Систематика водорослей, грибов,

Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение по естественнонаучному образованию

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель Министра образования Республики Беларусь

________________ А.И. Жук

____ __________ 2011 г.

Регистрационный № ТД-G. /тип.

Основы ботаники

Типовая учебная программа

для высших учебных заведений по специальностям:

1-31 01 02 Биохимия;

1-31 01 03 Микробиология

Минск 2011

Составители:

Валентина Дмитриевна Поликсенова, заведующий кафедры ботаники Белорусского государственного университета, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент;

Валерий Николаевич Тихомиров, доцент кафедры ботаники Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Александр Константинович Храмцов, доцент кафедры ботаники Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Максим Анатольевич Джус, доцент кафедры ботаники Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра ботаники и основ сельского хозяйства УО «Белорусский государственный педагогический университет имени Максима Танка»;

Виктор Иванович Парфенов – заведующий отделом флоры и гербария Государственного научного учреждения «Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича» Национальной академии наук Беларуси, доктор биологических наук, профессор, академик Национальной академии наук Беларуси.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой ботаники Белорусского государственного университета

(протокол № 13 от 8 апреля 2011 г.);

Научно-методическим советом Белорусского государственного университета

(протокол № от 2011 г.);

Научно-методическим советом по специальностям 1-31 01 01 Биология, 1-31 01 02 Биохимия и 1-31 01 03 Микробиология Учебно-методического объединения по естественнонаучному образованию

(протокол № от 2011 г.)

Ответственный за редакцию: Александр Константинович Храмцов

Ответственный за выпуск: Александр Константинович Храмцов

Пояснительная записка

Дисциплина «Основы ботаники» относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин и предусмотрена учебным планом подготовки студентов по специальностям 1-31 01 02 Биохимия и 1-31 01 03 Микробиология.

Ботаника как наука о растениях изучает все особенности растительных организмов: строение, свойства, размножение, разнообразие, распространение и т. д. В процессе исторического развития она дифференцировалась на ряд более узких научных дисциплин.

Курс «Основы ботаники» включает разделы «Структурная и экологическая морфология растений. Фитоценология» и «Систематика водорослей, грибов, грибоподобных организмов и высших растений».

Цель курса – сформировать у студентов целостную систему знаний о водорослях, грибах, грибоподобных организмах, лишайниках и высших растениях c учетом современных научных достижений. Основная задача курса – сформировать научный взгляд на процессы эволюционного и индивидуального развития талломных и тканевых (имеющих структурно-функциональную дифференцировку тела) фотосинтезирующих организмов и грибов, развить у студентов биологическое мышление, овладеть основами фундаментальных и практических знаний в области структурно-функциональной организации растений, водорослей, грибов и грибоподобных организмов, сформировать представление о многообразии и филогенетических связях растительных организмов как результате адаптации к среде обитания, понимание их роли в формировании и функционировании экосистем; заложить необходимую основу для общих и частных дисциплин, связанных с растительными организмами: физиологии и биохимии растений, микробиологии, генетики, экологии, фармакогнозии и т.д.

В разделе «Структурная и экологическая морфология растений. Фитоценология» излагаются закономерности и особенности внешнего и внутреннего строения растений, способы размножения, индивидуальное развитие, влияние экологических факторов на морфогенез и структуру фитоценозов. Морфолого-анатомические данные являются основой различных справочников и сводок: определителей растений и растительного сырья, атласов, флор и др. Знание особенностей строения, размножения и органогенеза крайне важны для сельского хозяйства, ресурсоведения, фармакогнозии, организации охраны природы, селекции, интродукции, биотехнологии и др. направлений. Знание механизмов адаптации растений к условиям среды и закономерностей формирования и функционирования растительных сообществ является необходимой предпосылкой рационального использования и охраны растительных ресурсов Беларуси, успешной практики выращивания растений.

Раздел «Систематика водорослей, грибов, грибоподобных организмов и высших растений» знакомит с разнообразием и эволюцией фотоавтотрофных и ряда гетеротрофных организмов из разных империй и царств.

В подразделах «Альгология» и «Микология» излагаются вопросы биологии, экологии, систематики, филогении водорослей, грибов, грибоподобных организмов и лишайников в свете современных молекулярно-генетических данных, а также их значения в природе и жизни человека. Изучение указанных организмов необходимо для понимания этапов эволюции биоты, полной инвентаризации биологического разнообразия, миграции веществ в биосфере, причин многих заболеваний живых организмов (микозов) и повреждений техногенных субстратов, для разработки биотехнологических производств биологически активных соединений.

Подраздел «Систематика высших растений»дает представление о таксономическом разнообразии растений, особенностях их строения, классификации, филогении, эволюционном развитии, географическом распространении и экологической приуроченности, роли в природе и в жизни человека. Все это позволяет ориентироваться среди всего многообразия современных и вымерших групп высших растений и целенаправленно решать различные задачи.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать:

– основные термины и понятия, особенности строения водорослей, грибов, грибоподобных организмов, лишайников и высших растений на макро- и микроскопическом уровнях;

– особенности размножения и циклы развития;

– характеристику основных таксономических групп, важнейших представителей;

– особенности формирования растительных сообществ, признаки и свойства фитоценозов;

– использование данных ботаники при решении проблем ресурсоведения, сельского хозяйства, при разработке основ организации охраны, интродукции и культивировании редких и хозяйственно полезных видов, а также в геологии, медицине, фармакогнозии и биотехнологии;

уметь:

– ориентироваться в многообразии водорослей, грибов, грибоподобных организмов, высших растений;

– применять полученные теоретические знания при изучении других общебиологических дисциплин;

– использовать знания и практические навыки в научной, производственной и природоохранной деятельности.

Преподавание курса целесообразно строить по блочно-модульному типу и выделить 4 основных блоков (модуля): 1. Структурная морфология. 2. Экологическая морфология растений. Фитоценология. 3. Альгология. Микология. 4. Систематика высших растений.

При чтении лекционного курса необходимо применять наглядные материалы в виде таблиц, мелового рисунка, а также использовать технические средства обучения для демонстрации слайдов, презентаций,

Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует использовать современные информационные технологии: разместить в сетевом доступе комплекс учебных и учебно-методических материалов (программа, методические указания к лабораторным занятиям, список рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, задания в тестовой форме для самоконтроля и др.).

Лабораторные занятия предусматривают освоение техники микроскопирования, методики приготовления временных препаратов, совершенствование навыков визуальной диагностики растений, водорослей, грибов и лишайников, выполнения биологического рисунка и должны быть обеспечены микроскопами, живым, фиксированным и гербарным раздаточным материалом, готовыми микроскопическими препаратами, демонстрационными таблицами.

Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно проверять в ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного опроса, коллоквиумов, тестового письменного и компьютерного контроля по темам и разделам курса (модулям), проверки ведения альбомов и освоения методики приготовления временных анатомических препаратов. Для общей оценки качества усвоения студентами учебного материала рекомендуется использование рейтинговой системы.

Программа рассчитана на 268 часов, в том числе 124 часа аудиторных: 64 – лекционных, 60 – лабораторных занятий и

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

ВВЕДЕНИЕ

Предмет, задачи методы ботаники. Краткая история развития ботанических исследований. Дифференцировка ботаники на ряд более узких научных дисциплин. Основные этапы развития ботаники (начальный, описательный, сравнительный). Основные направления сравнительной ботаники (сравнительно-онтогенетическое, сравнительно-филогенетическое, экспериментально-экологическое). Заслуги отечественных и зарубежных ученых в развитии различных направлений ботаники. Задачи ботаники на современном этапе. Значение ботаники для других наук и для практики.

2. СТРУКТУРНАЯ и Экологическая Морфология растений. Фитоценология

2.1. Структурная морфология растений

2.1.1. Особенности строения клетки растений

Строение и разнообразие формы растительных клеток, отличие их от клеток животных.

Оболочка клетки (клеточная стенка). Общий план строения (кристаллическая основа и матрикс) и функции оболочки клетки. Образование и строение первичной и вторичной оболочек растительной клетки. Понятие о первичных поровых полях и порах. Типы пор. Вторичные изменения клеточной оболочки (лигнификация, суберинизация, минерализация, ослизнение).

Пластиды. Образование, типы пластид, локализация в теле растения, строение, функции, изменение в процессе онтогенеза растений, генетическая общность пластид.

Вакуоли. Образование, строение функции, изменение в процессе жизнедеятельности растений.

2.1.2. Ткани

Структурная организация талломных и листостебельных организмов. Понятие о тканях. Принципы классификации тканей. Анатомо-морфологические и функциональные особенности тканей.

Меристемы (образовательные ткани). Положение в теле растений. Цитологические особенности инициальных и основных клеток меристем. Классификация меристем. Дифференцировка меристем конусов нарастания корня и стебля. Рост и специализация клеток – производных меристем.

Покровные ткани. Положение покровных тканей в теле растений, функции, классификация. Образование и характеристика первичных покровных тканей надземных и подземных органов. Образование, строение, онтогенетические и морфологические типы и роль устьичных комплексов эпидермы. Общий план строения устьица. Строение и значение трихом, их типы. Эмергенцы.

Отличительные особенности ризодермы. Образование и роль корневых волосков. Формирование и строение вторичной покровной ткани (перидермы). Особенности заложения феллогена в стебле и корне. Образование, строение и функция чечевичек.

Ритидом – третичная покровная ткань. Особенности формирования, строение, типы.

Основные ткани (паренхимы). Положение в теле растений, полифункциональность паренхим в связи с выполняемыми функциями (хлоренхима, аэренхима, типы запасающей паренхимы, склеренхиматозная паренхима, трансфузионная паренхима). Особенности строения клеток различных паренхим и паренхимных тканей. Возможности восстановления меристематической функции (дедифференциация клеток паренхимы), причины этого явления.

Механические ткани. Положение в теле растения, значение. Классификация. Отличительные особенности колленхимы и склеренхимы. Особенности строения клеток и классификация колленхимы. Классификация склеренхимы, особенности строения волокон и склереид.

Проводящие ткани. Функции проводящих тканей, особенности васкулярных меристем. Классификация проводящих тканей.

Общая характеристика ксилемы. Строение и типы трахеальных элементов (трахеид и трахей). Образование трахеид и трахей в процессе эволюции и в ходе онтогенеза. Цитологические особенности трахеид и члеников сосуда. Дифференциация и строение первичной ксилемы. Образование и строение вторичной ксилемы.

Общая характеристика флоэмы. Ситовидные клетки и клетки Страсбургера (альбуминовые клетки) голосеменных растений, ситовидные трубки и клетки-спутницы покрытосеменных. Понятие о ситовидных полях и ситовидных пластинках. Образование ситовидных трубок в процессе эволюции и в ходе онтогенеза. Цитологические особенности строения членика ситовидной трубки. Дифференциация и строение первичной флоэмы. Образование и строение вторичной флоэмы. Продолжительность функционирования проводящих элементов флоэмы.

Понятие о сосудисто-волокнистых пучках. Строение и типы сосудисто-волокнистых пучков. Проводящая система растений как сложное структурное образование.

Выделительные структуры. Расположение, классификация, строение, функции, значение в жизни растений различных выделительных структур.

2.1.3. Эволюция формы тела и возникновение листостебельной организации растений

Возможные причины изменения тела, основная тенденция изменения тела. История открытия ископаемых растений. Реконструированная схема строения первопоселенцев суши (псилофитов, или риниофитов). Эволюция формы тела высших растений. Дифференцировка тела высших растений. Возникновение органов. Понятие о вегетативных и репродуктивных органах.

Развитие надземной части растения: ветвление, эволюция типов ветвления, образование листьев. Понятие о микрофильной и макрофильной линиях эволюции. Усложнение анатомической структуры осевых органов: понятие о стели (центральном цилиндре), эволюция типов стели (стелы), характеристика различных типов стели. Развитие подземной части растений, формирование корня и корневой системы. Первично бескорневые растения.

2.1.4. Анатомо-морфологическое строение вегетативных органов

Корень. Определение понятия «корень». Основные и дополнительные функции. Строение конуса нарастания (апекса) корня. Развитие корня в онтогенезе. Морфолого-анатомическая дифференцировка молодого корня (вертикальные и горизонтальны зоны корня). Формирование первичной анатомической структуры, особенности строения центрального цилиндра и первичной коры. Переход корня от первичного анатомического строения ко вторичному, особенности процесса. Вторичное анатомическое строение корня. Ветвление корня, образование корневой системы. Классификация корневых систем, дифференциация и виды корней, входящих в корневую систему. Симбиоз высших растений с другими организмами, особенности и типы симбиоза, его значение.

Побег. Понятие о побеге. Почка как зачаточный побег. Строение и классификация почек. Строение конуса нарастания (апекса) побега. Развитие почек: формирование, строение, классификация побегов. Стебель как компонент побега: определение понятия «стебель», основные и дополнительные функции, морфологическая характеристика, особенности роста. Общий план развития первичной анатомической структуры, характеристика топографических зон стебля, особенность заложения и развития проводящей системы стебля. Переход от первичной анатомической структуры ко вторичной. Многообразие вторичного строения стеблей у двудольных растений (травянистых и деревянистых). Особенности строения стеблей однодольных растений.

Лист как компонент побега: определение понятия «лист», основные и дополнительные функции. Заложение и развитие листа в онтогенезе. Характеристика составных частей типичного листа (основание, листовая пластинка, черешок, прилистники). Принципы классификации листьев. Морфологическая характеристика простых и сложных листьев. Листорасположение (филлотаксис) и его особенности. Понятие о трех категориях листьев (ярусных формациях), гетерофиллии, значение этих явлений.

Анатомическое строение листьев двудольных, однодольных и голосеменных растений. Формирование проводящей системы листа, ее связь с проводящей системой стебля. Жилкование листа, классификация типов жилкования листа.

Общие закономерности строения вегетативных органов. Способность вегетативных органов к метаморфизированию: понятие о метаморфозе, аналогичных и гомологичных органах. Общая характеристика метаморфизированных образований корневого и побегового (стебля и листа) происхождения, функциональное и биологическое значение. Анатомо-морфологические особенности корнеплодов. Проявление свойств полярности, симметрии, конвергенции, корреляции, редукции, абортирования.

2.1.5. Размножение растений и особенности жизненных циклов

Размножение как одно из основных свойств растительного организма. Понятие о размножении, классификация и эволюция способов размножения. Характеристика способов размножения. Место мейоза в жизненном цикле растений. Понятие о спорофите и гаметофите. Особенности образования, строения и типы спор (изо- и гетероспория, микро- и мегаспоры). Особенности образования, строения и типы гамет. Понятие о половом процессе, типы полового процесса у низших и высших растений. Понятие о жизненном цикле и поколениях у растений. Основные закономерности чередования поколений (смены фаз развития) и жизненные циклы у растений. Возникновение особого способа размножения – семенного.

Появление цветка как особого репродуктивного органа покрытосеменных растений.

2.1.6. Цветок как особый репродуктивный орган покрытосеменных растений

Определение понятия «цветок». Расположение цветков на растении. Соцветия: особенности строения, классификация, биологическое значение. Общий план строения цветка. Гипотезы происхождения цветка (псевдантовая, эуантовая). Современное представление о морфологической природе частей цветка. Развитие цветка в онтогенезе, последовательность и особенность заложения и формирования всех его элементов. Околоцветник: понятие об околоцветнике, функции, строение, типы околоцветника, развитие в онтогенезе.

Андроцей: понятие об андроцее, типы андроцея. Развитие тычинки в процессе эволюции. Морфологическое и анатомическое строение тычинки. Характеристика процессов, происходящих в пыльцевых камерах (микроспорангиях) пыльника: микроспорогенез, прорастание микроспор и образование мужского гаметофита (пыльцы). Типы мужского гаметофита у покрытосеменных растений. Строение пыльцы, морфологические и физиолого-биохимические особенности.

Гинецей: понятие о гинецее, типы гинецея, эволюция гинецея. Образование пестика в процессе эволюции и его дифференцировка. Биологическое значение завязи, положение завязи в цветке. Семяпочка как особый тип мегаспорангия (макроспорангия). Заложение, развитие, строение, типы семяпочек, типы плацентации. Характеристика процессов, происходящих в семяпочке: мегаспорогенез (макроспорогенез), прорастание мегаспоры (макроспоры) и развитие женского гаметофита (зародышевого мешка). Строение типичного зародышевого мешка, функциональное значение его элементов.

Принципы классификации цветков. Понятие о формулах и диаграммах цветков, принципы их составления. Соцветия. Строение и принципы классификации соцветий. Значение соцветий. Цветение и опыление. Типы опыления. Связь строения цветков со способом опыления. Лабильность и подвижность способа опыления, обусловленная экологическими факторами. Дихогамия, гетеростилия и их биологическое значение. Прорастание пыльцы на рыльце пестика. Рост пыльцевой трубки, образование спермиев. Процесс двойного оплодотворения покрытосеменных растений, его биологическое и эволюционное значение. Развитие эндосперма и его типы. Образование зародыша. Понятие об апомиксисе. Классификация и биологическое значение апомиксиса. Распространение апомиксиса в растительном мире.

Развитие семени. Общий план строения семени. Морфологическое разнообразие семян (типы семян).

Понятие о плоде. Развитие и строение плода. Характеристика околоплодника, его биологическое значение. Принципы классификации плодов. Морфологическое разнообразие и характеристика сухих и сочных плодов. Приспособления семян и плодов к распространению. Типы диссеминации.

Условия прорастания семян, понятие о растениях с надземным и подземным типом прорастания. Формирование проростков у двудольных и однодольных растений.

2.2.Экологическая морфология растений. Фитоценология

Понятие о растительном покрове. Непрерывность и относительная дискретность – основные свойства растительного покрова. Современные представления о фитоценозе. Признаки и свойства фитоценоза. Фитоценоз как центральный компонент биогеоценоза. Различие между понятиями «флора» и «растительность». Растительный покров как система.

Факторы среды, определяющие жизнь растений и растительных сообществ. Классификация экологических факторов. Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы. Аут- и синэкологические оптимум, амплитуда и ареал вида. Взаимодействие экологических факторов. Основные типы градиентов экологических факторов. Понятие о катене.

Действие на растения и растительные сообщества света, тепла, воды и воздуха, их роль в формировании растительного покрова. Экологические группы и жизненные формы растений. Система жизненных форм К. Раункиера. Роль эдафических (механический состав, физические и химические свойства почвы) и орографических (рельеф) факторов в формировании растительного покрова.

Взаимоотношения между организмами в фитоценозе. Фитогенное поле, его роль во взаимоотношениях растений. Консорции, их структура. Типы консорций. Типы взаимоотношений растений друг с другом. Взаимоотношения между растениями и их консортами. Специфичность видов по воздействию на среду: эдификаторы и ассектаторы. Эколого-фитоценотические стратегии жизни растений: системы Маклиода-Пианки и Раменского-Грайма. Виоленты, патиенты и эксплеренты, их эколого-биологические особенности.

Флористический состав фитоценоза – основной признак, отражающий все факторы его формирования и функционирования как биологической системы. Состав жизненных форм фитоценоза как показатель свойств экотопа, истории фитоценоза и форм взаимодействия между растениями. Причины, определяющие степень экологической неоднородности фитоценоза. Ценопопуляции растений, их основные характеристики.

Вертикальная структура фитоценоза. Ярусность. Причины образования ярусов. Вертикальный континуум. Причины формирования вертикального континуума. Горизонтальная структура фитоценозов. Мозаичность фитоценозов, ее причины и степень выраженности в разных типах фитоценозов. Комплексность растительного покрова.

Сезонная изменчивость фитоценозов, ее причины. Флуктуации, их основные признаки. Типы и причины флуктуаций.

Сукцессии растительности, их классификация. Первичные и вторичные сукцессии растительности. Коренные и производные фитоценозы. Автогенные сукцессии (сингенез и эндоэкогенез). Аллогенные сукцессии: гейтогенез и гологенез.

Принципы и методы классификации растительности. Значение классификации растительности. Понятие о растительной ассоциации как основной таксономической единице растительности. Основные синтаксоны доминантной и эколого-флористической классификации по методу Браун-Бланке. Ординация фитоценозов, ее принципы.

Систематика водорослей, грибов,

Поиск по сайту: