МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО»
УТВЕРЖДЕНО
Ученым советом биологического факультета протокол № 9 от 13 марта 2014 г.
Программа вступительных испытаний в аспирантуру по направленности «Ботаника» (03.02.01) Нижний Новгород, 2014 1. ОБЩЕЕ ВВЕДЕНИЕ.
Растительный мир как составная часть биосферы. Автотрофные, гетеротрофные и симбиотрофные организмы, их роль в круговороте веществ и преобразовании энергии на Земле. Космическая роль зеленых растений. Роль растений в жизни человека.
Разнообразие растений. Царства живого мира. Уровни морфологической организации растений. Одноклеточные, неклеточные, колониальные и многоклеточные организмы. Низшие и высшие, слоевищные и побеговые растения.
Место ботаники в системе биологических наук и общеобразовательное значение ботаники.
Краткий очерк развития ботаники. Основные разделы и перспективы развития современной ботаники.
2. ОСНОВЫ СТРУКТУРНОЙ БОТАНИКИ (ВКЛЮЧАЯ МОРФОЛОГИЮ,
ЦИТОЛОГИЮ, АНАТОМИЮ И ЭМБРИОЛОГИЮ РАСТЕНИЙ).
Растительная клетка.Общая характеристика эукариотической растительной клетки. Развитие представлений о клетке в связи с совершенствованием методов её изучения. Значение теории клеточного строения организмов.
Общая организация типичной растительной клетки. Отличия клеток растений и животных. Связь этих отличий с типом обмена веществ. Прокариоты и эукариоты.
Разнообразие клеток растений.
Цитоплазма. Физические свойства и химический состав. Субмикроскопическая структура. Значение мембранной организации и коллоидного состояния протопласта.
Структура и функции мембран.
Органеллы клетки, ограниченные одной мембраной. Эндоплазматическая сеть.
Аппарат Гольджи и диктиосомы. Сферосомы. Лизосомы. Вакуоли, их возникновение и строение. Тонопласт. Клеточный сок, его состав. Осмотические явления в клетке и их значение для жизни растений. Тургор, сосущая сила, плазмолиз. Многообразие функций вакуолей.
Митохондрии и пластиды. Митохондрии, их структура и функции. Понятие о пластидах и хроматофорах. Типы пластид, их субмикроскопическая структура: оболочкпа, строма, тилакоиды. Пигменты пластид. Хлоропласты, их структура и функции.
Первичный крахмал. Структура и функции лейкопластов. Вторичный крахмал.
Хромопласты, их биологическая роль. Онтогенез и взаимопревращения пластид. Теория происхождения пластид и митохондрий.
Запасные вещества и эргастические включения. Формы запасных углеводов, жиров, белка и их место в клетке. Кристаллы. Использование человеком запасных веществ растительных клеток.
Клеточная оболочка. Общая характеристика. Химический состав. Молекулярная организация оболочки: скелетные вещества, матрикс, инкрустирующие вещества. Синтез и транспорт компонентов оболочки.
Биологическая роль клеточной оболочки. Передвижение веществ через оболочку.
Понятие об апопласте.
Формирование первичной оболочки. Плазмодесмы и поровые поля. Понятие о симпласте. Вторичная оболочка: состав, строение, физические свойства. Поры, их типы.
Вторичные изменения химического состава и свойств оболочек: одревеснение, опробковение, кутинизация, ослизнение, минерализация. Биологическое значение этих процессов.
Мацерация. Формирование межклетников, их типы.
Фазы развития растительных клеток: меристематическая, растяжения, дифференциации, зрелости, старения. Симпластный и интрузивный рост клеток.
Омнипотентность эмбриональных клеток. Дедифференциация.
Ткани.
Определение понятия. Принципы классификации тканей. Простые и сложные ткани.
Идиобласты.
Образовательные ткани. Цитологические особенности. Классификация меристем.
Инициальные клетки и их производные. Зональность верхушечных меристем.
Направления делений клеток. Понятие о гистогенах: протодерма, прокамбий, основная меристема. Понятие о первичных и вторичных тканях.
Покровные ткани. Эпидерма, её функции. Особенности строения клеток. Устьица.
Кутикула и восковой налет. Трихомы и эмергенцы, их типы и функции. Перидерма, её строение, образование, биологическое значение. Чечевички. Корка, её образование и значение.
Ассимиляционные ткани. Запасающие ткани. Аэренхима.
Выделительные ткани: железистые трихомы, нектарники, гидатоды, эфирномасляные клетки, смоляные каналы, млечники.
Всасывающие ткани. Ризодерма: формирование, строение, функции. Трихобласты и атрихобласты. Корневые волоски. Веламен.
Экзодерма и эндодерма как ткани, регулирующие прохождение веществ.
Механические ткани: их значение, расположение в теле растений. Особенности колленхимы, её типы. Склеренхима. Волокна и склереиды.
Проводящие ткани. Общая характеристика. Типы и функции проводящих тканей.
Общие черты флоэмы и ксилемы. Ксилема. Трахеальные элементы: трахеиды и сосуды, их типы, развитие, строение. Перфорации. Эволюция трахеальных элементов. Древесинная паренхима и волокна либриформа. Флоэма. Ситовидные поля и ситовидные пластинки.
Развитие ситовидных трубок, их строение. Клетки- спутницы. Паренхима и волокна флоэмы.
Прото- и метаксилема, прото- и метафлоэма, их особенности. Вторичная ксилема и вторичная флоэма. Проводящие пучки, их типы.
Основные направления морфологической эволюции растений. Особенности морфологической эволюции фототрофных растений: увеличение поверхности тела, принцип соотношения величины и формы. Возникновение многоклеточности и дифференциация тела. Потеря подвижности. Длительное нарастание, возникновение меристем. Ветвление и формирование системы осей.
Возникновение органов и тканей высших растений в связи с выходом на сущу.
Гомойогидрические и пойкилогидрические растения. Возникновение основных вегетативных органов.
Вегетативные органы растений.
Корень и корневая система. Корень: определение, функции. Эволюционное происхождение корня. Зоны корня. Верхушечная меристема и её деятельность. Корневой чехлик. Ризодерма. Дифференциация первичной коры и центрального цилиндра.
Первичное анатомическое строение корня. Заложение камбия и образование вторичных проводящих тканей. Роль перицикла во вторичном утолщении. Заложение феллогена, развитие перидермы, отмирание первичной коры.
Ветвление корней. Главный, боковые, придаточные корни. Типы корневых систем.
Явления обновления и отмирания корней в корневых системах.
Дифференциация корней в корневых системах, их специализация. Ростовые, сосущие, эфемерные, втягивающие и запасающие корни. Корнеплоды, корневые шишки, корни-подпорки, ходульные корни, пневматофоры, воздушные корни. Изменения корней при симбиозе и паразитизме.
Побег и система побегов. Общая характеристика побега. Определение и функции побега. Общая морфология побега, его метамерность. Разнообразие побегов. Удлиненные и укороченные, годичные и элементарные побеги.
Ветвление, его типы. Строение почки как зачатка побега. Открытые и закрытые почки. Почкосложение и листосложение. Конус нарастания побега. Заложение зачатков листьев и боковых почек. Пластохрон. Развертывание побега из почки, интеркалярный рост междоузлий. Верхушечные, пазушные, спящие и придаточные почки, их значение, особенности формирования и расположения.
Стебель. Развитие анатомической структуры стебля. Первичное анатомическое строение стебля двудольных растений. Связь проводящих тканей стебля и листьев.
Первичное утолщение стебля и рост усиления.
Переход ко вторичному строению и работа камбия. Строение стеблей с длительным вторичным утолщением у голосеменных и двудольных цветковых растений. Строение древесины: образующие её элементы. Годичные слои. Типы и роль древесинной паренхимы. Примитивные и продвинутые признаки в структуре древесины. Заболонь, ядро; тиллообразование и его причины. Строение луба древесных растений. Нарастание и отмирание. Формирование корки.
Строение стебля однодольных растений. Утолщение стебля у древовидных однодольных.
Лист. Определение и функции. Эволюционное происхождение листовых органов.
Филлоиды, теломные листья. Морфология типичного листа цветкового растения:
основание, пластинка, черешок, прилистники. Влагалище, раструб. Морфологическое строение листовой пластинки. Листья простые и сложные. Жилкование.
Листорасположение и его особенности. Формулы и диаграммы листорасположения.
Ярусные категории (формации) листьев. Листовые серии. Гетерофиллия и анизофиллия. Листовая мозаика.
Анатомическое строение листа. Мезофилл, эпидерма, проводящая система и механические ткани листа. Влияние внешних условий на анатомическую структуру листа:
световые и теневые листья, ярусная изменчивость.
Длительность жизни листьев. Листопад, его механизм и значение.
Специализация и метаморфозы побегов и листьев. Подземные побеги: корневище, столоны и клубни, луковица и клубнелуковица, каудекс. Надземные побеги. Усы, побеги листовых и стеблевых суккулентов, кладодии, филлокладии, колючки, усики.
Видоизменения листьев и их частей: усики, филлодии, колючки, листья насекомоядных растений.
Функции и биологическое значение видоизмененных побегов и их частей.
Соцветия. Биологическое значение соцветий. Фрондозные и брактеозные, открытые и закрытые, ботрические и цимозные, простые и сложные соцветия. Эволюция соцветий.
Жизненные формы растений. Понятие габитуса растений. Взаимосвязь жизненной формы со средой. Классификация жизненных форм. Эволюция жизненных форм.
Семенное размножение у цветковых растений.
Цветок: определение, строение и функции. Типы цветков. Части цветка, их расположение на цветоложе и морфологическое разнообразие. Типы симметрии, формулы и диаграммы цветка.
Простой и двойной околоцветник, его строение, функции, развитие и происхождение.
Андроцей. Расположение тычинок в цветке, разнообразие их строения. Развитие и строение пыльника. Микроспорогенез. Мужской гаметофит. Двух- и трехклеточная пыльца. Спермии и пыльцевая трубка.
Гинецей. Плодолистики. Строение пестика. Типы гинецея, его эволюция. Типы плацентации. Верхняя и нижняя завязь.
Строение и типы семезачатков. Развитие семезачатка и мегаспорогенез.
Зародышевый мешок и его развитие.
Опыление у цветковых растений. Самоопыление и перекрестное опыление. Агенты опыления. Приспособления к разным способам опыления. Однодомные, двудомные и многодомные растения. Дихогамия, гетеростилия, их биологическое значение. Автогамия и её значение. Клейстогамия.
Двойное оплодотворение у цветковых растений, развитие зародыша и эндосперма.
Образование семени.
Семя цветкового растения. Семенная кожура, зародыш, эндосперм, перисперм.
Строение зародыша. Морфологические типы семян.
Покой семян. Условия их прорастания. Типы семян по скорости прорастания и сохранению всхожести. Функции семядолей. Надземное и подземное прорастание.
Строение проростков.
Плоды: определение, биологическое значение. Строение околоплодника.
Морфологическое разнообразие плодов и принципы их классификации. Гетерокарпия и гетероспермия, их биологическое значение. Приспособления плодов и семян к распространению.Введение. Общая характеристика высших растений. Неоднозначность трактовки понятия «растение» в современной науке. Общие закономерности строения и развития растений. Симметрия, полярность, корреляция. Аналогия и гомология.
Конвергенция, редукция, атавизм, абортирование. Содержание понятий морфология и анатомия растений. Задачи морфологии и анатомии растений. Значение для других разделов ботаники.
3. СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ.
Систематика как наука, объект, предмет и методы систематики, ее значение в биологии и практической деятельности человека. Особая роль систематики как синтетической науки. Диагностика и таксономия. Таксономические категории и таксоны.
Линии развития (клады) и уровни организации (грады), их отражение в системе.
Основные направления в систематике. Искусственные (Чезальпино, Турнефор, Линней), естественные (А. Жюссье, А.П. Декандоль и др.) и эволюционные (А. Браун, А. Энглер, Р. Веттштейн, Н.И. Кузнецов, А.Л. Тахтаджян, Р. Торн, Р. Дальгрен) системы. Вид как конкретная форма существования органического мира и основное понятие систематики. Критерии определения вида. Популяция и видообразование.
Характерные особенности низших и высших растений. Гипотезы происхождения высших растений. Архегониальные и цветковые. Споровые и семенные растения.
Гипотезы происхождения спорангиев и гаметангиев. Филогенетические связи отделов высших растений.
Основы систематики фотосинтезирующих прокариот (цианей), водорослей и грибов.
Отдел Цианопрокариоты (Синезелёные водоросли = Цианеи). Особенности строения клетки. Размножение. Порядки Хроококковые, Осцилляториевые, Ностоковые.
Распространение, экология, миксотрофность, термофильные формы, азотфиксация у синезелёных водорослей. Древность синезелёных водорослей. Работы А.А. Еленкина.
Теория А.А. Гайдукова о хроматической адаптации. Отдел Прохлорофитовые.
Особенности морфологии, цитологии, образа жизни Прохлорофитовых водорослей.
Общая характеристика эукариотических водорослей. Основные структуры (формы вегетативного тела водорослей (типы организации таллома): монадная, амебоидная (ризоподиальная), гемимонадная, коккоидная, нитчатая (трихальная), разнонитчатая (гетеротрихальная), «тканевая» (паренхиматозная), сифональная, сифонокладальная.
Вопрос о первичной форме строения. Возможные пути эволюции вегетативного тела водорослей.
Строение клетки эукариотических водорослей: клеточные покровы (плазмалемма, пелликула, перипласт, тека, целлюлозно-пектиновая оболочка), внутриклеточные структуры (ядро, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, хлоропласт=хроматофор, пиреноид. Стигма,двигательный аппарат - особенности морфологии и ультратонкого строения этих структур.
Размножение: вегетативное, бесполое и половое. Смена ядерных фаз и форм развития.
Распространение и экология водорослей, значение их в природе и хозяйстве человека.
Размножение водорослей: вегетативное (деление клетки надвое, фрагментация таллома, почкование, выводковые почки=пропагулы, клубеньки, столоны, акинеты), бесполое (зооспоры, апланоспоры, автоспоры), половое размножение и половой процесс (хологамия, изогамия, гетерогамия, оогамия, конъюгация, автогамия). Циклы развития водорослей (гаплофазный, гапло-диплофазный. Диплофазный). Возникновение смены форм развития («чередование поколений») и ее основные формы.
Основные экологические группы водорослей: водоросли водных мест обитания планктон, бентос, водоросли вневодных мест обитания (аэрофильные, эдафофильные) и приспособления водорослей к вневодному обитанию. Значение водорослей в природе и жизни человека.
Отдел Красные водоросли или багрянки. Талломы, их строение, пигменты, размножение. Смена ядерных фаз и форм развития у красных водорослей. Классы:
Бангиевые, Флоридеи. Порядки Бангиевые, Немалионовые, Гигартиновые, Церамиевые.
Основные представители. Происхождение и эволюция красных водорослей, их связь с синезелёными водорослями. Распространение и экология, использование красных водорослей человеком.
Отдел Зелёные водоросли. Строение клетки. Различные типы организации таллома.
Размножение. Деление на классы. Класс Собственно зелёные водоросли (Равножгутиковые). Порядок Вольвоксовые. Одноклеточные и колониальные представители. Онтогенез (работы И.Н. Горожанкина). Распространение и экология вольвоксовых. Порядок Хлорококковые: одноклеточные и колониальные формы.
Размножение. Эндофитные и симбиотические водоросли. Порядки Хетофоровые, Эдогониевые. Строение, способы размножения, распространение представителей этих порядков. Класс Ульвовые. Порядки Улотриксовые (Кодиоловые), Ульвовые. Класс Кладофорофициевые. Порядок Кладофоровые. Класс Бриопсидофициевые (Сифоновые).
Порядки Бриопсидовые, Халимедовые. Класс Трентеполиофициевые. Порядок Трентеполиевые.
Отдел Стрептофитовые или Стрептофиты. Класс Зигнемофициевые (Коньюгаты). Характерные особенности коньюгат. Принципы деления на порядки и их происхождение. Порядки Мезотениевые, Зигнемовые, Десмидиевые. Характеристика представителей, способы размножения, распространение в природе. Класс Клебсормидиофициевые (Колеохетофициевые). Порядок Колеохетовые. Класс Харовые.
Отдел Эвгленовые водоросли. Особенности строения, размножение, положение в системе, экология, значение в природе.
Отдел Динофитовые водоросли. Особенности строения клетки динофитовых водорослей. Движение, таксисы. Характеристика класса Динофициевые их представители.
Распространение и экология этих водорослей. Значение их в природе и жизни человека.
Отдел Диатомовые водоросли. Отдел Диатомовые водоросли. Строение клетки, пигменты, запасные вещества, движение, размножение: разные типы полового процесса.
Классы: Центрические, Перистые (пеннатные); важнейшие представители, распространение, экология. Планктонные и бентосные диатомовые. Значение в природе и жизни человека. Происхождение диатомовых водорослей.
Отдел Жёлтозелёные водоросли. Морфологические структуры. Способы размножения. Наиболее распространённые представители.
Отдел Золотистые водоросли. Типы морфологической организации таллома, пигменты, запасные вещества, способы размножения. Деление на классы, главнейшие представители. Распространение и экология золотистых водорослей. Движение и таксисы.
Значение в природе и хозяйстве человека.
Отдел Бурые водоросли. Строение таллома, пигменты, запасные вещества, способы размножения. Класс Фэозооспоровые: порядки Эктокарповые, Сфацеляриевые, Диктиотовые, Кутлериевые, Ламинариевые; класс Циклоспоровые: порядок Фукусовые.
Главнейшие представители, смена ядерных фаз и поколений у бурых водорослей.
Распространение, экология, использование бурых водорослей. Происхождение и эволюционные связи.
Грибы и грибоподобные организмы.Черты растительной и животной организации у грибов. Общая характеристика отдела в связи с гетеротрофным питанием (сапрофитность, паразитизм, промежуточные формы) и переходом к наземной жизни. Систематика.
Размножение: вегетативное, бесполое, половое, гетерокариоз, парасексуальный процесс.
Роль в биосфере и жизни человека.
Отдел Оомицеты. Особенности мицелия, химизм оболочки как доказательство своеобразия происхождения и эволюции оомицетов. Связь оомицетов с водной средой.
Образ жизни, водное и наземное существование. Порядок Саполегниевые: строение, размножение, образ жизни, распространение и вред, причиняемый рыбному хозяйству.
Порядок Пероноспоровые: переход от водной среды к наземной, от сапрофитизма – к паразитизму. Болезни растений, вызываемые оомицетами, меры борьбы с ними.
Отдел Зигомицеты. Общая характеристика. Зигогамия как особый тип полового процесса, свойственный данному классу, особенности бесполого размножения в связи с переходом к наземному образу жизни. Порядок Мукоровые. Важнейшие представители, использование человеком, значение мукоровых в природе.
Отдел Аскомицеты (сумчатые). Морфологические особенности, половые процессы, цикл воспроизведения. Плодовые тела и их эволюция в связи с функцией рассеивания спор. Классификация Аскомицетов. Класс Гемиаскомицеты (Голосумчатые).
Порядок Сахаромицетовые. Дрожжи и их хозяйственное значение. Циклы развития дрожжей. Порядок Тафриновые. Паразитизм, особенности развития, меры борьбы с ними.
Класс Эуаскомицеты (Настоящие сумчатые). Деление на порядки. Группа порядков плектомицеты. Порядок Эвроциевые. Встречаемость в природе. Пенициллы и аспергиллы.
Пенициллин и другие антибиотики. Значение работ З.В. Ермольевой. Группа порядков Пиреномицеты. Порядок Эризифовые (мучнисторосые грибы). Бесполое и половое размножение. Паразитизм на растениях и его особенности. Порядок Клавицепсовые (Спорыньёвые). Строение стром и перитециев. Род Клавицепс (спорынья): жизненный цикл, наносимый вред, его хозяйственное использование. Группа порядков Дискомицеты.
Порядок Гелоциевые: обитатели различных субстратов, напочвенные сапрофиты, паразиты, цикл их развития и меры борьбы. Порядок Пецицевые, строение плодовых тел.
Съедобные грибы. Порядок Трюфелевые: строение плодовых тел и их развитие. Класс Локулоаскомицеты (Асколокулярные). Особенности строения плодовых тел (аскостромы), развития и расположения сумок. Порядок Дотидеальные. Цикл развития вентурии.
Отдел Базидиомицеты. Мицелий первичный (гаплоидный) и вторичный (дикарионтический), происхождение последнего. Базидия и её развитие. Холобазидия, гетеробазидия, склеробазидия. Класс Базидиомицеты. Деление на подклассы. Подкласс Холобазидиомицеты. Группа афиллофороидных гименомицетов. Строение и эволюция плодовых тел в связи с рассеиванием базидиоспор. Телеофоровые, Трутовиковые или Полипоровые. Группа агарикоидных гименомицетов. Порядки Болетовые, Агариковые, Мухоморовые и Сыроежковые. Распространение и условия жизни Гименомицетов (напочвенные сапрофиты, микоризообразователи, дереворазрушители). Домовые грибы.
Лесные трутовики и другие разрушители древесины. Съедобные и ядовитые грибы.
Гастеромицеты. Порядки Дождевиковые, Веселковые и Гнездовковые. Особенности строения плодовых тел, развития, распространения спор, роль в природе. Подкласс Гетеробазидиомицеты. Редукция плодовых тел и специализация паразитизма.
«