Botanica este știința plantelor. Botanica acoperă o gamă largă de probleme: modele de structură externă și internă (morfologie și anatomie) a plantelor, taxonomia lor, dezvoltarea în timp geologic (evoluție) și relații de familie (filogeneză), caracteristici ale distribuției trecute și moderne pe suprafața pământului ( geografia plantelor), relațiile cu mediul (ecologia plantelor), compoziția vegetației (fitocenologie sau geobotanica), posibilități și modalități de utilizare economică a plantelor (știința resurselor botanice sau botanica economică).

Metode de cercetare Botanica folosește atât metode de observare, cât și metode comparative, istorice și experimentale, inclusiv culegerea și compilarea colecțiilor, observarea în natură și în zone experimentale, experimentul în natură și în laboratoare de specialitate, precum și prelucrarea matematică a informațiilor primite. Alături de metodele clasice de înregistrare a anumitor caracteristici ale plantelor studiate, se folosește întregul arsenal de metode moderne de cercetare chimică, fizică și cibernetică.

Teofrast 372 -287 î.Hr e. Fiul lui Melanthus. Din Eres (Lesbos). Filosof grec antic. A fost elev al lui Aristotel, în 322 î.Hr. e. a devenit succesorul său, și deci șef al școlii peripateze. „Peripateticul” s-a dedicat studiului științelor naturii, precum botanica, mineralogia, zoologia, fizica, astronomia, meteorologia și a scris 18 cărți despre istoria filosofiei naturale. Uneori, numărul elevilor din școala lui ajungea la 2000 de oameni. În 286 î.Hr. e. Teofrast și-a încetat activitățile. Cu toate acestea, originalul portretului sculptural care a ajuns până la noi, după toate probabilitățile, a fost creat în timpul vieții sale.

În Rusia, în secolele XV-XVII, descrierile plantelor medicinale au fost traduse din limbile greacă, latină și europeană și rescrise. În secolul al XVIII-lea, folosind structura unei flori ca bază pentru sistemul său artificial, Linnaeus a împărțit lumea plantelor în 24 de clase. Sistemul lui Linnaeus nu a supraviețuit mult timp creatorului său, dar semnificația sa în istoria botanicii este enormă.

Secolul al XIX-lea a fost marcat de dezvoltarea intensivă a științelor naturale în general. De asemenea, toate ramurile botanicii s-au dezvoltat rapid. Teoria evoluționistă a lui Charles Darwin a avut o influență decisivă asupra taxonomiei.

Takhtadzhyan Armen Leonovich (1910 -2009), Lucrări principale despre sistematica morfologiei evolutive și filogenezei plantelor superioare, originea plantelor cu flori, fitogeografie, paleobotanica. El a dezvoltat un sistem de plante superioare și un sistem detaliat de plante cu flori și a propus o versiune a sistemului lumii organice. A creat o școală de morfologi și taxonomi de plante. Sub conducerea și cu participarea lui T., sunt publicate „Flora Armeniei” și „Plantele cu flori fosile ale URSS” (vol. 1, 1974). T. - Președinte al Societății Botanice All-Union (din 1973). Președinte al Diviziei de Botanică a Uniunii Internaționale de Științe Biologice (din 1975) și al Asociației Internaționale pentru Taxonomie a Plantelor (din 1975). Membru al Academiei Naționale de Științe din SUA (1971), al Academiei Finlandeze de Științe și Literatură (1971), al Academiei Germane de Naturaliști „Leopoldina” (1972), al Societății Linnean din Londra (1968) și al altor societăți științifice. Premiul numit după V. L. Komarov al Academiei de Științe a URSS (1969) pentru monografia „Sistemul și filogenia plantelor cu flori” (1966).

Organele de bază ale plantelor Structura corpului unei plante superioare poate fi reprezentată astfel: Toate organele plantelor se împart în vegetative şi generative: - organe vegetative - rădăcină, lăstar (tulpină, frunză, mugure) şi metamorfozele acestora; - organe generatoare – floare, inflorescență, fructe, sămânță. Metamorfoza (din grecescul metamorphosis - transformare) la plante, modificari ale principalelor organe ale plantei, asociate de obicei cu o modificare a functiilor pe care le indeplinesc sau a conditiilor de functionare. Metamorfoza are loc în ontogeneza plantelor și constă în schimbarea cursului dezvoltării individuale a unui organ, care a fost dezvoltat și consolidat în procesul de evoluție.

Organele vegetative ale plantelor sunt părți ale plantei care îndeplinesc funcțiile de bază de nutriție și metabolism cu mediul extern. Organele vegetative includ: - lăstarii cu frunze care asigură fotosinteza; - rădăcinile care asigură alimentarea cu apă și hrana minerală. Organele vegetative pot îndeplini funcțiile de reproducere vegetativă.

RĂDĂDINA Rădăcina este principalul organ vegetativ al unei plante, care îndeplinește de obicei funcția de nutriție a solului. Rădăcina este un organ axial care are simetrie radială și crește în lungime la nesfârșit datorită activității meristemului apical. Se deosebește morfologic de lăstar prin aceea că nu apar niciodată frunze pe acesta, iar meristemul apical este întotdeauna acoperit cu o teacă. Pe lângă funcția principală de absorbție a substanțelor din sol, rădăcinile îndeplinesc și alte funcții: a) rădăcinile întăresc plantele în sol, fac posibilă creșterea verticală și lăstarii în sus; b) în rădăcini sunt sintetizate diverse substanțe (mulți aminoacizi, hormoni, alcaloizi etc.), care apoi se deplasează în alte organe ale plantei; c) substanţele de rezervă se pot depune în rădăcini; d) rădăcinile interacționează cu rădăcinile altor plante, microorganisme și ciuperci care trăiesc în sol.

Rădăcinile tipice au câteva trăsături fiziologice suplimentare care le deosebesc de tulpină: 1) rădăcina este pozitiv (+) geotropică, adică crește vertical în jos sub influența gravitației; 2) negativ (-) fototrop, aceasta se manifestă prin faptul că rădăcinile se sustrag razelor de lumină incidente în sens invers și 3) pozitiv (+) hidrotrop, adică își orientează creșterea în sol spre umiditate mai mare. Geotropism pozitiv al rădăcinii Sămânță germinativă Rădăcină embrionară SOL

Rădăcina principală este rădăcina care s-a dezvoltat din rădăcina embrionară în timpul germinării semințelor și este o rădăcină de prim ordin. Rădăcinile laterale care se extind din el sunt rădăcini de ordinul doi, pe ele se dezvoltă rădăcini de ordinul al treilea etc. De obicei, ramificarea rădăcinilor nu merge mai mult de ordinul al patrulea. Rădăcinile laterale pătrund în sol în diferite direcții și absorb apă și săruri dintr-un volum mare de sol. Rădăcinile adventive pot apărea pe lăstari și rădăcini, dar în acest din urmă caz, spre deosebire de rădăcinile laterale, pe secțiunile mai vechi. Totalitatea tuturor rădăcinilor unei plante se numește sistemul radicular. d Tipuri de sisteme radiculare: Forma: A, B – rădăcină pivotantă; B, G – fibros; D – franjuri; după origine: A – sistemul radicular principal; B, C – sistem radicular mixt; G – sistemul radicular adventiv; 1 – rădăcină principală; 2 – rădăcini laterale; 3 – rădăcini adventive ale tulpinii; 4 – bazele lăstarilor.

Metamorfozele de bază ale rădăcinilor Tuberculii de rădăcină se formează ca urmare a îngroșării rădăcinilor laterale și adventive modificate. rădăcină suculentă. Rădăcina principală și partea inferioară a tulpinii sunt implicate în formarea culturii de rădăcină. Majoritatea plantelor rădăcinoase sunt bienale. Rădăcini retractile (contractile) ale bulbilor și cormilor care, atunci când sunt contractate, trag cormul în pământ. În acest caz, rădăcinile contractile par să se prăbușească și să devină șifonate transversal.

Rădăcinile aeriene sunt rădăcini laterale care cresc în jos. Absoarbe apa si oxigenul din aer. Rădăcini de susținere în formă de scândură, caracteristice copacilor mari din pădurea tropicală. Pneumatofori (rădăcini stiltate respiratorii - rădăcini). Ei par să acționeze ca un suport. rădăcinile laterale subterane și cresc vertical în sus, ridicându-se deasupra apei sau solului. Nodulii bacterieni de pe rădăcinile plantelor superioare - coabitarea plantelor superioare cu bacterii fixatoare de azot - sunt rădăcini laterale modificate adaptate simbiozei cu bacteriile.

Când studiem acest subiect, este necesar să aflăm mai întâi ce se înțelege prin un organ al plantelor superioare, ce factori au contribuit la apariția organelor în procesul de dezvoltare evolutivă a lumii plantelor și cum s-au format acestea, ce organe principale sunt alocate pentru plantele superioare.

În viitor, este necesar să se ia în considerare modelele de bază în plasarea organelor - polaritatea și simetria și modul în care acestea se manifestă în organismul vegetal.

Atunci când procesați material despre o rădăcină, trebuie să aflați ce este, funcțiile sale principale și auxiliare, trăsăturile caracteristice ale rădăcinii, forma și adâncimea de penetrare a rădăcinilor în sol. Apoi, trebuie să studiați materialul despre clasificarea rădăcinilor după origine și funcție. Acordați o atenție deosebită originii și direcției de creștere a rădăcinilor principale, suplimentare și laterale ale plantei. Când procesați material despre sistemul rădăcină, trebuie să aflați ce este acesta și după ce criterii sunt clasificate sistemele de rădăcină.

Este necesar să se caracterizeze pe scurt sistemele de rădăcină după origine, prin raportul rădăcinilor de diferite origini în ele (robinet, kititseva și sisteme fibroase fimbriate), prin intensitatea acoperirii solului. Apoi, este necesar să se afle structura anatomică a rădăcinii tinere, să se elaboreze materialul cu privire la caracteristicile zonelor și secțiunilor sale (capul rădăcinii, diviziunea, diferențierea creșterii, absorbția, conducerea), acordând atenție plasării lor în rădăcinile tinere, funcții specifice, caracteristici ale structurii și structurii celulare, orice țesut educat. În acest caz, este necesar să ne oprim mai în detaliu asupra unor astfel de formațiuni anatomice speciale, cum ar fi statocisturile, inițialele, straturile inițiale, firele de păr de rădăcină, tricoblastele, atricoblastele și rizodermul.

La prelucrarea materialului despre structura anatomică primară a rădăcinii, în primul rând este necesar să se afle din ce țesuturi moi este format și pentru ce grupe de plante este caracteristic. Apoi este necesar să se caracterizeze părțile principale ale structurii anatomice primare a rădăcinii - coaja, cortexul primar, cilindrul central sau axial. Când caracterizați pielea, este necesar să rețineți unde se află, modul în care este formată de orice țesut și caracteristicile structurii sale celulare. Când se caracterizează cortexul primar, trebuie remarcat în ce straturi poate fi împărțit, cum sunt plasate, dacă sunt formate dintr-un fel de țesut și caracteristicile structurii sale celulare. Trebuie acordată atenție endodermului, structurii sale celulare, prezenței celulelor de trecere și funcțiilor acestora. Când se caracterizează cilindrul central, este necesar să se noteze unde se află, din ce părți este compus, din ce țesuturi este format și ce funcții îndeplinește. În acest caz, o atenție principală trebuie acordată complexelor conducătoare de floem și xilem, reprezentării și plasării lor în rădăcină. Ca urmare, este necesar să se clarifice în termeni generali originea și dezvoltarea în procesul de creștere a rădăcinilor principalelor formațiuni anatomice ale structurii primare. Atunci când procesați material despre structura secundară a rădăcinii, mai întâi trebuie să aflați pentru ce grupuri de plante este caracteristică, ceea ce provoacă modificările care duc la formarea de formațiuni secundare. Ar trebui să luăm în considerare pe scurt secvența de formare a structurii secundare în strânsă legătură cu modificările structurii anatomice în diferite părți ale rădăcinii. Este necesar să se cunoască clar ce structuri anatomice reprezintă structura tipică a rădăcinii secundare și caracteristicile acesteia.
La prelucrarea materialului despre metamorfoză și specializarea rădăcinilor, este necesar să se afle ce cauzează apariția acestor modificări și ce tipuri principale de modificări ale rădăcinilor sunt cunoscute.

Este necesar să se caracterizeze pe scurt aceste specii (rădăcini rădăcinoase, pneumatofore, rădăcini de susținere, rădăcini epifite, haustoria, culturi de rădăcini, bulbi de rădăcini), indicându-se caracteristicile, legătura cu condițiile de viață și reprezentarea în diferite grupuri de plante. Când se prelucrează material despre simbioza rădăcinilor plantelor superioare cu microorganismele solului, este mai întâi necesar să se indice ce tip de relații biotice reflectă o astfel de simbioză și rolul rădăcinii în aceasta. În viitor, este necesar să se ia în considerare mai detaliat micorizele, acordând atenție ce este, ce rol joacă aici componentele plantelor și fungice, în care componenta fungică este reprezentată în grupuri sistematice, ce tipuri de micorize există și scurtarea lor. caracteristici (trăsături, reprezentare în diferite grupuri de plante). Când se studiază bacterioriazisul, este necesar să se studieze material despre ce este, rolul bacteriilor în această simbioză, în ce grupuri sunt reprezentate, ce semnificație are pentru plante și pentru sol în ansamblu, structura bulbului, şi reprezentarea bacterioriazisului în diferite grupuri de plante.

De bază funcțiile rădăcinii plantelor următoarele:

• servește ca organ principal pentru absorbția elementelor minerale din sol;
• sintetizează în primul rând unele substanțe organice care conțin azot, fosfor și sulf;
• servește adesea drept rezervor pentru nutrienții de rezervă;
• ancorează planta în sol.

Funcțiile rădăcinilor plantelor în cercetarea științifică

• Chiar și I.V Michurin a stabilit că rădăcinile au o influență foarte semnificativă asupra unui număr de caracteristici fiziologice ale plantelor altoite. Rădăcinile portaltoiului sălbatic (mai multe detalii:) au înrăutățit de obicei calitatea fructului, în timp ce rădăcinile soiului cultivat l-au îmbunătățit.
• L. S. Litvinov și N. G. Potapov au arătat că transformarea unor substanțe minerale (mai multe detalii:) provenite din sol în compuși organici complecși are loc în țesuturile radiculare.
• Potrivit lui N.G Potapov, în porumb, de la 50 la 70% din azotul absorbit intră în partea supraterană sub formă de compuși organici, dintre care până la 30% sunt aminoacizi.
• A.L.Kursanov, folosind C 14 și N 15, (mai multe detalii:) a stabilit că dioxidul de carbon absorbit de rădăcini face parte din acizii organici. Conversia fosforului și a sulfului are loc, de asemenea, parțial în rădăcini.
• I.I Kolosov, lucrând cu P 32, a clarificat problema transformării fosforului în rădăcini: a intrat în organele supraterane sub formă de nucleoproteine ​​și lipoide.
• A. A. Shmuk și G. S. Ilyina au arătat că formarea nicotinei are loc în rădăcinile plantei: atunci când tutunul a fost altoit pe rădăcinile de roșii și de mănăsac, nu exista nicotină în frunze.

Toate aceste date indică posibilitatea de a sintetiza o mare varietate de compuși organici în rădăcini.

Structura rădăcinii

Morfologic-anatomic structura rădăcină bine adaptat pentru a absorbi apa si elementele minerale din sol. Cu toate acestea, nu întreaga rădăcină participă la absorbția elementelor minerale și a apei, ci doar zona sa de absorbție - partea rădăcinii care poartă firele de păr.
Diagrama zonei rădăcinii de creștere. 1 - zona de fire de păr radiculare, 2 - zona de alungire, 3 - zona de diviziune celulară intensivă, 4 - capacul rădăcinii. Firele de păr de rădăcină măresc de multe ori suprafața de aspirație a rădăcinii și, ca urmare, suprafața de contact dintre rădăcină și sol crește. Firele de păr sunt de scurtă durată și mor după 10-20 de zile. Noi fire de păr rădăcină se formează în mod constant pe zona rădăcinii în creștere.

Rădăcină. Funcții. Tipuri de rădăcini și sisteme radiculare. Structura anatomică a rădăcinii. Mecanismul de intrare a soluției de sol în rădăcină și deplasarea acesteia în tulpină. Modificări la rădăcină. Rolul sărurilor minerale. Conceptul de hidroponie și aeroponică.

Plantele superioare, spre deosebire de cele inferioare, se caracterizează prin împărțirea corpului în organe care îndeplinesc diverse funcții. Există organe vegetative și generative ale plantelor superioare.

Vegetativ organele sunt părți ale corpului plantei care îndeplinesc funcții nutriționale și metabolice. Evolutiv, ele au apărut ca urmare a complicației corpului plantelor când au ajuns pe uscat și au stăpânit mediile aerului și solului. Organele vegetative includ rădăcina, tulpina și frunza.

1. Sisteme radiculare și radiculare

Rădăcina este un organ axial al plantelor cu simetrie radială, care crește datorită meristemului apical și nu poartă frunze. Conul de creștere a rădăcinii este protejat de un capac de rădăcină.

Sistemul radicular este colecția de rădăcini ale unei plante. Forma și natura sistemului radicular sunt determinate de relația dintre creșterea și dezvoltarea rădăcinilor principale, laterale și adventive. Rădăcina principală se dezvoltă din rădăcina embrionară și are geotropism pozitiv. Rădăcinile laterale apar pe rădăcinile principale sau adventive sub formă de ramuri. Se caracterizează prin geotropism transversal (diageotropism). Rădăcinile adventive apar pe tulpini, rădăcini și rar pe frunze. În cazul în care planta are rădăcini principale și laterale bine dezvoltate, se formează un sistem de rădăcină principală, care poate conține și rădăcini adventive. Dacă planta dezvoltă predominant rădăcini adventive, iar rădăcina principală este neobservată sau absentă, atunci se formează un sistem radicular fibros.

Funcții root:

Absorbția apei din sol cu ​​săruri minerale dizolvate în acesta Funcția de aspirație este realizată de firele de păr (sau micorizele) situate în zona de aspirație.

Fixarea plantei în sol.

Sinteza produselor de metabolism primar și secundar.

Se realizează biosinteza metaboliților secundari (alcaloizi, hormoni și alte substanțe biologic active).

Presiunea radiculară și transpirația asigură transportul soluțiilor apoase de substanțe minerale prin vasele xilemului radicular (curgere ascendentă), către frunze și organele reproducătoare.

Nutrienții de rezervă (amidon, inulină) se depun în rădăcini.

Ei sintetizează substanțe de creștere în zonele meristematice necesare creșterii și dezvoltării părților supraterane ale plantei.

Ei realizează simbioză cu microorganismele solului - bacterii și ciuperci.

Asigură înmulțirea vegetativă.

La unele plante (Monstera, Philodendron) ele funcționează ca organ respirator.

Modificări la rădăcină. Foarte des, rădăcinile îndeplinesc funcții speciale, iar în legătură cu aceasta suferă modificări sau metamorfoze. Metamorfozele rădăcinilor sunt fixate ereditar.

retractil (contractil) Rădăcinile plantelor bulboase servesc la scufundarea bulbului în sol.

Stockeri rădăcinile sunt îngroşate şi foarte parenchimatizate. Datorită acumulării de substanțe de rezervă, aceștia dobândesc ceapă, în formă de con, tuberoase și alte forme. Rădăcinile de depozitare includ 1) rădăciniîn plante bienale. La formarea lor iau parte nu numai rădăcina, ci și tulpina (morcovi, napi, sfeclă). 2) tuberculii de rădăcină - îngroșarea rădăcinilor adventive. Se mai numesc si ei conuri de rădăcină(dalie, cartof dulce, chistyak). Necesar pentru apariția timpurie a florilor mari.

Roots - remorci au plante cățărătoare (iedera).

Rădăcini aeriene caracteristice epifitelor (orhideelor). Ele asigură plantei absorbția apei și a mineralelor din aerul umed.

Respirator rădăcinile au plante care cresc în soluri mlăștinoase. Aceste rădăcini se ridică deasupra suprafeței solului și alimentează părțile subterane ale plantei cu aer.

Stilate rădăcinile se formează în copacii care cresc în zona litorală a mărilor tropicale (mangrove). Întărește plantele în sol instabil.

Micorize– simbioza rădăcinilor plantelor superioare cu ciupercile solului.

Noduli - creșteri asemănătoare tumorii ale cortexului radicular ca urmare a simbiozei cu bacteriile nodulare.

Rădăcinile coloane (rădăcini - suporturi) sunt așezate ca rădăcini adventive pe ramurile orizontale ale copacului, ajungând în sol, cresc, susținând coroana. Banyan indian.

La unele plante perene, în țesuturile rădăcinii se formează muguri advențiali, care ulterior se dezvoltă în lăstari pământi. Aceste lăstari se numesc lăstarii de rădăcină, si plante - rădăcini de rădăcină(aspen – Populus tremula, zmeură – Rubus idaeus, ciulin scroafă – Sonchus arvensis etc.).