БОТАНИКА (от др.-греч. βοτανικός — относящийся к растениям, от βοτάνη —

— «трава, растение»)

– один из разделов биологии. Он объединят комплекс

целый комплекс наук, которые изучают жизнь растений и грибов во всех ее проявлениях: от субклеточных единиц до биосферы.
 
Основная задача ботаники – всестороннее познание растений: их строения, жизненных функций, распространения, происхождения, эволюции.

200 трудов по естествознанию (физике, минералогии, физиологии и др.). В

своих ботанических трудах «История растений» и «Причины растений» он свел воедино все накопленные в античном мире знания практиков сельского хозяйства, медицины и работ учёных. Теофраст описал около 500 видов растений и сделал первую попытку их классификации.

Древнегреческий философ Теофраст (371 – 286 гг. до н.э.)

Шведский естествоиспытатель
Карл Линней (1707-1778)

Карл Линней ‒ создатель единой системы классификации растительного и животного мира, в которой были обобщены и в значительной степени упорядочены знания всего предыдущего периода развития биологической науки. Среди главных заслуг Линнея:
‒ введение точной терминологии при описании биологических объектов;
‒ внедрение в биноминальной (бинарной) номенклатуры;
‒ установление чёткого соподчинения между систематическими (таксономическими) категориями;
‒ выделение биологического вида в качестве исходной категории в систематике, а также определение критериев отнесения природных объектов к одному виду.

всех ее проявлениях (от субклеточных единиц до биосферы):

Морфология растений

изучает внешнее строение растений, отдельных органов, их видоизменения в зависимости от условий среды
Анатомия растений исследует внутреннее строение растений, используя оптические приборы
Цитология изучает строение и функции растительных клеток
Физиология растений исследует жизненные процессы, присущие растениям (фотосинтез, корневое питание, обмен веществ, рост, развитие и т. д.)
Систематика растений ставит перед собой несколько целей: описать все существующие виды; классифицировать их по более крупным таксонам; восстановить пути эволюционного развития растительного мира
Палеоботаника изучает вымершие виды, дошедшие до нас в виде окаменелостей и отпечатков в горных породах, и тем самым помогает восстанавливать этапы развития растительного царства
Фитоценология изучает растительные сообщества (фитоценозы) и взаимодействия между их компонентами
География растений изучает распределение видов растений и фитоценозов по поверхности Земли в зависимости от климата, почвы и геологической истории
Экология исследует зависимость строения и функционирования растений, их популяций и фитоценозов от условий окружающей среды

оформленного клеточного ядра.

Царство Архебактерии – объединяет хемосинтетические метанобразующие анаэробные

бактерии.
Царство Бактерии – группа анаэробных и аэробных гетеротрофных прокариот, реже автотрофных хемосинтетиков и бактерий, способных к фотосинтезу без выделения кислорода.
Царство Оксифотобактерий – автотрофные аэробные прокариоты, способные к фотосинтезу с выделением кислорода (цианобактерии и хлороксибактерии).
 
II. Надцарство Эукариоты (Eucaryota) – объединяет организмы с оформленным клеточным ядром.

Царство Животные – гетеротрофы; питание преимущественно путем заглатывания твердой пищи, реже – путем абсорбции (всасывания жидкой пищи). Плотная клеточная оболочка отсутствует. Обычно диплоидные организмы.
Царство Грибы (включая лишайники) – гетеротрофы; пищу поглощают путем осмотического всасывания. Обычно имеется твердая нецеллюлозная (хитиновая) клеточная оболочка. Гаплоидные или дикарионтические (двуядерные) организмы.
Царство растения – автотрофы; питание осуществляется путем синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света – фотосинтеза. Клетки покрыты плотной целлюлозной оболочкой. Характерно чередование поколений, чаще преобладают диплоидные организмы.

или многоклеточным слоевищем (талломом)
Образуются ткани, тело высших растений расчленено на

вегетативные органы – листостебельные побеги и корни
(у мхов корней нет!)

Орган — часть организма, имеющая определенную внешнюю (морфологическую) и внутреннюю (анатомическую) структуру в соответствии с выполняемой ею функцией

функции его жизнедеятельности:

побег (стебель, лист, почки);

корень
Генеративные органы –

участвуют в размножении:

спорангии - органы, в которых образуются споры;
гаметангии – органы, в которых развиваются половые клетки: мужские (антеридии) и женские (архегонии) .

поглощения воды и минеральных веществ из почвы;
закрепления растения в

почве, вынос побегов наверх и обеспечение возможности вертикального роста;
синтез различных веществ (аминокислоты, гормоны, алкалоиды и пр.);
запасающая;
- взаимодействие с другими организмами (бактериями, грибами, корнями других растений).

Отличия от побега:
положительный геотропизм;
на нем не развиваются листья и почки (за исключением придаточных);
апикальная (верхушечная) меристема всегда прикрыта корневым чехликом.

ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ
КОРЕНЬ

– придаточные корни; 3 – боковые корни.
Корневая система – это

совокупность всех корней одной особи. В состав корневых систем могут входить корни различной морфологической природы – главный корень, придаточные и боковые корни.

Мочковатая

видоизменённые боковые корни, приспособленные к симбиозу с азотфиксирующими бактериями.

для хранения запасных веществ. Формирование характерно для двулетних растений из

семейств: Капустные (репа, редька, брюква, турнепс), Зонтичные (морковь, петрушка, сельдерей, пастернак), Астровые (цикорий, скорцонера).

Корневые шишки (корнеклубни) – утолщенные запасающие корни растений с мочковатой корневой системой

Корневые шишки георгина (1), чистяка весеннего (2, 3), любки двулистной (3). ПП – придаточная почка.

и развивающиеся в придаточные побеги. Служат для вегетативного размножения древесных

и травянистых растений.

питания. Состоит из оси (стебля) с расположенными на ней (нем)

листьями и почками.

Функции побега:
Фотосинтез (воздушное питание);
Спороносные побеги (в том числе цветки у Покрытосеменных и шишки у Голосеменных) обеспечивают размножение;

Отличия от корня:
Наличие листьев;
Отрицательный геотропизм;
Метамерность.

ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ.
ПОБЕГ

проводящая, в молодом состоянии фотосинтезирующая

Узел – место отхождения листа

Междоузлие –

участок между соседними узлами

Пазуха листа – угол между листом и стеблем

Почка – зачаток побега, находящийся в состоянии относительного покоя

Метамер побега включает междоузлие (нижнее!), узел, лист и почку

возникает система соединенных между собой в определенном порядке дочерних, однотипных

элементов структуры (взаиморасположение стеблей относительно друг друга)

Основные типы ветвления – верхушечное (дихотомическое) и боковое (моно- и симподиальное).

Порядок ветвления отражает степень разветвленности системы побегов (побеги 1 порядка, побеги второго порядка и т.д.)

перпендикулярно поверхности субстрата;
Приподнимающиеся (Анизотропные) – изменяющие направление роста;
Ползучие, стелющиеся (Плагиотропные)

- развиваются параллельно поверхности субстрата;

генеративной (Б) почек:
1 – почечные чешуи; 2 – зачатки

листьев; 3 – зачатки соцветия; 4 - конус нарастания

Почка – это зачаток побега, находящийся в состоянии относительного покоя.

Вегетативная почка – это зачаток будущего вегетативного побега с листьями;
Генеративная почка содержит только зачаток соцветия или цветок (=бутон);
Вегетативно-генеративная содержит зачатки вегетативных метамеров и соцветия, цветки.

в пазухе кроющего листа:
обычно – одна (а);
сериальные –

несколько, расположены друг над другом (б);
коллатеральные – несколько, расположены рядом

лет превращаются в побеги;
спящие (почки нерегулярного возобновления) – сохраняют

жизнеспособность в течение долгого времени, просыпается при повреждении или старении ствола.

Конус нарастания спящей почки ежегодно производит несколько новых метамеров (чешуй) и дочерних почек в их пазухах. За счет такого ветвления на березах образуются «скопления» спящих почек.

(удлиненный и укороченный побеги);
3, 4 – береза (удлиненный и

укороченный побеги)

Сосна обыкновенная:
удлиненный (ростовой) побег и укороченные побеги (брахипласты)
с хвоинками

деревьев и кустарников. Это основные скелетные оси растения, выполняющие опорную,

проводящую и запасающую функции в течение десятков лет.

укороченными междоузлиями и чешуевидными листьями. Признаки: узлы, недоразвитые чешуевидные листья,

придаточные корни.
Служит для отложения запасных веществ, вегетативного размножения, ежегодного возобновления, роста травянистых многолетников, кустарничков и кустарников.

Длиннокорневищные и короткокорневищные растения разделяют по соотношению длины и ширины междоузлия корневища.

Пырей ползучий

Майник двулистный

Земляника
Живучка ползучая

чешуевидными сочными основаниями листьев (запасают воду и питательные вещества). Характерны

для ряда однодольных растений, особенно для лилейных, луковых, амариллисовых

Лилия

Амариллис

лишенными хлоропластов, мясисты, накапливают много воды и растворимых запасных веществ.
1-

молодое растение; 2 – формирование кочана; 3 – кочерыга и верхушечная почка после перезимовки.

и двусторонней симметрией.

Основные функции:
1. Фотосинтез (вырабатывает органические вещества из

неорганических);
2. Процесс испарения воды (транспирация);
3. Газообмен (поглощение СО2 и выделение О2)

Дополнительные функции:
Запасающая;
Защитная;
Вегетативное размножение.

ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ.
ЛИСТ

приспособление растений к перенесению неблагоприятных условий, снижении испарения и вероятности

поломок ветвей при снегопадах. К листопадным деревьям относятся в основном покрытосеменные.

Образование отделительного слоя: 1 – пазушная почка; 2 - отделительный слой (состоит из легко расслаивающейся паренхимы); 3 — защитный слой (пробка); 4 – черешок листа; 5 – ксилема; 6 – флоэма.

фотосинтез, не затрачивая времени и ресурсов на образование листвы.

Листья

у вечнозеленых растений живут 1,5-5 лет (иногда до 15 лет):
сосна обыкновенная - лист живет 2-3 года,
пихта – 2-5 лет,
ель европейская – 5-12 лет,
брусника обыкновенная – от 1 до 4 лет.

Вечнозеленость растений объясняется тем, что у них нет единовременного опадения всех листьев, происходит постепенная замена старых листьев новыми.

1 – листовая пластинка;
2 – черешок;
3 – основание листа;
4 – прилистники;
5 – влагалище листа.

имеют общий черешок (рахис), к которому прикреплены на черешочках несколько

листовых пластинок (листочки сложного листа).

Тройчатосложный





Пальчатосложный





Перистосложный

Супротивное Мутовчатое

возраст и расположены на одном и том же побеге. Чаще

всего гетерофилия связана с экологическими условиями существования.

Стрелолист обыкновенный –
Sagittaria
sagittifolia

Лютик водяной - Batrachium aquatile

– чина безлисточковая,
3 – тыква (а – зачаток листа,

б-г – разная степень метаморфоза листьев в усики)

паренхиму для запасания воды. Эпидерма покрыта толстым слоем кутикулы и

воска.

Родиола розовая

Очиток едкий

Агава

превращены в прицветники и прицветнички.
Они могут быть ярко окрашены

и выполнять функцию привлечения опылителей.

растений. В цветках происходят процессы микро- и мегаспорогенеза, микро– и

мегагаметогенеза, опыления, оплодотворения, образования плода и семени.

1 – цветоножка;
2 – цветоложе;
3 – чашечка;
4 – венчик;
5 – завязь;
6 - тычинки

Цветоножка - междоузлие под цветком, которое соединяет его со стеблем; несет прицветники.

Цветоложе - расширенная часть цветоножки, к которой прикрепляются части цветка.

ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ.
ЦВЕТОК, СОЦВЕТИЯ

развиваются на одной особи
(тыквенные, берёза, дуб, лещина, ольха) – 5-8%

особях
(ива, облепиха, осина, тополь) – 3-4%
Ива
Тополь
У многодомных растений на

одном растении могут находиться как однополые, так и обоеполые цветки (в разных сочетаниях) - 10-20%

белая
Актиноморфные цветки
имеют несколько осей симметрии
Нарцисс
Магнолия
Зигоморфные – одна ось
Аконит

часть цветка, выполняющая защитную функцию, а также функцию привлечения опылителей.

Околоцветник, дифференцированный на чашечку и венчик, называют двойным, а не дифференцированный на чашечку и венчик - простым.

Чашечка (calyx) - в основном выполняет защитную функцию, состоит из чашелистиков, окрашенных обычно в зеленый цвет.

Раздельнолистная (лютик едкий)

Спайнолистная (клевер ползучий, дурман)

двойного околоцветника.
Раздельнолепестный
Спайнолепестный
Венчик мотылькового типа

пыльника (Б - поперечный разрез):
1 – тычиночная нить (филамент);

2 – пыльник;
3 – связник;
4 – надсвязник;
5 – сосудистый пучок;
6 – гнездо пыльника (соответствующее одному микроспорангию);
7 – раскрывающаяся половинка пыльника с высыпающимися пыльцевыми зернами;
8 – стенка пыльника.

Тычинка – мужской репродуктивный орган цветка покрытосеменных растений.

несколько пестиков.
Сложный гинецей (тюльпан, пион)
Простой гинецей (вишня)

(семяпочек), образовавшееся вследствие срастания краев одного или нескольких плодолистиков.
Семязачаток

(горец)

Строение пестика

по отношению к другим органам цветка:
Завязь: 1 – верхняя;

2, 3 – средняя; 4, 5 – нижняя; 6 - полунижняя

цветка:
  - цветок мужской (содержит только тычинки);
 

- цветок женский (содержит только плодолистики);
  - цветок обоеполый.

2. Далее указывается знак симметрии цветка:
∗ - у цветка есть несколько плоскостей симметрии (правильный, или актиноморфный цветок);
↑ или ↓ - у цветка есть только одна плоскость симметрии (неправильный, или зигоморфный цветок);
  - цветок асимметричный.

3. После знаков следуют буквенные выражения, характеризующие околоцветник, тычинки, пестик:
Ca, или K (по-русски Ч) — чашечка (calyx);
Co, или C (по-русски В) — венчик (corolla);
P (по-русски О) — простой околоцветник (perigonium);
A (по-русски Т) — тычинки (андроцей) (androceum);
G, или g (по-русски П) — пестик, плодолистики (гинецей) (gynoeceum).

Рядом с буквенными выражениями частей цветка цифрами указывается количество элементов.
Если элементы цветка сросшиеся, то их число заключается в скобки.
Если элементы цветка расположены кругами, то между количеством элементов в каждом круге ставится знак «+».
Положение завязи в цветке обозначается чёрточкой. 

5 A  G 
* Ca (5) Co (5)

A 5 G (2)

: 1 – кисть; 2 – щиток; 3 – колос;

4 – зонтик; 5 – початок; 6 – головка; 7 – корзинка

МОНОПОДИАЛЬНЫЕ СОЦВЕТИЯ (цветки раскрываются снизу вверх)

Соцве́тие (inflorescentia) - это система видоизмененных побегов, несущих цветки. Соцветия обычно более или менее четко отграничены от вегетативной части растения. Биологический смысл возникновения соцветий - в возрастании вероятности опыления цветков.

: 1 – двойная кисть; 2 – сложный зонтик; 3

– метелка; 4 – сложный щиток

Зонтичные – укроп, борщевик

Вероника дубравная

Сирень венгерская

Рябина обыкновенная

– дихазий; 4 – плейохазий
Симподиальные соцветия (цветки раскрываются сверху вниз)
1

- гладиолус

2 - незабудка

3 - звездчатка

4 - картофель

переноса пыльцы с пыльника на рыльце пестика с последующим ее

прорастанием, оплодотворением яйцеклетки и образованием семян.

Самоопыление (автогамия) - опыление происходит в пределах одного цветка.

Перекрестное опыление (аллогамия) – перенос пыльцы с одного цветка на другой. В природе встречается чаще. Обеспечивает генетически более разнообразное потомство.

Растения привлекают насекомых пыльцой, нектаром, а также окраской, формой и

размерами цветков.

Ночная бабочка на цветке дурмана

Шмель на цветке аконита

Шмель на цветке клевера лугового

Пчела в одуванчике

ПЕРЕНОС ПЫЛЬЦЫ МОЖЕТ БЫТЬ ОСУЩЕСТВЛЕН:

диплоидной центральной клеткой. В результате образуются диплоидная зигота, которая образует

зародыш семени и триплоидная клетка, которая дает начало эндосперму. Происходит так называемое двойное оплодотворение – характерный процесс покрытосеменных растений.

семенной кожурой, образованной из интегумента и выполняющей защитную функцию.
Эндосперм,

возникший из триплоидного ядра, содержит запасные вещества, питающие зародыш при прорастании. У некоторых растений запасающую функцию может выполнять перисперм, образовавшийся из нуцеллуса.
Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш.

служит для формирования, защиты и распространения заключённых в нём семян.

Образуется из завязи пестика.

Разнообразие плодов определяется четырьмя группами признаков:
• строение околоплодника;
• способ вскрывания;
• строение гинецея;
• особенности, связанные с распространением;

Строение сочного плода вишни:
- экзокарпий - тонкий кожистый наружный слой;
мезокарпий - съедобная сочная мякоть плода 
эндокарпий - твёрдая косточка из каменистой ткани, окружающая единственное семя.

В зависимости от консистенции околоплодника плоды делят на сухие (боб, коробочка, зерновка) и сочные (костянка, ягода).

способностью организмов к воспроизведению себе подобных


Размножение – совокупность процессов, приводящих

к увеличению числа особей данного вида.

растения на фрагменты), сарментации (отделение молодых особей после укоренения), вегетативной

диаспории (образование специализированных вегетативных диаспор), живорождения или вивипарии (превращение цветков в луковички и клубеньки) .

Основные способы размножения:
отдельными частями растений (листья, части побега);
корневыми отпрысками (на горизонтально расположенных корнях возникают придаточные почки, которые дают побеги, постепенно обособляющиеся в самостоятельные особи / осина, тополь, вишня, ивы, сирень и т.д.);
естественными отводками (укоренение нижних веток в месте соприкосновения с землей и развитие отводка / пихта сибирская, липа, калина, смородина черная);
с помощью столонов, усов и плетей (живучка ползучая, земляника, костяника обыкновенная, лютик ползучий);
корневищами (корневища имеют на узлах в пазухах редуцированных листьев почки, которые дают новые надземные побеги / пырей ползучий, ландыш майский и др.);
клубнями (корневыми, корневищными / георгин, чистяк весенний, картофель и др.);
- луковицами (лук, чеснок, лилии, гиацинты);
- выводковыми почками и луковичками (развиваются в экстремальных условиях из цветочных почек / мятлик живородящий), (специализированные почки, которые развиваются в пазухах листьев, на листьях, по жилкам листа / горец живородящий, камнеломка тонкая, каланхое дегремона, лилии), зимующие почки водных растений (

растений.

Осуществляется за счет размножения:
искусственными стеблевыми отводками (смородина, слив, виноград,

орешник)
черенками (отрезанный от материнского растения участок побега, корня, листа);
прививками (сращивание срезанных почек или стеблевых черенков одного растения (размножаемого, привоя) с другим (укорененным , подвоем)

Прививка:
1 – сближением (облактировка);
2 - вращеп;
3 – черенком (копулировка);
4 - глазком (окулировка)

Вегетативное размножение традесканции и смородины черенками

Не происходит образования и слияния гамет! не происходит слияния генетического

материала в любой форме! Это наиболее древня форма размножения, широко распространенная во всех группах растений.

Два типа спор:

1 тип - образуются путем митотического деления и способны непосредственно воспроизводить новую особь, сходную с материнской (митоспоры). При созревании они покидают материнский организм и обычно служат для размножения и распространения. Размножение такими спорами свойственно низшим растениям (в воде – зооспоры, с жгутиками).

Образование зооспор у хламидомонады

(мейоспоры). Не способны непосредственно воспроизводить новую особь, сходную с материнской.

Размножение такими спорами свойственно высшим растениям и некоторым водорослям.

Образование гаплоидных (n) спор в спорангии папоротника;

Заросток (гаметофит) папоротника (n), который вырастает из споры

Лист папоротника (2n)
со спорангиями

в формировании растением специализированных клеток - гамет (n), в попарном

их слиянии (оплодотворении) и образовании зиготы (2n), из которой вырастает новое растение.

Гамета - это половая клетка, ядро которой содержит гаплоидное число хромосом. Они могут быть разные по форме, величине, подвижности.

Формируются в гаметангиях: мужские – а антеридиях, женские – в оогониях (у низших растений) и архегониях (у высших растений).

Типы полового процесса: 1 – изогамия; 2 – гетерогамия; 3 – оогамия.

высоко над землёй; 2 - хамефиты - растения, у которых

почки возобновления развиваются на побегах, лежащих на поверхности земли, или расположенных настолько близко к ней, что покрыты снегом или отмершими остатками растений;
3 - гемикриптофиты - растения, побеги которых осенью отмирают до уровня почвы, остаются живыми только нижние части растений, защищенные землёй и отмершими листьями; 4, 6, 7 - криптофиты - растения, у которых почки возобновления расположены под поверхностью почвы (4 - геофиты), в толще мха (гелофиты) или на дне водоёма (6, 7 - гидрофиты);
5 - терофиты - зимуют в виде семян.

ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА (БИОМОРФА) растения – внешний облик растения (габитус), который отражает их приспособленность к условиям среды (Варминг, 1884). ЖФ является результатом эволюции и закреплена генетически, однако в определенных пределах может варьировать.

Система жизненных форм Христена Раункиера (1905), классифицирует растения по критерию положения и способа защиты почек возобновления в течение неблагоприятного периода (холодного или сухого в зависимости от зоны произрастания).

классификации положен признак продолжительности жизни всего растения и его скелетных

осей. Выделены следующие жизненные формы:

ОТДЕЛ А. ДРЕВЕСНЫЕ РАСТЕНИЯ
Тип 1. Деревья - многолетние растения с одним одревесневшим стволом, сохраняющимся на протяжении всей жизни (ель, сосна, береза, лиственница); Тип 2. Кустарники - многолетние растения, имеющие несколько одинаковых по размеру столов, которые живут от 2-3 до 30 лет (шиповник, сирень) Тип 3. Кустарнички – отличаются низкими стеблями (до 60 см). Главный стебель существует лишь 3-7 лет, затем сменяется укореняющимися боковыми подземными одревесневающими стеблями (черника, брусника, багульник).

ОТДЕЛ Б. ПОЛУДРЕВЕСНЫЕ РАСТЕНИЯ Тип 1. Полукустарники – верхняя часть побегов отмирает, нижняя – одревесневает и несет почки возобновления, из которых на следующий год развиваются побеги. До 2 м высотой, нижняя одревесневающая часть – 10-20 см. 2. Полукустарнички – сходны по морфологии, но более мелкие.


           

1. Стержнекорневые многолетники (шалфей, сон-трава)
Класс 2. Кистекорневые (лютики)
Класс 3. Короткокорневищные

(купена, ветреница)
Класс 4. Дерновинные травянистые (плотнокустовые, рыхлокустовые, длиннокорневищные)
Класс 5. Столонообразующие (земляника)
Класс 6. Ползучие травянистые поликарпики (вероника) Класс 7. Клубнеобразующие (картофель)
Класс 8. Луковичные (тюльпаны)
Тип 2. Монокарпические травы (цветут один раз и отмирают) - однолетние (длительно вегетирующие; эфемеры и эфемероиды, полупаразиты, паразиты)
двулетние (капуста)
многолетние (борщевик Сосновского)

ОТДЕЛ Г. ВОДНЫЕ ТРАВЫ
- земноводные  - плавающие
- подводные