Ботаніка (від грец. ботане - зелень, рослина) - наука, що займається вивченням царства Рослин.
У XIX ст. вчені запропонували називати всі «традиційні» наземні рослини — від невеличких мохів до велетенських дерев — вищими рослинами, а решту рослинних організмів, позбавлених листків, стебел та коренів, — водоростями.
Різні форми рослин – від одноклітинних водоростей до гігантських дерев, які можуть мати стовбур завтовшки 10-12 м (баобаб, секвойя) та досягати висоти 100-155 м (евкаліпт, секвойя).
Головне значення рослин у природі: здатні, використовуючи сонячну енергію, утворювати з неорганічних речовин органічні, якими живляться всі інші живі істоти.
ЦАРСТВО РОСЛИН.
|
Нижчі рослини |
Вищі рослини |
|
|
Спорові |
Спорові |
Насінні |
|
Відділи: Зелені, Червоні, Бурі, Діатомові водорості тощо |
Відділи: Мохоподібні, Плауноподібні, Хвощеподібні, Папоротеподібні |
Відділи: Голонасінні та Покритонасінні |
Нижчі рослини – одноклітинні та багатоклітинні рослини, тіло яких не диференціюється на органи.
Вищі рослини – всі рослини, тіло яких можна поділити на корінь і пагін (основні частини пагона – стебло та листки), органи статевого і нестатевого розмноження багатоклітинні.
Спільне між нижчими рослинами (водорості) і вищими рослинами:
• група, до якої відносились попередники наземних рослин;
• спосіб живлення рослинний – фотосинтез;
• клітини мають хлоропласти.
Відмінне між нижчими рослинами (водорості) і вищими рослинами:
• наявні одноклітинні організми;
• у багатоклітинних водоростей значно простіша будова: відсутні тканини та немає поділу тіла на органи — листки, стебла, корені тощо.
ОЗНАКИ РОСЛИН:
• автотрофне живлення - здатність самостійно утворювати органічні речовини з неорганічних з використанням енергії Сонця (існує незначна частина організмів, які внаслідок пристосування до виживання перейшли знову, як бактерії або гриби, до гетеротрофного живлення, тобто живлення готовими органічними речовинами);
• наявність целюлозної клітинної оболонки;
• крохмаль як запасна речовина;
• життєвий цикл з чітким чергуванням двох поколінь (статеве і нестатеве);
• прикріплений спосіб життя;
• необмежений ріст;
• переважання процесів синтезу над процесами розпаду;
• значна площа поверхні.
ВИНИКНЕННЯ ТА ЕВОЛЮЦІЯ НАЗЕМНИХ РОСЛИН.
|
У архейську еру (більше як 2500 млн. років тому) появились перші рослини – одноклітинні водорості. |
|
У протерозойську еру рослини опанували світовий океан. Переваги водного середовища зумовили просту будову нижчих спорових рослин: • не потрібні спеціальні опорні структури, бо вода сама, маючи значну густину, підтримує організм; • у товщі води рослини пересуваються пасивно (з водними течіями), пересуваються активно (за допомогою джгутиків), ведуть нерухомий спосіб життя (прикріплюються до якоїсь опори); • коливання температури менш різкі, ніж на суші; • обмін речовин із довкіллям у рослин здійснюється всією поверхнею тіла; • за водних умов значно полегшене і розмноження рослин (спори і гамети, вільно рухаючись у воді, забезпечують успішне розмноження та розселення видів). Ускладнення будови тіла нижчих рослин: від рухливих одноклітинних (хламідомонада) до одноклітинних нерухомих (хлорела), далі — до нерухомих багатоклітинних організмів з простою будовою тіла у вигляді нитки (спірогіра) або пластинки (зелений морський салат — ульва) і, нарешті, до таких зелених водоростей, які навіть зовні нагадують вищі рослини (хара). Саме від зелених водоростей, споріднених із спірогірою та харою походять вищі рослини. |
|
У кінці палеозойської ери (близько 450 млн. років тому) вийшли на сушу, коли завдяки життєдіяльності водяних організмів було накопичено достатню кількість кисню, з якого утворився озоновий шар навколо Землі, що зменшив згубний вплив ультрафіолетового випромінювання на живі організми. Передумови виникнення життя на суші – поява озонового шару Землі. Спільна ознака для всіх наземних рослин: розчленування тіла на надземну і підземну частини відповідно до двох частин середовища – повітряного і ґрунтового. |
|
На початку мезозою клімат змінився (став посушливий і холодний, посилилися сухі вітри, зменшилася вологість повітря і хмарність, почали висихати водойми, температурний режим почав набувати сезонного чергування теплих і холодних, вологих і сухих періодів), тому майже всі деревовидні вищі спорові рослини вимирають. Пристосування до існування у наземних умовах: • поділ тіла на корінь, листок і стебло; • наявність шкірочки з продихами і водопровідної та механічно-опорної тканини — деревини. |
|
Панують голонасінні. |
|
Панують покритонасінні. |
СПОРОВІ РОСЛИНИ – це рослини, які утворюють спори для нестатевого розмноження.
Ознаки нижчих спорових рослин (відділ Водорості):
• Нестатеве розмноження за допомогою спор.
• Для запліднення (при статевому розмноженні) необхідна вода.
• Тіло не диференційоване на тканини й органи, а утворене однаковими клітинами, тому його називають слань, або талом.
• Органи нестатевого розмноження (спорангії) і статевого розмноження (гаметангії) переважно одноклітинні.
• У життєвому циклі багатьох водоростей немає чіткого чергування поколінь статевого (гаметофіт) та нестатевого (спорофіт).
Ознаки вищих спорових рослин (відділи Мохоподібні, Плауноподібні, Хвощеподібні, Папоротеподібні):
• Нестатеве розмноження за допомогою спор.
• Для запліднення (при статевому розмноженні) необхідна вода.
• Клітини тіла диференційовані й об'єднані у тканини, тканини – в органи.
• Органи нестатевого розмноження (спорангії) і статевого розмноження (антеридії та архегонії) багатоклітинні.
• У життєвому циклі спостерігається чітке чергування статевого покоління (гаметофіт) та нестатевого покоління (спорофіт).
НАСІННІ РОСЛИНИ – це рослини, які утворюють насіння при статевому розмноженні (відділи Голонасінні та Покритонасінні).
Порівняльна характеристика вищих спорових рослин та голонасінних.
|
Ознака |
Вищі спорові рослини |
Голонасінні |
|
Життєва форма сучасних рослин |
Трав'янисті рослини та тропічні дерев’янисті |
Переважно дерева, рідше кущі, трав'янистих нема. |
|
Потовщення стовбура |
За рахунок кори, клітини якої переважно живі |
За рахунок розростання деревини, основна маса клітин якої мертва (міцні стовбури) |
|
Тканини |
Більш розвинута основна тканина |
Досконаліші провідні і покривні тканини. Добре розвинутий камбій для росту стебла у товщину. |
|
Корені та кореневі системи |
Корені додаткові. Кореневі системи поверхневі |
Корінь закладається ще в зародку. Зі зародкового корінця розвивається головний корінь. Стрижнева коренева система глибоко в ґрунті добре закріплює рослину |
|
Життєвий цикл |
Багаторічні рослини (спорофіт чергується з гаметофітом). У життєвому циклі переважає спорофіт. |
Багаторічні рослини (спорофіт чергується з гаметофітом). У життєвому циклі переважає спорофіт. |
|
Гаметофіт в життєвому циклі |
Існує самостійно, як у рівноспорових, так різноспорових рослин (оболонки спор від висихання захищають самостійні гаметофіти). |
Розвивається і живе на спорофіті, живлячись за рахунок його поживних речовин (гаметофіт зменшується до розмірів спори і розвивається, не залишаючи її оболонки). Розмір гаметофітів ще менші, для їх розвитку потрібно менше часу. |
|
Значення спорофіту |
Носій органів спороношення |
Носій органів спороношення та домівка для гаметофіту |
|
Спорофіт |
Рівноспорові або різноспорові рослини. |
Виключно різноспорові рослини. |
|
Розмноження |
Статеве та нестатеве (спори, вегетативно). Чоловічі статеві клітини потрапляють до жіночих за допомогою води. |
Статеве Чоловічі статеві клітини потрапляють до жіночих за допомогою пилкової труби. |
|
Необхідність води для запліднення |
Необхідна вода. |
Заплідненню передує запилення. |
Співвідношення гаметофіту та спорофіту в життєвому циклі рослин.
ЗНАЧЕННЯ РОСЛИН У ПРИРОДІ.
• Ліси – легені Землі, що вкривають майже шосту частину її суходолу.
• У деревах гніздяться птахи, влаштовують свої домівки бджоли, оси, мурашки тощо.
• Відмерлі рештки рослин (листя, корені, плоди) збагачують ґрунт органічною речовиною та мінеральними елементами.
• Корені рослин розпушують ґрунт.
• Рослини беруть участь у формуванні природних ландшафтів.
• Рослинні насадження запобігають руйнуванню ґрунтів, закріплюють яри, гірські схили.
• Узимку в рослинних насадженнях затримується сніг, який захищає ґрунт і його мешканців від промерзання.
• Навесні талі води поступово просочуються в ґрунт, формують озера, болота, підтримують повноводдя річок.
• Рослини підтримують необхідний для більшості живих організмів рівень кисню в атмосфері й запобігають утворенню надлишку вуглекислого газу.
• З кисню, який виділяють рослини під час фотосинтезу, утворюється озон, який захищає всіх живих організмів Землі від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.
• Рослинам належить провідна роль у кругообігу речовини (обмін речовинами між живою та неживою частинами природи) і енергії, що забезпечує неперервність існування життя на Землі.
• Очищують повітря від забруднення шкідливими речовинами.
• Завдяки фотосинтезу рослини сформували умови для життєдіяльності інших організмів, забезпечили їхнє поширення на планеті.
• Спільно з іншими організмами зумовили формування ґрунту, адже вбираючи із ґрунту певні неорганічні речовини використовують їх для створення органічних.
• Створений рослинами в процесі фотосинтезу кисень усі живі організми використовують для дихання.
• Рослини є ланкою ланцюга живлення.
ЗНАЧЕННЯ РОСЛИН ДЛЯ ЛЮДИНИ.
• Зелені рослини одягають (вироби з бавовни та льону) людей.
• Дерева використовують у будівництві, для опалення.
• Неосяжні території степів, луків, земель, засаджених культурними рослинами.
• Рослини забезпечують людину продуктами харчування: вуглеводами (крохмалем (хліб), цукрами), білками, оліями, вітамінами, пряними речовинами, ліками, деревиною, папером тощо.
• Свійські тварини живляться рослинами.
• Деякі рослини (горіх волоський, дуб, береза, сосна, ялина, яловець, кедр) виділяють в атмосферу речовини (фітонциди), які згубно діють на хвороботворних бактерій.
• Крони дерев дають прохолоду в спекотного дня чи затишок від сильного морозного вітру.
• Пахощі квітучих лип, акацій, гречки, конвалії, бузку, гарні кімнатні рослини приносять естетичне задоволення.
• Постачають сировину для сільського господарства, промисловості.
• Виготовляють лікарські препарати, косметичні засоби.
• Рослини-індикатори є орієнтирами під час пошуків води в пустелях та деяких видів корисних копалин.
Життєвий цикл - це період між однаковими фазами розвитку двох або більше поколінь.
-----------------------
Зооспора (від грец. зооп - тварина і спора) – спеціалізована клітина нестатевого розмноження.
Спора (від грец. спора - сім'я, насіння) – клітина, вкрита щільною оболонкою, яка забезпечує нестатеве розмноження материнського організму.
Спорангій (від спора і грец. ангеіон - посудина) – орган нестатевого розмноження.
Спорофіт (від грец. спора і фітон - рослина) – нестатеве покоління в життєвому циклі рослин (рослина, на якій утворюються спорангії зі спорами).
На спорофіті утворюються органи нестатевого розмноження (спорангії).
-------------------------
Гамета (від грец. гаметес - чоловік і гамете - дружина) - статева клітина
Сперматозоїд – рухома чоловіча статева клітина з джгутиком.
Спермій – нерухома чоловіча статева клітина (без джгутиків).
Яйцеклітина – жіноча статева клітина.
Зигота (від грец. зиготос - з'єднані разом) - клітина, яка утворюється внаслідок злиття двох гамет жіночої та чоловічої.
Гаметангій (від гамета і грец. ангеіон - посудина) – орган статевого розмноження рослин.
Гаметофіт (від грец. гамета і фітон - рослина) - статеве покоління в життєвому циклі рослин (рослина, на якій утворюються статеві органи і в них статеві клітини).
На гаметофіті утворюються органи статевого розмноження (гаметангії).