Біологія - Навчальный посібник - В. О. Мотузний 2009

Частина IІ. Ботаніка
1. Ботаніка - наука про рослини

Різноманітність, будову, розмноження, розвиток, поширення і походження рослин та рослинних угруповань, а також місце рослин у природі та в житті людини вивчає ботаніка. Вона тісно пов’язана з аграрною і медичною науками, ґрунтознавством і лісівництвом, хімією, фізикою, геологією, зоологією й математикою. Одне з першорядних завдань ботаніки — розроблення наукових основ охорони і раціонального використання природних рослинних ресурсів. Особливо велика увага приділяється вивченню та охороні рідкісних і зникаючих рослин, занесених до Червоної книги, оскільки втрата кожного виду — це не тільки зменшення різноманіття рослин, а й порушення екологічного балансу, який формувався впродовж багатьох тисячоліть.

Ботаніку, яка є частиною біології, у свою чергу, поділяють на ряд окремих наук, завданням якйх є вивчення тих чи інших закономірностей будови і життя рослин або рослинного покриву. Морфологія — наука про закономірності зовнішньої і внутрішньої будови рослин та їх формоутворення протягом індивідуального та історичного розвитку. Частиною морфології є анатомія рослин — наука, що вивчає внутрішню будову таломів і органів. Зародження і розвиток окремої особини від проростання насіння або спори до формування усіх генетично визначених структур вивчає ембріологія.

У процесі розвитку морфології відокремилися більш спеціалізовані науки: цитологія (закономірності будови і розвитку клітини); гістологія (закладання, розвиток і будова тканин); палінологія (закономірності будови пилку і спор).

Систематика — наука про різноманітність видів і причини цієї різноманітності. Географія рослин (фітогеографія) — вивчення закономірностей поширення і розподілу рослин та їхніх угруповань на суходолі та у водних просторах. Екологія рослин — вивчення взаємозв’язку рослин між собою, з іншими організмами та з навколишнім середовищем. Фізіологія рослин — наука про закономірності життєдіяльності рослин (обмін речовин, ріст, ритми розвитку, розмноження тощо). Палеоботаніка — наука про викопні рослини минулих геологічних епох.

Загальна характеристика царства Рослини. Царство Рослини налічує близько 500 тис. видів. Серед рослин розрізняють такі систематичні групи: водорості, спорові (мохи, хвощі, папороті) та насінні рослини (голо- і покритонасінні), які мають різноманітні життєві форми. Більшість представників царства — автотрофні організми (фототрофи).

Наукові назви рослин. Наукові назви всіх таксонів, крім виду, виражають одним словом. В багатьох випадках навіть у перекладі однією мовою певна тварина чи рослина має кілька назв (чорногуз, лелека, бузько та ін.). Вид, за пропозицією К. Ліннея, позначається двома словами латинською мовою, щоб у перекладі на будь-яку мову можна було чітко ідентифікувати організми. Таку назву видів називають бінарною. Перше слово позначає рід, до якого належить вид, друге (разом з першим) — його видову назву. Рід рослини позначають переважно іменником, який пишуть з великої літери, а вид — здебільшого прикметником з малої. Після назви рослини ставлять першу літеру (або перші літери) прізвища автора, який вперше описав і назвав рослину, і крапку. Наприклад, Equisetum arvense L. — хвощ польовий. Літера L. — перша літера прізвища К. Ліннея, який назвав цю рослину.

Різноманітність рослинного світу і особливості його поширення на земній кулі. За далеко не повними даними, на Землі є близько 500 тис. видів рослин.

Поширення рослин на земній кулі визначається екологічними чинниками та здатністю рослин адаптуватися до умов існування. Одним із потужних абіотичних чинників, що впливають на поширеність рослин, є вода, яка, образно кажучи, є колискою життя. Нестача вологи помітно впливає на ріст і формування різних органів, їх будову та загальний розвиток рослин. Так, посушливий клімат Середземномор’я сприяє поширенню рослин з вічнозеленими шорсткими шкірястими листками (олеандр) і рослин-сукулентів, тобто рослин із соковитими, насиченими водою стеблами (стеблові сукуленти) або соковитими листками (листкові сукуленти) чи листками у вигляді колючок (молочаї, кактуси). Рослини з підземною видозміною пагона — цибулиною також своєрідно пристосувалися до розвитку в умовах недостатнього зволоження. Вони утворюють листки і цвітуть лише в період, коли випадають опади або ґрунт насичений талими водами. Це так звані ефемероїди. Коли настає посушливий період, їх надземна частина відмирає, а цибулини за допомогою втягувальних коренів заглиблюються в ґрунт (тюльпан, пізньоцвіт осінній тощо).

За відношенням до умов зволоження визначають такі основні екологічні групи рослин: гідрофіти, гігрофіти, мезофіти й ксерофіти.

На поширеність рослин впливає і світло, яке є одним із чинників фотоперіодизму. Різні групи рослин неоднаково реагують на тривалість освітлення. Одні адаптувалися як рослини довгого дня (наприклад, жито, ячмінь, овес, горох), інші — як рослини короткого дня (зокрема, кукурудза, бавовник, просо, рис), що пов’язано з місцем їх росту й походження. Рослини північних широт — це переважно рослини довгого дня, південних — короткого. Без певної кількості світла рослини не цвітуть і не плодоносять.

Пристосування рослин до сумісного існування в угрупованні виявляється у вертикальному та горизонтальному поділі фітоценозу на структурно-функціональні елементи, які виконують різну роль у перетворенні й накопиченні речовин та енергії.

Вертикально рослинне угруповання поділяється на яруси. Ярус — це частина рослинного угруповання, в якому асимілюючі (листки, стебла) або запасаючі (бульби, цибулини, корені) органи рослин перебувають на одній висоті або глибині відносно рівня ґрунту чи поверхні води. Особливо чітко виявляється ярусна будова лісових фітоценозів (мал. 2.1). Їхній верхній ярус утворюють крони найвищих дерев; другий — нижчі дерева, або підріст; третій — кущі (підлісок); четвертий — трави й кущі; у п’ятому, надґрунтовому, ярусі ростуть мохи, лишайники, гриби.

Мал. 2.1. Яруси фітоценозу

Ярусами розміщені й підземні органи рослин — корені, бульби, кореневища тощо. При цьому спостерігається своєрідна зворотна, «дзеркальна», ярусність: найглибше у ґрунт проникає коріння високих дерев, вище розміщене коріння кущів, ще ближче до поверхні — коріння трав’янистих рослин, проростків, мікориза тощо. Верхній шар ґрунту становить особливий ярус — лісову підстилку.

У горизонтальному напрямку фітоценози також розчленовуються на окремі елементи, в яких закономірно переважають певні види і поєднання яких повторюються. Такі частини угруповань називають синузіями. Вони зазвичай збігаються з певними елементами мікрорельєфу (горбами, западинами тощо) і відображають розподіл тих чи інших чинників середовища всередині фітоценозу (наприклад, плями світлолюбних рослин у «вікнах» густого лісу або групи посухостійких рослин на купинах серед болота).

Ритміка розвитку рослинного угруповання виражається сезонною мінливістю, зумовленою різними біологічними властивостями видів, що його утворюють. Це явище називають ярусністю в часі. Воно має велике значення для максимального використання речовин та енергії у фітоценозі й визначається кліматичними особливостями місця існування угруповання.

Поняття про флору і рослинність. Флора — історично складена сукупність видів рослин певної території чи ділянок рослинності. Формується в процесі еволюції рослинного світу у взаємозв’язку з геологічною історією та фізико-географічним середовищем. Розрізняють сучасну флору та флору минулих геологічних часів (наприклад, флора силурійська, девонська, карбонова та ін.). Поняття «флора» вживають стосовно сукупності рослин всієї земної кулі, окремих материків, будь-якої природно обмеженої ділянки земної поверхні, окремої країни тощо. Флороюназивається повний список або монографічне зведення видів рослин, які зростають на певній території.

До складу кожної флори входять свої ендемічні (властиві лише цій флорі) родини, ще частіше — ендемічні роди і значна кількість ендемічних видів. Зазвичай флори не замкнені, види проникають в інші флористичні області незалежно від людини, але більшою мірою завдяки їй.

Рослинність — сукупність рослинних угруповань (фітоценозів) планети в цілому або її окремих регіонів та місцевостей. Розрізняють природну (первинну і вторинну) та антропогенну рослинність (синантропну, сегетальну, рудеральну), а також сучасну рослинність та рослинність минулих геологічних періодів. Рослинність характеризується фітоценотичною структурою, типами життєвих форм, чисельністю особин, видовим складом, особливостями екологічних зв’язків, сезонної ритміки фітоценозів, історії їх розвитку тощо.

Поняття про життєві форми рослин. Життєва форма (мал. 2.2) — зовнішній вигляд (габітус) рослини, що відображає її пристосованість до умов середовища. Життєві форми рослин, не обов’язково пов’язаних спорідненістю, в яких спостерігаються подібні пристосувальні ознаки, класифікують. Найпростішою є така класифікація вищих рослин: дерева (мають основне багаторічне розгалужене або нерозгалужене здерев’яніле стебло чи стовбур); кущі, напівкущі (рослини з багаторічними здерев’янілими бічними пагонами, що відгалужуються від первинного пагона біля поверхні ґрунту); одно-, дво- та багаторічні трави (із м’яким або соковитим стеблом, яке може слабко дерев’яніти); сукуленти, епіфіти, ліани, ефемери (однорічні з коротким періодом вегетації); ефемероїди (багаторічні з коротким строком вегетації). Наприклад, кактуси і деякі молочаї утворюють життєву форму стеблових сукулентів. У нижчих рослин виділяють одноклітинну, колоніальну, нитчасту, сифональну, пластинчасту й таломну (сланеву) життєві форми.

Мал. 2.2. Життєві форми рослин:

а — дерева; б — кущі; в — кущики; г — напівкущі; д — багаторічні трави (жирними лініями позначено багаторічні частини рослин; подвійними штриховими — ті, що відмерли в минулому році; одинарною штриховою — ті, що відімруть у кінці першого вегетаційного періоду)

Життєва форма виникає в результаті довготривалого природного добору за певних умов середовища. Конкретна життєва форма кожної рослини може змінюватися в онтогенезі. Один і той самий вид рослин в різних умовах може мати різні життєві форми (дуб, ялина тощо у лісовій зоні гір — високостовбурні дерева, а на північних і висотних межах ареалу — кущі або сланкі форми). Склад життєвих форм в рослинних угрупованнях відображає екологічні умови і стратегію життя окремих груп рослин.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити