли. Принципы классификации се­мян. Приспособление плодов и семян к распространению.

Систематика покрытосеменных. Исторический обзор систем по­крытосеменных. Методы филогенетической систематики. Анализ филогенетических систем Бэсси, Буша, Гроссгейма, Тахтаджяна и др. Деление покрытосеменных на классы. Происхождение и важнейшие отличительные признаки классов двудольных и однодольных.

Подклассы двудольных покрытосеменных. Характеристика ос­новных семейств и их представителей из класса Двудольные. Гео­графия распространения и видовое многообразие, особенности строения вегетативных и генеративных органов, родственные свя­зи. Специфические экологические особенности, значение в природе и хозяйственной деятельности человека, охраняемые виды следую­щих семейств и их представителей:

Лютиковые Яснотковые (Губоцветные)

Розовые Маревые

Крыжовниковые Гречишные

Бобовые (Мотыльковые) Гвоздичные

Льновые Капустные (Крестоцветные)

Сельдерейные (Зонтичные) Тыквенные

Пасленовые Астровые (Сложноцветные)

Подклассы однодольных покрытосеменных. Морфологичес­кие и анатомические особенности однодольных. Важнейшие пути эволюции однодольных. Характеристика основных семейств и их представителей из класса Однодольные: Лилейный, Осоковые, Мятликовые (Злаковые).

Значение однодольных в природе и хозяйственной деятель­ности человека. Охраняемые виды.

География и экология растений

Основы фитогеографии, геоботаники и экологии растений. Краткая история раз­вития ботанической географии и ее разделов фитогеографии, геоботаники и экологии растений, ставших впоследствии самостоятельными научными направлениями ботани­ческого цикла.

География растений, (фитогеография) и предметы ее изучения; основные поло­жения учений об ареалах (хорология) и флоре (флористика).

Геоботаника и ее разделы фитоценология, систематике фитоценозов и география фитоценозов (геоботаническое районирование). Основные понятия фитоценологии: растительный покров и фитоценоз; флористический состав фитоценоза; ценотические популяции; эдификаторы, доминанты. Классификация растительности; основная таксономическая единица фитоценозов - ассоциация; номенклатура ассоциаций; таксономические единицы рас­тительности более высоких порядков (группа ассоциаций, формация, группа формаций, класс формаций, тип растительности).

Горизонтальная и вертикальная зональность растительности; принципы геобо­танического районирования; растительные зоны России.

Экология растений; единство организма и среды; влияние на растения комплек­са абиотических, биотических и антропогенных экологических факторов. Экологические группы растений по отношению к свету (светолюбивые, теневыносливые, теневые), влажности (гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты), почвы и другим экологическим факторам Растения инди­каторы. Устойчивость растений к антропогенным нарушениям среды. Охрана флоры и растительности.