Ìèíèñòåðñòâî îáùåãî è ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ ÐÔ

3
Фе д е ра ль ное а ге нт с т во об ра з ов а ния Р Ф
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
У р а ль с к ий г о с у д а р с т в е нны й пе д а г огич е с к ий унив е р с ит е т
Географо-биологический факультет
Кафедра ботаники и методики обучения биологии
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Ботаника с основами фитоценологии.
Часть 1: Анатомия и морфология растений» ДПП.Ф.01
для специальности 032400 «Биология»
по циклу дисциплин предметной подготовки ДПП.Ф.00
Очная форма обучения
Курс – 1
Семестр – 1,2
Объем в часах:
всего – 246
в том числе:
лекции – 60
практические занятия – 18
лабораторные занятия – 42
самостоятельная работа – 126
Экзамен – 1 семестр
Зачет –2 семестр
Заочная форма обучения
Курс – 1
Семестр – 1,2
Объем в часах:
всего – 356
в том числе:
лекции – 28
практические занятия –
лабораторные занятия – 28
самостоятельная работа – 300
Экзамен – 1 семестр
Зачет –2 семестр
Екатеринбург — 2009
3
Рабочая программа по дисциплине «Ботаника с основами фитоценологии. Часть 1: анатомия и морфология
растений»
Уральский государственный педагогический университет.
Екатеринбург, 2009. 20 с.
Составитель:
Профессор кафедры ботаники и методики обучения биологии, доктор биол. наук Г.И.Таршис
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ботаники и методики обучения биологии УрГПУ
Протокол № 1 от 14.09.09 г. Зав. кафедрой
А.П. Дьяченко
3
I. Введение
Ботаника как комплекс наук о растениях. Основные ботанические дисциплины: систематика, морфология, анатомия, физиология, эмбриология,
палеоботаника, экология, география растений, фитоценология, и другие, в сферу которых входит изучение биоразнообразия, строения, функций,
происхождения, эволюции, а также представления о растительных сообществах, закономерностях расселения на Земле, использовании и охране растений.
Цель курса «Анатомия и морфология растений» — ознакомить студентов с общими принципами структурной организации растений.
Задачи, необходимые для достижения поставленной цели:
1. Изучить топографические закономерности макро- и микроструктуры растений;
2. Понять, что растения представляеют целостную структурно-функциональную систему, адаптированную к жизни в определенных экологических
условиях на Земле, исторически сложившуюся в процессе длительной эволюции.
3. Осознать необходимость познания и охраны растительного мира.
3
II. Учебно-тематический план
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
Наименование темы,
раздела
Введение в предмет
Морфолого-анатоми
ческая
дифференциация
высших растений
Ткани высших
растений
Строение
вегетативных
органов
Метаморфозы
вегетативных
органов
Морфологические
основы
репродуктивной
биологии растений
Экологические
группы и жизненные
формы растений
ИТОГО:
Всего
тудое
мкост
ь
Аудиторные часы
Все
го
Лек
ции
16
34
6
22
54
Самос
тоятел
ьная
работа
Практич
ески
е
Лабо
ратор
ные
6
8
6
8
10
12
28
10
6
12
26
48
26
10
6
10
22
26
10
6
4
16
38
18
12
6
20
30
10
8
2
20
246
120
60
42
126
18
3
III. Содержание дисциплины
1. Введение
Краткий очерк истории морфологии и анатомии растений с первоначальных представлений античных естествоиспытателей до современного этапа
развития структурной ботаники. Характеристика основных понятий и методов исследования анатомии и морфологии растений.
2. Морфолого-анатомическая дифференциация
высших растений
Структура типичной растительной клетки. Функции и строение органоидов. Своеобразие строения клеток растений, отличающее их от структуры
клеток животных организмов. Особенности структурной организации одноклеточных, нитчатых, ценоцитных и многоклеточных бурых, зеленых, харовых
водорослей. Гипотезы происхождения высших растений. Внешний вид древнейших наземных растений: куксонии, голороса, ринии, астероксилона.
Гипотетическая модель предков высших растений. Палеоботанические материалы, подтверждающие правильность теломной теории строения древнейших
высших растений. Выход растений на сушу – как важнейшее событие в эволюции растительного мира, определившего перестройку внешней и внутренней
организации тела растений в условиях наземно-воздушной среды. Расчленение тела древнейших растений на подземную и надземную части; разделение
функций и возникновение специализированных групп клеток – тканей. Ветвление, его типы и биологическое значение. Две линии возникновения листьев
у высших растений: микрофильная и макрофильная. Возникновение придаточных корней из ризомоидов древнейших риниофитов (представления
А.Л.Тахтаджяна). Внутренняя дифференциация тела древнейших наземных растений, связанная с выработкой их приспособления к жизни в
наземно-воздушной среде.
3. Ткани высших растений
Основы учения о тканях. Классификация тканей. Характерные особенности меристем. Постоянные ткани.
Покровные ткани и их мультифункциональность. Особенности строения эпидермы. Типы устьичных аппаратов магнолиофитов. Структурное
разнообразие трихом. Вторичная и третичная покровная ткань, особенности структуры и свойств пробки и корки. Фотосинтезирующие ткани;
особенности строения и функции хлоренхимы.
Проводящие ткани. Ксилема и её элементы: трахеиды и сосуды. Основные типы утолщения оболочек элементов ксилемы: кольчатые, спиральные,
пористые. Последовательный ход эволюционных преобразований водопроводящих элементов. Флоэма. Структура элементов флоэмы, особенности их
развития и функции. Вопросы эволюции элементов флоэмы.
Запасающие ткани. Основные формы запасных веществ в растительных клетках. Специфика водозапасающей ткани.
Секреторные или выделительные ткани. Экзогенные и эндогенные структуры: гидатоды, железистые волоски, нектарники, слизевые, мирозиновые,
кристаллоносные и другие клетки – как вместилища веществ.
Типы межклетников и разнообразие секретируемых веществ, накапливаемых растениями. Ткани проветривания или воздухоносные ткани.
Специализированная воздухоносная ткань – аэренхима, особенности её структуры у высших растений.
Механические ткани – колленхима и склеренхима; структура, характер расположения и механические свойства. Разнообразие форм склереид.
4. Строение вегетативных органов
3
Начальные этапы развития высшего растения из семени. Последовательность развития вегетативных органов спорофита семенных растений.
Корень и побег – основные вегетативные органы семенных растений. Морфология корня и корневых систем растений. Функции корня. Современные
аспекты происхождения и эволюции корня у высших растений. Развитие первично гоморизной, аллоризной, вторично гоморизной и аллогоморизной
корневых систем растений. Наличие гетероризии в корневых системах. Анатомическое строение корня. Апикальные меристемы корней. Зоны роста,
поглощения веществ и дифференциации постоянных тканей. Особенности строения первичной коры и стелы корня у высших растений. Закономерности
вторичного утолщения корней у голосеменных и двудольных покрытосеменных растений. Развитие боковых и придаточных корней.
Побег и система поблегов. Морфология побега и особенности его формирования из апикальной меристемы. Типы побегов, почкосложения и
листосложения. Закрытые и открытые почки, их расположение на побегах по отношению к поверхности почвы. Листорасположение, его основные типы.
Понятие о пластохроне и метамерия побега. Анатомия стебля. Строение конуса нарастания и дифференциация проводящих тканей в стебле. Типы
анатомического строения стеблей двудольных и однодольных растений. Стелярная теория. Особенности вторичного утолщения стеблей у древесных
растений. Строение многолетних ветвей и стволов у хвойных и лиственных пород древесных растений. Деятельность камбия и феллогена.
Функции, морфология и анатомия листьев. Разнообразие и типы простых и сложных листьев. Гетерофиллия. Анатомия листовой пластинки. Три
основных типа микростурктуры листьев покрытосеменных растений. Проводящая система листьев. Влияние экологических условий на строение
вегетативных органов растений.
5. Метаморфозы вегетативных органов
Вклад К.Линнея и И.В.Гёте в учение о метаморфозе органов. Онтогенетические и эволюционные аспекты метаморфоза вегетативных органов на
современном этапе. Разнообразие метаморфизированных подземных побегов (корневища, клубни, луковицы, клубнелуковицы, столоны) и идентификация
их природы.
Основные метаморфозы надземных побегов - кладодии, колючки, усики, филлокладии, шипы; и листьев – колючки, усики, филлодии, ловчие листовые
органы или аппараты хищных растений.
Метаморфозы корней и органов сложной корнепобеговой природы: корнеплоды, корневые клубни, контрактильные, досковидные, ходульные,
воздушные корни пневматофоры и ассимилирующие корни. Идентификация корневой природы метаморфозов корней по наличию радиального
проводящего пучка и экзархной первичной ксилемы в стеле на поперечном срезе органа.
6. Морфологические основы репродуктивной биологии
растений
Типы размножения и воспроизведения высших растений. Способность к регенерации – основа вегетативного размножения растений и образования
генетически одинаковых (идентичных) особей. Два альтернативных процесса: оплодотворение и редукционное деление (мейоз) в цикле развития
растения. Двухэтапность процесса размножения как чередование бесполого поколения (спорофита) и полового поколения (гаметофита) или спорофитной
и гаметофитной фазы в цикле развития высших растений. Морфобиологическое разнообразие репродуктивных структур архегониальных растений.
Архегонии и антеридии представителей отдела Моховидных, Плауновидных, Хвощевидных, Папоротниковидных. Морфологические особенности
спорангиев, характерных для равноспоровых и разноспоровых архегониальных растений.
Органы спороношения у голосеменных и покрытосеменных растений. Особенности генеративного размножения семенных растений.
3
Гипотезы происхождения цветка. Морфологический анализ цветков магнолиофитов и их структурное разнообразие. Классификация типов соцветий.
Микроспорогенез и формирование мужского гаметофита. Мегаспорогенез и развитие женского гаметофита. Процессы цветения, опыления и двойного
оплодотворения у покрытосеменных. Особенности развития зародыша и эндосперма семян.
Морфология семян и проростков.
Основные типы плодов. Распространение плодов и семян дикорастущих видов. Значение плодов и семян в жизни человека.
7. Экологические группы и жизненные формы растений
Разнообразие приспособлений растений к условиям обитания. Основные экологические группы растений: морфологические и анатомические
особенности ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, гидрофитов и др. Общие представления и классификации жизненных форм растений. Система
жизненных форм растений по Теофрасту, Раункиеру, И.Г.Серебрякову, А.Лукасевичу и др.
Монокарпические и поликарпические растения.
Возрастные этапы многолетних травянистых и древесных растений. Сезонные явления в жизни растений.
3
IV. Самостоятельная работа
Темы, вынесенные на самостоятельное изучение:
- история ботаники от Теофраста до ХУШ века;
- развитие ботаники в ХУШ-Х1Х веках;
- ботаника и ботаники в ХХ веке
Примерные темы контрольных работ:
- строение и функции органоидов растительной клетки;
- характеристика структурных и функциональных особенностей основных типов тканей;
- морфолого-анатомические особенности основных вегетативных органов высших растений;
- циклы воспроизведения семенных растений (голосеменных и покрытосеменных).
Примерные темы курсовых:
1. Сравнительная характеристика представителей царств живой природы.
2. Высшие растения и их главнейшие отличия от низших растений.
3. Гипотезы и теории происхождения цветка и плода покрытосеменных.
4. Учение о метаморфозах вегетативных органов растений. Его история и современное состояние.
5. Биоморфология как самостоятельная комплексная научная дисциплина, её предмет исследования, история становления и новые направления
развития.
Вопросы для экзамена:
1. Царство растений: своеобразие его представителей и роль в существовании биосферы.
2. Краткая история развития ботаники от Теофраста до наших дней.
3. Важнейшие направления ботанических исследований в настоящее время.
4. Специфика строения растительной клетки.
5. Клеточная теория строения организмов и её роль в развитии биологии.
6. Способы деления ядра и клетки (митоз, амитоз, эндомитоз, мейоз) и их биологическое значение.
7. Краткая характеристика и классификация типов тканей.
8. Структура, закономерности деления и распределения в теле растения меристем.
9. Структура и функции покровных тканей.
10. Механические ткани: общие черты строения, размещения в теле растения. Значение механических тканей.
11. Характеристика проводящих тканей: структура, функции, расположение, образование, эволюция элементов ксилемы и флоэмы.
Вопросы для зачета
3
1. Строение семян цветковых растений.
2. Типы проростков двудольных и однодольных растений.
3. Корень. Определение, функции, вопросы происхождения и эволюции корня. Типы корневых систем.
4. Первичное и вторичное анатомическое строение корня.
5. Морфология побега.
6. Первичное и вторичное анатомическое строение стебля.
7. Строение древесины и коры в стеблях деревьев.
8. Метаморфозы вегетативных органов растений.
9. Типы размножения растений. Биологическое значение бесполого и полового размножения.
10. Способы естественного и искусственного вегетативного размножения.
11. Циклы развития, чередование ядерных фаз и смена поколений (спорофита и гаметофита) у высших растений.
12. Общая характеристика семенного размножения голосеменных и покрытосеменных растений. Морфология цветка. Строение и функции околоцветника,
андроцея и гинецея.
13. Процесс двойного оплодотворения у цветковых. Развитие зародыша, семени, плода.
14. Гипотезы происхождения цветка.
15. Морфология и биологическое значение соцветий.
16. Типы плодов и способы их распространения.
17. Анатомо-морфологические особенности представителей основных экологических групп растений.
18. Классификация и характеристика жизненных форм растений.
19. Вопросы интродукции эндемов Урала.
Примерные темы выпускных квалификационных работ:
1. Закономерности внутривидовой изменчивости плодов представителей семейств Магнолиофитов.
2. Особенности изменчивости вегетативных органов у видов двудольных и однодольных покрытосеменных растений.
3. Общие закономерности симметрии вегетативных и генеративных органов высших растений.
4. Явление конвергенции в растительном мире и его проявления у отдельных видов, органов и структур.
5. Эколого-анатомические особенности структурных признаков подземных органов растений бикультиваторов золоотвалов тепловых
электростанций Урала.
6. История развития ботанических исследований на Среднем Урале в ХХ столетии.
7. Основные проблемы охраны растительного мира в регионе и достижения в этой области.
3
V. Требования к уровню подготовки выпускников, обучающихся по данной программе
Студент должен знать:
— главные этапы становления и развития растений;
— предмет, задачи и методы анатомии и морфологии растений;
— принципы, лежащие в основе ведущих теорий и учений (например учения о жизненных формах, об экологических группах и т.п.);
— основные термины и понятия анатомии и морфологии растений;
— особенности циклов воспроизводства, и принципы распространения типичных представителей главных таксонов растительного царства;
— закономерности и направления филогении растений;
— способы охраны редких и исчезающих видов;
— региональную флору (в количестве не менее 50 видов);
Студент должен уметь:
— работать с микроскопом, бинокулярной лупой и другими приборами, необходимыми для идентификации определяемых растений.
— определять растения, пользуясь стандартными ключами и справочниками определителями.
— препарировать цветки представителей основных семейств региональной флоры, делать гербарий, изготовлять временные и постоянные
препараты для микроскопирования, собирать, фиксировать и хранить растительный материал для использования в научных и учебных целях.
— работать с литературными источниками, логически обобщать полученный теоретический материал.
— использовать знания по анатомии и морфологии растений в учебном процессе средней школы.
3
VI. Учебно-методическое обеспечение программы
1. Видеомагнитофон и телевизор для демонстрации учебных фильмов, кодоскоп, компьютер;
2. Таблицы с изображениями типичных представителей основных таксономических групп растений; серия иллюстраций на прозрачных пленках
для кодоскопа;
3. Учебные фильмы: «Побег», «Водоросли», «Экологические системы», «Ботанический сад УрО РАН».
4. Тест «Ботаника с основами фитоценологии. Часть 1. Анатомия и морфология растений». Аттестационные педагогические измерительные
материалы для измерения уровня освоения дисциплины студентами географо-биологического факультета УрГПУ. Специальность 032400 «Биология».
Составители: профессор кафедры ботаники и методики обучения биологии УрГПУ, доктор биологических наук Таршис Г.И.
5. Бинокулярные лупы МБС–1, микроскопы С1У4.2, оборудование для приготовления препаратов (предметные и покровные стекла, пинцеты,
пипетки, препаровальные иглы, марлевые салфетки, химические стаканы, чашки Петри), постоянные и влажные препараты типичных представителей
основных таксономических групп растений, гербарий низших и высших растений.
Основная литература
1. Алексеев Е. Б., Губанов И. А., Тихомиров В. Н. Ботаническая номенклатура. — М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1989.
2. Васильев А.Е., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Серебрякова Т.И. Ботаника. Анатомия и морфология растений. – М.: Просвещение, 1988.
3. Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений. 3-е изд. — М.: Просвещение, 1981.
4. Лотова Л.И. Морфология и анатомия высших растений. – М.: Эдиториал УРСС, 2000.
5. Левина Р.Е. Морфология и экология плодов. – Л.: Наука, 1987.
Дополнительная литература
6. Атлас ультраструктуры растительных тканей / под ред. М.Ф. Даниловой и Г.М. Козубова. — Петрозаводск: «Карелия», 1980.
7. Вальтер Г. Растительность Земного Шара. Т. 1–3. — М.: Прогресс, 1972, 1974, 1975.
8. Верзилин Н. Путешествие с домашними растениями. — Л.: Детская литература, 1965.
9. Вехов В.Н., Лотова Л.И., Филин В.Р. Практикум по анатомии и морфологии растений. — М.: Изд-во МГУ, 1980.
10. Горышина Т. К. Экология растений. — М.: Высшая школа, 1979.
11. Даддингтон К. Эволюционная ботаника: — М.: Мир, 1972.
12. Жизнь растений. В 6-ти томах. — М.: Просвещение, 1974-82.
13. Жуковский П. М. Ботаника. — М.: Колос, 1982;
14. Землинский С. Е. Лекарственные растения СССР. — М.: Медгиз, 1958.
15. Имс А. Морфология цветковых растений. — М.: Мир, 1964.
16. Красная книга РСФСР / Ред. Тахтаджян А. Л. — М.: Росагро пром из дат, 1988.
17. Мейен С. В. Следы трав индейских. — М.: Мысль, 1981.
18. Мейен С. В. Основы палеоботаники. — М.: Недра, 1987.
19. Первухина Н.В. Проблемы морфологии и биологии цветка. — Л.: Наука, 1970.
20. Практикум по анатомии растений / Ред. Д.А. Тарановского. — М.: «Высшая школа», 1979.
21. Раздорский В. Ф. Архитектоника растений. — М.: Сов. наука, 1955.
3
22. Растительный мир Земли / Ред. Фукарек Ф. — М.: Мир, 1982.
23. Роллан Ж.-К., Селоши А. и др. Атлас по биологии клетки. Пер. с франц. — М.: Мир, 1978.
24. Сааков С. Г. Оранжерейные и комнатные растения и уход за ними. — Л.: Наука, 1983.
25. Серебряков И.Г. Морфология вегетативных органов высших растений. — М.: Сов. культура, 1952.
26. Словарь ботанических терминов / Ред. Дудка И.А. — Киев: Наукова думка. 1984.
27. Строчкова А.В., Шафранова Л.М., Шорникова Н.И. Учебно-методическое пособие к курсу общей ботаники (для студентов-заочников пед.
институтов) — М.: Просвещение, 1979.
28. Основы эволюционной морфологии покрытосеменных. — М.-Л.: Наука, 1964.
29. Тахтаджян А. Л. Происхождение и расселение цветковых растений. — Л.: Наука, 1970.
30. Тахтаджян А. Л. Флористические области Земли. — Л.: Наука, 1978.
31. Федоров А.А., Кирпичников М.Э., Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. В 4-х т. — М.-Л.: Наука, 1956-1979.
32. Щербакова А. А. История ботаники в России до 60-х годов XIX в. — Новосибирск: Наука, 1979.
33. Эсау К. Анатомия растений. Пер. с англ. — М.: Мир, 1969.
34. Эсау К. Анатомия семенных растений. Пер. с англ. Кн. 1-2. — М.: Мир, 1980.
3
VII. Выходные данные автора программы
Таршис Галина Ильинична,
доктор биологических наук,
профессор кафедры ботаники и методики обучения
биологии Уральского государственного педагогического
университета,
336–15–96 (раб.); 233-28-65 (дом.).
3
Рабочая программа
по дисциплине «Ботаника с основами фитоценологии.
Часть 1: Анатомия и морфология растений»
для специальности 032400 «Биология»
Подписано в печать _____________ Формат 60 х 84/16
Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. ____________
Уч.-изд. л.________Тираж________экз.
Заказ__________________
Издательство Уральского государственного педагогического университета.
Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26.