Строение тела растения

Лекция: 3-4
Анатомические и морфологические особенности строения
цветкового растения.
1. Строение корня и его функции.
2. Строение побега его функции.
3. Строение листа, его функции.
4. Строение цветка.
1. Строение тела растения. Корень
Основной план строения тела растения в морфологии истолковывался
по-разному. Ранее принималось, что тело растения состоит из нескольких
«основных частей» или органов, корня, стебля, листа, цветка, семяпочек,
волосков. Позднее число этих основных органов было сведено к трем корень, стебель и лист. В настоящее время стебель и его придаточные органы
рассматриваются как единое целое – побег.
Вопрос об эволюционном происхождении органов растения решался
длительное время. Одни ученые считали для надземных органов первичным
стебель, другие
лист. И только открытие псилофитов позволило вполне
однозначно утверждать, что у растений основных вегетативных органов два:
корень и побег.
Корни растений, в сравнение с побегом, существуют в более инертной,
менее пластичной среде в почве, поэтому имеют и более простое строение; в
то время, как побег развивается в нестабильной, динамичной воздушной
среде.
Корень – это один из двух основных вегетативных органов;
- корень обладает радиальной симметрией, причем характер симметрии
более резко выражен в первичном строении;
- корень – открытая система роста, он, как и стебель, продолжительное
время нарастает в длину за счет деятельности апикальной (верхушечной)
меристемы, но
1
- в отличие от стебля точка роста корня прикрыта чехликом, поэтому
апикальная меристема работает на две стороны: наращивая корень и
пополняя чехлик;
- как и стебель, корень способен ветвиться, но боковые корни
эндогенны, они закладываются внутри корня в особом слое – перицикле, в то
время, как боковые выросты стебля имеют экзогенное происхождение;
-корень совершенно безлистен, на нем никогда не развиваются листья,
ни простые, ни метаморфизированные;
- корень имеет особый всасывающий слой, состоящий из корневых
волосков;
- корень имеет особую опробковевшую внутреннюю кору эндодерму;
- проводящие и механические ткани в корне сосредоточены в центре, а
в стебле вынесены на периферию;
- на поперечном срезе через корень первичного строения большую
часть его объема занимает первичная кора, а меньшую часть стела
(центральный осевой цилиндр); в стебле же все наоборот;
- корень нарастает только верхушкой, в то время как для побега
характерен еще и вставочный (интеркалярный) рост.
В типичном случае функциями корней являются
1) всасывание воды с раствором минеральных веществ из почвы и
подача их в стебель (функция питания);
2) закрепление, заякоривание растения в почве; кроме того,
3) в корнях синтезируются многие специфические аминокислоты,
гормоны, алкалоиды, откладываются запасные вещества;
4) корни большинства растений взаимодействуют с грибами
(микориза).
Типичные корни имеют некоторые дополнительные физиологические
особенности, отличающие их от стебля:
1) корень положительно геотропичен, то есть растем вертикально вниз
под действием силы тяжести;
2
2) отрицательно фототропичен, это проявляется в том, что корни
уклоняются от падающих лучей света в противоположную сторону
3) положительно гидротропичен, то есть, ориентирует свой рост в
почве в сторону большей влажности.
Переходя к изучению строения корня, прежде всего, рассмотрим
строение молодого корневого окончания.
Строение молодого корневого окончания
В отличие от воздушных стеблей корням приходится прокладывать
путь в твердой почве, поэтому апикальная меристема корней защищена
специальным образованием, называемым корневым чехликом. Помимо
чехлика, в молодом корневом окончании традиционно выделяется еще 4
зоны.

Зона деления.

Зона растяжения.

Зона поглощения или всасывания.

Зона проведения или окончательной дифференциации тканей.
Корневые системы
Совокупность всех корней особи растения называют корневой
системой. В состав корневой системы входят разные по значимости и по
происхождению корни:
Традиционно выделяют 3 вида корней:
главный корень - развивается непосредственно из зародышевого
корешка семени.
боковые корни, которые представляют собой ответвления главного или
придаточных корней. Разнообразные боковые корни и выделяют еще один
тип - придаточные корни. Придаточные корни весьма разнообразны. Если
они возникают на стебле - их называют стеблеродными придаточными
корнями; они могут появляться также на листьях и на корнях. В последнем
случае они именуются корнеродными.
3
Классифицируют не только виды корней, но и корневые системы в
целом. Наиболее широко известно разделение корневых систем на
стержневые и мочковатые. У стержневых систем хорошо выражен главный
корень; в мочковатых системах главный корень либо не выражен, либо по
каким-то причинам утрачен.
У большинства растений отчетливо различаются ростовые и сосущие
окончания. Ростовые окончания обычно более мощные в сравнении с
сосущими, они энергично нарастают и продвигаются вглубь почвы. У них
всегда
отчетливо
выражена
зона
растяжения.
Сосущие
окончания
развиваются как выросты на ростовых, они удлиняются медленно, их
апикальные меристемы почти перестают работать.
У древесных форм растений выделяют также толстые и прочные
одревесневшие скелетные корни и нежные корневые мочки.
Нередко корни видоизменяются настолько сильно, что для выяснения
из
природы
требуются
специальные
исследования.
Такие
резкие,
наследственно закрепленные видоизменения называются метаморфозами.
Корни могут видоизменяться в корнеплоды, клубни, корни-зацепки,
ходульные и воздушные корни.
2. Побег – один из основных органов высших растений, состоящий из
стебля и отходящих от него листьев и почек. Система побегов с корневой
системой составляет тело высших растений. Побег – единый орган: стебли,
листья и почки формируется из общей апикальной меристемы и обладают
единой проводящей системой. Для побега характерно расчленение на
метамеры.
Место прикрепления листа к стеблю называют узлом, участок стебля
между соседними узлами – междоузлием, угол, образованный листом и
вышерасположенным междоузлием, – пазухой листа.
4
Побег, вырастающий из почки за один период роста, называют
элементарным, а в течение года – годичным. Развитие побегов завершается
формированием цветков и соцветий.
По продолжительности жизни растения могут быть однолетними,
двулетними и многолетними, по строению и продолжительности жизни
побегов растения делят на травянистые, деревянистые и полудревесные.
Главная функция надземных вегетативных побегов - создание
органических веществ из углекислого газа и воды с помощью солнечной
энергии. Главную роль в этом процессе играют листья.
Почка
– эмбриональный побег. По строению почки бывают
вегетативными и генеративными.
По своему функционалу побеги делятся на 3 группы: вегетативные,
генеративные и вегетативно-генеративные. Вегетативные – это стебель с
листьями и вегетативными почками, генеративные – это стебель, на котором
развивается цветок. Иногда его называют цветоносом.
У некоторых растений побеги видоизменяются, утрачивая способность
к фотосинтезу (к примеру, луковицы у лилейных, корневища у кувшинок или
клубнелуковицы у шафрана). Клетки наземных побегов растений, даже
сильно видоизмененных, содержат хлоропласты.
Побег выполняет множество функций – опорную, фотосинтез,
проводящую, запасающую, служит местом образования цветоноса и
участвует в вегетативном размножении.
3. ЛИСТ
Лист представляет собой внешний орган растения, который выполняет
такие важные функции, как фотосинтез, дыхание, транспирацию (испарение)
и гуттацию (выделение воды в виде капель). Возможно вегетативное
размножение растений посредством листьев. Кроме вышеперечисленных
функций, листья некоторых растений способны запасать воду и органические
вещества. А видоизмененные листья отдельных видов растений (усики,
5
колючки, ловчие аппараты насекомых) выполняют еще ряд важных функций,
благодаря чему растение приспосабливается к неблагоприятным условиям
окружающей среды.
В зеленой мякоти листа (мезофилле) происходит фотосинтез и
дыхание.
Суть
фотосинтеза
Основные
физиологические
процессы,
протекающие заключается в том, что происходит усвоение углекислого газа
и воды растениями из внешней среды и преобразование их в органические
вещества под воздействием фотосинтетического пигмента (хлорофилла) с
помощью поглощенной энергии света. Растения, точнее их листья, можно
представить как фабрику, которая с помощью энергии Солнца производит
большую часть органических веществ на нашей планете. Воду для
осуществления фотосинтеза растения получают из грунта, а углекислый газ –
из воздуха. Углерод углекислого газа – это основа для образования молекул
органических веществ. Во время фотосинтеза растения, разлагая воду,
выделяют из нее кислород. Таким образом, атмосфера Земли обогащается
кислородом,
протекания
благодаря жизнедеятельности
процесса
фотосинтеза
растений.
в листьях
Интенсивность
растений зависит
от
температуры окружающей среды, освещенности, концентрации углекислого
газа, поступления воды к листьям растения.
Кроме фотосинтеза, в клетках листьев происходит дыхание - процесс,
обратный фотосинтезу. При дыхании органические вещества окисляются с
освобождением связанной в них энергии, которая необходима растениям для
обеспечения
их
жизнедеятельности.
Процесс
дыхания
обусловлен
всасыванием кислорода и выделением в атмосферу углекислого газа. Но
интенсивность фотосинтеза в листьях превышает интенсивность дыхания,
поэтому
значительно
большее
количестве
кислорода
выделяется
в
атмосферу, чем поглощается при дыхании. В процессе дыхания также
синтезируются
соединения,
которые
используются
для
образования
углеводов, белков и других веществ, имеющих для растения большое
значение. Скорость протекания процессов дыхания зависит от влияния
6
определенных
факторов
внешней
среды,
к
примеру,
температуры,
содержания углекислого газа в воздухе. Наиболее активно дыхание
происходит в растущих участках растения. Это легко объяснить тем, что
молодым клеткам требуется много энергии для роста.
В листьях растений осуществляется испарение воды (транспирация) и
выделение воды в виде капель (гуттация). Вода – это основная
внутриклеточная среда, где происходят все жизненные процессы растения.
Из всего количества воды, которое проходит через тело растения, только
0,2% им усваивается. Остальная часть воды также имеет важное значение для
жизнедеятельности растения. Выведение водяного пара через устьица и
чечевички называется испарением воды или транспирацией. В случае если
корневая система поглощает больше воды, чем листья могут вывести ее
путем испарения, наблюдается выведение капель жидкой воды через листья.
Этот процесс называется гуттацией. Вода испаряется через все участки тела
растения, но интенсивнее – через листья. Скорость испарения регулируется
устьицами. Благодаря транспирации, создается непрерывное движение воды,
что облегчает передвижение растворенных в воде минеральных солей внутри
растения. Также испарение понижает температуру листьев, что спасает
растение от перегревания. На интенсивность транспирации и гуттации
влияют влажность, наличие ветра и температура воздуха.
Посредством
листьев
возможно
осуществление
вегетативного
размножения растения, позволяющее сохранить у потомства биологические
свойства и признаки материнского растения, к примеру, пирамидальность,
окраску цветка, разрезолистность, т.д. Многие комнатные растения
выращивают из частей листа. Это обычный способ размножения глоксинии,
сенполии, некоторых видов бегонии, мелколистной пеперомии. Листья этих
растений очень короткие, и формируется розетка из них. Стебли этих
растений нарезать не представляется возможным, а листовыми черенками их
легко размножить. Чистые сорта растений, обладающие ценными качествами
7
(запах, махровость, цвет, т.п.), можно сохранить исключительно при
вегетативном размножении листьями.
Листья некоторых растений видоизменены, благодаря чему выполняют
некоторые другие функции, не характерные для типичных листьев
покрытосеменных растений. Так, листья, трансформированные в колючки,
уменьшают испарение воды и выполняют защитную функцию. Листья,
превратившиеся в усики, обеспечивают растениям (гороху, чине) усиление
опорной функции стебля. У алоэ сочные крупные листья превратились в депо
воды и питательных веществ.
В отличие от стебля и корня, для строения, которых характерна
радиальная симметрия, в строении листовой пластинки наблюдается
симметрия билатеральная, то есть двухсторонняя. В листе имеется верхняя и
нижняя сторона.
Листья
способность
имеют
к
ограниченный
верхушечному
рот,
нарастанию.
поскольку
быстро
Достигнув
теряют
определенных
размеров, лист до конца жизни остается без изменений.
Листья на стебле располагаются в определенном порядке. Порядок
размещения листьев
на стебле отражает симметрию в структуре побега.
Различают три типа размещения листьев: очередное, или спиральное,
супротивное и мутовчатое.
Очередное листорасположение – это расположение листьев по спирали,
при этом от каждого узла стебля отходит один лист.
При супротивном листорасположении листья сидят на каждом узле
попарно, один против другого.
При мутовчатом расположении на одном узле размещаются три и боле
листа.
Обычно листья размещаются на растении так, чтобы обеспечить
наименьшую взаимную затеняемость. Это явление получило название
листовой мозаики.
8
Типичный лист состоит из листовой пластинки, черешка, основания и
прилистников. Если основание листа расширяется, охватывая стебель,
образуется влагалище, в образовании которого может участвовать и черешок.
Лист,
соединенный
со
стеблем
основанием
черешка,
называется
черешковым, а соединенный с ним основанием листовой пластинки –
сидячим.
У некоторых видов растений (представители сем. Мотыльковых,
Розоцветных) у основания
прилистники,
листа возникают парные боковые выросты –
защищающие
лист на
ранних
стадиях
его
развития.
Прилистники существуют в течение всей жизни листа или опадают после
развертывания листа на побеге.
В листовой пластинке хорошо просматриваются жилки – транспортные
пути, по которым передвигаются в листе питательные вещества. Проводящая
система листа цветковых растений обычно представляет собой довольно
сложную картину, в которой более или менее ясно выделяются жилки
разного порядка ветвления. Жилки первого порядка представляют собой
самые толстые, основные жилки листа. У листьев с перистым жилкованием
это
средняя
жилка,
представляющая
непосредственное
продолжение
черешка. В листьях с иным типом жилкования это несколько жилок,
отходящих от верхушки черешка. В листьях с иным типом жилкования это
несколько
жилок,
отходящих
от
верхушки
черешка.
От первичных жилок отходят более тонкие вторичные жилки. Еще более
тонкие жилки, ответвляющиеся обычно от вторичных жилок, а также
непосредственно от первичных, называются третичными жилками. Далее
могут быть жилки четвертого, пятого и даже следующих порядков.
Отходящие от первичных жилок ветви разных порядков обычно соединяются
между собой и часто образуют сложную сеть, густо покрывающую всю
пластинку листа.
Типы жилкования тесно связаны с формой листовой пластинки. Как
правило, в линейных листьях жилки располагаются параллельно – это
9
параллельный тип жилкования. Если жилки от основания листовой
пластинки расходятся дуговидным пучком и снова соединяются в верхушке
листа, причем главная жилка среди них не выделяется, жилкование –
дуговидное. Кроме того, аналогично типам рассеченности листовой
пластинки различают перистый и пальчатый типы жилкования.
Формы
листовой
пластинки
разнообразны.
Они
определяются
соотношением ее длины и ширины и положением наиболее широкой ее
части. Пластинки бывают округлые, овальные, продолговатые, яйцевидные,
обратнояйцевидные,
линейные.
чешуйчатые,
По
широкояйцевидные,
очертанию,
игловидные,
форме,
обратноширокояйцевидные,
консистенции
щетинистые,
выделяют
мечевидные,
листья
тесьмовидные,
щитовидные и др.
Основание листа может быть клиновидным, округлым, сердцевидным,
неравнобоким, срезанным, суженным, стреловидным и копьевидным.
Верхушка листа бывает тупой, острой, заостренной, остроконечной,
выемчатой.
Край листа имеет вырезки разной глубины. В тех случаях, если они не
заходят глубже ¼ ширины полупластинки, лист называется цельным, а край
его – изрезанным. Край может быть волнистым, выемчатым, городчатым,
зубчатым, пальчатым, двоякопильчатым и др.
Листья, у которых вырезка глубже ¼ полупластинки, называют
расчлененными.
Расчленение
может
быть
тройчатым,
пильчатым
и
перистым. Если вырезы не глубже ½ ширины полупластинки, листья
считаются лопастными, если они глубже ½ ширины полупластинки, но не
доходят до средней жилки, - раздельными. Если они доходят до средней
жилки или до основания пластинки – рассченными.
4. Генеративные органы. Цветок.
10
Цветок - генеративный орган покрытосеменных растений. Он
представляет собой видоизмененный в процессе эволюции укороченный
побег с ограниченным ростом.
Функции цветка: осуществляет все процессы полового размножения образование спор, гаметофитов, опыление, оплодотворение, формирование
зародыша, семени, плода.
Цветок состоит из стеблевой (цветоножка, цветоложе) и листовых
частей
(чашелистики,
лепестки,
тычинки,
пестики).
Часть
побега,
соединяющая цветок со стеблем называется цветоножкой. Если цветоножка
укорочена или отсутствует, то цветок называют сидячим. Верхняя
расширенная часть цветоножки, к которой прикрепляются все части цветка,
называется цветоложем. Чашелистики и лепестки образуют околоцветник.
Околоцветник может состоять из чашечки и венчика. Чашечка - наружный
круг околоцветника, образованный совокупностью чашелистиков обычно
небольших размеров, зеленого цвета. Она выполняет функцию защиты
внутренних частей цветка до раскрывания бутона. Венчик - это внутренняя
часть околоцветника - образован совокупностью лепестков, более крупных
размеров, чем чашечка, разнообразной яркой окраски.
Околоцветник бывает двойным - с чашечкой и венчиком (роза, малина,
земляника, гвоздика), простым венчиковидным - без чашечки (тюльпан,
лилия), простым чашечковидным - без лепестков (свекла, крапива, конопля).
Существуют цветки, не имеющие околоцветника (ясень, осока, ива), их
называют голыми. К репродуктивным частям цветка относят тычинки и
пестики. Они выполняют функцию полового размножения. Тычинки - части
цветка, образующие споры и пыльцу. Тычинка состоит из тычиночной нити и
пыльника. Функция тычиночной нити - прикрепление тычинки к цветоложу
и вынос пыльника для лучшего распространения пыльцы. Пыльник
расположен на верхушке тычиночной нити. В нем формируются пыльцевые
мешки, и созревает пыльца (пыльцевые зерна). Совокупность всех тычинок
одного цветка называется андроцеем.
11
Пестик - репродуктивная часть цветка, состоит из завязи, столбика и
рыльца. Внутри завязи находятся один или несколько семезачатков.
Совокупность пестиков одного цветка называется гинецеем.
Классификация цветков
I. По форме околоцветника
1. Правильные. Через цветок можно провести несколько осей симметрии
(розоцветные, крестоцветные).
2. Неправильные. Через цветок можно провести только одну ось
симметрии (горох).
3. Асимметричные. Нельзя провести ни одной оси симметрии.
(Орхидные)
II. По расположению на побеге
1. Верхушечные - образуются на верхушке побега.
2. Боковые - располагаются в пазухе листьев по бокам побега.
III. По половой принадлежности.
1. Мужские (тычиночные) цветки имеют только андроцей.
2. Женские (пестичные) цветки имеют только гинецей.
3. Обоеполые цветки (андроцей и гинецей в одном цветке).
Если на одном растении располагаются и женские и мужские цветки,
оно называется однодомным (кукуруза, огурец). Если мужские цветки
располагаются на одном растении, а женские на другом растение называется
двудомным (тополь, ива, облепиха).
Процесс переноса пыльцы на рыльце пестика называется опылением.
При самоопылении на пестик попадает пыльца того же растения. Если
перенос пыльцы осуществляется между цветками разных особей, то
происходит перекрестное опыление. Оно происходит у 90% растений, т.к.
повышает
разнообразие
потомков.
Поэтому
в
процессе
эволюции
выработался ряд приспособлений, ограничивающих самоопыление:
1.
двудомность.
2.
созревание пыльцы и семезачатка в разное время.
3.
расположение рыльца пестика и пыльника на разной высоте.
12
4.
неспособность пыльцы прорастать на рыльце пестика своего
цветка.
Соцветия, их типы и биологическая роль
Соцветия - это группа из нескольких цветков, расположенных на одном
цветоносном стебле.
Типы соцветий:
Кисть - соцветие, у которого на длинной оси располагаются цветки на
цветоножках одинаковой длины (черемуха).
Колос - на длинной оси колоса располагаются сидячие цветки
(подорожник).
Початок - Вытянутая ось соцветия утолщена, и на ней располагаются
сидячие цветки (кукуруза).
Зонтик - цветки имеют цветоножки одинаковой длины, которые
прикрепляются на верхушке главной оси (лук).
Щиток - на длинной оси соцветия располагаются цветки, у которых
цветоножки имеют различную длину, поэтому все цветки расположены в
одной плоскости (рябина).
Головка - соцветие имеют короткую, утолщенную ось, а на ней
расположены сидячие цветки (клевер).
Корзинка - ось соцветия имеют форму блюдца, на ней располагаются
сидячие цветки (подсолнечник).
Сложный зонтик - к верхушке оси соцветия прикрепляются не цветки,
а зонтики (укроп).
Сложный колос - на оси колоса располагаются не цветки, а колосья
(пшеница).
Сережка - это повислый колос (береза).
Метелка - соцветие, у которого на оси располагаются кисти или щитки
(овес, сирень).
Значение соцветий:

Цветки в соцветии заметнее для насекомых опылителей.
13
если

Увеличение вероятности опыления ветром.

Последовательное распускание цветков имеет преимущества:
при
цветении
неблагоприятными,
первых
то
цветков
условия
последующие
для
могут
опыления
были
опылиться.
14