Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Учебная практика по ботанике: Методические указания по систематике высших растений

Голосов: 3

Методические указания предназначены для использования при изучении систематики высших растений на учебно-аудиторных занятиях и полевой практике студентов специальности 011600 - Биология.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


        Государственное образовательное учреждение
          высшего профессионального образования
        «Оренбургский государственный университет»



                  Кафедра общей биологии




                Г.А. БЕЛАЯ, В.Л. МОРОЗОВ


    УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА ПО БОТАНИКЕ



              МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
         ПО СИСТЕМАТИКЕ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ




 Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
       государственного образовательного учреждения
          высшего профессионального образования
        «Оренбургский государственный университет»

                      Оренбург 2003


ББК 28.592
    Б 43
УДК 582.311.58 (07)


      Рецензент
      доктор биологических наук, профессор А.М. Русанов




          Белая Г.А., Морозов В.Л.
Б43       Учебная практика по ботанике:
          Методические указания по систематике высших растений. –
          Оренбург: ГОУ ВПО ОГУ, 2003. – 27с.




           Методические указания предназначены для использования при
      изучении систематики высших растений на учебно-аудиторных занятиях и
      полевой практике студентов специальности 011600 –Биология.




                                                                 ББК 28.592




                                           © Белая Г.А., Морозов В.Л., 2003
                                           © ГОУ ВПО ОГУ, 2003


2


                                   Введение

      Особая роль растений в жизни нашей планеты состоит в том, что без них
было бы невозможно существование животных и человека. Зеленый покров,
создающий вместе с почвой «пленку жизни» и основу биосферы, кормит всех
животных и человека, одевает его, очищает воздух, пополняет кислородный
запас биосферы. Только содержащие хлорофилл зеленые растения способны
аккумулировать энергию Солнца, создавая органические вещества из
неорганических; при этом растения извлекают из атмосферы углекислый газ и
выделяют кислород, поддерживая ее постоянный состав. Зеленые растения -
единственная производительная группа из всего живого населения Земли,
пополняющая ее энергетические ресурсы. Соотношение растительной массы по
отношению к животной составляет 2200 : 1. Будучи первичными продуцентами
органических соединений, растения являются определяющим звеном в
сложных цепях питания большинства гетеротрофов. Благодаря фотосинтезу и
непрерывно действующим круговоротам биогенных элементов создается
устойчивость всей биосферы Земли и обеспечивается ее нормальное
функционирование.
      Ботаника - комплекс биологических наук, исследующих растения.
      Основной раздел ботаники - систематика растений, которая изучает их
классификацию и филогению, т.е. родство растений. Конечная цель
систематических исследований - создание такой системы организмов, в которой
было бы однозначно определено постоянное местоположение каждого вида.
Задача эта трудновыполнима, поскольку построение системы организмов
требует единой методологии и надежных критериев их расположения, что
позволило бы свободно ориентироваться во всем разнообразии живых
объектов. Кроме того, как ни удивительно, большое число живых существ еще
не описано и до сих пор неизвестно науке. Систематика растений - одна из
старейших по времени возникновения ботанических дисциплин. Ее основы
были заложены в 4-3 вв. до н.э. древнегреческим философом и
естествоиспытателем Теофрастом из Эреса, названным К. Линнеем «отцом
ботаники». Современная систематика - синтетическая наука, опирающаяся на
данные всех разделов биологии и особенно на эволюционное учение, служащее
ее теоретической основой. Морфология - исследует особенности и
закономерности внешнего строения растений. Основные успехи в этой области
знаний были достигнуты преимущественно в 19 и 20 вв. Исследование
внутренней структуры растений - задача анатомии, которая зародилась в
середине 17 в. после изобретения микроскопа, но, как и в морфологии,
главнейшие открытия в этой области были сделаны также в 19 и 20 вв.
Эмбриология - ботаническая дисциплина, изучающая закономерности
образования и развития зародыша растений. Основы эмбриологии заложены во
второй половине 18 в., но фундаментальные открытия здесь были сделаны к
началу 20 в. Физиология тесно связана с морфологией и биохимией растений.
                                                                          3


Ныне это активно развивающаяся наука, занимающаяся изучением
происходящих в растениях процессов: фотосинтеза, транспорта веществ,
водного обмена, роста, развития и т.д. География растений зародилась в
начале 19 в. Она занимается изучением распространения таксонов. Из
ботанической географии к концу 19 в. выделилась геоботаника - наука,
исследующая распространение растительных сообществ и их особенностей.
Экология растений - выясняет взаимоотношения со средой и с другими
организмами. Она возникла на стыке экологии и ботаники на рубеже 19 и 20 вв.
и в настоящее время - это одна из важнейших отраслей знаний о природе.
Прикладная ботаника - ботаническое ресурсоведение или экономическая
ботаника – рассматривает все аспекты использования растений человеком.
      В пределах морфологии растений выделяют карпологию - раздел знаний
о плодах, из анатомии - палинологию, изучающую пыльцу. Предметом
исследования палеоботаники являются ископаемые растения.
      Альгология изучает водоросли, бриология - мхи, лихенология -
лишайники, птеридология - папоротники и т.д. Дендрология исследует
деревья и кустарники /1,2/.
      Курс ботаники раскрывает перед студентами многообразие растительного
мира, знакомит с особенностями внутреннего и внешнего строения растений,
их классификацией, возможностями использования ресурсов и их охраны.
      В результате изучения дисциплины студент должен:
      1) овладеть основными научными терминами и понятиями различных
разделов ботаники, владеть ботанической номенклатурой;
      2) знать особенности морфологии и воспроизведении, географического
распространения представителей основных таксонов;
      3) владеть навыками и методами морфологических и таксономических
исследований ботанических объектов (приготовление объекта к исследованию,
зарисовка, работа с гербарием и коллекционным материалом и др.);
      4) уметь определить, квалифицированно описать по гербарным образцам
или живым растениям тот или иной таксон;
      5) знать основные приемы использования справочников и пособий для
научной идентификации растительных таксонов;
      6) иметь объективное представление и правильно характеризовать уровни
организации растительных организмов;
      7) уметь использовать ботанические знания для экспедиционных
исследований, краеведческих и школьных экскурсий, для работы в школе,
сбора коллекционных материалов, дневниковых записей и формирования
музейных экспонатов;
      8) знать полезные и ядовитые растения, ориентироваться в их
использовании в быту и медицине. Иметь представления о «Красной книге
РСФСР» /3/ и «Красной книге Оренбургской области» /4/, редких и
нуждающихся в сохранении сосудистых растений и мерах их охраны.



4


                          1 Как определить растение /5/

      Определить растение — это значит выяснить его научное название, а
также положение в системе растительного мира, т. е. к какому семейству, роду
и виду оно принадлежит. Систематики разработали быстрый метод
определения растений при помощи дихотомических таблиц, или ключей.
Ключи предназначены для выявления противоположных признаков в форме
тезы и антитезы, которые отделяют одну группу растений от другой. Например,
теза - цветки белые, антитеза - цветки розовые; супротивные листья -
очередные листья, и т.п. Чтобы сделать ключи краткими, применяется
специальная ботаническая терминология.
      Определитель составлен но принципу дихотомических ключей, т. е.
предлагается один из пунктов, в котором первая часть - теза обозначена
цифрой, а вторая, противоположная по содержанию - антитеза - обозначена
тире. Для правильного определения лучше иметь взрослое растение. При
определении важное значение имеют не только вегетативные признаки, такие,
как форма, размер, расположение листьев и т. д., но и строение цветка, плода и
даже семени.
      Определять лучше всего живое растение, но можно определять и
засушенное для гербария. Подлежащее определению растение следует
внимательно рассмотреть, изучить его признаки, характеризующие корень,
стебель, лист, цветок, соцветие и плод. Многие морфологические черты
растений можно рассмотреть невооруженным глазом, но для анализа строения
цветка и его частей следует пользоваться препаровальными иглами, пинцетом с
тонкими кончиками, скальпелем, бритвенными лезвиями и лупой. Для
рассмотрения засушенного цветка нужно слегка разварить его, после чего его
части легко отделяются одна от другой.
      Необходимо внимательно читать тезу и антитезу, даже если и кажется,
что первая подходит. Никогда не следует отгадывать значение того или иного
термина. Нельзя определять размеры на глаз. Для этого нужно пользоваться
линейкой или полоской миллиметровой бумаги. Необходимо тщательно
изучить тезу и антитезу, сопоставить их с признаками растения и выбрать
подходящую из них. Выбирая последовательно тезу или антитезу, нужно
переходить к следующему пункту, на который сделана цифровая ссылка.
Необходимо внимательно следить за цифрами, указывающими ход
определения, и нельзя пытаться читать таблицы подряд. Так, переходя от
ступени к ступени, определение продолжаем, пока не дойдем до названия
семейства, рода или вида. Если в какой-то ступени теза и антитеза не подходят
к образцу, значит, где-то допущена ошибка, нужно вернуться назад. Подойдя к
окончательному правдоподобному ответу, следует внимательно прочитать
описание вида.
      Возьмем для примера известное растение - крапиву двудомную. Прежде
всего нужно определить, к какому отделу относится это растение. Открываем

                                                                             5


ключ для определения отделов сосудистых растений. Читаем ступень 1, тезу
«Растения, размножающиеся спорами» и антитезу «Растения, размножающиеся
семенами». В конце тезы или антитезы (справа) стоит цифра, указывающая, что
определение нужно вести с той ступени, цифра которой стоит в конце
подходящей тезы или антитезы. Из этих двух описаний выбираем второе. Это
приводит нас к ступени 4, снова читаем тезу и антитезу и выбираем антитезу,
так как «Цветки есть, одиночные или собранные в различные соцветия. Семена
образуются в плодах (одно- или многосемянных). Отдел Покрытосеменные —
Angiospermae». Теперь открываем ключ для определения семейств
покрытосеменных (цветковых) растений (с.16). Читаем ступень 1, тезу
«Растения-сапрофиты или паразиты, не зеленые, с белыми, желтыми,
буроватыми или розоватыми стеблями и такими же цветками» и антитезу
«Растения автотрофы, с зелеными листьями и стеблями». Это приводит нас к
ступени 3, снова читаем тезу и антитезу и выбираем антитезу, так как растение
у нас сухопутное. Идем к ступени 5. Здесь теза «Цветки собраны в соцветие-
початок», антитеза «Цветки в различных соцветиях иного строения или
одиночные». Антитеза приводит к ступени 7. Теза «Соцветие шаровидное»,
антитеза «Соцветие иного строения». Это направляет нас к ступени 8. Далее
таким же образом выбирая подходящие признаки, мы последовательно дойдем
до ступеней 9, 23, 24, 25, 29 и 30, антитеза которой подходит к нашему
растению: «Растения однодомные или двудомные. Листья цельные, жгучие...
сем. Крапивные — Urticaceae». Семейство определено. Далее нужно
определить род по определителю. Найдем страницу, указанную после названия
семейства. К этому семейству относится род—Крапива — Urtica. Прочитав
ступень 1, убеждаемся, что ее теза подходит и наше растение принадлежит к
виду крапива двудомная — Urtica dioica.
      Названия растений даны на русском и латинском языках и состоят из
двух слов: первое обозначает род, второе является видовым эпитетом. Затем
следует фамилия автора вида. Некоторые ступени в таблице имеют слева в
скобках номера. Эти номера указывают предшествующую ступень, от которой
сделана отсылка. Если при определении допущена ошибка, то по этим
обозначениям можно легко вернуться обратно.

                               2 Высшие растения

      По традиции к объектам изучения ботаники иногда относят грибы и сине-
зеленые водоросли. Царство растений делится на три подцарства: багрянки,
настоящие водоросли, высшие растения. Тело багрянок и настоящих
водорослей не имеет развитых органов и тканей и представлено слоевищем
(талломом) либо единственной клеткой. Эти две группы называют низшими
растениями, они обитают в воде.
      К высшим растениям относятся ныне вымершие риниофиты (псилофиты)
и зостерофилловые, а из современных таксонов: моховидные, хвощевидные,
плауновидные, псилотовидные, папоротниковидные, голосеменные и

6


покрытосеменные. Высшие - преимущественно наземные растения.

     2.1 Споровые растения

     2.1.1 Отдел моховидные /6/. Ключ для определения классов

     1. Гаметофит в виде дорсивентрального листообразного таллома с
внутриродными антеридиями и архегониями. Спорогон шиловидный,
нарастающий в основании и раскрывающийся постепенно в верхушке на 2
створки с колонкой внутри; имеются устьица ...................................
Антоцеротовые - Anthocerotopsida.
     2. Гаметофит дорсивентральный, в виде таллома или плоского листосте-
бельного побега с двурядно расположенными листьями без жилки, третий ряд
листьев на брюшной стороне стебля или же его нет совсем. Протонема
пластинчатая, ризоиды одноклеточные. Спорогон расчленен на ножку и
коробочку, разрывающуюся сверху на 4-6 лопастей, устьица отсутствуют;
коробочка без колонки, но обычно с элатерами ...........…………………………….
Печеночники - Hepaticopsida.
     3. Гаметофит в виде листостебельного побега (гаметофора) с листьями
спирально и симметрично покрывающими стебли, на верхушке с антеридиями
или архегониями. Протонема нитчатая или пластинчатая дорсивентральная;
ризоиды многоклеточные. Спорогон нередко с устьицами без зоны роста в
основании, коробочка без элатер, но обычно с колонкой .......................
Настоящие мхи - Bryopsida.

     2.1.1.1 Класс Настоящие мхи — Bryopsida

      Настоящие мхи подразделяют на 3 подкласса: Андреевые мхи
(Andreaeidae), Сфагновые мхи (Sphagniidae), Зеленые мхи (Bryidae).
      Ключ для определения подклассов
      1. Гаметофит в виде листостебельного побега; листья на стебле
расположены по спирали, без жилки, состоят из двоякого рода клеток: зеленых
узких соединенных между собой концами в виде сетки, ячейки которой
заполнены большими бесцветными клетками с кольчато утолщенными
стенками. Протонема пластинчатая, дорсивентральная. Спорогон без ножки, на
безлистном продолжении стебля гаметофита, имитирующем ножку
(псевдоподии); коробочка с колонкой, не доходящей до верхушки коробочки,
открывается крышечкой. Растут на болотах, образуют там сплошные покровы
бледно-зеленого, розового или красно-коричневого цвета ......……………...........
Сфагновые, или Белые мхи - Sphagniidae.
      2. Гаметофит со спирально расположенными листьями; листья без жилки.
Протонема пластинчатая, дорсивентральная. Спорогон без ножки, на
безлистном продолжении стебля (псевдоподии); коробочка без колонки,
раскрывается 4 продольными щелями, не доходящими до ее верхушки. Растут в
                                                                             7


горах на силикатных камнях небольшими темными подушками
……….................................Андреевые, или Черные, мхи - Andreaeidae.
     3. Гаметофит лежащий или прямостоящий со спирально (изредка
двурядно) расположенными листьями; листья обычно с жилкой. Протонема
нитчатая. Спорогон обычно расчленен на ножку и коробочку; коробочка, как
правило, открывается крышечкой, под которой по краю отверстия находится 1
или 2 (очень редко больше) рядов зубцевидных выростов (перистом),
гигроскопических и участвующих в высевании спор; колонка хорошо
выражена.................................... Зеленые мхи - Bryidae.

          Ключ для определения некоторых видов сфагновых мхов — Sphagniidae
          1. Молодые веточки на верхушке имеют более пли менее плотное булаво-
видное вздутие. Клетки эпидермы побегов имеют спиральные утолщения .….. 2
          — Молодые веточки на верхушке рыхлые, в виде растрепанной кисточки
или же заканчиваются остроконечнем (а не булавовидным вздутием). Эпидерма
не имеет спиральных утолщений...................……………………………………....3
          2. Стебли обычно окрашены в красный цвет. Хлорофиллоносные клетки
листа мелкие, эллиптические, с обеих сторон зажаты гиалиновыми клетками
......................................Сфагнум магеллана — Sphagnum magellanicum.
          Широко распространен как важнейший компонент сфагновых болот и
торфообразователь; растет также в лесах (заболоченные участки).
          — Стебли бурой и желтой окраски. Хлорофиллоносные клетки листа
узко-веретеновидные, они не зажаты с обеих сторон гиалиновыми клетками.
............С. двухцветный — Sph. subbicolor.
          Отмечен в заболоченных лесах; иногда растет на низовых торфянистых
болотах.
          3. Растения мощные, обычно с курчавыми веточками. Стеблевые листья
очень крупные, языковидные, на верхушке закругленные. Хлорофиллоносные
клетки преимущественно узкотрапециевидной формы, иногда почти
прямоугольные .........С. растопыренный — Sph. squarrosum.
          — Совокупность признаков иная.........………………………………...........4
          4. Растения обычно красно-фиолетовые, нередко пятнистые. Листья
расположены в 5 рядов. Хлорофиллоносные клетки треугольные или
трапециевидные ................С. Варншторфа — Sph. warnstorfii.
          Торфообразователь заболоченных лугов, а также осоковых болот.
          — Растения зеленые, иногда желтоватые. Листья расположены более или
менее черепитчато. Хлорофиллоносные клетки треугольные ........................ С.
отогнутый — Sph. reсurvum.
          Обычный торфообразователь, растет в пониженных местах на сфагновых
болотах и в заболоченных местах.
          Ключ для определения некоторых видов зеленых мхов — Bryidae
          1. Спорогоны (а в случае их отсутствия — архегонии и антеридии) на
верхушке главного побега или на равнозначных ему по величине и форме
листьев боковых разветвлениях. Стебли обычно прямостоячие. Верхнеплодные

8


мхи — Acrocarpi.................................…………………………………………….... 2
          — Спорогоны (или архегонии и антеридии) на верхушке укороченных
боковых побегов, сильно отличающихся от главного побега, обычно лежащего
или приподнимающегося, редко прямостоящего. Бокоплодные мхи — Pleuro-
carpi ..................................…………………………………………………………....6
          2. Зубцы перистома (перистом – зубцы по краю урночки спорангия)
довольно короткие, на верхушке закрученные, составлены многочисленными
узкими подковообразно изогнутыми клетками. Листья жесткие, влагалищные,
на верхней стороне пластинки с продольными зелеными пластинчатыми
выростами.               Коробочка        призматическая, с войлочным колпачком
........................род Кукушкин лен — Polytrichum.

      Наиболее обычны следующие виды:
      Кукушкин лен обыкновенный. — P. commune. Краевая клетка
пластинчатых выростов больше остальных, выемчатая, полулунная. Крупные
растения в рыхлых темно-зеленых дернинках до 40 см высотой. Коробочка
крупная, призматическая, на длинной ножке. В хвойных и смешанных лесах, на
влажных и заболоченных местах.
      К. л. красивый — P. formosum. Краевая клетка пластинчатых выростов
округлая, не крупнее остальных. Стебель в основании слегка серовойлочный.
Листья по краю остропильчатые, плоские. Рыхлые темно-зеленые дернинки, в
тенистых лиственных и смешанных лесах.
      К. л. альпийский — P. alpestre (P. strictum). Краевая клетка пластинчатых
выростов на верхушке вытянутая, бутылковидная. Стебли в основании покрыты
густым желтовато-белым войлочным чехлом. Листья с завернутыми в середину
цельными краями. Коробочка почти кубическая. Дернинки очень плотные. На
торфяных, особенно сфагновых болотах; нередко массово.
      К. л. можжевеловый — P. junipеriпиm. Краевая клетка пластинчатых
выростов бутылковидная. Стебли не имеют войлочного чехла. Листья с широко
завернутыми в середину цельными краями. Коробочка призматическая.
Дернинки рыхлые. В сухих борах, на каменистых и сухих склонах.
      — Зубцы перистома с поперечными линиями границ клеток. Листья без
пластинчатых выростов............................…………………………………………..3
      3. Стебель с корневищем, прямостоящий, внизу с чешуевидными
листьями. Нормальные листья собраны верхушечной розеткой. Коробочек
несколько; они повисшие, обычно в виде пучка. Перистом двойной. На почве в
лиственных и смешанных лесах..........................................Родобрий розовый —
Rhodobryum rоseum.
      — Корневища нет ..........………………………………………………….......4
      4. Коробочка оранжево-коричневая, косогрушевидная, с многочислен-
ными продольными бороздками; крышечка плоская; перистом двойной; зубцы
внутреннего перистома противостоят зубцам наружного; зубцы наружного
перистома вверху спаяны в круглую продырявленную пластинку. Листья
большие, яйцевидно-ланцетные. На влажных местах, особенно на пожарищах и

                                                                                       9


вблизи жилья, повсеместно ............... Фунария влагомерная — Funaria hyg-
rometrica.
      — Коробочка без продольных бороздок; крышечка с бородавочкой или
более или менее длинным клювиком. Перистом проcтой или двойной………....5
      5. Перистом простой, зубцы перистома продольно штриховатые.
Коробочка наклоненная, с длинным шиловидным клювиком. Листья узкие,
постепенно заостренные....…………...род Дикранум — Dicranum.

          Наиболее обычны следующие виды:
          Д. морщинистый — D. rugosum (D. undulatum). Листья поперечно-
морщинистые; клетки листа продолговатые. Коробочек несколько. В хвойных и
смешанных лесах на почве, часто.
          Д. веничный — D. scoparium. Листья серповидно изогнуты; на спинке
жилки имеются продольные пластинчатые выросты, клетки листа
продолговатые. Коробочка одна. В хвойных и смешанных лесах, обычен.
          Д. рыжеватый — D. fuscescens. Листья курчавые или более или менее
серповидные, клетки листа короткие, квадратные вперемежку с треугольными и
округлыми. Коробочка одна. В лесах на почве и гнилой древесине.
          — Перистом двойной. Коробочка обычно повисающая. Листья широкие,
яйцевидные или овальные, клетки листа большие, шестиугольные
...................................... род Мний — Mnium.

      Наиболее обычны следующие виды:
      Мний волнистый — М. undulatum. Листья поперечно волнистые;
верхушечные увеличенные, языковидные, сближение наподобие розетки.
Коробочек 2—10, наклоненные или висячие. В лесах на влажной почве, по
краям болот, обычен.
      М. остроконечный — М. cuspidatum. Верхушечные листья
обратнояйцевидные, заостренные, с каймой из узких клеток; от середины
кверху остро зубчатые. Коробочка одна. В лиственных и смешанных лесах на
влажных местах, часто.
      М. близкий — М. affine. Листья овальные, от основания до верхушки
острозубчатые. Коробочек несколько. В лесах на почве.
      М. точечный — М. punctatum. Листья округлые или округлояйцевидные,
цельнокрайные, по краю со вздутой коричневой каймой. В воде ручьев, на
болотах, на мокрой древесине.
      6. Стебель древовидно-разветвленный, с чешуевидными листьями на
главном побеге и ползучим корневищем. Листья продольноскладчатые, жилка
одиночная. Коробочка прямостоящая. На лугах, по окраинам заболоченных
мест, обычен ........................................Климаций древовидный — Climacium
dendroides.
      — Стебель перисторазветвленный. Коробочка наклоненная...…………....7
      7. Жилка одиночная, более или менее длинная........…………………….....8
      — Жилка двойная, часто короткая и почти незаметная..………………......9

10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика