Гидроботаника. Особенности морфологии и анатомии водных растений
Покупка
Новинка
Тематика:
Ботаника
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 64
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
Артикул: 834804.01.99
В учебно-методическом пособии обобщены ботанические сведения по особенностям морфологического и анатомического строения высших водных растений, а также приведены задания для проведения лабораторных занятий, которые проходят параллельно с изучением основного теоретического курса по дисциплине «Гидроботаника». В конце разделов приведены вопросы для самоконтроля для закрепления знаний обучающихся.
Учебно-методическое пособие предназначено для лабораторно-практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Гидроботаника» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.08 «Водные биоресурсы и аквакультура» ФГБОУ ВО СПбГУВМ очной формы обучения уровень подготовки бакалавриат и осваивающих основную профессиональную образовательную программу в соответствии с требованиями ФГОС. Учебно-методическое пособие позволяет закрепить теоретические знания и сформировать требуемые компетенции.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ Виноградова Н.Д. ГИДРОБОТАНИКА ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ И АНАТОМИИ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2021
УДК 581.[4+8]:581.526.3(075.8) Составитель: Виноградова Н.Д. – доцент кафедры кормления и гигиены животных ФГБОУ ВО СПбГУВМ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Рецензент: Трушкин В.А. – доцент кафедры клинической диагностики ФГБОУ ВО СПбГУВМ, кандидат ветеринарных наук, доцент Виноградова Н.Д. Гидроботаника. Особенности морфологии и анатомии водных растений : учебно-методическое пособие / Н.Д. Виноградова ; МСХ РФ, СПбГУВМ. – Санкт-Петербург: СПбГУВМ, 2021. – 64 с. В учебно-методическом пособии обобщены ботанические сведения по особенностям морфологического и анатомического строения высших водных растений, а также приведены задания для проведения лабораторных занятий, которые проходят параллельно с изучением основного теоретического курса по дисциплине «Гидроботаника». В конце разделов приведены вопросы для самоконтроля для закрепления знаний обучающихся. Учебно-методическое пособие предназначено для лабораторно практических занятий и самостоятельной работы по дисциплине «Гидроботаника» для обучающихся по направлению подготовки 35.03.08 «Водные биоресурсы и аквакультура» ФГБОУ ВО СПбГУВМ очной формы обучения уровень подготовки бакалавриат и осваивающих основную профессиональную образовательную программу в соответствии с требованиями ФГОС. Учебно-методическое пособие позволяет закрепить теоретические знания и сформировать требуемые компетенции. Рекомендовано для издания методическим советом ФГБОУ ВО СПбГУВМ. Протокол № 10 от 28.12.21г. Публикуется в авторской редакции © ФГБОУ ВО СПбГУВМ, 2021
Содержание ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………….. 4 1 ТЕМА 1. Особенности строения растительной клетки ………….. 6 Вопросы для самоконтроля…………………………………………. 15 2 ТЕМА 2. Типы растительных тканей и особенности строения их в вегетативных органах высших растений …………………………… 16 Вопросы для самоконтроля………………………………………..... 24 3 ТЕМА 3. Вегетативные органы растений. Метаморфозы корня и побега ………………………………………………………………… 25 Вопросы для самоконтроля……………………………………….... 42 4 ТЕМА 4. Генеративные органы растений: цветок, семя и плод …. 44 Вопросы для самоконтроля ………………………………………… 63 Рекомендуемая литература ………………………………………… 64
Введение Водные растения включаются ботаниками в особую экологическую группу гигрофитов. Одни растения этой группы живут только в воде (гидрофиты), другие на суше, но в местах с высокой или избыточной влажностью почвы. Все гигрофиты имеют общие черты в строении и образе жизни. Жизненные процессы в организмах водных растений складываются под воздействием тех же факторов, что и на суше. В воде по сравнению с воздушной средой меньше кислорода, большая плотность, отсутствует опасность иссушения растений от избыточной транспирации, ослаблена интенсивность освещенности, спектральный состав света изменен, иной температурный режим (меньше годичные и суточные колебания, летом температура воды ниже температуры воздуха, а зимой в глубоких слоях выше нулевой). Все это сказывается на обитателях водоемов. Водные растения, в отличие от наземных, поглощают влагу и минеральные соли непосредственно из окружающей воды. Поэтому их организация имеет свои особенности. В процессе своей жизнедеятельности водные растения выработали следующие адаптивные особенности: 1. слабое развитие проводящей ткани, т.к. воду и минеральные вещества растение поглощает всей поверхностью тела; 2. слабое развитие корневой системы, которая служит только для прикрепления к субстрату. У водорослей корней нет, есть ризоиды. У некоторых имеются корневища, в которых запасаются питательные вещества. Так же они служат для вегетативного размножения; 3. слабое развитие механических тканей, из-за высокой плотности среды, поддерживающей побег или слоевище; 4. наличие придатков, увеличивающих плавучесть: наличие воздухоносной паренхимы, увеличивающей плавучесть и запасающей газы для дыхания и фотосинтеза;
большая поверхность листьев при малом объеме растения приспособление к улучшению газообмена при недостатке кислорода; - разнолистность (гетерофилия) - сальвиния плавающая, чилим; - погруженные в воду - минеральное питание, поверхностные фотосинтез; - листья, погруженные в воду - тонкие, хлорофилл расположен в клетках эпидермиса - приспособление к фотосинтезу при слабом освещении; - наличие слизи и толстостенных клеток эндодермы - защита от вымывания минеральных солей; - интенсивное размножение вегетативным путем из - за затруднения переноса пыльцы и низкой температуры воды, неблаготворно действующей на генеративные органы растения. При размножении половым путем цветоносы часто выносятся в воздушную среду; - пыльца, семена, плоды распространяются течениями - гидрохория. Часто они имеют полости, заполненные воздухом, выросты, обеспечивающие плавучесть.
Тема 1 ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Оборудование и материалы: микроскопы, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пипетки, скальпели, пинцеты, листья элодеи канадской, 10 % раствор NaCl, фильтровальная бумага. Задание: 1. Зарисовать схему строения растительной клетки. 2. Перечислить органоиды растительной клетки и их функции. 3. Записать в тетрадь основные отличительные черты растительной клетки от животной. 3. Зарисовать строение клетки элодеи канадской и обозначить основные органоиды. 4. Изучить явление плазмолиза и деплазмолиза, сделать соответствующие рисунки. Строение растительной клетки. Клетка – основная форма организации живой материи, элементарная единица организма. Она представляет собой самовоспроизводящуюся систему, которая обособлена от среды но одновременно осуществляет постоянный обмен с ней. Растительные клетки чрезвычайно разнообразны по форме, размеру и внутреннему строению. Это связано с разделением функций в многоклеточном организме. Клетка одноклеточного организма универсальна и выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности и самовоспроизводства. Типичная растительная клетка состоит из протопласта (или живого содержимого) и клеточной оболочки.
Протопласт содержит органоиды: цитоплазму, ядро, митохондрии, пластиды и вакуоли. Характерной особенностью растительной клетки (в отличие от клеток животных и грибов) является наличие пластид, вакуолей, заполненных клеточным соком, жесткой целлюлозопектиновой клеточной оболочки, расположенной кнаружи от цитоплазматической мембраны, и отсутствие центриолей при делении (рис.1). Рисунок 1 – Схема строения растительной клетки (электронная микроскопия) 1 – ядро; 2 – ядерная оболочка (две мембраны – внутренняя и внешняя и перинуклеарное пространство); 3 – ядерная пора; 4 – ядрышко; 5 – хроматин; 6 – ядерный сок; 7 – клеточная стенка; 8 – плазмалемма; 9 – плазмодесмы; 10 – эндоплазматическая агранулярная сеть; 11 – эндоплазматическая гранулярная сеть; 12 – митохондрии; 13 – свободные рибосомы; 14 –лизосомы; 15 – хлоропласт; 16 – диктиосома аппарата Гольджи; 17 – гиалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоль с клеточным соком Молодые клетки почти полностью заполнены цитоплазмой. Многочисленные вакуоли мелкие, слабо заметны, стенка клетки тонкая. Постепенно накапливается клеточный сок, число вакуолей уменьшается, а их объем увеличивается. Ядро окружено цитоплазматическим мешком, который
тяжами соединен с постенным слоем цитоплазмы. В полностью сформированных старых клетках ядро оттеснено в постенный слой цитоплазмы, почти вся полость клеток занята крупной центральной вакуолью. Площадь клеточной стенки и ее толщина увеличились. Такой рост клеток и изменения в них показывают, что цитоплазма и ядро составляют ее живое содержимое – протопласт, а клеточная стенка и клеточный сок являются производными протопласта, продуктами его жизнедеятельности. От клеточного сока протопласт отделен мембраной, которая называется тонопластом (18), от клеточной стенки – другой мембраной – плазмалеммой (8). Протопласт состоит из двух структурных систем – цитоплазмы и ядра. В протопласте осуществляются все основные процессы обмена веществ (рис.1). Органеллы растительной клетки и их функции. Органеллы (органоиды) – структурные компоненты цитоплазмы. Они имеют определённую форму и размеры, являются обязательными цитоплазматическими структурами клетки. При их отсутствии или повреждении клетка обычно теряет способность к дальнейшему существованию. Многие из органоидов способны к делению и самовоспроизведению. Размеры их настолько малы, что их можно видеть только в электронный микроскоп. Ядро – самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого. Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками – гистонами.
Ядрышко – как и цитоплазма, содержит преимущественно РНК и специфические белки. Важнейшая его функция заключается в том, что в нём происходит формирование рибосом, которые осуществляют синтез белков в клетке. Аппарат Гольджи – представляет собой многоярусную систему плоских мембранных мешочков, которые по периферии утолщаются и образуют пузырчатые отростки. Он чаще всего расположен вблизи ядра. В состав аппарата Гольджи обязательно входит система мелких пузырьков (везикул), которые отшнуровываются от утолщённых цистерн (диски) и располагаются по периферии этой структуры. Эти пузырьки играют роль внутриклеточной транспортной системы специфических секторных гранул, могут служить источником клеточных лизосом. Функции аппарата Гольджи состоят также в накоплении, сепарации и выделении за пределы клетки с помощью пузырьков продуктов внутриклеточного синтеза, продуктов распада, токсических веществ. Продукты синтетической деятельности клетки, а также различные вещества, поступающие в клетку из окружающей среды по каналам эндоплазматической сети, транспортируются к аппарату Гольджи, накапливаются в этом органоиде, а затем в виде капелек или зёрен поступают в цитоплазму и либо используются самой клеткой, либо выводятся наружу. В растительных клетках Аппарат Гольджи содержит ферменты синтеза полисахаридов и сам полисахаридный материал, который используется для построения клеточной оболочки. Предполагают, что он участвует в образовании вакуолей. Аппарат Гольджи был назван так в честь итальянского учёного Камилло Гольджи, впервые обнаружившего его в 1897 году. Лизосомы представляют собой мелкие пузырьки, ограниченные мембраной, основная функция которых – осуществление внутриклеточного пищеварения. Использование лизосомного аппарата происходит при прорастании семени растения (гидролиз запасных питательных веществ).
Вакуоль – важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной – тонопластом. Пластиды – самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ, являются энергетическими станциями растительной клетки. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Пластиды Хлоропласты – наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение. Митохондрии – органеллы, характерные для большинства клеток растений. Имеют изменчивую форму палочек, зёрнышек, нитей. Открыты в 1894 году Р. Альтманом с помощью светового микроскопа, а внутреннее строение было изучено позднее с помощью электронного. В этих органеллах осуществляется ферментативное расщепление углеводов, жирных кислот, аминокислот с освобождением энергии и последующим превращением её в энергию АТФ. Накопленная энергия расходуется на ростовые процессы, на новые синтезы и т. д. Митохондрии размножаются делением и живут около 10 дней, после чего подвергаются разрушению. Эндоплазматическая сеть – сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.
Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции. Рибосомы – немембранные клеточные органоиды. Каждая рибосома состоит из двух не одинаковых по размеру частичек и может делиться на два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому. Изучение особенностей растительной клетки. Особенности строения растительной клетки изучают на препарате листа элодеи канадской. Рисунок 2. Элодея канадская Элодея канадская – многолетнее растение, полностью погруженное в воду. Элодею еще называют - водяной чумой за способность к быстрому размножению. Родина растения – Северная Америка, где она растёт в обилии по стоячим и медленно текущим водам, в прудах, глубоких канавах, речных