Тема 4 Вегетативные органы растений

Тема 4 Вегетативные органы растений

На основе строения вегетативного тела все растения подразде­ляют на две большие группы: низшие и высшие. У высших растений вегетативное тело дифференцировано на органы, а органы — на ткани.

Основные органы растений — корень, стебель и лист — появились в результате дифференциации первоначально однородного тела низ­ших растений — таллома.

Причина образования тканей и органов — переход от водного к наземному образу жизни.

1.Подземные корни целиком или частично находятся в почве. Такие корни имеют большинство видов растений – около 70%.

2.Водяные корни всегда расположены в толще воды и никогда не достигают дна водоема.

3.Воздушные корни располагаются в атмосфере и никогда не достигают почвы. Такие корни имеют растения-эпифиты и другие обитатели влажного тропического леса.

4.Гаустории – корни-присоски паразитических растений.

Одним из общих биологических свойств корня является его ветвление, в результате чего увеличивается общая поверхность корней. Вся совокупность корней растения образует корневую систему. Различают 3 основных типа корневых систем: 1) система главного корня, которая развивается из зародышевого корешка. Она характерна для большинства двудольных и голосеменных растений. 2) Система придаточных корней, развивается из любой части тела растения, только не из зародышевого корешка и не от главного корня. Система придаточных корней развивается обычно у однодольных и формирует мочковатую корневую систему. 3) Смешанная корневая система, когда развиты и функционируют обе предыдущие. Встречается у многих травянистых двудольных.

Корни имеют сходное строение. Обычно различают 4 зоны корня: зону деления, зону роста, зону всасывания и зону проведения. Зона деления сверху покрыта корневым чехликом, который выполняет защитную функцию.

У многих растений в процессе эволюции корни видоизменились, в связи с выполняемыми функциями. С приспособлениями к запасающей функции он служит вместилищем запасных питательных веществ. В других случаях первостепенное значение имело приспособление к определенной среде обитания. Из запасающих корней выделяют 2типа: корнеплоды и корневые клубни или шишки. Корнеплоды формируются за счет главного корня. Корневые клубни возникают на боковых и придаточных корнях, от клубней побегового происхождения отличаются отсутствием чешуевидных листьев и почек.

Воздушные корни встречаются у эпифитов, служат для поглощения влаги непосредственно из воздуха и в связи с этим имеют специальные приспособления для конденсации водяного пара. Гаустории – корни видоизмененные в сосательные органы. Микориза и клубеньки.

СТЕБЕЛЬ

Стебель (ствол) — связующее звено между двумя полюсами растения: листьями и корнями. В стебле происходит непрерывный транзит: а) пластических веществ (в основном нисходящий ток) и б) воды, растворенных минеральных солей и органических веществ из корня (в основном вос­ходящий ток).

Ветвление стебля обусловливает развитие мощной ассимиляционной поверхности листьев и их приспособительную ориентировку по отношению к свету. Во многих случаях стебель служит вместилищем запасных продуктов. Стебель, как и корень, может быть органом вегетативного размножения.

Почка. Представляет собой зачаточный побег с очень сокращенными междоузлиями. В почке имеется зачаточный стебель с конусом нарастания и зачатки листьев или цветков.

По наличию или отсутствию чешуи различают две группы почек: голые и защищенные. У большинства растений средних и северных широт почки снаружи защищены кроющими чешуями, которые предохраняют меристемы от усыхания от ожогов лучами солнца, от резких изменений температуры.

Различают цветочные, вегетативные, смешанные почки (т. е. несущие зачатки листьев и цветков одновременно) и почки, служащие целям размножения, — выводковые почки.

По местоположению различают верхушечные и боковые почки.

Расположение листьев. Большинство стеблей несет листья. Безлистные стебли встречаются сравнительно редко. Побеги различаются между собой листорасположением, а также длиной междоузлий. В случае ясно выраженных междоузлий побег называется удлиненным. Если же узлы сближены и междоузлия практически незаметны, то это укороченный побег. Различают три основные формы листорасположения: спиральное, или очередное, супротивное и мутовчатое.

Ветвление. Способы ветвления стеблей разнообразны. Причины разнообразия заключаются в расположении боковых почек, в способах роста и разной структуре боковых побегов, в условиях местообитания и др.

Различают следующие способы ветвления: дихотомическое, или вильчатое, ветвление моноподиальное, симподиальное и ложнодихотомическое.

При дихотомическом ветвлении точка роста раздваивается, в результате чего от самой верхушки оси первого порядка отходят две оси второго порядка, которые в свою очередь раздваиваются, давая оси третьего порядка. Основные способы ветвления современных семенных растений — моноподиальное и симподиальное.

При моноподиальном ветвлении главный стебель, развиваю­щийся из зародыша семени, сохраняет все время конус роста (верхушечную почку), за счет которой и нарастает ось растения. Следовательно, при моноподиальном ветвлении главная ось — моноподий имеет как бы неограниченный верхушечный рост. От моноподия отходят боковые оси второго порядка, дающие оси третьего порядка и т. д.

При симподиальном способе ветвления конус роста главной оси растения рано перестает функционировать. Продолжает же главную ось боковая ветвь (ось второго порядка), конус нараста­ния которой функционирует также ограниченное время и основной стебель продолжает боковая ветвь третьего порядка, и т. д. Таким образом, главная ось растения не монолитна, как в предыдущем случае, а состоит из целой серии осей первого, второго, третьего и т. д. порядков.

Ложнодихотомическое ветвление не составляет особого типа, а является вариантом симподиального у растений с супротивным листорасположением. Кущение. Особую форму ветвления представляет кущение. Оно обычно у злаков, встречается и у других однодольных, распростра­нено среди одревесневающих форм двудольных: кустарников и ку­старничков.

По форме роста различают стебли прямостоячие, восходящие, приподнимающиеся, стелющиеся, ползучие, цепляющиеся и др. Среди большого разнообразия стеблей различают безлистные стебли, обычно окрашенные в зеленый цвет и выполняющие функцию листьев (род кактусов, иглица).

Если безлистный стебель заканчивается цветком или соцветием, его называют стрелкой. Стрелка — это сильно развитое верхнее междоузлие укороченного побега.

Бывают стебли полые и выполненные.

Продолжительность жизни стеблей таких древесных растений, как мамонтово дерево, драконово дерево, тисс, определяется от 3—4 до 6 тыс. лет. С другой стороны, известны растения-эфемеры Которые способны завершить цикл развития в 30—45 дней, а иногда и быстрее. Естественно, что размеры стеблей у эфемеров невелики. Предельно большие размеры стеблей имеют лазающие растения — лианы. Стебли ротанговых пальм достигают 280—300 м длины. Высота стеблей, не требующих опоры, достигает 120 м и больше, например у эвкалиптов. У голосеменных известны и более высокие стебли. Так, мамонтово дерево имеет высоту до 140 м и бо­лее при диаметре ствола у основания до 10 м.
Тема 5.

Лист

Классификация листьев.

Лист в отличие от корня и стебля — боковой, орган ограниченного роста, нарастающий не верхушкой, а основанием — интеркалярно. У многолетних одревесневающих растений — это временный орган, периодически возникающий заново. Лист состоит из трех частей: листовой пластинки, прилистников и черешка.

Основные функции листа выполняет его пластинка. Это фотосинтез, т. е. синтез органического вещества за счет энергии света; транспирация — испарение воды и газообмен; иногда в листе откладываются запасные вещества.

Функция черешков более определенна. Они ориентируют листо­вые пластинки— зеленый ассимилирующий экран растения — по от­ношению к источнику света. Черешкам принадлежит важная роль в создании листовой мозаики, т. е. такого размещения листьев на побеге, при котором они не затеняют или мало затеняют друг друга. Это достигается: а) различной длиной и изогнутостью черешков; б) различной величиной листовых пластинок; в) светочувствительностью листьев, их фототропизмом.

Величина листьев сильно варьирует не только у контрастных в этом отношении групп растений, но нередко даже у одного индиви­дуума. В нашей флоре многие виды имеют очень мелкие листья, величиной до 1—-1,5 мм длины. Очень крупные листья у видов растений преимущественно тропической и субтропической флор, например у виктории (Южная Америка, реки Амазонка, Ориноко) плавающий лист имеет диаметр до 1,5 м. У некоторых пальм, например у африканской винной пальмы рафии, лист достигает 15 м в длину.

Листья подразделяют на подгруппы — простые и сложные листья.

Простые листья. Простые листья составляют основное разнообразие и явно преобладают в мире растений. Они свойственны почти всем травянистым растениям и подавляющему большинству деревьев и кустарников. Простые листья характеризуются: а) одной лишь листовой пластинкой, иногда рассеченной настолько глубоко, что создается впечатление большого числа пластинок (например, у полыни, петрушки и др.); б) простые листья или вовсе не опадают, как, например, у большинства травянистых растений, или же имеют только одно сочленение между черешком и стеблем и опадают целиком (деревья и кустарники).

Простые листья классифицируют по целому ряду признаков. Приведем лишь некоторые из них.

Листья с цельной пластинкой: а) по форме листовой пластинки — округлые, овальные, продолговатые, ланцетные, линейные, мечевидные, игольчатые и др. б) по форме основания листовой пластинки — сердцевидные, округлые, клиновидные, стреловидные, копьевидные, почковидные, в) по форме верхушки — тупые, острые, заостренные, остроконечные, выемчатые; г) по форме края листа — цельнокрайние, зубчатые, пильчатые, городчатые, выемчатые, двоякопильчатые, двоякозубчатые, извилистые.

Листья с расчлененной пластинкой: а) ло­пастные — выемки достигают не более четверти ширины листовой пластинки, например у хлопчатника; б) раздельные — выемки достигают одной трети пластинки и более, как у мака; в) рассеченные — выемки достигают главной жилки листа.

В зависимости от расположения выемок и глубины надреза различают пальчатолопастные, пальчатораздельные, пальчаторассеченные, перистолопастные, перистораздельные, перисторассеченные листья.

Сложные листья. Свойственны только некоторым семействам, в частности семейству Бобовых, причем в типичном виде они представлены у деревьев и кустарников. В отличие от простых сложные листья характеризуются несколькими, четко обособленными листовыми пластинками (листочками), каждый из которых имеет сочленение черешка листочка с общим черешком (рахисом). Между рахисом и стеблем есть еще одно сочленение. Таким образом, при листопаде отдельно отпадают части сложного листа — листочки; отдельно — рахис. Среди травянистых растений, например, травянистых видов бобовых, также известны отдельные представители со сложными листьями, например донники — род, люцерны и др. Важно отметить, что именно у трав наблюдаются многие переходные формы листа от сложного к простому. Переход сложного листа к простому связан с редукцией сочленений между общим черешком листа и черешочком. Дело в том, что у травянистых жизненных форм опадение листьев теряет всякий биологический смысл, поскольку почти одновременно прекращает функционировать и отмирает весь побег.

Группу сложных листьев в зависимости от расположения листочков на рахисе подразделяют на две подгруппы: перистосложные и пальчатосложные.

Перистосложные: а) непарноперистые, когда верхушка рахиса заканчивается одним (непарным) листочком; б) парнопе­ристые, когда на верхушке рахиса два листочка, например у караганы в этом случае верхушка рахиса заканчивается усиком, шипиком или тупая); в) тройчатые, когда сложный лист имеет только три листочка, например у видов клевера, сои и др. Тройчатые листья чаще встречаются у бобовых и могут рассматриваться как крайне редуцированная форма непарноперистого листа.

Перистосложные листья иногда бывают более сложной конструкции — дважды перистосложные, как у настоящих акаций, например серебристой или сенегальской и др. Встречаются и многократно перистосложные листья.

Пальчатосложные — существенно отличаются от предыдущих, ибо листочки располагаются не по длине рахиса, а лишь на его верхушке — в одной плоскости, как, например, у конского каштана.

Формы жилкования листьев. Формы жилкования листьев бывают следующие: простое, дихотомическое, сетчатое, дуговое и параллельное.

Простое жилкование — листовую пластинку прони­зывает от основания и до верхушки только одна жилка (проводящий