Баготский С.В. Новая линия школьных учебников по биологии

Баготский С.В. Новая линия школьных учеюников по биологии. //
Первое сентября. Биология. – 2014. - № 9.
В статье приведены концепция новой линии учебников по биологии
и фрагмент учебника «Разнообразие растений».
За последние несколько лет автором настоящей статьи подготовлена новая линия
учебников по биологии для 6–11-х классов средней школы. В основе этой линии лежит
собственный педагогический опыт и ряд соображений по поводу того, как лучше преподавать биологию в средней школе. Кратко обозначу их.
Во-первых, принятое в настоящее время концентрическое построение курса биологии
в средней школе себя не оправдало. Нужно возвращаться к традиционной, линейной,
схеме построения курса, сохранив при этом отдельные элементы концентричности. Многие школьные учителя сегодня разделяют эту точку зрения.
Во-вторых, ныне сложившийся школьный курс биологии содержит слишком много не
связанных между собою фактов и очень мало внутренне логичных концепций. Такой курс
не способствует интеллектуальному развитию школьников: он не интересен для них и
формирует, увы, распространенное мнение о том, что биология – это наука, где нужно
много знать, но не нужно думать. Это очень плохо. Сегодня биология уверенно лидирует
среди всех школьных предметов по числу терминов, которые школьники должны
запомнить и усвоить. Многие из них излишни (например, название фаз митоза). Поэтому
автор, руководствуясь принципом «Если в знании термина нет серьезной необходимости,
давать этот термин не нужно», число терминов в предлагаемой линии сократил.
Учебники предлагаемой линии разделены на главы, главы – на параграфы. Отдельный
параграф содержит меньше информации, чем параграфы современных школьных учебников. Так что за один урок можно изучить два или даже три параграфа.
Часть параграфов, посвященных в основном разнообразию тех или иных систематических групп или каким-то интересным проблемам, предлагаются для самостоятельного
изучения, но лишь интересующимся ученикам.
Параграфы снабжены вопросами двух уровней. Для ответа на вопросы первого уровня
достаточно прочесть материал параграфа,для ответа на вопросы второго уровня нужно
Материалы к статье в Личном кабинете еще и подумать.
Линия учебников рассчитана на 2 ч в неделю, отводимых на изучение биологии в
6–10-х классах и на 1 ч в неделю в 11-м классе. Предлагается также дополнительный материал для изучения в 11-м классе, если удастся добавить второй час биологии в неделю.
Изучение биологии начинается в 6-м классе с «Общей биологии». (Учебник для 6-го
класса «Общая биология для радужных котят» публиковался в журнале «Биология», № 1–
3/2011 г.)
В нем достаточно просто и популярно излагаются идеи о том, что любой живой организм
обязательно имеет своих родителей, что организмы состоят из клеток, что из поколения в
поколение передаются наследственные задатки (подобно чертежам, по которым строится
автомобиль), что живой организм должен все время тратить энергию на собственный
ремонт и добывание необходимых для жизни ресурсов, что органическое вещество живых
организмов может быть топливом и строительным материалом, что дыхание – это сжигание топлива. Даются представления о ресурсах и условиях, необходимых организму, и
об эволюции путем проб и ошибок. В заключение говорится, что человек – тоже
животное, и обсуждается, чем человек похож на других животных и чем от них
отличается.
Этот минимум знаний по общей биологии используется в дальнейшем при изучении более конкретных тем.
На «Общую биологию» в 6-м классе выделяется 22 ч. Еще 22 ч выделяется на раздел
«Сообщества живых организмов», в котором школьники изучают леса, степи, луга,
болота, тундры, сообщества водоемов и т.д. Эти же темы приблизительно в то же время
изучаются и на уроках географии, что позволяет установить тесную взаимосвязь между
двумя предметами.
Часть учебного пособия по сообществам живых организмов также публиковалась на страницах журнала «Биология» (№ 11/2012 г.).
В конце 6-го класса, в 7-м и в первой половине 8-го класса изучается разнообразие живых
организмов. Ему посвящены два учебника: «Разнообразие-1» (ботаника) и «Разнообразие2» (зоология).
Современная вузовская ботаника (которой подражает и школьная) состоит из трех разделов: «Анатомия растений», «Морфология растений», «Систематика растений». Студенты и школьники сначала изучают устройство разных частей покрытосеменных растений и
лишь потом (в «Систематике») эволюционно осмысливают это устройство.
Учебник «Разнообразие-1» построен по иному принципу. Изучается только систематика.
Так называемое «древо жизни». За сотни миллионов лет эволюции возникло множество
разнообразных жизненных форм, каждая из которых заняла свою собственную
экологическую нишу на Земле. На этой схеме показаны родственные связи между
различными группами растений и животных. Она поможет вам разобраться, какие
организмы близкие родственники, а какие нет.
А вопросы, связанные с анатомией и морфологией растений, рассматриваются при изучении соответствующих групп. В результате школьники должны увидеть за изучаемыми
органами покрытосеменных растений их эволюционную историю. Скучный
для
школьника материал о тычинках, семенах и пестиках приобретает тем самым
эволюционную логику и становится интересным.
Изучение семейств покрытосеменных растений признается необязательным, и материал по большему числу семейств, чем в современных учебниках по ботанике, предлагается
интересующимся школьникам для самостоятельного изучения.
Было бы, конечно, очень заманчиво познакомить всех школьников с разнообразием
растений своего края. Но сделать это можно только на летней полевой практике, а не в
зимнее время, когда в природе ничего не цветет. Поэтому я целиком и полностью за введение для школьников летней полевой практики по биологии. Но для нее необходимо
разработать специальное пособие.
В «Разнообразии-2» изучаются представители царства Животные (так называемые
простейшие животные относятся к разным царствам Протистов и изучаются в «Разнообразии-1»).
Традиционная методика преподавания биологии предполагает изучение той или иной систематической группы на примере «типичного представителя». Подобный подход, да еще
усугубленный неудачным выбором «типичного представителя», приводит к тому, что
обучающиеся не видят группу в целом.
В предлагаемой линии учебников используется «патентный» подход. При изучении новых систематических групп прежде всего рассматривается, чем представители изучаемой
группы отличаются от представителей ранее изученных групп. При изложении материала
упоминаются разные представители группы без упоминания о типичном представителе.
Таких скучных параграфов и тем, как «Внутреннее строение окуня» или «Внутреннее
строения голубя», в учебнике нет вовсе.
Еще одна особенность: при изучении некоторых групп рассматриваются противоречия в
их строении и обсуждаются возможные пути разрешения этих противоречий. А в
дальнейшем показано, как эти противоречия разрешаются в строении более совершенных
групп. Так, форма тела плоских червей поддерживается тем, что пространство между кишечником и покровами набито клетками. Это обстоятельство создает проблемы при
распределении переваренной пищи по всему телу. У плоских червей эта проблема решается благодаря либо малым размерам тела, либо разветвленному кишечнику. Разветвленный
кишечник требует расположения рта в геометрическом центре животного (на брюшной
стороне тела) и делает бессмысленным сквозной кишечник.
За пределами типа Плоские черви это противоречие разрешается или появлением кровеносной системы (в типе Немертины), или в переходе к другому механизму поддержания
формы тела (жидкость под давлением у круглых червей). В обоих случаях рот переходит
на передний конец тела, а кишечник становится сквозным. Материал по разнообразию
рыб, птиц и млекопитающих также предлагается для самостоятельного изучения
интересующимися учащимися. Исключением является отряд Приматы: образованный
человек должен знать своих родственников.
После изучения разнообразия позвоночных животных для обязательного изучения
вводится раздел, посвященный их эволюции. Особое внимание уделяется эволюции кровеносной системы, поскольку человек, разобравшийся в этой теме, никогда не станет
поддерживать креационистские взгляды.
Вторая половина 8-го класса предполагает изучение разделов «Генетика» и «Размножение». По этим разделам подготовлены два учебника. Мой опыт и опыт других учителей
показывает, что ученики 8-го класса вполне могут работать с вероятностями. И задачи по
гене тике и представления об изменчивости не вызывают у них особых трудностей.
Материал по генетике человека в раздел «Генетика» не включается. Он изучается в
11-м классе в разделе «Биология человека». В разделе «Размножение» школьники обобщают свои знания о формах размножения, жизненных циклах, онтогенезе и т.д.
9-й класс целиком посвящен изучению раздела «Физиология животных». И именно физиологии животных, а не нынешнего курса «Человек и его здоровье» с его санитарногигиеническим просвещением учащихся. Я разделяю точку зрения психолога И.Я. Медведевой, что чрезмерное внимание к своему здоровью вредно для развития подростка.
Раздел «Физиологии животных» строится не на изучении систем органов, а на изучении
происходящих в организме процессов: переваривание пищи, перенос газов, дыхание, выведение азотистых отходов, поддержание постоянной температуры тела, управление и т.д.
Там, где возможно, даются представления об эволюции этих процессов.
В рамках «Физиологии животных» школьникам даются элементарные кибернетические
понятия (например, «обратная связь», «сигнал» и т.д.).
В раздел «Клетка и биохимия», мало отличающийся от ныне изучаемого в 10-м классе, добавлены два параграфа, посвященные практическому применению молекулярной
биологии.
Зато раздел, посвященный экологии, сильно переработан. В нем дается иная классификация экологических факторов, которые делятся на «ресурсы», «антиресурсы», «условия»,
«сигналы». Вводятся понятия «фундаментальных» и «реальных» ресурсов, понятия
«равновесие–ресурс–потребитель», «конкуренция за ресурс», «конкурентные стратегии» и
т.д.
В главе, посвященной биогеоценозам, даются понятия «сукцессия» и «сукцессионный
ряд» и обсуждаются механизмы изменения видового состава сообщества в процессе сукцессии. В разделе, посвященном биосфере, биосфера рассматривается не как область
обитания живых организмов, а как область, свойства которой определяются активностью
живых организмов. Поэтому в состав биосферы включаются не только нижние слои атмос
феры, но и вся атмосфера. «Экология» завершается главой, посвященной проблемам
охраны окружающей среды.
Логическим завершением всей ранее изученной биологии является раздел «Биология и системный анализ». Однако учебного времени на этот раздел не хватает, и изучить
его возможно лишь при условии выделения в 11-м классе дополнительного часа в неделю
на биологию.
Этот раздел знакомит школьников с некоторыми понятиями системного анализа (система, элемент системы, единица системы, наименьшая единица системы, иерархическая
система, структура и т.д). Затем приводится концепция уровней организации живой природы. Выделяется 5 уровней (молекулярный, клеточный, организменный, биогеоценотический и биосферный), рассматриваются новые свойства, появляющиеся при переходе от
одного уровня к другому, вводятся понятия «обобщенная популяция» и «подуровень».
Представления об уровнях организации живой природы обобщаются в виде периодической таблицы.
Специальная глава раздела посвящена текстам, информации и работе с ними. Приемы
работы с информацией (чтение, узнавание, копирование, размножение, тиражирование,
поиск и исправление ошибок) иллюстрируются процессами, происходящими в ДНК, РНК
и белках, участки молекул которых рассматриваются как тексты. Вряд ли имеет смысл
давать весь этот материал ученикам обычных школ. Но для учащихся физикоматематических (и, возможно, гуманитарных) школ он будет полезен. Следующий раздел
посвящен теории биологической эволюции. Он мало отличается от изучаемого в школе в
настоящее время.
Добавлены параграфы, посвященные роли поведения в эволюции и коэволюции (взаимосвязанной эволюции экологически связанных видов), проблеме предопределенности и
воспроизводимости результатов эволюции. Сюда же включен материал, посвященный
проблеме происхождения жизни, и несколько параграфов по истории жизни на Земле,
но они предлагаются интересующимся учащимся для самостоятельного изучения.
Завершается изучение биологии в 11-м классе разделом «Биология человека». Здесь обсуж
дается, чем человек похож на других животных и чем от них отличается. Рассматривают-
ся возможности второй сигнальной системы, связь речи с фантазией, фантазии – с мышлением и человеческим трудом. Говорится о том, что благодаря второй сигнальной системе
мозг человека эволюционно формировался как приспособление для решения
произвольных, а не каких-то конкретных задач. Поэтому обычное животное может
заниматься только каким-то определенным трудом, а человек – любым. Поэтому человек
оказался приспособленным к решению задач, которые ставит перед нами атомнокосмически-компьютерный век.
Отмечается, что мышление, основанное на использовании второй сигнальной системы,
могло эволюционно возникнуть только из диалога между двумя (или несколькими) людьми. Поэтому чисто человеческие методы обработки информации изначально коллективны. Даже и сегодня лучшим способом понять какую-то проблему является ее обсуждение.
Индивидуальное мышление является продуктом более поздней эволюции.
В разделе излагаются представления о биологической и социальной эволюции человека
и человечества.
Несколько параграфов посвящены разным аспектам взаимоотношений между мужчиной
и женщиной. Большая часть этих параграфов предназначена интересующимся школьникам для самостоятельного изучения, но, без сомнения, эта тематика вызовет и всеобщий интерес.
Две главы посвящены психическому развитию человека. Формирование новых психических черт происходит в два этапа: на первом этапе – в совместной деятельности со старшими, на втором этапе – за счет собственной активности. Отмечается, что ребенок с наибольшим удовольствием занимается той деятельностью, которая действительно двигает
вперед его психическое развитие.
Особое внимание уделяется психическому развитию подростков.
Специальная глава посвящена генетике человека. Рассматриваются наследственные заболевания человека и заболевания, к которым существует наследственная
предрасположенность. Упоминается о евгенике и ее истории. Отдельная глава посвящена
способностям человека, их составляющим, формированию этих способностей.
Национальные проблемы занимают очень важное (и, увы, негативное) место в современной российской действительности. Поэтому в учебник введена специальная глава, посвященная расам и нациям. Ее логической сердцевиной является принципиальное отличие
между биологическими (расами, внутрирасовыми группами) и этническими (племя, национальность, нация) группировками. Принадлежность человека к той или иной расе
определяется его генотипом и фенотипом, а принадлежность к той или иной этнической
группировке – усвоенной им национальной культурой. Национальную принадлежность
А.С. Пушкина определили не его гены (некоторые из которых были не совсем типичными для русского человека), а сказки, которые будущему поэту рассказывала в детстве
Арина Родионовна.
Этнические группировки любого уровня не имеют своего генотипа (то есть набора генов,
которые определяют принадлежность человека к этой группировке), но имеют свой генофонд.
Специальная глава посвящена способам передачи информации в человеческом обществе. В этой главе школьники знакомятся, в частности, с классификацией языков мира.
Завершается учебник небольшой главой, посвященной будущему человечества. Рассмотрены острые проблемы, порожденные развитием человечества. Говорится, что людям
предстоят тяжелые времена и нет гарантий преодоления надвигающегося кризиса. Надежду на такое преодоление могут дать лишь совместные усилия всего человечества.
На этой умеренно оптимистичной ноте школьный курс биологии заканчивается.
В качестве примера приведем один из разделов курса.
Пример построения нового учебника
V. ЦАРСТВО РАСТЕНИЙ
1. Какими были первые растения и как они изменялись?
1.1. Жизнь на суше и форма тела
К царству РАСТЕНИЙ принадлежат Мхи (Мохообразные), Плауны
(Плаунообразные), Хвощи (Хвощеобразные), Папоротники (Папоротникообразные),
Голосеменные, Покрытосеменные. Водоросли к этому царству НЕ относятся.
К отделам Голосеменных и Покрытосеменных принадлежат растения, у которых
есть семена. Все растения, у которых есть цветки и плоды, относятся к отделу
Покрытосеменных.
Большинство растений живет на суше, а не в воде. Немногочисленные водные
растения, без сомнения имели, сухопутных предков.
Некоторые водоросли тоже живут на суше, например, Ботридиум из отдела Желтозеленых водорослей (рис. Сухопутная водоросль Ботридиум). Ботридиум – это шар
размером 1–2 мм, от которого в почву отходят многочисленные выросты. Через них
водоросль получает воду и минеральные соли.
Почему же Ботридиум имеет форму шара, а не пластинки или нити? Ведь для
фотосинтеза лучше иметь большую поверхность, поглощающую свет.
Ответ достаточно очевиден – пластинка будет очень быстро сохнуть. А для
водоросли, переселившейся из воды на сушу, главное – не высохнуть. Шар будет терять
воду медленнее, чем пластинка или нить: ведь при одном и том же объеме площадь
поверхности шара меньше.
Шаровидная форма позволила выжить на суше, однако больших перспектив не
открыла. Растения пошли другим путем.
Первые растения появились более 400 млн лет назад и довольно быстро вымерли,
дав начало более совершенным растениям. Живыми первые растения никто не видел и об
их строении мы можем судить лишь по ископаемым остаткам.
Первые растения имели форму МНОГОСЛОЙНЫХ ОСЕЙ (рис. Многослойная ось),
имеющих много слоев клеток. Для сохранения воды такая форма тела менее выгодна, чем
шар, но более выгодна, чем пластинка. А для фотосинтеза наоборот – менее выгодна, чем
пластинка, но более выгодна, чем шар.
Достоинство многослойной оси – возможность превращения наружних клеток в
плохо проницаемые для воды покровы. Так проблема сохранения воды решилась более
эффективным способом, чем у Ботридиума.
Однако для того, чтобы получать из почвы минеральные соли вместе с водой,
2
старая вода должна куда-то деваться. А именно – испаряться. Но через
водонепроницаемые покровы испарение невозможно. Поэтому в покровах должны были
образоваться отверстия, проницаемые для воды, – УСТЬИЦА. В результате вода стала
испаряться, но не до такой степени, чтобы растение высохло и погибло.
Оси первых растений многократно ветвились. У самых древних – на две ветви
более или менее одинаковой длины (рис. Ветвление осей древнейших растений), а у более
современных растений одна боковая ветвь перерастала другую, в результате чего
образовывался ГЛАВНЫЙ СТЕБЕЛЬ и БОКОВЫЕ ВЕТВИ.
Вопросы
Относятся ли водоросли к Царству растений?
Какие вы можете назвать водоросли, живущие на суше? Как они устроены?
Почему сухопутная водоросль Ботридиум имеет форму шара?
Что такое многослойная ось?
Что такое устьица и зачем они нужны?
Вопросы для любителей подумать
Почему первые растения имели форму многослойных осей?
1-2. Фотосинтез и борьба за свет
Растения, как и водоросли, получают органическое вещество в результате
фотосинтеза. При этом за счет солнечной энергии из углекислого газа и воды образуется
крахмал. И одновременно в атмосферу выделяется кислород.
Для фотосинтеза нужно чтобы растение было хорошо освещено. Тогда
содержащееся в листьях зеленое вещество ХЛОРОФИЛЛ сможет поглотить свет и
передать её энергию для создания органических веществ.
Изначально оси, по-видимому, просто лежали на земле. Так же, как пластинки
Печеночников (рис. Печеночник) – растений, близких ко мхам. Однако это неудобно:
более
молодые оси перекрывают старые, перехватывая падающий свет и лишая возможности
фотосинтезировать. Поэтому выживали преимущественно такие растения, чьи оси
поднимались вверх хотя бы своими концами. Более высокие оси получали больше света, а
более низкие оказывались в тени.
Водонепроницаемые покровы позволяют успешно решить проблему экономии
воды. А коль скоро эта проблема решена, можно вернуться к наиболее выгодной для
фотосинтеза форме тела – к пластинке. Вот только держать пластинки лучше повыше, а то
они окажутся в тени других растений и не получат достаточно света. И ветвящаяся ось
растения превращается в ПОБЕГ, у которого есть поднимающаяся вверх ось (СТЕБЕЛЬ) и
горизонтальные пластинки (ЛИСТЬЯ) (рис. Образование листьев).
В истории растений листья образовывались тремя способами. В первом случае на
поверхности растущей вверх оси образовывались торчащие вбок выросты. Так появились
листья ПЛАУНООБРАЗНЫХ (рис. Образование листьев у Плаунообразных). Этот способ
оказался малоперспективным из-за малых размеров листьев. Во втором случае в лист
превращалась торчащая вбок уплощенная веточка. Так появились листья
ХВОЩЕОБРАЗНЫХ (рис. Образование листьев у Хвощеобразных). Их листья тоже были
3
слишком мелкими. Наиболее перспективные листья образовались из многократно
ветвящихся осей, между отдельными веточками которых образовались пластинки. Так
образовывались листья ПАПОРОТНИКООБРАЗНЫХ, ГОЛОСЕМЕННЫХ И
ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ.
Впрочем, небольшое число растений потеряло способность к фотосинтезу и стало
питаться, как Грибы. Одни из таких растений (например, Гнездовка) поглощают
содержащиеся в почве органические вещества, а другие (Петров крест, Повилика,
Раффлезия) становятся паразитами, присасываясь к другим растениям и питаясь их
органическими веществами. Их листья потеряли зеленую окраску, уменьшились в
размерах, а у некоторых растений (Повилика) и вовсе исчезли.
Вопросы
Как называется вещество, поглощающее свет при фотосинтезе? Какую окраску оно
имеет?
Имеются ли растения, имеющие форму стелющейся по поверхности земли
пластинки? Если да, то как называются эти растения?
Почему форма лежащей на земле пластинки невыгодна для растения?
Все ли растения способны к фотосинтезу?
Как и из чего возникли листья Плаунообразных?
Как и из чего возникли листья Хвощеобразных?
Как и из чего возникли листья Папоротникообразных?
Каким способом образовались листья современных Голосеменных и
Покрытосеменных растений?
Вопросы для любителей подумать
Почему для растений оказалась наиболее подходящей форма с вертикальным
стеблем и торчащими вбок листьями?
Было ли предки Гнездовки, Петрова креста и Раффлезии способны к фотосинтезу?
1.3. Вода и минеральные соли
Высокое растение должно поднимать вверх воду. Иначе засохнет верхушка. Кроме
того, вертикально стоящая ось не должна падать.
Внутренние клетки оси стали длинными и тонкими, приобретая способность
поднимать вверх воду (так же, как поднимает её промокашка или кусочек сахара). Эти
клетки называются ДРЕВЕСИНОЙ. А поддержание оси в вертикальном положении стало
возможным благодаря появлению клеток с жесткими оболочками, а также засасыванию
воды в клетки. В результате засасывания воды растение становится упругим, как мяч, и не
падает.
Растения, которые имеют древесину, называются СОСУДИСТЫМИ
РАСТЕНИЯМИ. К сосудистым растениям относятся Плауны, Хвощи, Папоротники,
Голосеменные, Покрытосеменные и не относятся Мохообразные.
Для того чтобы превращать образовавшееся при фотосинтезе топливо в
строительный материал, растение должно получать минеральные соли. Эти соли
растворены в воде, и растение получает их, всасывая воду из почвы. Из почвы вода
4
поступает в КОРНЕВЫЕ ВОЛОСКИ. Каждый корневой волосок – это вырост отдельной
клетки, расположенной на поверхности оси. Этот волосок можно сравнить с
углубляющимся в землю выростом Ботридиума.
У древнейших растений корневые волоски отходят от обычных осей, лежащих на
поверхности земли; у более совершенных растений появляются особые оси, идущие
вглубь почвы. Эти оси называют КОРНЯМИ. Они устроены несколько по-другому, чем
стебли. С лежащих на земле стеблей корневые волоски исчезают и остаются только на
корнях.
Расположенные под землей корни не могут создавать органические вещества путем
фотосинтеза. Эти вещества образуются в листьях и поступают в корни по сообщающимся
друг с другом длинным клеткам – ЛУБУ.
Воду из почвы растение может взять двумя способами. Первый способ – корень и
стебель растения сосут воду как промокашка или кусочек сахара. Расходовать топливо для
этого не нужно. Другой способ – закачивание воды в растение под давлением. Для этого
нужно расходовать много энергии, которую растение получает за счет дыхания, т.е.
сжигания топлива. У растений влажных почв преобладает первый способ, у растений,
обитающих в сухих местах, - второй.
Два эти способа всасывания растением воды из земли шутки ради называют
ПРОМОКАШКОЙ и НАСОСОМ.
Минеральные соли растворены в воде, поэтому всасывая воду, растение получает и
минеральные соли.
Для того чтобы промокашка непрерывно работала, обеспечивая растение
минеральными солями, нужно, чтобы поднявшаяся к листьям вода испарялась. Иначе
растение насытится водой, и ее подъем прекратится.
Поверхность листьев непроницаема для воды, однако в ней есть отверстия,
называемые УСТЬИЦАМИ, через которые испаряется вода. Устьица могут открываться и
закрываться, таким образом испарение воды увеличивается или уменьшается.
К листьям поднимается раствор минеральных солей, а испаряется чистая вода.
Минеральные соли остаются в растении, что и нужно.
Вопросы для всех
Почему первые растения вряд ли имели форму шара?
Почему первые растения могли иметь форму многоклеточной оси?
Каким образом многоклеточные оси первых растений защищались от высыхания?
Были ли у первых растений стебли, листья и корни?
Почему оси первых растений стали расти вверх?
Что мешало осям первых растений падать на землю?
Зачем растению нужны листья?
Какие три исторических способа образования листьев вы можете назвать?
5
1.4. Ткани растений
Растения состоят из большого числа клеток. Эти клетки, вообще говоря, разные
(рис.). Группы однотипных клеток принято называть ТКАНЯМИ.
У растений выделяют следующие ткани:
1. Образовательная ткань
Клетки образовательной ткани способны к делению. Возникающие при их делении
клетки могут превращаться в клетки других тканей, которые, как правило, не способны к
делению. За счет размножения и роста клеток образовательной ткани происходит рост
растения. Образовательная ткань находится на конце стеблей и корней, в листьях, между
древесиной и лубом. Она мягкая и нежная и может повреждаться. Поэтому на конце
стеблей и корней она прикрыта клетками покровной ткани.
2. Покровная ткань
Покровная ткань покрывает поверхность стеблей, листьев и корней. Она образует
плотный слой клеток, защищающий внутренние части растения. В покровной ткани
листьев (у травянистых растений – и стеблей) находятся устьица, через которые
испаряется вода. Устьица могут открываться и закрываться.
3. Фотосинтезирующая ткань
Фотосинтезирующая ткань состоит из клеток, содержащих большое число
ХЛОРОПЛАСТОВ – частиц, в которых происходит фотосинтез. Клетки этой ткани
находятся под слоем покровной ткани в листьях, а у травянистых растений и стеблях.
4. Проводящая ткань
По проводящей ткани вода с растворенными солями азота и фосфора идет из корня
в стебель и листья, а раствор органических веществ, образовавшихся при фотосинтезе, из
листьев в стебель и корень.
Вода поднимается вверх по ДРЕВЕСИНЕ. У Плаунообразных, Хвощеобразных,
Папоротникообразных и некоторых Голосеменных древесина состоит из отдельных
сильно вытянутых в длину клеток, внутреннее содержимое которых сообщается между
собой. У части Голосеменных и Покрытосеменных клетки древесины отмирают, границы
между мертвыми клетками, расположенными выше и ниже по отношению друг к другу,
разрушаются и образуются длинные трубки, по которым вода поднимается достаточно
быстро.
Раствор органических веществ опускается вниз по клеткам ЛУБА. Клетки луба
живые, вытянутые, их внутреннее содержимое сообщается друг с другом.
А весною, перед распусканием листьев, в ветви по древесине поступает запас
органического вещества, образовавшегося осенью в корнях.
Между древесиной и лубом расположены клетки образовательной ткани –
КАМБИЯ. В результате деления клеток камбия возникают клетки, из которых образуется
древесина и луб. У других растений клетки образовательной ткани (ПРОКАМБИЯ)
непосредственно превращаются в древесину и луб.
У Мохообразных проводящей ткани нет.
У растений есть и некоторые другие ткани.
6
Вопросы
Какие ткани имеются в составе растений?
Где находится образовательная ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится покровная ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится фотосинтезирующая ткань и какую роль она играет в растении?
Где находится проводящая ткань и какую роль она играет в растении?
Какую роль в растениях играет древесина?
Какую роль в растении играет луб?
Из чего образуются древесина и луб?
У всех ли растений имеется проводящая ткань?
Вопросы для любителей подумать
Что такое «березовый сок»? Откуда, куда и по какой части березы он двигается?
1.5. Вегетативные органы растений
У растений мы можем увидеть самые разные органы: стебель, корень, лист,
спорангий, семя, шишку, цветок, пестик, тычинку, плод, клубень, луковицу, кочан и т.д.
Для того чтобы понять, как устроено растение, мы должны разобраться, какие органы из
каких образуются.
ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ растений – это органы, не связанные непосредственно
с размножением. Их главная задача: обеспечивать растение всем необходимым и
поддерживать форму тела. А ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ – это органы, с помощью
которых растение размножается.
У растений выделяют два главных вегетативных органа: ПОБЕГ и КОРЕНЬ.
Побег – это СТЕБЕЛЬ с ЛИСТЬЯМИ. Он развивается из ПОЧКИ, которая
закладывается между листом и стеблем или же на конце стебля. Отдельный лист из почки
никогда не развивается.
В большинстве случаев стебель поднимается вверх, но у некоторых растений
стебель или его часть может лежать на земле. Такой стебель называется КОРНЕВИЩЕМ.
У большинства растений основными органами фотосинтеза являются листья. Но у
некоторых растений, например у кактуса, листья очень маленькие и бесцветные. Зеленого
хлорофилла они не содержат и поэтому фотосинтез в них не идет. У кактусов фотосинтез
происходит в стеблях.
Некоторые растения потеряли способность к фотосинтезу и стали питаться
органическим веществом почвы или перешли к паразитированию на других растений. Эти
растения потеряли зеленую окраску, но, как правило, сохранили стебель и листья.
У некоторых растений, например у картофеля, образуются КЛУБНИ. Клубень – это
видоизмененный побег, в котором находится большой запас топлива и строительного
материала, а также почки. Во влажном и теплом погребе находящиеся в клубнях почки
прорастают и дают побеги.
Наличие в клубне почек доказывает нам, что клубень – это видоизмененный побег.
Видоизмененным побегом являются также луковица и кочан. Они используются для
запасания топлива и строительного материала.
А вот у моркови и свеклы топливо и строительный материал запасаются в корнях.
7
У этих растений мы едим корни.
У одних растений мы можем выделить ГЛАВНЫЙ КОРЕНЬ и отходящие от него
боковые корни. В этом случае говорят, что у растения имеется СТЕРЖНЕВАЯ
КОРНЕВАЯ
СИСТЕМА. А у других растений главный корень выделить не удается – имеется много
почти одинаковых корней. В таких случаях говорят о МОЧКОВАТОЙ КОРНЕВОЙ
СИСТЕМЕ.
Корень так же, как стебель, растет своим кончиком. Для защиты нежных клеток
образовательной ткани этот кончик покрыт плотным КОРНЕВЫМ ЧЕХЛИКОМ.
У Мохообразных побегов нет. Так же, как и корней. Нет побега и у
Плаунообразных: у них есть стебель, но листья их образовались совершенно другим
путем. Между листом и стеблем Плаунообразных почек никогда не бывает.
Вопросы
Какие органы относятся к вегетативным?
Какие органы относятся к генеративным?
Что развивается из почки: побег или лист?
Из какого органа образуется корневище?
Из какого органа образуется клубень?
Почему мы считаем, что клубень картофеля – это побег?
Из какого органа образуется луковица?
У всех ли растений есть побеги?
У всех ли растений есть корни?
Чем стержневая корневая система отличается от мочковатой?
Зачем нужен корневой чехлик?
Вопросы для любителей подумать
Что такое «глазки» у картофеля?
У каких еще растений кроме лука есть луковица?__