Биология (растения, грибы, бактерии, вирусы)

Е.Н. Овчарова
В.В. Елина

Москва
ИНФРА-М
2013

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В ВУЗЫ

РАСТЕНИЯ
ГРИБЫ
БАКТЕРИИ
ВИРУСЫ

Овчарова Е.Н., Елина В.В.
Биология (растения, грибы, бактерии, вирусы): Учеб.
пособие. — М.: ИНФРА-М, 2013. — 704 с.

ISBN 5-16-002326-7

Книга отличается широким охватом материала и одновременно
ясностью и простотой изложения. Содержит множество оригинальных схем и иллюстраций, облегчающих восприятие материала.
Особое внимание уделено систематическим группам растений, знание которых необходимо абитуриентам вузов биологического профиля.
Для абитуриентов, учащихся старших классов школ и гимназий
биологического профиля, учителей биологии, студентов-биологов,
специалистов-биологов.

ББК 28.5я729

ISBN 5-16-002326-7
© Е.Н. Овчарова,
В.В. Елина, 2005

УДК 58(075.4)
ББК 28.5я729
О35

О35

Оригинал-макет подготовлен
Издательским Домом «ИНФРА-М»

ЛР № 070824 от 21.01.93

Сдано в набор 18.09.2004. Подписано в печать 17.03.2005.
Формат 60×90/16. Бумага типографская № 2. Печать офсетная.
Гарнитура Times. Усл. печ. л. 44,0. Уч.-изд. л. 41,18.
Тираж 5000 экз. Заказ №      
Цена свободная.   

Издательский Дом «ИНФРА-М»
127214, Москва, Дмитровское шоссе, 107
Тел.: (095) 485-71-77. Факс: (095) 485-53-18
E-mail: books@infra-m.ru
http://www.infra-m.ru

От авторов

Основная сложность подготовки к вступительным экзаменам по
биологии состоит не столько в трудности восприятия многих
чрезвычайно сложных биологических понятий и явлений, сколько в колоссальном общем объеме материала. Абитуриент должен
уверенно ориентироваться в фактах, понятиях и закономерностях
различных биологических дисциплин, которые преподают в средней школе в течение 6 лет, с 6-го по 11-й класс.
Наибольшую трудность при подготовке к вступительному
экзамену представляет курс биологии растений, или ботаники.
В средней школе его изучают в 6–7-х классах и, естественно, он
ориентирован на восприятие младшими школьниками. В связи
с этим многие вопросы, знание которых считается обязательным
для абитуриента, в школьном курсе рассматриваются очень кратко или вообще не рассматриваются. Особую сложность для абитуриентов представляет самостоятельное изучение циклов размножения растений.
Опыт приемных комиссий вузов биологического профиля
показывает, что подавляющее большинство абитуриентов не может правильно изложить циклы развития мхов, папоротников, голосеменных или цветковых растений. Это объясняется тем, что
необходимые для понимания размножения растений понятия о
бесполом и половом размножении, различных формах полового
процесса, гаплоидном и диплоидном хромосомном наборе живых
организмов, чередовании поколений у растений, в рамках школьной программы раскрываются неглубоко (либо полностью отсутствуют).
Недостаточны также сведения о разнообразии растений.
Абитуриентам явно необходимы дополнительные сведения о различных систематических группах растений, их происхождении и
экологической роли. Очень кратко и поверхностно излагаются в
школьных учебниках и вопросы эволюции растений.
В настоящее время появилось множество кратких учебных
пособий для абитуриентов. Некоторые из них прекрасно написаны. Тем не менее, несмотря на высокий уровень изложения материала, запоминается он очень плохо и качество ответов на вступительных экзаменах низкое. Это связано с тем, что краткое пособие представляет собой конспект курса, его предназначение –

От авторов

4

помочь абитуриенту перед экзаменом быстро вспомнить ранее
изученный материал. Но прежде, чем конспектировать материал,
его необходимо понять и изучить.
Цель данного учебного пособия – облегчить учащимися
первичное понимание и усвоение материала. В связи с поставленной задачей вначале излагаются вопросы эволюции растительного мира. Акцентирование этих вопросов преследует не
только познавательную, но и методическую цель. Эволюционные представления являются той связующей нитью, которая
удерживает материал вместе, не давая ему «рассыпаться» на
отдельные, не связанные между собой фрагменты. Опыт подготовки абитуриентов показывает, что при подобном подходе к
изучению биологии растений материал запоминается с первого
предъявления на 75–80%. В то же время фрагментированный,
не связанный логической цепью и одновременно насыщенный
колоссальным количеством терминов материал запоминается
настолько плохо, что воспоминания об экзамене по ботанике
заставляют содрогаться от ужаса не только абитуриентов и студентов младших курсов, но порою даже маститых профессоров
и академиков, сдавших последний экзамен в вузе десятки лет
тому назад.
Более 80% информации о мире человек получает с помощью
зрительных образов. При изучении нового материала они приобретают особое значение. Значительная часть рисунков в пособии
сильно схематизирована, что облегчает абитуриенту прорисовку
схем в процессе самостоятельного изучения материала.
Следует обратить особое внимание на то, что требования к
абитуриентам в различных вузах несколько различаются. В данном учебном пособии приведены характеристика всех систематических групп растений, которые входят в программу для абитуриентов во всех московских вузах. Однако в большинстве вузов
перечень семейств и порядков значительно уже. Уточнить необходимый минимум сведений по предмету можно ознакомившись
с программой соответствующего вуза.
Книга адресована не только абитуриентам, но и школьникам, особенно учащимся школ и классов с углубленным изучением биологии, а также студентам младших курсов вузов биологического профиля, учителям и вообще всем интересующимся биологией.

От авторов

5

В предлагаемом учебном пособии помимо русских указаны
и латинские названия живых организмов. От абитуриентов знания латинских названий не требуется, но они необходимы студентам биологических вузов, которые могут использовать пособие
при подготовке к зачетам или экзаменам по биологии растений,
или ботанике.

Глава 1. Введение: место биологии растений в системе биологических наук...

6

Глава 1

Введение:
место биологии растений
в системе биологических
наук и ее роль в решении
глобальных задач
человечества

Биологию часто называют наукой 21 века. И действительно, это
один из самых быстро развивающихся разделов современного естествознания.
Если многие важные математические закономерности были
известны еще в античном мире, а наиболее бурный европейский
период в развитии математики, связанный с работами К. Гаусса и
Л. Эйлера, приходится на 18 и середину 19 в., если важнейшие
открытия в области физики и химии (расщепление атомного
ядра, создание квантовой теории,  работы  Д.И. Менделеева и
А.И. Бутлерова) сделаны на рубеже 19 и 20 вв. либо в самом
начале 20 в., то открытия, резко изменившие облик современной
биологии, а именно расшифровка структуры ДНК, генетического
кода, механизма биосинтеза белка и регуляции активности гена,
сделаны уже во второй половине 20 в., причем эти открытия оказались настолько важны, что полностью изменили облик всех
разделов биологии, в том числе и биологии растений.
Длительное время, вплоть до середины 19 в., биология растений, или ботаника, была в основном описательной наукой.
Усилия ученых-ботаников были сосредоточены в основном на
описании строения  и классификации растений, но открытия середины 20 в. в области биохимии и молекулярной биологии,

Глава 1. Введение: место биологии растений в системе биологических наук...

7

а также развитие генетических и экологических представлений
превратили биологию растений из чисто описательной науки в
один из интереснейших разделов современной биологии.
С развитием биологии растений связано решение таких глобальных задач, как обеспечение человечества продуктами питания, сырьем и энергией, решение стоящих перед человечеством
экологических проблем и вопросов, связанных с охраной здоровья человека. От понимания жизни растений и разработки научно
обоснованных путей их рационального использования зависит в
настоящее время не только экономическое процветание, но, возможно, и само существование человечества на Земле.
Растения – основа жизни на Земле. Еще К.А. Тимирязев называл растения космическим мостом между Землей и Солнцем.
Зеленые растения создают в процессе фотосинтеза органические
вещества, аккумулирующие энергию солнечного света, которые,
в свою очередь, служат пищей (т.е. источником энергии и материалом для построения тела) для всех остальных обитателей
Земли. В процессе фотосинтеза зеленые растения вырабатывают
кислород, необходимый для дыхания подавляющего большинства
живых организмов. В верхних слоях атмосферы выделяемый в
процессе фотосинтеза кислород превращается в озон. Образующийся таким образом озоновый экран защищает Землю от губительного для всего живого жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.
Подчеркивая роль фотосинтезирующих организмов в жизни
Земли, К.А. Тимирязев писал, что фотосинтез «это процесс, от
которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на
нашей планете».
Растения являются не только основой жизни на Земле, но и
фундаментом человеческой цивилизации. Как известно, первыми
занятиями древнего человека были охота и собирательство. При
относительно низкой численности населения и богатых охотничьих угодьях охотничьи племена могли процветать, однако достичь высокого уровня культуры они не смогли, поскольку охота
и собирательство ставили человека в исключительную зависимость от сил природы. Подняться над силами природы, обеспечив себя относительно стабильным источником питания, человек
сумел лишь с появлением домашних животных и культурных
растений, причем ведущую роль в развитии человеческой цивилизации сыграло именно «приручение» растений.

Глава 1. Введение: место биологии растений в системе биологических наук...

8

Если мы представим себе скотоводческое племя, в воображении невольно возникают стада домашних животных, волоки
или нарты с поклажей, временные жилища – палатки или юрты,
покрытые шкурами и относительно примитивные орудия труда
(каменные ножи и топоры, костяные крючки и иглы). Такой была
культура неолита, сохранившаяся практически неизменной в течение тысячелетий, вплоть до 19–20 вв. у народов Крайнего Севера, Африки, Южной Америки. Отдельные черты этой культуры
можно и сейчас наблюдать у скотоводов Крайнего Севера, Монголии и Средней Азии. Необходимость постоянно кочевать в
поисках пастбищ для животных не позволяет скотоводческим
племенам подняться на более высокий уровень цивилизации,
поскольку препятствует развитию ремесел, основанных на сложных длительных технологиях.
Развитие цивилизации в современном понимании этого слова, начинается только с возникновением земледелия. У земледельческих племен рядом с возделанными полями возникают
деревни – места постоянного поселения с жилищами, в которых
можно жить годами, а иногда и столетиями. Оседлый образ жизни создает возможность создания таких сложных и длительных
технологических процессов, как выплавка и обработка металлов,
гончарное производство, ткачество.
Земледелие концентрирует огромные массы населения в
местах с особенно плодородной почвой, где поля из года в год
удобряются за счет разлива рек – в долине Нила, в Междуречье
между Тигром и Евфратом, в долинах Инда и Ганга, Янцзы и
Хуанхэ. Так возникают цивилизации Древнего Египта, Междуречья (Вавилон, Ассирия), Древней Индии и Китая, в которых впервые появляется государство, а вместе с ними чиновники и армия,
дворцы и храмы, ремесла, науки и искусства.
Египетские пирамиды и греческий Парфенон, древнеримский Колизей и средневековый замок на горе, рабы и рабовладельцы, искусство Возрождения и ракеты, поднимающиеся в космос, тирания и демократия, войны и революции – все взлеты и
падения человечества, связанные с развитием цивилизации, в конечном счете вырастают из маленького «прирученного» древним
земледельцем зерна.
Порою кажется, что в настоящее время значение сельского
хозяйства в развитии человечества уменьшилось. Первенство на
мировой арене занимают страны с высоким уровнем промышлен

Глава 1. Введение: место биологии растений в системе биологических наук...

9

ного развития, а страны, специализирующиеся на производстве
сельскохозяйственной продукции, как правило, отстают в своем
развитии. Однако и сейчас умение решать проблемы, связанные
с обеспечением населения продуктами питания, является одним
из важнейших элементов независимой политики и высокого престижа государства на международной арене. Так, Соединенные
Штаты Америки не только одна из самых промышленно развитых стран в мире, но и крупнейший поставщик на мировой рынок зерна и других продуктов сельского хозяйства. В то же время
недостаточное производство продуктов питания отрицательно
сказывается на международном престиже страны, ее внутренней
и международной политике, что особенно остро проявляется в
сложной международной обстановке, в условиях социальных
потрясений: голод после Первой мировой войны в Германии,
ощутимая нехватка продовольствия во время Первой и Второй
мировой войны в Великобритании и, наконец, ощутимая нехватка
продовольствия во время Первой и Второй мировых войн, голод
в период гражданской войны и коллективизации и постоянные,
обостряющие социальную напряженность проблемы с сельским
хозяйством в России.
Низкий уровень развития сельского хозяйства и постоянный
дефицит продуктов питания может поставить страну буквально в
рабскую зависимость от поставщиков продовольствия и импортеров производимого в стране сырья. Ярким примером подобной
ситуации является Боливия. Колебания цен на олово на рынках
США неоднократно ставили эту страну на грань экономической
катастрофы.
Обеспечение населения продуктами питания – одна из сложнейших задач, стоящих перед всем человечеством. В связи с
этим колоссальные усилия генетиков и селекционеров во всем
мире направлены на получение новых высокоурожайных сортов
сельскохозяйственных растений, устойчивых к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Особое внимание
уделяется селекции зерновых культур, особенно пшеницы. Внедрение новых высокоурожайных сортов сельскохозяйственных
растений (в первую очередь короткостебельной мексиканской
пшеницы) и новейших методов агротехники, получившее название «зеленой революции», позволило существенно снизить остроту продовольственной проблемы в целом ряде развивающихся стран, в первую очередь в Индии, Китае и Пакистане.

Глава 1. Введение: место биологии растений в системе биологических наук...

10

Помимо продовольственного, человечеству в самое ближайшее время угрожает и энергетический кризис. Запасы минерального сырья, в первую очередь нефти и газа, ограничены и близки
к истощению. В то же время растения путем фотосинтеза производят ежегодно огромное количество органического вещества,
которое в будущем человечество сможет использовать в качестве
энергетического сырья. Подобный эксперимент уже проводится в
Бразилии, где из отходов сахарного тростника в промышленных
масштабах получают спирт, который используется как топливо
для автомобилей. Преимуществом использования спирта в качестве топлива является не только экономия нефтепродуктов, но и
его полная экологическая безопасность, поскольку в отличие от
нефтепродуктов, образующих при сгорании множество ядовитых, в том числе и канцерогенных (вызывающих развитие злокачественных опухолей) веществ, спирт при сгорании полностью
распадается на углекислый газ и воду.
Возможно, в недалеком будущем одним из важнейших источников энергии для всего человечества станет управляемый
процесс фотосинтеза, который интенсивно изучается в ведущих
биологических лабораториях мира. В процессе фотосинтеза растения используют около 1% энергии падающего на них света.
Однако существует принципиальная возможность с помощью
методов генной и белковой инженерии сделать фотосинтез более
эффективным, повысить его коэффициент полезного действия.
Достаточно научиться управлять процессом фотолиза – распада
воды на кислород и водород под действием солнечного света и
человечество будет обеспечено прекрасным, экологически чистым водородным топливом.
Важное значение в жизни современного человечества имеет
и использование леса. Дерево – прекрасный строительный материал и сырье для производства бумаги, а продукты переработки
древесины используются в химической и фармацевтической промышленности. В странах Северной Европы отработана технология культивирования деревьев на специальных плантациях, что
позволяет повысить эффективность и экономичность заготовки
древесины, не разрушая при этом естественных лесов.
Важная роль в решении проблем, связанных с сохранением
здоровья населения, принадлежит лекарственным растениям.
С древнейших времен человек изучал, собирал и использовал
лекарственные растения. Сотни лекарственных растений приме