Ботаника: Учебник. 2-е изд., испр. и доп

Учебник представляет собой изложение вводных курсов по основным четырем направлениям классической ботаники: морфологии, анатомии, физиологии и систематике растений. Он в полной мере учитывает требования ФГОС и примерных программ по дисциплине «Ботаника» для средних специальных учебных заведений и может быть использован для обучения студентов при освоении как базового, так и углубленного уровня подготовки. Кроме того, учебник может быть использован в дополнительном профессиональном образовании (в программах повышения квалификации и переподготовки) и профессиональной подготовке по профессиям рабочих «Лесовод» и «Рабочий зеленого хозяйства».

Введение

Ботаника — это наука о растениях. Она является разделом более общей науки — биологии, которая изучает все живые существа, населяющие Землю.

Ботаника является одной из древнейших наук. Человек вынужден был ею заняться, так как не мог прожить без растений. Разумеется, на ранних этапах цивилизации познание растений было чисто утилитарным, базировалось на самых насущных нуждах, однако уже в Древней Греции были сделаны первые шаги научного подхода к познанию растений. Свидетельством тому могут служить сведения о научных трудах Теофраста (III–IV века до н. э.) — «отца» ботаники. История этой науки, как мы видим, длинная, она сопровождалась периодами многочисленных ярких открытий и длительных депрессий, были и драматические периоды, когда в науку о растениях вторгались религиозные и политические экстремисты.

В наше время ботаника представляет собой разветвленную область знаний, включающую несколько ставших самостоятельными наук, в их числе морфология, анатомия, цитология, физиология, систематика растений, геоботаника, палеоботаника, и это неполный список. Некоторые из перечисленных научных направлений породили новые, также ставшие самостоятельными области знаний. Так, из физиологии растений выделилась биохимия растений, из анатомии — цитология, породившая, в свою очередь, цитогенетику. Иными словами, просто ботаника в наше время являет собой лишь некое широко обобщенное понятие, практически же научные исследования ведутся в многочисленных, далеко ушедших вперед ответвлениях этой ставшей глобальной науки.

Роль растений в биосфере и жизни человека огромна. Растения как продуценты являются основой биогеоценозов и биосферы в целом. Практическую значимость ботаники трудно переоценить. Ботаника являет собой фундамент, на котором базируются сельское хозяйство, лесоводство, озеленение населенных мест, цветоводство, фармакология и другие отрасли человеческой деятельности; глубокое знание растений необходимо для развития экологии и некоторых направлений генной инженерии.

Большинство специальных лесоводственных наук базируется на ботанике. Так, дендрология является систематикой древесных растений, лесоведение можно рассматривать как экологию лесных растительных сообществ, таксацию как количественную морфологию деревьев и древостоев. Причем не просто можно рассматривать, но они таковыми по существу и являются. Специальная дисциплина — лесные культуры — также требует основательного знания ботаники. Таким образом, ботаника в процессе обучения в лесных учебных заведениях служит той естественнонаучной биологической основой, на которой построено большинство общепрофессиональных и специальных дисциплин и модулей.

Настоящий учебник представляет собой собрание вводных курсов по четырем основным направлениям классической ботаники: морфологии, анатомии, физиологии и систематике растений. Авторы учебника в процессе его написания старались, с одной стороны, изложить материал понятно, с другой — избежать чрезмерного упрощения излагаемых вопросов, так как упрощение, популяризация всегда граничат с неточностью и некорректностью. Уложиться в небольшой объем стремились за счет выборки самого необходимого из полных академических курсов. Наиболее сложные и нечасто встречающиеся понятия поясняются в тексте или сносками. Авторы допускают, что для полного осмысливания некоторых вопросов, затронутых в данном учебнике, студенту может потребоваться помощь преподавателя.

Несмотря на сравнительно небольшой объем учебника, в нем, учитывая ограниченные требования учебной программы для техникумов, есть некоторая избыточность материала. Сделано это с учетом возможности увеличения времени, предоставляемого учебным заведениям Федеральным государственным образовательным стандартом. Часть материала, по усмотрению преподавателя, может быть использована для расширенных учебных курсов, в том числе факультативных. Кроме того, у наиболее способных и интересующихся наукой студентов есть возможность углубить свои знания.

Первое издание учебника вышло в 2007 г. Настоящее издание, исправленное и дополненное, написано с учетом изменений в ботанической науке и рекомендованной Экспертным советом по профессиональному образованию ФГУ ФИРО «Примерной программы учебной дисциплины «Ботаника» (2011).

Работа между авторами учебника была распределена следующим образом: введение написано совместно, разделы «Анатомия растений» и «Систематика растений» — доктором биологических наук профессором В. В. Коровиным, разделы «Морфология растений» и «Физиология растений» — доктором сельскохозяйственных наук профессором В. А. Брынцевым.

Оглавление

Введение .......... 3

Раздел первый
Морфология растений ..........

Глава 1. Общие положения морфологии растений .......... 7 Глава 2. Морфология вегетативных органов .......... 10

2.1. Корень .......... 10

2.2. Микориза и клубеньки на корнях .......... 17

2.3. Побег .......... 18

2.4. Стебель .......... 29

2.5. Листорасположение .......... 30

2.6. Лист .......... 34

Глава 3. Жизненные формы растений .......... 42 Глава 4. Размножение растений .......... 45

4.1. Виды размножений .......... 45

4.2. Генеративные органы растений .......... 52

4.2.1. Шишки. Семенное размножение голосеменных .......... 53

4.2.2. Цветок .......... 57

4.2.3. Плод .......... 74

4.2.4. Семена .......... 78

4.2.5. Всходы .......... 83

Раздел второй
Анатомия растений

Глава 5. Краткая история анатомии растений .......... 89 Глава 6. Строение клетки растения .......... 94

6.1. Оболочка, или клеточная стенка, растений .......... 94

6.2. Протопласт .......... 97

6.2.1. Плазматическая мембрана .......... 98

6.2.2. Ядро .......... 98

6.2.3. Пластиды .......... 102

6.2.4. Митохондрии .......... 104

6.2.5. Происхождение митохондрий и хлоропластов .......... 105

6.2.6. Вакуоли .......... 106

6.2.7. Рибосомы .......... 108

6.2.8. Эндоплазматический ретикулум .......... 109

6.2.9. Аппарат Гольджи .......... 110

6.3. Деление клеток .......... 111

Глава 7. Ткани высших растений .......... 120 Глава 8. Строение стебля .......... 127

8.1. Первичное строение стебля .......... 128

8.2. Прокамбий .......... 131

8.3. Вторичное строение стебля .......... 133

8.3.1. Строение травянистого стебля .......... 133

8.3.2. Строение стебля древесного растения .......... 133

8.4. Камбий .......... 134

8.5. Вторичные проводящие ткани .......... 139

8.5.1. Древесина хвойных растений .......... 139

8.5.2. Луб хвойных растений .......... 142

8.5.3. Древесина лиственных древесных растений .......... 144

8.6. Строение клеточных оболочек древесины .......... 148

8.7. Кора лиственных древесных растений .......... 153

Глава 9. Строение листа .......... 158 Глава 10. Строение хвои .......... 161 Глава 11. Строение корня .......... 163

11.1. Первичное строение корня .......... 163

11.2. Вторичное строение корня .......... 164

Раздел третий
Физиология растений

Глава 12. Общие положения физиологии растений .......... 168 Глава 13. Основы физиологии растительной клетки .......... 170 Глава 14. Водный режим растения .......... 175 Глава 15. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды .......... 184

15.1. Засухоустойчивость растений .......... 184

15.2. Газоустойчивость растений .......... 188

15.3. Морозоустойчивость растений .......... 190

Глава 16. Процессы ассимиляции и диссимиляции в растениях .......... 196

16.1. Процессы ассимиляции у растений. Фотосинтез .......... 196

16.2. Передвижение и отложение питательных веществ .......... 208

16.3. Процессы диссимиляции. Дыхание и брожение .......... 210

Глава 17. Почвенное питание растений .......... 216 Глава 18. Рост и развитие растений .......... 229

Раздел четвертый
Систематика растений

Глава 19. Определение понятий, относящихся к систематике растений .......... 245 Глава 20. Краткая история систематики растений .......... 249 Глава 21. Система организмов .......... 255

21.1. Общая схема .......... 255

21.2. Сравнение прокариот с эвкариотами .......... 257

Глава 22. Царство Прокариоты .......... 258

22.1. Бактерии .......... 258

22.2. Значение бактерий .......... 262

22.3. Сине-зеленые водоросли .......... 265

Глава 23. Царство Грибы .......... 268

23.1. Основные свойства и систематика грибов .......... 268

23.2. Хозяйственное значение грибов .......... 275

Глава 24. Царство Растения .......... 278

24.1. Водоросли algae .......... 280

24.1.1. Морфология, систематика, размножение .......... 281

24.1.2. Значение водорослей .......... 286

24.2. Лишайники Lichenes .......... 288

24.3. Высшие растения .......... 292

24.3.1. Общая характеристика .......... 292

24.3.2. Отдел моховидные (Briophyta) .......... 296

24.3.3. Отдел плауновидные (Lycophyta) .......... 308

24.3.4. Отдел хвощевидные (Equisetophyta) .......... 312

24.3.5. Отдел папоротникообразные (Pteridophyta) .......... 317

24.3.6. Отдел голосеменные (Pinophyta) .......... 322

24.3.7. Отдел покрытосеменные, или цветковые растения (Angiospermae или Magnoliophyta) .......... 346

Список использованной и рекомендуемой литературы .......... 392