2

Введение

В основу настоящей программы положены следующие разделы: цитологоанатомические особенности высших растений; систематика растений; основы ботанической географии. Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии по биологическим наукам.

1. Цитолого-анатомические особенности высших растений

Общие закономерности строения и развития растений. Симметрия, полярность, корреляция. Аналогия и гомология. Конвергенция, редукция, атавизм, абортирование.

Клетка как основная единица тела растения. Особенности ее строения и мультифункциональность. Оболочка и органоиды клетки, их строение и взаимосвязь.

Апопласт, симпласт, пойкилогидричность и гомойогидричность.

Кариокинез и цитокинез. Рост, дифференциация и специализация вновь образованных клеток как основа гистогенеза.

Ткани и топографические зоны. Мультифункциональность тканей. Принципы выделения и классификации тканей. Меристемы, их типы и роль в жизни растений.

Особенности строения и топографии постоянных тканей, специализированных для выполнения основных функций вегетативного тела растения — фотосинтеза и газообмена, поглощения воды и минеральных веществ, проведения растворов, запасания ассимилятов, опорной, барьерной и выделительной функций.

Анатомическое строение побега и корня как отражение их функциональной специфики и приспособления к основным экологическим факторам.

Понятие о стеле. Типы и эволюция стел. Вторичный рост и особенности анатомического строения осевых органов древесных растений. Атипичное утолщение стеблей двудольных и однодольных растений.

1.1. Вегетативные органы Уровни морфологической организации растений. Таллом и телом. Ветвление и его типы. Теломная теория. Возникновение побега и корня как результат специализации участков вегетативного тела к выполнению основных жизненных функций в атмосфере и почве.

Строение семян, зародышей и проростков семенных растений, происхождение монокотилии и поликотилии у двудольных и однодольных растений. Гипотезы синкотилии, гетерокотилии, «недоразвития» семядолей у двудольных. Гомо- и гетеробластный типы развития растений в онтогенезе.

Побеговая система высшего растения.

Побег, особенности его строения. Метамерность побега и побеговых систем.

Типы ветвления и нарастания побегов. Морфофункциональные зоны побега. Почка как зачаток побега, типы и расположение почек. Аксилярный комплекс, особенности его строения и развития. Почки возобновления и формирующиеся из них побеги.

«Архитектурные» модели и модели побегообразования.

Лист. Энационные и кладодийные листья. Микро- и макрофиллия. Основные направления эволюции листьев покрытосеменных. Внутрипочечное и внепочечное развитие листа. Ярусные категории листьев: низовые, срединные, верховые. Профиллы. Катофиллы. Гипсофиллы. Филлотаксис. Ювенильные и дефинитивные листья. Гетерофиллия, анизофиллия. Анатомия листа.

Происхождение и эволюция корня. Его развитие в филогенезе и онтогенезе растений. Первичное и вторичное строение корня. Ризотаксис. Типы корневых систем.

Морфофункциональная дифференциация в пределах корневой системы. Симбиотические связи корней с грибами и бактериями.

Мультифункциональность вегетативных органов как основа их пластичности на пути приспособления к абиотическим и биотическим факторам внешней среды.

Метаморфозы органов. Онтогенетический и эволюционный подходы к их изучению.

Понятие о жизненных формах растений. Эколого-физиологическое, морфологобиологическое и эволюционно-экологическое направления изучения жизненных форм.

1.2. Репродуктивные органы, воспроизведение и размножение высших растений Жизненный цикл высших растений. Морфо-функциональные связи гаметофита и спорофита. Морфологические особенности гаметангиев и гамет. Зоидио- и сифоногамия. Зигота и развитие зародыша. Апогамия и партеногенез.

Строение и расположение спорангиев. Сорусы и синангии. Спорофиллы и стробилы. Спорогенез и морфологические типы тетрад. Строение спородермы.

Апертуры и их типы. Изо-и гетероспория. Экзо- и эндоспорическое развитие гаметофита. Редукция гаметофитов при гетероспории. Апоспория.

Семяпочка, или семязачаток, его строение, происхождение и расположение у голо- и покрытосеменных. Развитие мужского и женского гаметофитов у голо- и покрытосеменных. Развитие и биологическое значение семени. Морфология семян.

Цветок и его происхождение (фолиарная и теломная, псевдантовая и эвантовая теории, теория антокорма и гамогетеротопии; их критический анализ). Общие закономерности строения цветка. Диаграмма и формула цветка.

Околоцветник, его типы и функции.

Андроцей и его типы. Тычинки как микроспорофиллы. Строение и вскрывание пыльника. Микроспорогенез. Монады и псевдомонады, диады, тетрады, полиады и поллинии. Гармомегат. Двух- и трехклеточная пыльца. Способы переноса пыльцы.

Первичные и вторичные аттрактанты.

Плодолистик (карпель) как структурный элемент гинецея. Типы гинецея и плацентации. Пестик, его строение и биологическое значение. Гипантий. Происхождение нижней завязи. Мегаспорогенез и развитие зародышевого мешка. Гипотезы, объясняющие происхождение зародышевого мешка. Типы зародышевых мешков.

Типы опыления. Приспособления, препятствующие самоопылению. Прорастание пыльцы на рыльце и дальнейший рост пыльцевой трубки. Двойное оплодотворение и его биологическое значение. Развитие зародыша и эндосперма.

Определение понятия «соцветие». Типы и принципы классификации соцветий.

Определение понятия «плод». Строение околоплодника. Различные подходы к классификации и номенклатуре плодов. Морфогенетическая классификация плодов.

Соплодия. Гетеро- и партенокарпия. Способы распространения плодов и семян. Покой и прорастание семян.

Естественное вегетативное размножение моховидных, папоротниковидных, голо- и покрытосеменных и способы его осуществления. Типы вегетативных диаспор.

Искусственное вегетативное размножение культивируемых человеком растений.

2. Систематика растений Систематика: определение, задачи и значение в биологии и в деятельности человеческого общества. Особая роль систематики как синтетической науки. Диагностика и таксономия. Таксономические категории и таксоны. Линии развития (клады) и уровни организации (грады), их отражение в системе. Монофилия, парафилия и полифилия. Гетеробатмия. Принципы построения систем: Systema и Method, подход Адансона, нумерическая систематика, конгрегационный анализ Е.С. Смирнова, кладизм (=филогенетическая систематика). Искусственные (Чезальпино, Турнефор, Линней), естественные (А. Жюссье, А.П. Декандолль и др.) и эволюционные (А.

Браун, А. Энглер, Р. Ветгштейн, Н.И. Кузнецов, А.Л. Тахтаджян, Р. Торн, Р. Дальгрен) системы. Источники эволюционно-систематической информации. Палеоботаника, сравнительная морфология в широком смысле слова, физиология, биохимия, география растений, геносистематика.

Гипотезы происхождения высших растений. Гомологическая (модификационная) и антитетическая (интеркаляционная) гипотезы происхождения жизненных циклов высших растений. Архегониальные и цветковые, споровые и семенные растения. Гипотезы происхождения спорангиев и гаметангиев. Филогенетические связи отделов высших растений.

2.1. Архегониальные растения Характеризуя перечисленные далее в программе таксоны, экзаменуемый должен перечислить основных представителей, дать их общую анатомоморфологическую характеристику, особенности размножения, филогенетические связи, практическое и биоценотическое значение.

Отдел моховидные (Вгуорhуtа) Особенности цикла развития. Морфологическое разнообразие гаметофигов и спорофитов. Происхождение моховидных. (Классы Печеночники, Мхи) Отдел Антоцеротовые (Anthoceratophyta) Особенности строения и размножения.

Отдел Риниофитовые (Rhyniophyta) Особенности внешнего и внутреннего строения вегетативного тела. Расположение и строение спорангиев. Гаметофит риниообразных.

Отдел Плауновидные (L.усороdiophyta) Микрофиллия. Строение стелы. Расположение спорангиев. Изо- и гетероспория. Заростки, их строение и образ жизни. (Классы Зостерофилловые, Плауновые, Селагинелловые, Полушниковые).

Отдел Хвощевидные (Equisetophyta) Древнейшие и современные представители, их облик, внутреннее строение.

Спорангиофоры современных хвощей, строение спор. особенности строения и развития заростков. (Классы Клинолистные, Каламитовые, Хвощовые).

Отдел Папоротниковидные (Pteridophyta) Разнообразие жизненных форм, типы стел. Макрофиллия. Трофофиллы и спорофиллы. Строение, расположение и особенности вскрывания спорангиев. Изо- и гетероспория, особенности развития и строения заростков. Древнейшие папоротниковидные (Кладоксилеевые, Зигоптериевые). Эвспорангиатные (Ужовниковые, Мараттиевые, Псилотовые) и лептоспорангиатные (Многоножковые, Сальвиниевые и Марсилеевые) папоротники.

Отдел Голосеменные, или Сосновые (Gymnospermae или Pinophyta) Проголосеменные. Возникновение семязачатка и его строение у древнейших голосеменных. Биологическое значение семени. Морфология и анатомия представителей Семенных "папоротников" (Pteridospermopsida), Беннеттитовых и Кордаитовых.

Современные голосеменные. Жизненные формы, морфолого- анатомические особенности. Расположение и строение микростробилов и женских шишек. Развитие мужского гаметофита. Мегаспорогенез и развитие женского гаметофита. Основные группы голосеменных. (Саговниковые, Гинкговые, Хвойные). Класс Оболочкосеменные (Gnetopsida). Строение вегетативных органов и стробилов. Специфика гаметофитов и половых процессов.

2.2. Покрытосеменные, или цветковые растения Важнейшие таксоны Angiospermae или Magnoliophyta. Классы двудольные и однодольные, их характеристика и вероятные родственные связи. Происхождение и положение однодольных в разных системах цветковых растений.

Характеристика основных порядков цветковых растений Fagales Betulales Salicales Violales Capparales Euphorbiales Cucurbitales Ericales Primulales Saxifragales Rosales Myrtales Fabales Rutales Geraniales Proteales Cornales Boraginales Araliales Scrophulariales Lamiales Asterales Характеризуя эти порядки, необходимо рассказать об их примерном объеме, основных свойствах, их представителях, морфологических особенностях вегетативных и генеративных органов, о возможных связях с другими порядками.

Понятие о флоре и растительности. Локальная и конкретная флора. Типы ареалов. Эндемизм. Реликты и рефугиумы. Миграции.

Проблемы дизъюнктивных ареалов и основные ботанико-географические дизъюнкции, викариантная биогеография. Концепции экваториальной помпы, фитоспрединга.

Флористические царства Земного шара, их краткая характеристика. Зональность и поясность растительности. Интразональная и экстразональная растительность. Антропогенное влияние на флору и растительность.

Основная 1. Еленевский А. Г. Ботаника. Систематика высших, или наземных, растений :

учеб. для вузов - М. : Академия, 2006. - 464 с..

2. Сергиевская Е.В. Систематика высших растений. - СПб.: Лань, 2002. - 448 с. :

3. Яковлев Г.П., Челомбитко В.А., Дорофеев В.И. Ботаника. – СПб., Спец Лит, 2008. – 686 с.

Дополнительная 1. Алексеев Е.Б., Губанов И.А., Тихомиров В.Н. Ботаническая номенклатура. М:

МГУ, 1989. 169 с.

2. Атлас ультрастуктуры растительных клеток. Под ред. Козубова Г.М. и Даниловой М.Ф. – Петрозаводск: Карелия, 1980. – 456 с.

3. Биологический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия.

1989. – 864 с.

4. Васильев А.Е. и др. Ботаника: Анатомия и морфология растений. Учеб. пособие. – М.: Просвещение, 1988. – 480 с.

5. Гамалей Ю.В. Флоэма листа. – Л.: Наука, 1990. – 144 с.

6. Еленевский А.Г., Соловьева М.П., Тихомиров В.Н. Ботаника высших или наземных растений. – М.: Academia, 2000. – 430 с.

7. Еськов К.Ю. История Земли и жизни на ней. – М.: МИРОС-Наука, 2000. – 8. Жизнь растений. Т. 1-6. – М.: Просвещение, 1974–1982.

Дополнительная программа по разделу «Фитоценология»

1. Организация растительного покрова. Общие представления об организации биогеоценотического покрова. Классификация и типология растительности.

Продромус растительности. Фитотопологические системы растительности.

2. Методы сбора информации о растительном покрове. Геоботанические методы изучения растительности. Изучение динамики растительности на постоянных площадках. Различные виды динамики растительности. Картографирование растительности. Различные виды карт растительности.

3. Современные методы обработки и хранения информации о растительном покрове. Геоинформационные системы и базы данных. Виды баз данных и их возможности. Дистанционные методы оценки состояния растительности. Значение дистанционных методов изучения растительности. Особенности дешифрования снимков различных типов растительности.

4. Охрана растительного покрова как область практической деятельности, ее цели и задачи. Биологические и социально-экономические основы охраны растительного покрова.

5. Охрана отдельных видов растений и их популяций. Связь уязвимости отдельных таксонов с особенностями биологии и экологии входящих в них растений.

«Красные книги» (МСОП, национальные, региональные): их цели, задачи, особенности подходов к составлению. Категории охраняемых видов.

6. Понятие «особо охраняемая природная территория», их типы и особенности создания и функционирования.

7. Охрана растительного покрова на высокоурбанизированных территориях. Масштабы урбанизации. Экологические особенности различных типов высокоурбанизированных территорий и их отдельных участков.

8. История изучения растительного покрова юга Западной Сибири. Периодизация ботанических исследований. Выдающиеся ученые и итоги их работ. Изученные флоры и методики флористических исследований.

9. Высшие споровые – представители флоры. Мохообразные, плауны, папоротники юга Западной Сибири.

10. Аборигенные и адвентивные виды сосудистых растений. Анализ флоры юга Западной Сибири.

Основная 1. Емельянов А. Г. Основы природопользования: учебник..- М.: Академия, 2006.– 304 с.

2. Конспект флоры Сибири: Сосудистые растения / Сост. Л.И. Малышев, Г.А.

Пешкова, К.С. Байков и др. Новосибирск: Наука, 2005. – 362 с.

3. Силантьева М.М. Конспект флоры Алтайского края. – Барнаул: Изд-во АГУ, 2006. – 397 с.

4. Тихонов А. В. Растения России. Красная книга. – М.: Росмэн, 2009. – 512 с.

Дополнительная 1. Методические подходы к экологической оценке лесного покрова в бассейне малой реки / Л.Б. Заугольнова, Т.Ю. Браславская (отв. ред.). – Москва: Товарищество научных изданий КМК 2010. – 383 с.

2. Яковлев Г.П., Челомбитько В.А., Дорофеев В.И. Ботаника: учебник для вузов / под ред. Р.В. Камелина. – СПб.: СпецЛит, 2008. – 687 с.

3. Основы геоэкологии: учеб. пособие для вузов / Н. А. Ясаманов.- 2-е изд., стер.- М.: Академия, 2007. – 352 с.

4. Красная книга Российской Федерации (растения и грибы). – М.: Издательство Товарищество научных изданий КМК, 2008. – 855 с.

5. Стратегия сохранения редких и находящихся под угрозой исчезновения видов растений, животных и грибов. – М., 2004.