3473

Ботаніка як наука про рослини і їх клітинну будову

Лекция

Биология и генетика

Вступ. Визначення ботаніки як науки про рослини. 2.Основні розділи ботаніки: - морфологія - анатомія рослин - цитологія - фізіологія рослин - систематика рослин - екологія рослин - геогра...

Украинкский

2012-11-02

157.01 KB

125 чел.

1.Вступ. Визначення  ботаніки  як  науки  про  рослини.

2.Основні  розділи  ботаніки:

- морфологія

- анатомія  рослин

- цитологія

- фізіологія  рослин

- систематика  рослин

- екологія рослин

- географія рослин

- фітоценологія.

3. Науково-практичний  зв’язок  ботаніки  з  іншими  фармацевтичними  дисциплінами  та  напрямами  практичної  діяльності.

4. Значення  ботаніки  для  фармації  й  медицини.

5.Рослинна  клітина.Клітинна  теорія  та  сучасні  уявлення  про  будову  клітини.

6.Розміри, форма  рослинних  клітин.

7.Протопласт  і  його  складові: цитоплазма  та  органоїди  клітини. Їх  будова, функції  значення.

Література:

1.І.А.Бобкова, Л.В.Варлахова «Ботаніка» - К: Медицина, 2006, стор.3 – 7, стор.31 - 39

2.Н.М.Ткаченко,А.Г.Сербін «Ботаніка» - Х: Освіта, 1997, стор.6 - 39

Література для поглибленого вивчення:

1.Мотузний В.О. Біологія ( розділ «Ботаніка»). – К.: Вища  школа, 2001
Мета лекції:

Дидактична: Засвоїти: основні  поняття  й  терміни  ботаніки; роль  ботаніки  в  житті  людини  та  її  практичне  значення; будову  рослинної  клітини, її  функції  та  значення.

 

Виховна: Виховувати  у  студентів  любов  до  навколишнього  середовища, екологічне  відношення до  природи; якості  майбутнього  спеціаліста: відповідальність, охайність, уважність, комунікативність.

ВСТУП

Тема  даної  лекції  дуже  важлива  для  подальшого  вивчення  курсу  ботаніки, тому, що  показує  значення  ботаніки  для   людини  та  для  оволодіння  спеціальними  знаннями  з  фармації,  що  формують  майбутнього  спеціаліста.

1.Вступ. Визначення  ботаніки  як  науки  про  рослини.

Ботаніка — комплекс наук про рослини, їхню будову, життєдіяльність, еволюцію, класифікацію, а також структуру, розвиток і поширення на земній поверхні рослинних угруповань та про їхню охорону. Термін "ботаніка" походить від грецького слова botane, що означає трава, рослини.

Ботаніка є складовою частиною науки біології. Предметом вивчення біології є живі істоти, які живуть на нашій планеті, включаючи і людину.

Ботаніка вивчає не лише рослини суші, а й рослини Світового океану. Більше того, у наш час виокремився новий розділ ботаніки — космічна ботаніка, яка вивчає життя рослин в умовах невагомості. Спеціалізовані галузі ботаніки виокремилися за останні 300 років.

ВИСНОВОК

до першого питання:

Це питання висвітлює роль ботаніки, як складової частини науки біології, в сучасному світі.

2. Основні розділи ботаніки

- морфологія

- анатомія  рослин

- цитологія

- фізіологія  рослин

- систематика  рослин

- екологія рослин

- географія рослин

- фітоценологія

У сучасній ботаніці виділяють такі розділи:

морфологія рослин, анатомія рослин,цитологія, фізіологія рослин, систематика рослин, екологія рослин, географія рослин, фітоценологія та ін.

Морфологія рослин вивчає закономірності будови і форми рослинних організмів, утворення і видозміни їх у процесі індивідуального та історичного розвитку. Це вчення про форму тіла рослини та про взаємне розташування і співвідношення його частин. Рослина розпізнається за її зовнішніми ознаками.Наприклад, важливими морфологічними ознаками стебла є форма, опушеність, галуження, листкорозміщення тощо.

Анатомія рослин вивчає внутрішню будову рослин. Об'єктом її досліджень є тканини, закономірність їхнього походження і розвитку. Анатомічні дослідження проводять із використанням мікроскопа. З анатомії рослин у самостійні науки виокремилися: цитологія рослин (досліджує будову і життєдіяльність клітин); гістологія (вивчає систему тканин, їхню будову, розвиток, функції).

Фізіологія рослин вивчає життєві функції рослин, тобто як вони поглинають і перетворюють енергію, живляться, ростуть і розвиваються. Наукові дані фізіології рослин широко використовують для поліпшення екологічних умов житлових і промислових приміщень, у космічній біології тощо.

Систематика рослин — це розділ ботаніки, який вивчає різноманітність організмів і установлює філогенетичні зв'язки між таксонами. Завданням систематики є описування і класифікація рослин. У групи рослини об'єднують за подібними ознаками і походженням. Основними систематичними одиницями є вид, рід, родина, порядок, клас, відділ.

Екологія рослин — наука про взаємозв'язок рослин і рослинних угруповань з навколишнім середовищем.

Географія рослин — це розділ ботаніки, який вивчає закономірність і особливості поширення рослин і рослинних угруповань на земній поверхні. Об'єктами вивчення географії рослин є ареали рослин, особливості поширення рослин на Землі.

Фітоценологія — наука про рослинні угруповання — фітоценози. Вона вивчає асоціації, групи асоціацій, формації і вищі систематичні групи рослинності.

ВИСНОВОК

до другого питання:

Поділ ботаніки на розділи дозволяє досконально вивчити рослини, їх будову, життєдіяльність , розповсюдження, взаємодію з навколишнім середовищем та вирішувати питання, що стоять перед людиною в сучасному світі.

3. Науково-практичний  зв’язок  ботаніки  з  іншими  фармацевтичними  дисциплінами  та  напрямами  практичної  діяльності.

Значення перелічених розділів ботаніки для різних галузей народного господарства не є рівноцінним. Для майбутнього фармацевта найголовнішими розділами є морфологія, анатомія і систематика рослин, екологія. Для підготовки фахівця знання ботаніки необхідні для опанування курсу фармакогнозії — науки, яка вивчає лікарські рослини і лікарську рослинну сировину. Фармацевт повинен знати рослини, уміти визначати їхнє систематичне положення, відповідність рослини її назві; ідентифікувати окремі види, розпізнавати домішки інших рослин у рослинній сировині. Лише вивчивши флору свого краю, фармацевт зможе правильно організувати заготівлю лікарських рослин, дотримувати природоохоронних заходів. Це забезпечить збереження і відновлення заростей дикорослих рослин.

ВИСНОВОК

до третього питання:

Ботаніка вирішує багато питань для розвитку галузей народного господарства; має науково-практичний зв’язок з фармацевтичними дисциплінами: фармакогнозією, технологією ліків, фармакологією, ОЕФ.

4. Значення  ботаніки  для  фармації  й  медицини.

Рослини синтезують величезну різноманітність речовин, які є практично невичерпним джерелом нових сполук. Близько 30% усіх медичних препаратів в Україні виготовляють із лікарської рослинної сировини, що включає дикорослі та культивовані рослини. В США до складу 25% усіх рецептур входить принаймні один компонент рослинного походження. В інших країнах цей показник близький до названого. Це визначає цілий комплекс проблем, пов’язаних зі збором і використанням рослин. Фармацевт повинен кваліфіковано вирішувати їх. Однією з основних задач ботаніки є: виявлення нових рослин, у яких синтезуються лікарські речовини, вивчення видів, котрі здавна застосовуються в народній медичній практиці, інтенсивне загальне вивчення дикорослої флори при зберіганні перспективних видів у насінних банках, у культурі або в заповідниках. Науковці вважають, що протягом найближчих 50 років можуть вимерти 15 – 20% загальної кількості рослин (приблизно 40 000 видів).

За допомогою досягнень генної інженерії уже зараз можна одержати ознаки, що цікавлять дослідника, значно швидше, ніж при звичайній гібридизації.

 

ВИСНОВОК

до четвертого питання:

Вивчення лікарських рослин допомагає розвивати таку галузь медицинм як фармація для створення нових лікарських препаратів з ЛРС, для удосконалення методів лікування.

5.Рослинна  клітина. Клітинна  теорія  та  сучасні  уявлення  про  будову  клітини.

Клітина — найменша структурна одиниця всього живого, яка лежить в основі будови й розвитку рослинних і тваринних організмів. У ній відбуваються всі життєві процеси організму.

Клітина отримала свою назву завдяки відомому англійському фізику Р. Гуку (середина XVII ст.), який, розглядаючи під мікроскопом корок, побачив, що він складається з окремих комірок, які вчений назвав клітинами.

Дослідження Р. Гука увійшли до книги "Мікрографія" (1665), яка започаткувала існування клітинної теорії.

Дослідження Р. Гука продовжили інші вчені. Англійський ботанік Н. Грю (1641 — 1711) та італійський ботанік М. Мальпі-гі (1628—1694) майже одночасно довели, що всі рослини мають клітинну будову, а клітини — різноманітні форму та функції. Спочатку вчені звертали увагу лише на форму клітинної оболонки, пізніше почали вивчати структурні елементи клітини. А. Ле-венгук побачив кристалічні включення. У 1840 р. чеський дослідник Пуркіньє ввів у біологію термін "протоплазма", у 1831 р. Р. Броун виявив у клітинах ядро. X. Моль у 1846 р. розмежував поняття "протоплазма" і "клітинний сік".

Пізніше було виявлено та описано мітохондрії, пластиди, рибосоми та інші органели клітини. Спочатку структурні компоненти клітини вивчали за допомогою світлових мікроскопів, а останнім часом електронних.

Завдяки відкриттям багатьох учених було встановлено, що свій еволюційний шлях тварини та рослини пройшли в тісному взаємозв'язку з ускладненням процесів обміну від неклітинних організмів до багатоклітинних.

Нині, залежно від складності будови та морфології, організми поділяють на одноклітинні (ціанобактерії), колоніальні (вольвокс) і багатоклітинні (інші вищі та нижчі рослини), прокаріоти (від лат. pro — уперед і грец. кагуоп — ядро) та еукаріоти (від грец. еи — добре і кагуоп — ядро).

Рослинна клітина відрізняється від тваринної тим, що вона має целюлозну оболонку, пластиди, вакуолю з клітинним соком, не має органел виділення, нерухома, виняток становлять статеві клітини нижчих і вищих спорових рослин (рухомі і не мають целюлозної оболонки). Усі компоненти живої клітини (органе-ли) об'єднані в систему, яку називають протопластом (від грец. protos — перший і plastos — утворений). Клітинна оболонка і вакуолі є похідними протопласта.

ВИСНОВОК

до п’ятого питання:

Основними формами життя на Землі є організми клітинної будови. Цей тип організації характерний для всіх видів живих істот, за винятком вірусів. У клітині відбуваються всі основні життєві процеси: новоутворення її елементів, генерація енергії, живлення, реакція на подразнення, поділ клітин тощо.

6.Розміри, форма  рослинних  клітин.

Клітини мають різноманітну форму та розміри, залежно від функції, яку виконують: овальну, яйцеподібну, спіральну, призматичну, веретеноподібну, циліндричну тощо. Усі клітини за формою поділяють на паренхімні та прозенхімні (мал. 6.).

Паренхімні клітини мають однакові розміри у всіх напрямках у просторі: довжина їх не перевищує товщину більше ніж у три рази. Вони складають основну масу багатьох органів рослинного організму.

Розміри паренхімних клітин варіюють від 10 до 500 мкм і більше.

Прозенхімні (від грец. pros — у напрямку до) — клітини видовжені. Довжина їх перевищує товщину більше ніж у три рази


(десятки і сотні разів). Часто ці клітини мають загострені кінці, товсті, переважно здерев'янілі оболонки. Живого вмісту в таких клітинах, як правило, немає. З них формуються переважно провідні та механічні тканини рослин. Довжина їх варіює приблизно від 1 до 100 мм.

ВИСНОВОК

до шостого питання:

Розміри та форма рослинних клітин мають значення при проведенні фармакогностичних видів аналізу для встановлення ідентичності лікарських рослин.

7.Протопласт  і  його  складові: цитоплазма  та  органоїди  клітини. Їх  будова, функції  значення.

Протопласт — живий вміст клітини. До складу протопласта входить цитоплазма, у якій розташовані інші структурні компоненти (органели): пластиди, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, сферосоми, рибосоми і ядро — центр регуляторної діяльності клітини (мал. 7).

Цитоплазма. У живій рослинній клітині цитоплазма — обов'язкова структурна одиниця, у якій відбуваються життєві процеси: дихання, фотосинтез, ріст, рух тощо.

Цитоплазма — напіврідка прозора і в'язка гомогенна маса, розташована під клітинною оболонкою. Хімічний склад її складний. Основну масу  становить вода

 (80— 90%), білки -12%),

ліпіди (2—3%), сахариди (1—2%), мінеральні речовини (1 — 1,5%).

Мал. 7. Будова рослинної клітини (схематичне зображення): 1 — ядро; 2 — ядерце;

  1.  — ядерна оболонка;
  2.  — ядерна пора; 5 — вакуоль; 6 — хлоропласт;

7 — мітохондрія; 8 — комплекс Гольджі; 9 — ендо-плазмотична сітка; 10 — рибосоми; 11 — клітинна стінка; 12 — пори клітинної оболонки; 13 — плазмодесми

Цитоплазма — біологічний колоїд і перебуває в тісній взаємодії з органелами, які вона оточує.

Цитоплазма складається з трьох шарів: двох зовнішніх (плаз-молеми, яка межує з оболонкою клітини, і тонопласта, що оточує вакуолю) та середнього шару, що становить основну масу цитоплазми, який називають гіалоплазмою (мезоплазмою).

Гіалоплазма є матриксом (від лат. matrixсубстрат, основа), в якому розташовані всі органели клітини. Вона здатна до активного руху і бере участь у внутрішньоклітинному транспортуванні речовин.

За властивостями гіалоплазма є колоїдом, здатним переходити із стану гелю в стан золю і навпаки. Функції її пов'язані з явищами росту, передачі подразнення та спадковості тощо. Частина білків гіалоплазми формує специфічні ультраструктури — мікротрубочки і мікрофіламенти.

Органели цитоплазми

Ендоплазматичний ретикулум (ендоплазматична сітка)

складна мембранна система канальців, трубочок, пухирців, цистерн, яка пронизує всю цитоплазму і об'єднує органели в клітинний комплекс, а також має зв'язок із ядром та іншими клітинами завдяки плазмодесмам — тоненьким тяжам, які проходять через пори клітинної оболонки. На поверхні мембран ретикулуму розташовані рибосоми.

Ендоплазматичний ретикулум виконує функції внутрішньоклітинного і міжклітинного транспортування речовин, забезпечує окисно-відновні реакції, ріст клітинних мембран, накопичення, концентрацію і транспортування синтезованих на рибосомах білків.

Таким чином, ендоплазматична сітка зв'язує в єдине ціле всі живі клітини рослинного організму, забезпечуючи єдність обміну речовин рослини (мал. 8).

Апарат Гольджі (диктіосоми) — комплекс подвійних мембран, які мають форму цистерн та пухирців. У кожному апараті Гольджі налічується від 4 до 8 і більше цистерн.За участю апарата Гольджісинтезуються ліпіди, ферменти, фосфоліпіди, він бере часть в утворенні клітинної оболонки і вакуолі клітини.

Мал. 8. Схема зображення частини клітини з ендоплазматичним ретикулом: 1 — ендоплазматичний ретикулум; 2 — мембрани ендоплазматичного ретикулуму; 3 — гіалоплазма; 4 — оболонка; 5 — плазмолема; 6 — плазмодесма; 7 — первинна

Мітохондрії   —безбарвні білково-ліпоїдні тільця різноманітної форми, які мають двомемб-

ранну оболонку. Зовнішня мембрана суцільна, гладенька, а внутрішня утворює виступи у вигляді складок або трубочок, які мають назву кристи (гребені). Кристи занурені в матрикс — гомогенну речовину.

До хімічного складу мітохондрій належать білки, ліпіди, специфічні дрібніші рибосоми, РНК та ДНК.

У мітохондріях відбувається біологічне окиснення вуглеводів, жирів, амінокислот: синтез АТФ із АДФ. Отже, мітохондрії — "енергетичні" центри клітини (мал. 9).

Рибосоми — сферичні або грибоподібні гранули (тільця), у яких синтезуються білки. Основна частина їх розташована на ендоплазматичній сітці, решта — вільно в цитоплазмі.Хімічно рибосоми складаються з рибосомної і танспортної РНК і молекул структурних білків. Рибосоми, які розташовані поодиноко, називають моносомами, групами — полісомами.

Сферосоми — дрібні сферичні утворення, які містять ферменти ліпоїдного обміну та жири, виконують функції синтезу та накопичення жирів.

Мал. 9. Схема будови мітохондрії:

  1.  — зовнішня мембрана;


Мал. 10. Пластиди:

1 — хлоропласти; 2 — хромопласти: а) у клітинах плоду горобини; б) у клітинах коренеплоду моркви; 3 — лейкопласти в клітинах шкірки листка традесканції

Лізосоми — органели, як і сферосоми, мають сферичну форму. Бони оточені мембраною і заповнені стромою. Містять ферменти, здатні розщеплювати різні речовини (білки, нуклеїнові кислоти тощо). Лізосоми також беруть участь у процесах диференціації тканин.

Мікротільця — овальні або сферичні органели, усередині яких виявляються тверді (кристалічні) включення. Мікротільця часто взаємодіють із мітохондріями та хлоропластами, беруть участь в окисно-відновних реакціях.

Пластиди — невеликі білкові тільця, які мають певну форму, специфічну внутрішню будову і є носіями пігментів (мал. 10).

Пластиди властиві тільки клітинам рослинних організмів. Вони розміщуються в цитоплазмі розсіяно або скупчуються біля ядра.

За складом пігментів та функціями пластиди поділяють на три типи:

1. Хлоропласти — зеленого забарвлення.

Мал. 11. Схема будови хлоропласта: 1 — строма; 2 — грани; 3 — ламели

  1.  

2.Хромопласти  —  жовто-червоного забарвлення.

3.Лейкопласти — безбарвні пластиди.


Хлоропласти — білковоліпоїдні тільця (мал. 11). До їхнього складу входять білки, ліпіди, пігменти, нуклеїнові кислоти та інші речовини. Колір хлоропластів зумовлений наявністю в них двох зелених пігментів — хлорофілу А та хлорофілу В, які в рослинах утворюються тільки на світлі. Хлорофіл перебуває в певному співвідношенні з іншими пігментами: каротином (червоно-оранжевого забарвлення) і ксантофілом (жовтого забарвлення) — каротиноїдами.

Хлоропласти відсутні у ціанобактерій, бактерій, грибів, слизовиків та деяких квіткових рослин-паразитів. Форма хлоропластів у вищих рослин може бути округла, овальна, яйцеподібна, у нижчих — зірчаста, пластинчаста, чашоподібна, стрічкоподібна.

Хлоропласт складається з подвійної білково-ліпоїдної мембрани та безбарвної строми, пронизаної системою двомембран-них ламел, які розташовуються в певних місцях і утворюють дископодібні пухирці — талакоїди. Скупчення таких дисків утворюють грани, які з'єднуються між собою міжгранними талако-їдами в єдину взаємозв'язану систему. Пігменти розташовані в певному порядку на поверхні і в товщі цих мембранних структур хлоропласта.

Головна функція хлоропластів пов'язана з фотосинтезом, у процесі якого хлорофіл здатний поглинати червону частину спектра. Каротиноїди поглинають синьо-зелену та зелену частини спектра. Поглинуту енергію каротиноїди передають хлорофілу і таким чином ця енергія використовується в процесі фотосинтезу. У хлоропластах на світлі з води та вуглекислого газу утворюється первинний крохмаль, який не затримується в аси-мілюючих клітинах, а транспортується по всій рослині і використовується для живлення рослини.

Хлоропласти також беруть участь у синтезі амінокислот та жирних кислот.

Хромопласти (каротиноїдопласти). Хромопласти — пластиди, забарвлені в жовтий, жовтогарячий, оранжевий або червоний колір. Форма цих пластид різноманітна: трикутна, сферична, паличкоподібна тощо.

У своїх стромах хромопласти містять пігменти — каротиноїди (близько 60 видів), найчастіше зустрічаються каротин і ксантофіл. Каротин — червоно-оранжевого кольору, він накопичується в коренеплодах моркви, м'якоті кавунів, мандаринів та інших рослин, а також зустрічається разом із хлорофілом у зелених листках та стеблах.

Ксантофіл найчастіше наявний у пелюстках квіток, дозрілих плодах томатів. Однак колір рослинних органів залежить також від антоціану — флавоноїду, який міститься у клітинному соку.

Хромопласти беруть участь у фотосинтезі, окисно-відновних реакціях, здійсненні генеративного процесу.

Лейкопласти — це дрібні безбарвні пластиди, які не мають пігментів, сферичної, веретеноподібної, еліпсоподібної та іншої форми.

Зустрічаються в листках, меристематичних клітинах конусів наростання, бульбах, кореневищах, корі молодих стебел.

За функціями їх поділяють на :

-амілопласти, що синтезують крохмаль і зустрічаються найчастіше;

-олеопласти — синтезують жирну олію;

-протеїнопласти — синтезують білок.

Лейкопласти також накопичують синтезовані запасні речовини.

Клітинні пластиди перебувають у постійному русі. Розмножуються пластиди простим поділом. У процесі життєдіяльності рослин пластиди часто руйнуються, наприклад, хлоропласти перед листопадом.

Пластиди різних груп генетично пов'язані між собою: один тип пластид може перетворюватися на інші.

Лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти (позеленіння бульб картоплі, які виходять на поверхню ґрунту).

Хлоропласти перетворюються на лейкопласти в разі затінення рослин.

Хлоропласти перетворюються на хромопласти під час достигання плодів.

Ядро - це  найважливіша органела клітини. За наявністю ядра клітини поділяють на еукаріоти (ядерні) і прокаріоти (доядерні).

Форма та розміри клітинного ядра у рослини різноманітні. За формою ядро буває сферичне, або сочевицеподібне, у довгих прозенхімних клітинах ядро веретеноподібне, а в старих клітинах — багатокутне.

Ядро в клітинах може займати різне місце. У молодих клітинах воно міститься в центрі клітини. З утворенням вакуолі з клітинним соком ядро часто займає пристінне положення.

Ядро містить ДНК, де зосереджено спадкову інформацію, та РНК, білки, ліпіди, мінеральні речовини. Основні білки з нуклеїновими кислотами утворюють нуклеопротеїди. Ядро складається з ядерної оболонки, ядерного соку (нуклеоплазми), ядерної речовини (хроматину), одного або кількох ядерець.

Ядерна оболонка подвійна, утворена зовнішньою та внутрішньою ядерними мембранами, зовнішня мембрана в багатьох місцях переходить в ендоплазматичну сітку. Ядерна оболонка всіх рослинних клітин пориста, пори регулюють обмін речовин.

Ядерний сік (нуклеоплазма) — білково-ліпоїдна колоїдна система, у якій відбувається діяльність органел ядра.

Хроматин розташований у нуклеоплазмі у вигляді сітки. До складу хроматину входять молекули нуклеопротеїдів, він утримує всю ДНК ядра. З хроматину будуються хромосоми. Вони мають специфічну для певного виду рослин форму, кількість їх у клітинах досить постійна, що є ознакою виду.

Ядерце найчастіше сферичної форми, без оболонки і має гранулярну структуру. За хімічним складом воно складається з РНК, білків, ліпоїдів, ферментів білкового обміну, бере активну участь в обміні речовин клітини. Головна функція ядерця — регуляція синтезу білків та рибосомальної РНК.

Ядро стимулює ріст клітини, бере участь в обміні речовин, регулює синтез ферментів та інших білкових речовин, впливає на поділ клітини та передачу спадкових властивостей.

ВИСНОВОК

до сьомого питання:

До складових протопласта належать: цитоплазма, у якій розташовані інші структурні компоненти (органели): пластиди, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, сферосоми, рибосоми і ядро, які забезпечують її життєдіяльність.

ЗАГАЛЬНИЙ ВИСНОВОК:

Знання анатомічної будови рослинної клітини дає можливість майбутньому спеціалісту-фармацевту встановлювати відповідність лікарських рослин згідно вимогам ДФ ХІ

БОТАНІКА ЯК НАУКА ПРО РОСЛИНИ

Роль рослин у природі і  житті людини

Природу поділяють на живу й неживу. З одного боку, у хімічному складі живого й неживого є певна спільність — наявність одних і тих самих хімічних елементів. З іншого боку, є значна відмінність: у речовині живих організмів переважають сполуки вуглецю. Проте основна відмінність живого й неживого полягає у відношенні до зовнішніх умов. Убираючи речовини з навколишнього середовища, рослина засвоює їх, перетворюючи на речовини власного організму. Водночас у рослинному організмі відбуваються процеси розпаду і виведення речовин. Усі ці процеси, на які здатна лише жива істота, отримали назву обміну речовин.

Жива природа охоплює організми, які віднесено до п'яти ца-рин: тварини, рослини, віруси, гриби, дроб'янки. Вони поширені у біосфері. Складовими частинами біосфери є верхня частина земної кори, водні басейни і нижні шари атмосфери. Живі організми біосфери протягом багатьох мільйонів років пристосовувалися до навколишнього середовища.

Однією з характерних особливостей рослинних організмів є зелене забарвлення, і лише бактерії, гриби та деякі нечисленні паразитичні представники вищих рослин його не мають. Із зеленим забарвленням рослини пов'язане її живлення за участі хлорофілу. У процесі фотосинтезу зелена рослина з вуглецю діокси-ду і води під впливом сонячного світла утворює безазотисті органічні речовини — полісахариди. Цей процес можна записати у вигляді сумарного рівняння:

6С02 + 6Н20 + 686 ккал = С6Н1206 + 602.

Убираючи своїм корінням мінеральні речовини, зокрема мінеральні сполуки нітрогену, зелена рослина утворює білки, з яких в основному і складається жива маса тіла рослини. Таким чином рослина з простих неорганічних речовин (вуглецю діоксиду, води, мінеральних солей), увібраних нею з ґрунту та повітря, будує


свій організм. Рослинам властивий автотрофний спосіб живлення, а тваринам — гетеротрофний (за рахунок уже готових органічних речовин). У цьому й полягає характерна особливість та своєрідність рослин у порівнянні з тваринами.

Зелені рослини використовують вуглецю діоксид, який потрапляє в повітря під час горіння, дихання рослин і тварин, у процесі гниття. Під час фотосинтезу рослини збагачують атмосферу вільним киснем, тому концентрація кисню і вуглецю ді-оксиду перебуває на постійному рівні.

Про значення процесу фотосинтезу рослин дуже добре висловився російський природознавець професор К.А. Тімірязєв: "Цей зв'язок між сонцем і зеленим листком приводить нас до найширшого, найузагальненішого уявлення про рослину. У ньому розкривається перед нами космічна роль рослини. Зелений листок, або, вірніше, мікроскопічне зелене зерно хлорофілу, є фокусом, точкою у світовому просторі, в яку з одного кінця прибуває енергія сонця, а з іншого — беруть початок усі прояви життя на Землі. Рослина — посередник між небом і землею" (К.А. Тимирязев, Избр. соч., т. 2, М., 1948, с. 382).

Рослинний світ впливає на формування і зміну клімату у різних зонах земної поверхні. Рослини, точніше їхні залишки, беруть участь у ґрунтоутворенні та підвищенні родючості ґрунтів. Процес розкладання органічних речовин (мертвих рослин, трупів тварин тощо) до простих мінеральних сполук відбувається за допомогою грибів, бактерій. Мінеральні речовини, які утворилися, надходять у ґрунт, звідки в розчиненому вигляді поглинаються корінням вищих рослин. Таким чином, на Землі відбувається безперервний колообіг речовин.

Велику роль рослини відіграють у житті людини. За рахунок рослин людство задовольняє свої харчові потреби, одержує цінну технічну продукцію, виробляє текстильні матеріали, медичні препарати і парфуми, прикрашає ними своє житло і місце проживання. Особливо цінними харчовими рослинами є злаки (пшениця, жито, рис, кукурудза), які здавна культивувалися людиною. Шляхом селекції було виведено високоврожайні сорти овочевих культур (цукрового буряка, капусти, картоплі, моркви тощо), одержано високоолійні форми соняшнику, гірчиці та інших культур. Людина вирощує багато сортів плодових і ягідних культур (яблуня, виноград, слива, полуниця тощо). Рослинні матеріали широко використовують у виробництві пластмас, стій-


ких матеріалів для захисту металів від корозії, цінних олив тощо. Для виготовлення одягу, канатних виробів люди використовують такі культури, як льон, коноплі, бавовник, джут. Деревину рослин застосовують як будівельний матеріал, паливо, сировину для виготовлення паперу. Рослини або їхні викопні залишки — торф, кам'яне вугілля, нафта — необхідні для опалення та освітлення приміщень. Багато уваги приділяють квітникарству та вирощуванню лікарських рослин, які широко застосовують у медицині. Деякі лікарські рослини використовують без будь-якого оброблення, наприклад, чорницю, малину, ромашку, липу тощо, їх відпускають аптеки у вигляді рослинної сировини, з якої готують настої, відвари, припарки. Інші рослини підлягають обробленню на фармацевтичних фабриках і заводах. Із них отримують спеціальні препарати (настойки, екстракти, соки свіжих рослин, комплексні препарати тощо), які мають різні лікувальні властивості (серцево-судинні засоби, спазмолітичні, відхаркувальні, сечогінні, жовчогінні, послаблювальні, в'яжучі тощо).

У наш час з рослин виготовляють приблизно 60% усіх лікарських засобів.

                   Охорона природи

Охорона природи — це цілий комплекс заходів державного значення, які забезпечують раціональне використання, відновлення і примноження природних ресурсів.

У Конституції України (ст. 66; 1996 р.) зазначено: "Кожен зобов'язаний не заподіювати шкоди природі, культурній спадщині, відшкодовувати завдані ним збитки".

Рослини складають значну частину біологічних ресурсів землі. Людина здавна використовувала їх як продукти харчування і ліки. Для заготівлі деяких лікарських рослин використовують дикорослі рослини, тому природні запаси їх стали зменшуватися. Для запобігання цьому створюють спеціалізовані господарства, де дикорослі рослини вводять в культуру. Нині найефективнішою формою охорони природи є заповідники і заказники.

Державні заповідники — це спеціально відведені території, які повністю вилучені з господарської експлуатації для збереження природних об'єктів і проведення науково-дослідної роботи.

 

Іторія розвитку

ботаніки

Виникнення та розвиток ботаніки пов'язано з господарською діяльністю людини. Ще первісна людина, збирач коріння і плодів, стикалася з рослинами, спостерігала їх і використовувала як поживний матеріал. З розвитком людини і людського суспільства знання про навколишній світ зростали.

Ієрогліфи на гробницях Стародавнього Єгипту і розкопки в різних частинах світу підтверджують те, що багато рослин (лікарські, харчові, технічні) були відомі людині понад 2000—3000 років до н. є. У Китаї, наприклад, за 2700 років до н. е. у збірнику Шень-Нунга було описано багато лікарських рослин, деякі з яких використовують у медицині і нині (ревінь, ріжки). Таку цінну прядильну культуру, як льон, вирощували а волокно в Єгипті, Месо-


потамїї, Аравії за 4000—5000 років до н. є. Пшеницю вирощували у Стародавньому Єгипті за 4000 років до н. є. На території України її посіви були відомі за 2000—3000 років до н. є.

Абу Алі Ібн-Сіна

Розвитку ботаніки у стародавні часи сприяла праця лікарів, які вивчали лікарські рослини. До наших днів дійшли ботанічні твори засновника наукової медицини, лікаря Стародавньої Греції Гіппократа (460—377 pp. до н. е.). Він описав 236 лікарських рослин. Книги про рослини написали Аристотель (384-322 pp. до н. є.) і Теофраст (372—287 pp. до н. е.). Теофраст створив велику на той час працю "Дослідження рослин", у якій описав близько 500 рослин Греції. Він перший виокремив ботаніку в самостійну науку і зробив спробу об'єднати вже відомі дані про рослину в єдину систему ботанічних знань. За цю працю його справедливо назвали "батьком ботаніки".

Велику цінність у свій час отримав твір "Медичний канон", автор якого таджицький вчений Абу Алі Ібн-Сіна, або Авіценна (близько 980—1037). Ця праця є своєрідною енциклопедією медицини, у ній описано чималу кількість лікарських рослин.

Надзвичайно важливу роль у розвитку ботаніки відіграли географічні відкриття Америки, Австралії, Центральної Африки, Індії та ін. Так виникли зв'язки між Старим та Новим Світом. Багато рослин (кукурудза, картопля, соняшник, кавун тощо) було завезено в Європу, де їх стали широко культивувати.

Ботаніка як наука почала розвиватися лише в XVI ст. У цей час з'явилися "травники" (мал. 1) — друковані твори, в яких наводили описи і замальовки рослин для ознайомлення населення з їхньою різноманітністю. Пізніше стали створювати "сухі сади", або гербарії рослин. Ботанічні сади створювали на базі так званих аптекарських садів, в яких вирощували головним чином лікарські та ароматичні рослини. Перший такий сад було створено в Італії (м. Салерно) у 1309 р.


Мал. 1. Сторінка рукописного Уваровського травника

У середині XVII ст. англійський учений Р. Гук (1635 — 1703) відкрив клітинну будову тканин. Із цього моменту почалося вивчення анатомії рослин. Перші такі дослідження проведені італійським біологом і лікарем М. Мальпігі (1628 — 1694) та англійським лікарем і природознавцем Н. Грю (1641 — 1711).

Анатомічні дослідження рослинних і тваринних організмів за допомогою мікроскопа дали змогу розробити клітинну теорію. Сутність цієї теорії полягає в тому, що вона стверджує спільність походження, а також єдність принципу будови і розвитку організмів.

Перші дані про клітинну будову рослин отримані французьким біологом Дютроше 1824 р. Трохи пізніше, 1827 p., російський ботанік П.Ф. Горянінов у своєму підручнику "Початкові основи ботаніки" описав клітинну будову рослин.


Засновниками клітинної теорії є німецькі вчені — ботанік М. Шлейден (1804-1881) і зоолог Т. Шванн (1810-1882), які 1839 р. вперше довели, що клітинна будова притаманна як рослинному, так і тваринному організму.

У XVIII ст. вчені-ботаніки приділяли багато уваги описуванню нових рослин і розробленню систем рослинного світу. Всі ці системи були штучними, оскільки ґрунтувалися зазвичай на одній ознаці.У цьому напрямі проводив дослідження шведський природознавець К. Лінней (1707—1778). Він спростив техніку морфологічного описування рослин, увів у систематику бінарну номенклатуру і описав понад 1500 видів нових рослин.

На початку XIX ст. (1809) французький природознавець Ж. Ла-марк у своїй книзі "Філософія зоології" висунув ідею мінливості видів. На розвиток ботаніки вплинули роботи Ч. Дарвіна (1809 — 1882). У науковій праці "Походження видів шляхом природного добору" (1859) він показав, що всі прояви пристосованості організмів суворо зумовлені впливом середовища. За теорією Дарвіна, мінливість живих організмів спричинює появу ознак і властивостей, які закріплюються спадковістю (або передаються у спадок), а добір усуває організми, які не пристосувалися до зовнішніх умов середовища. Природний добір — це виживання найбільш пристосованих.

Російська наука в галузі природознавства бере початок від праць М.В. Ломоносова (1711 — 1765). Він уперше висунув думку про еволюційний розвиток світу. Учнем М.В. Ломоносова був С.П. Крашенінніков (1711 — 1755), який започаткував вивчення рослинності Камчатки. Його наукові праці вплинули на розвиток такої науки, як географія рослин.

Усередині XVII ст. у Академії наук (Санкт-Петербург) німецьким ботаніком Й. Кельрейтером проведено досліди з гібридизації рослин, які допомогли встановити наявність статі у квіткових рослин.

Професор І.Д. Чистяков (1843 — 1877) відкрив і описав механізм поділу ядра клітини. Великий внесок у науку про водорості зробив ботанік Г.М. Горожанкін (1848—1904), якому також належать відкриття і опис процесу запліднення у голонасінних рослин.

Функцію ядра в живій клітині досліджував 1.1. Герасимов (1867—1920). У зеленої водорості спірогіри він одержав двоядер-ні та позбавлені ядра клітини. Без ядра клітини швидко гинули,


Г.Д. Чистяков К.А. Тімірязєв

а у клітини з подвійним ядром усі процеси обміну значно активувались.

Професор Київського університету С.Г. Навашин (1857—1930) багато уваги приділяв дослідженням у галузі мікології й ембріології. 1898 р. він відкрив подвійне запліднення у покритонасінних рослин. Про результати роботи Сергій Гаврилович доповів на X з'їзді природодослідників і лікарів, який відбувся у Києві 24 серпня 1898 р. Основний зміст відкритого С.Г. Навашиним явища полягає в тому, що обидва спермії, які проходять пилковою трубкою до зародкового мішка, беруть участь у заплідненні: один із них зливається з яйцеклітиною, і з продукту злиття — зиготи — утворюється зародок; другий зливається з центральним ядром і дає початок вторинному ендосперму. За 20 років роботи в Київському університеті С.Г. Навашин опублікував близько 70 праць. Тут він створив свою школу, до якої належали М.В. Цін-гер, М.Г. Холодний, В.М. Чорнояров та ін.

Дослідження К.А. Тімірязєва (1843—1920) стали великим внеском не лише у вітчизняну, а й у світову науку. Він вивчав вплив оранки на врожайність сільськогосподарських культур, використання мінеральних добрив, проводив спектральний аналіз хлорофілу тощо. Розв'язанню питань фотосинтезу К.А. Тімірязєв надавав великого практичного значення. Своїми дослідами вчений показав тісний зв'язок рослин і сонячної енергії, а також довів


оптичну і біохімічну природу фотосинтезу.

A.M. Бекетов (1825-1902) підкреслював залежність форми і будови рослин від умов існування не лише нині діючих, а й тих, що впливали на предків певного виду рослин в минулі епохи. Завдяки A.M. Бекетову ботаніка як предмет викладання у вузах зазнала поділу на морфологію, систематику, фізіологію з анатомією.

І.В. Мічурін (1855-1935) розробив учення про спрямовані зміни рослин, запропонував удосконалені методи статевої і вегетативної гібридизації для створення нових форм з бажаними біологічними властивостями.

М.І. Вавілов (1887—1943) розробив теорію про центри походження культурних рослин. Під його керівництвом зібрано великі колекції насіння культурних рослин з усіх куточків земної кулі.

Українські вчені-ботаніки також зробили свій внесок у розвиток ботаніки як науки.

А.Л. Андржейовський (1785—1868) протягом 20 років працював над вивченням флори Волинської, Подільської, Київської, Катеринославської і Херсонської губерній. Зібрані під час експедицій і описані рослини вчений оформив у документальний гербарій.

М.О. Максимович (1804—1873) увів чимало ботанічних термінів ("особина", "розтруб", "біб", "стручок" та ін.). Він був активним популяризатором наукових знань з природознавства, надрукував близько 60 праць. Особливо цінними є праці з систематики рослин. Рослинний світ, на його думку, є результатом філогенетичного розвитку єдиного цілого від простих форм до складніших.

П.С. Рогович (1812 — 1878) — видатний природодослідник. 1853 р. він захищає дисертацію на вчений ступінь доктора природничих наук з теми "Основа рослинної статистики губерній Київської, Чернігівської та Полтавської". Результатом багаторіч-


ної копіткої праці став гербарій на 10 000 аркушів, який він передав Київському університету.

В.І. Липський (1863 — 1937) — видатний учений-флорист, фахівець із систематики рослин, ботанік-географ. Під час роботи в Київському університеті він вивчав флору Бессарабії, Кавказу, Середньої Азії. За матеріалами цих досліджень Володимир Іпо-литович написав 8 праць. Майже всі вони надруковані в "Записках Київського товариства природодослідників".

М.Г. Холодний (1882—1953) — фізіолог рослин, еколог і мікробіолог. Йому належать понад 200 наукових праць, значну кількість яких присвячено фізіології рослин.

Д.К. Зеров (1895—1971) — фахівець із систематики рослин, бо-лотознавець і палеоботанік.

Учені-ботаніки К.М. Ситник, Є.М. Кондратюк та інші вивчають антропогенний вплив на природні ландшафти та стан наземних біогеоценозів через промислове забруднення природи.

Понад 100 наукових праць присвятив вивченню дендрофлори України та проблемам акліматизації голонасінних О.Л. Липа.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64079. Модернизация технологической линии по производству пива «Жигулевское» 372.05 KB
  Целью дипломного проекта является модернизация технологической линии по производству пива «Жигулевское», которая заключается в замене двух отдельных танков для брожения и созревания пива на один универсальный цилиндроконический танк (УЦКТ) в котором осуществляются стадии брожения сусла и созревания пива.
64080. Переподготовка, повышение квалификации и продвижение управленческих кадров в фирме на примере ООО «СПАЙЛ» 335.24 KB
  Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности деятельности ООО «СПАЙЛ» за счет разработки и реализации комплекса мер по переподготовке, повышению квалификации и продвижению управленческих кадров.
64081. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В РЕСПУБЛИКЕ ЗАМБИЯ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ 6.49 MB
  Природные условия и ресурсы Республики Замбия: географическое положение геологическое строение и полезные ископаемые гидрогеология рельеф климат поверхностные воды почвы растительность и животный мир ландшафты Замбии...
64082. ІДЕНТИФІКАЦІЯ COLEOCHLAMYS-ПОДІБНИХ ВОДОРОСТЕЙ НАЗЕМНИХ БІОТОПІВ АНТАРКТИДИ 4.92 MB
  Мета роботи - провести морфологічну та молекулярно-генетичну ідентифікацію восьми штамів Coleochlamys-подібних водоростей колекції культур ACKU, ізольованих з наземних біотопів околиць української антарктичної станції «Академік В.І.Вернадський».
64083. Расчет эффективности реконструкции зоны ТР ООО «РСУ-6» 2.19 MB
  Целью автомобильного транспорта как сектора транспортного комплекса страны является удовлетворение потребности экономики и населения страны в грузовых и пассажирских перевозках при минимальных затратах всех видов ресурсов. Для этого требуется поддержание автомобилей в технически исправном состоянии.
64084. Методика определения платы за загрязнение окружающей природной среды 720.5 KB
  Загрязнение окружающей среды – привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов и энергетических потоков, которые оказывают негативное воздействие на окружающую среду.