Botanika yra mokslas apie augalus. Botanika apima daugybę problemų: išorinės ir vidinės augalų struktūros (morfologija ir anatomija) modelius, jų taksonomiją, raidą per geologinį laiką (evoliuciją) ir šeimos santykius (filogeniją), praeities ir šiuolaikinio pasiskirstymo po žemės paviršių ypatybes. augalų geografija), ryšiai su aplinka (augalų ekologija), augmenijos sudėtis (fitocenologija, arba geobotanika), ekonominio augalų panaudojimo galimybės ir būdai (botanikos išteklių mokslas, arba ekonominė botanika).
Tyrimo metodai Botanikoje naudojami ir stebėjimo, ir lyginamieji, istoriniai ir eksperimentiniai metodai, įskaitant kolekcijų rinkimą ir kompiliavimą, stebėjimą gamtoje ir eksperimentinėse srityse, eksperimentavimą gamtoje ir specializuotose laboratorijose bei matematinį gautos informacijos apdorojimą. Kartu su klasikiniais tam tikrų tiriamų augalų savybių fiksavimo metodais naudojamas visas šiuolaikinių cheminių, fizikinių ir kibernetinių tyrimų metodų arsenalas.
Teofrastas 372 -287 pr. Kr e. Melanto sūnus. Iš Ereso (Lesbo). Senovės graikų filosofas. Jis buvo Aristotelio mokinys, 322 m. pr. Kr. e. tapo jo įpėdiniu, taigi ir peripatetinės mokyklos vadovu. „Peripatetikas“ atsidėjo gamtos mokslų, tokių kaip botanika, mineralogija, zoologija, fizika, astronomija, meteorologija, studijoms ir parašė 18 gamtos filosofijos istorijos knygų. Kartais jo mokykloje mokinių skaičius siekdavo 2000 žmonių. 286 m.pr.Kr. e. Teofrastas nutraukė savo veiklą. Tačiau pas mus atkeliavusio skulptūrinio portreto originalas, greičiausiai, buvo sukurtas jam gyvuojant.
Rusijoje XV–XVII amžiuje vaistinių augalų aprašymai buvo verčiami iš graikų, lotynų ir Europos kalbų ir perrašomi. XVIII amžiuje, naudodamas gėlių struktūrą kaip savo dirbtinės sistemos pagrindą, Linėjus suskirstė augalų pasaulį į 24 klases. Linėjaus sistema neilgai išgyveno savo kūrėją, tačiau jos reikšmė botanikos istorijoje yra didžiulė.
XIX amžius pasižymėjo intensyvia gamtos mokslų raida apskritai. Sparčiai vystėsi ir visos botanikos šakos. Charleso Darwino evoliucijos teorija turėjo lemiamos įtakos taksonomijai.
Takhtadzhyan Armen Leonovich (1910-2009), Pagrindiniai darbai apie aukštųjų augalų evoliucinės morfologijos ir filogenijos sistematiką, žydinčių augalų kilmę, fitogeografiją, paleobotaniką. Jis sukūrė aukštesnių augalų sistemą ir išsamią žydinčių augalų sistemą bei pasiūlė organinio pasaulio sistemos versiją. Jis sukūrė morfologų ir augalų taksonomistų mokyklą. Redaguojant ir dalyvaujant T. išleidžiami „Armėnijos flora“ ir „TSRS iškastiniai žydintys augalai“ (t. 1, 1974). T. – Visasąjunginės botanikų draugijos pirmininkas (nuo 1973 m.). Tarptautinės biologijos mokslų sąjungos (nuo 1975 m.) ir Tarptautinės augalų taksonomijos asociacijos (nuo 1975 m.) Botanikos skyriaus pirmininkas. JAV nacionalinės mokslų akademijos (1971 m.), Suomijos mokslų ir literatūros akademijos (1971 m.), Vokietijos gamtininkų akademijos „Leopoldina“ (1972 m.), Londono Lino draugijos (1968 m.) ir kitų mokslo draugijų narys. Prizas pavadintas V. L. Komarov iš SSRS mokslų akademijos (1969) už monografiją „Žydinčių augalų sistema ir filogenija“ (1966).
Pagrindiniai augalų organai Aukštesniojo augalo kūno sandarą galima pavaizduoti taip: Visi augalo organai skirstomi į vegetatyvinius ir generatyvinius: - vegetatyvinius organus - šaknį, ūglį (stiebą, lapą, pumpurą) ir jų metamorfozes; - generatyviniai organai – žiedas, žiedynas, vaisiai, sėkla. Metamorfozė (iš graikų metamórphosis – transformacija) augaluose, pagrindinių augalo organų modifikacijos, dažniausiai susijusios su jų atliekamų funkcijų ar veikimo sąlygų pasikeitimu. Metamorfozė vyksta augalų ontogenezėje ir susideda iš individualaus organo vystymosi eigos keitimo, kuris buvo sukurtas ir įtvirtintas evoliucijos procese.
Augalų vegetatyviniai organai yra augalo dalys, atliekančios pagrindines mitybos ir medžiagų apykaitos su išorine aplinka funkcijas. Vegetatyviniams organams priklauso: - lapiniai ūgliai, kurie užtikrina fotosintezę; - šaknys, užtikrinančios vandens tiekimą ir mineralinę mitybą. Vegetatyviniai organai gali atlikti vegetatyvinio dauginimosi funkcijas.
ŠAKNYS Šaknis yra pagrindinis augalo vegetatyvinis organas, kuris paprastai atlieka dirvožemio mitybos funkciją. Šaknis yra ašinis organas, turintis radialinę simetriją ir neribotą ilgį augantis dėl viršūninės meristemos veiklos. Morfologiškai nuo ūglio skiriasi tuo, kad ant jo niekada neatsiranda lapai, o viršūninė meristema visada yra padengta apvalkalu. Be pagrindinės funkcijos – absorbuoti medžiagas iš dirvožemio, šaknys atlieka ir kitas funkcijas: a) šaknys stiprina augalus dirvoje, leidžia vertikaliai augti ir ūgliai kyla aukštyn; b) šaknyse sintetinamos įvairios medžiagos (daug aminorūgščių, hormonų, alkaloidų ir kt.), kurios vėliau persikelia į kitus augalo organus; c) atsarginės medžiagos gali kauptis šaknyse; d) šaknys sąveikauja su kitų dirvoje gyvenančių augalų, mikroorganizmų ir grybų šaknimis.
Tipiškos šaknys turi keletą papildomų fiziologinių ypatybių, kurios jas skiria nuo stiebo: 1) šaknis yra teigiamai (+) geotropinė, tai yra, veikiama gravitacijos auga vertikaliai žemyn; 2) neigiamai (-) fototropinės, tai pasireiškia tuo, kad šaknys išvengia priešingos krypties krentančių šviesos spindulių ir 3) teigiamai (+) hidrotropinės, tai yra, savo augimą dirvožemyje orientuoja į didesnę drėgmę. Teigiamas šaknies geotropizmas Dygstanti sėkla Embrioninės šaknies DIRVA
Pagrindinė šaknis yra šaknis, kuri išsivystė iš embrioninės šaknies sėklų dygimo metu ir yra pirmosios eilės šaknis. Iš jo besitęsiančios šoninės šaknys yra antros eilės šaknys, ant jų išsivysto trečios eilės šaknys ir tt Paprastai šaknys išsišakoja ne daugiau kaip iki ketvirtos eilės. Šoninės šaknys prasiskverbia į dirvą įvairiomis kryptimis ir sugeria vandenį bei druskas iš didelio dirvožemio tūrio. Atsitiktinės šaknys gali atsirasti ant ūglių ir šaknų, tačiau pastaruoju atveju, skirtingai nuo šoninių šaknų, ant senesnių atkarpų. Visų augalo šaknų visuma vadinama šaknų sistema. d Šaknų sistemų tipai: Forma: A, B – liemeninė šaknis; B, G – pluoštinis; D – kutais; pagal kilmę: A – pagrindinė šaknų sistema; B, C – mišri šaknų sistema; G – atsitiktinė šaknų sistema; 1 – pagrindinė šaknis; 2 – šoninės šaknys; 3 – atsitiktinės stiebo šaknys; 4 – ūglių pagrindai.
Pagrindinės šaknų metamorfozės Šakniagumbiai susidaro sustorėjus šoninėms ir modifikuotoms prieauginėms šaknims. sultinga šaknis. Pagrindinė šaknis ir apatinė stiebo dalis dalyvauja formuojant šakniavaisį. Dauguma šakniavaisių yra kas dveji metai. Sutraukiamos (susitraukiančios) svogūnėlių ir gumbasvogūnių šaknys, kurios, susitraukusios, traukia gumbasvogūnius į žemę. Tokiu atveju susitraukiančios šaknys tarsi griūva ir skersai susiraukšlėja.
Orinės šaknys yra šoninės šaknys, augančios žemyn. Sugerti vandenį ir deguonį iš oro. Atraminės lentos formos šaknys, būdingos dideliems atogrąžų miškų medžiams. Pneumatoforai (kvėpavimo stiebo šaknys – šaknys). Atrodo, kad jie veikia kaip atrama. požeminės šoninės šaknys ir auga vertikaliai į viršų, iškildamos virš vandens ar dirvožemio. Bakteriniai mazgeliai ant aukštesnių augalų šaknų – aukštesniųjų augalų kohabitacija su azotą fiksuojančiomis bakterijomis – yra modifikuotos šoninės šaknys, pritaikytos simbiozei su bakterijomis.
Nagrinėjant šią temą, pirmiausia reikia išsiaiškinti, ką reiškia aukštesniųjų augalų organas, kokie veiksniai prisidėjo prie organų atsiradimo augalų pasaulio evoliucinio vystymosi procese ir kaip jie susiformavo, kokie pagrindiniai organai yra skiriama aukštesniems augalams.
Ateityje būtina atsižvelgti į pagrindinius organų išdėstymo modelius – poliškumą ir simetriją bei kaip jie pasireiškia augalo organizme.
Apdorojant medžiagą apie šaknį, reikia išsiaiškinti, kas tai yra, jos pagrindinės ir pagalbinės funkcijos, būdingos šaknies savybės, šaknų įsiskverbimo į dirvą forma ir gylis. Tada reikia išstudijuoti medžiagą apie šaknų klasifikavimą pagal kilmę ir funkciją. Ypatingą dėmesį atkreipkite į pagrindinių, papildomų ir šoninių augalo šaknų kilmę ir augimo kryptį. Apdorojant medžiagą apie šaknų sistemą, reikia išsiaiškinti, kas tai yra ir pagal kokius kriterijus klasifikuojamos šaknų sistemos.
Būtina trumpai apibūdinti šaknų sistemas pagal kilmę, pagal skirtingos kilmės šaknų santykį jose (tape, kiticevo ir pluoštinių pluoštinių sistemų), pagal jų padengimo dirvožemiu intensyvumą. Tada reikia išsiaiškinti jaunos šaknies anatominę sandarą, parengti medžiagą apie jos zonų ir pjūvių ypatybes (šaknies kepurėlė, dalijimasis, augimo diferenciacija, absorbcija, laidumas), atkreipiant dėmesį į jų išsidėstymą jaunose šaknyse, specifinės funkcijos, ląstelių sandaros ir sandaros ypatumai, išlavinti bet kokie audiniai. Šiuo atveju būtina išsamiau pasikalbėti apie tokias specialias anatomines formacijas kaip statocistos, inicialai, pradiniai sluoksniai, šaknų plaukai, trichoblastai, atrichoblastai ir rizoderma.
Apdorojant medžiagą apie pirminę šaknies anatominę sandarą, pirmiausia reikia išsiaiškinti dėl minkštųjų audinių, kuri yra susiformavusi ir kurioms augalų grupėms ji būdinga. Tada reikia apibūdinti pagrindines šaknies pirminės anatominės struktūros dalis – žievelę, pirminę žievę, centrinį arba ašinį cilindrą. Apibūdinant odą būtina atkreipti dėmesį, kur ji yra, kaip ją formuoja kokie nors audiniai, jos ląstelinės struktūros ypatumus. Apibūdinant pirminę žievę, reikia atkreipti dėmesį į kokius sluoksnius ji gali būti suskirstyta, kaip jie yra išdėstyti, ar jie yra sudaryti iš kokio nors audinio, ir į jo ląstelinės struktūros ypatybes. Reikėtų atkreipti dėmesį į endodermą, jo ląstelių struktūrą, pasažinių ląstelių buvimą ir jų funkcijas. Apibūdinant centrinį cilindrą, būtina pažymėti, kur jis yra, iš kokių dalių jis susideda, iš kokių audinių susidaro ir kokias funkcijas jis atlieka. Šiuo atveju pagrindinis dėmesys turėtų būti skiriamas pagrindiniams floemo ir ksilemo kompleksams, jų vaizdavimui ir išdėstymui šaknyje. Dėl to būtina bendrai išsiaiškinti pagrindinių pirminės struktūros anatominių formacijų kilmę ir vystymąsi šaknų augimo procese. Apdorojant medžiagą apie antrinę šaknies struktūrą, pirmiausia reikia išsiaiškinti, kurioms augalų grupėms ji būdinga, kas sukelia pokyčius, lemiančius antrinių darinių susidarymą. Turėtume trumpai apsvarstyti antrinės struktūros formavimosi seką, glaudžiai susijusią su anatominės struktūros pokyčiais įvairiose šaknies dalyse. Būtina aiškiai žinoti, kokios anatominės struktūros reprezentuoja tipišką antrinę šaknų struktūrą ir jos ypatybes.
Apdorojant medžiagą apie šaknų metamorfozę ir specializaciją, būtina išsiaiškinti, kas lemia šių pakitimų atsiradimą ir kokie pagrindiniai šaknų modifikacijų tipai žinomi.
Būtina trumpai apibūdinti šias rūšis (dygliašaknis, pneumatoforas, atraminės šaknys, epifitinės šaknys, haustorijos, šakniavaisiai, šakniavaisiai), nurodant jų savybes, ryšį su gyvenimo sąlygomis, atstovavimą įvairiose augalų grupėse. Apdorojant medžiagą apie aukštesniųjų augalų šaknų simbiozę su dirvožemio mikroorganizmais, pirmiausia reikia nurodyti, kokio tipo biotiniai ryšiai atspindi tokią simbiozę ir šaknies vaidmenį tame. Ateityje būtina išsamiau apsvarstyti mikorizę, atkreipiant dėmesį į tai, kas tai yra, kokį vaidmenį čia vaidina augalų ir grybų komponentai, kuriame grybelinis komponentas atstovaujamas sisteminėse grupėse, kokios mikorizės rūšys egzistuoja ir jų trumpas aprašymas. charakteristikos (ypatybės, vaizdavimas įvairiose augalų grupėse). Tiriant bakteriozę, būtina išstudijuoti medžiagą apie tai, kas tai yra, koks bakterijų vaidmuo šioje simbiozėje, kokioms grupėms jos atstovaujamos, kokią reikšmę ji turi augalams ir visai dirvai, svogūnėlio struktūrą, ir bakteriozės vaizdavimas įvairiose augalų grupėse.
Pagrindinis augalų šaknų funkcijos Sekantis:
- tarnauja kaip pagrindinis organas mineraliniams elementams pasisavinti iš dirvožemio;
- pirmiausia sintetina kai kurias organines medžiagas, turinčias azoto, fosforo ir sieros;
- dažnai tarnauja kaip atsarginių maistinių medžiagų rezervuaras;
- įtvirtina augalą dirvoje.
Augalų šaknų funkcijos moksliniuose tyrimuose
- Net I. V. Michurinas nustatė, kad šaknys turi labai didelę įtaką daugeliui skiepytų augalų fiziologinių savybių. Laukinio poskiepio šaknys (plačiau:) dažniausiai pablogindavo vaisiaus kokybę, o auginamos veislės šaknys pagerindavo.
- L. S. Litvinovas ir N. G. Potapovas parodė, kad kai kurių mineralinių medžiagų (plačiau:) iš dirvožemio transformacija į sudėtingus organinius junginius vyksta šaknų audiniuose.
- Anot N. G. Potapovo, nuo 50 iki 70% absorbuoto azoto patenka į antžeminę dalį organinių junginių pavidalu, iš kurių iki 30% yra aminorūgštys.
- A. L. Kursanovas, naudodamas C 14 ir N 15, (plačiau:) nustatė, kad šaknų absorbuojamas anglies dvideginis yra organinių rūgščių dalis. Fosforo ir sieros konversija taip pat iš dalies vyksta šaknyse.
- I.I. Kolosovas, dirbdamas su P 32, išaiškino fosforo transformacijos šaknyse klausimą: jis pateko į antžeminius organus nukleoproteinų ir lipoidų pavidalu.
- A. A. Shmuk ir G. S. Ilyina parodė, kad nikotino susidarymas vyksta augalo šaknyse: kai tabakas buvo skiepijamas ant pomidorų ir nakvišų šaknų, lapuose nikotino nebuvo.
Šaknies struktūra
Morfologinis-anatominis šaknų struktūra gerai prisitaikęs sugerti vandenį ir mineralinius elementus iš dirvožemio. Tačiau mineralinių elementų ir vandens įsisavime dalyvauja ne visa šaknis, o tik jos įsisavinimo zona – šaknies dalis, kurioje yra šaknų plaukeliai.
Augančios šaknų zonos diagrama. 1 - šaknų plaukelių zona, 2 - pailgėjimo zona, 3 - intensyvaus ląstelių dalijimosi zona, 4 - šaknies kepurėlė. Šaknų plaukeliai daug kartų padidina šaknies įsiurbimo paviršių, todėl padidėja šaknies ir dirvožemio kontaktinis paviršius. Šaknų plaukeliai labai trumpaamžiai ir nunyksta po 10-20 dienų. Augančioje šaknų zonoje nuolat formuojasi nauji šaknų plaukeliai. Šaknis. Funkcijos. Šaknų tipai ir šaknų sistemos. Šaknies anatominė struktūra. Dirvožemio tirpalo patekimo į šaknį ir jo judėjimo į stiebą mechanizmas. Šaknų modifikacijos. Mineralinių druskų vaidmuo. Hidroponikos ir aeroponikos samprata.
Aukštesniems augalams, skirtingai nei žemesniems, būdingas organizmo padalijimas į įvairias funkcijas atliekančius organus. Yra aukštesniųjų augalų vegetatyviniai ir generatyviniai organai.
Vegetatyvinis organai yra augalo kūno dalys, atliekančios mitybos ir medžiagų apykaitos funkcijas. Evoliuciškai jie atsirado dėl augalų kūno komplikacijų, kai jie pasiekė žemę ir įsisavino oro bei dirvožemio aplinką. Vegetatyviniai organai apima šaknis, stiebus ir lapus.
1. Šaknų ir šaknų sistemos
Šaknis – ašinis augalų organas, turintis radialinę simetriją, augantis dėl viršūninės meristemos ir nenešantis lapų. Šaknies augimo kūgis yra apsaugotas šaknies dangteliu.
Šaknų sistema yra vieno augalo šaknų rinkinys. Šaknų sistemos formą ir pobūdį lemia pagrindinių, šoninių ir atsitiktinių šaknų augimo ir vystymosi santykis. Pagrindinė šaknis išsivysto iš embrioninės šaknies ir turi teigiamą geotropizmą. Šoninės šaknys atsiranda ant pagrindinių arba papildomų šaknų kaip šakos. Jiems būdingas skersinis geotropizmas (diageotropizmas). Atsitiktinės šaknys atsiranda ant stiebų, šaknų ir retai ant lapų. Tuo atveju, kai augalas turi gerai išsivysčiusias pagrindines ir šonines šaknis, susidaro šaknų sistema, kurioje gali būti ir atsitiktinių šaknų. Jei augale vyrauja atsitiktinės šaknys, o pagrindinė šaknis yra nepastebima arba jos nėra, susidaro pluoštinė šaknų sistema.
Šaknies funkcijos:
Vandens sugėrimas iš dirvožemio su jame ištirpusiomis mineralinėmis druskomis Siurbimo funkciją atlieka siurbimo zonoje esantys šaknų plaukeliai (arba mikorizės).
Augalo tvirtinimas dirvoje.
Pirminio ir antrinio metabolizmo produktų sintezė.
Vykdoma antrinių metabolitų (alkaloidų, hormonų ir kitų biologiškai aktyvių medžiagų) biosintezė.
Šaknų slėgis ir transpiracija užtikrina mineralinių medžiagų vandeninių tirpalų transportavimą per šaknies ksilemo indus (tekėjimas į viršų), į lapus ir reprodukcinius organus.
Atsarginės maisto medžiagos (krakmolas, inulinas) nusėda šaknyse.
Jie meristematinėse zonose sintetina augimo medžiagas, būtinas antžeminėms augalo dalims augti ir vystytis.
Jie vykdo simbiozę su dirvožemio mikroorganizmais – bakterijomis ir grybais.
Užtikrinti vegetatyvinį dauginimąsi.
Kai kuriuose augaluose (Monstera, Philodendron) jie veikia kaip kvėpavimo organas.
Šaknų modifikacijos. Labai dažnai šaknys atlieka specialias funkcijas, todėl jos keičiasi ar metamorfozes. Šaknų metamorfozės fiksuojamos paveldimai.
Sutraukiamas (susitraukiantis) Svogūninių augalų šaknys padeda panardinti svogūnėlį į dirvą.
Stockersšaknys sustorėjusios ir labai parenchimatizuotos. Dėl atsarginių medžiagų susikaupimo jie įgauna svogūnų, kūgio, gumbų ir kitas formas. Saugojimo šaknys apima 1) šaknys dvimečiuose augaluose. Jų formavime dalyvauja ne tik šaknis, bet ir stiebas (morkos, ropės, burokėliai). 2) šakniagumbiai – atsitiktinių šaknų sustorėjimas. Jie taip pat vadinami šaknų spurgai(jurginai, saldžiosios bulvės, chistyak). Būtinas ankstyvam didelių gėlių atsiradimui.
Šaknys – priekabos turėti vijoklinių augalų (ivy).
Oro šaknys būdingas epifitams (orchidėjoms). Jie suteikia augalui vandens ir mineralų pasisavinimą iš drėgno oro.
Kvėpavimo pelkėtose dirvose augantys augalai turi šaknis. Šios šaknys pakyla virš dirvos paviršiaus ir aprūpina požemines augalo dalis oru.
Stilasšaknys susidaro medžiuose, augančiuose atogrąžų jūrų (mangrovių) pakrantės zonoje. Stiprina augalus nestabilioje dirvoje.
mikorizė– aukštesniųjų augalų šaknų simbiozė su dirvos grybais.
mazgeliai -į naviką panašūs šaknų žievės išaugos, atsirandantys dėl simbiozės su mazgelių bakterijomis.
Stulpinės šaknys (šaknys – atramos) klojamos kaip papildomos šaknys ant horizontalių medžio šakų, pasiekusios dirvą, jos auga, remdamos lają. Indijos Banjanas.
Kai kurių daugiamečių augalų šaknų audiniuose susidaro atsitiktiniai pumpurai, iš kurių vėliau išsivysto žemi ūgliai. Šie ūgliai vadinami šaknų ūgliai, ir augalai - šaknų čiulptukai(drebulė – Populus tremula, avietė – Rubus idaeus, sėjamoji erškėtis – Sonchus arvensis ir kt.).
