Царство растения

Царство Растения. Особенности строения тканей и органов. Жизнедеятельность
и размножение растительного организма, его целостность
Общая характеристика царства Растения
Отличительными признаками царства Растения можно считать следующие:
 относительная неподвижность организма и его и связь с субстратом;
 наличие пластид – хлоропластов, хромопластов и лейкопластов в клетках;
 разветвленность поглощающей поверхности тела;
 постоянный рост;
 проявление раздражимости;
 наличие целлюлозной клеточной оболочки;
 способность к фотосинтезу – автотрофное питание.
Сближает растительные организмы с представителями других царств живой природы клеточное
строение, общие механизмы роста, развития, размножения, обмена веществ.
Растения появились на Земле около 2 млрд лет назад. Первоначально развитие растительных
организмов происходило в водной среде, что привело к появлению – водорослей. Затем растения стали
осваивать сушу.
Этому способствовало возникновение следующих ароморфозов:
 возникновение фотосинтеза;
 возникновение эукариотического строения клеток;
 возникновение мейоза и оплодотворения;
 возникновение многоклеточности и дифференциации клеток с образованием тканей и
органов;
 возникновение чередования гаплоидного и диплоидного поколений;
 возникновение семени;
 возникновение цветка.
Эволюция растений шла в направлении от споровых к семенным, от низших к высшим.
Ткани высших растений
Ткани – это устойчивые комплексы клеток, сходные по своему строению, происхождению и
функциям.
У прокариот и примитивных водорослей тканей нет.
Клеточная дифференциация начинается у бурых водорослей и достигает максимума у
покрытосеменных растений.
Различают следующие основные группы тканей:
 образовательные,
 основные,
 проводящие,
 покровные,
 механические,
 выделительные.
Особенности растительных тканей
- все развиваются из образовательной ткани (меристемы)
- не содержат промежуточного межклеточного вещества
- содержит мертвые элементы и структуры, играющие определенную роль (ксилема,
механические ткани, пробка)
1
Классификация тканей:
Название тканей
Образовательная ткань (меристема):
 верхушечные
 боковые
 вставочные
 раневые
Функция
Камбиальная:
Деление клеток.
Образование других тканей,
Верхушечный, поперечный,
вставочный рост.
Регенерация тканей.
Покровные:
 эпидермис (первичная)*
 пробка (вторичная)**
 корка (третичная)***
Защита,
Обмен,
Дыхательная
Транспирация (испарение
воды)
Фотосинтез (ассимиляция).
Накопление продуктов
обмена,
Газообмен,
Запасание воды.
Основная:
 запасающая, воздухоносная и
водоносная паренхима
 фотосинтезирующая
 столбчатая, губчатая паренхима
Проводящие:
 ксилема образована мертвыми
клетками трахеид и трахей,

флоема образована живыми
клетками ситовидных трубок и
клетками-спутницами
Механические (опорные, скелетные):
 колленхима
 склеренхима (волокна и
склереиды)
Выделительные
Локализация
Верхушка стебля, кончик
корня, междоузлия,
основание черешков
листьев.
Морфология
состоит из мелких быстро
делящихся клеток
Кожица листьев, кора,
кончик корня, корневые
волоски
Листья, стебель, плоды
Транспорт воды и солей от
Сосуды древесины
корней (восходящий поток) к
листьям
Ситовидные трубки луба
Транспорт органических
веществ от листьев
(нисходящий поток) к
органам
Опора,
Лубяные и древесные
Защита,
волокна, каменистые
Образование наружного и
клетки
внутреннего каркаса
Секреция соков,
Железистые волоски,
Нектара,
нектарники, млечники
Влага,
вегетативных органов
Продуктов обмена
(латекс).
* первичная (эпидермис)
 покрыта воскоподобным веществом (кутином)
 снабжена специальными образованиями - устьицами (через них происходит дыхание и
испарение воды), волосками
 локализация: покрывает листья, молодые побеги, кончики корней, все части цветка
**вторичная (пробка)
2



залегает под эпидермисом и со временем заменяет его
состоит из мертвых клеток
пропитана жироподобными веществами (суберином и др.), делающие ее непроницаемой для
воды и газов
 снабжена специальными образованиями - чечевичками, через которые осуществляется
обмена газов и воды
 локализация: стебли, корни, корневища, клубни
***третичная (корка)
 возникает в результате отмирания и высыхания поверхностных слоев различных тканей
 отличается значительной толщиной
 локализация: стволы и многолетние деревянистые побеги деревьев
Вегетативные органы цветковых растений.
Орган – это часть тела, состоящая из различных тканей, имеющая определенную форму и
выполняющая определенные функции. Вегетативные органы обеспечивают обмен веществ и рост
растения.
К ним относятся корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек.
Корень – орган растения, выполняющий функции закрепления растения в почве, почвенного
питания водой и минеральными веществами, запасания органических веществ, вегетативного
размножения подземными частями.
Корень является осевым органом с радиальной симметрией.
Верхушка корня покрыта корневым чехликом, под которым находится образовательная ткань,
обеспечивающая рост корня.
Разновидности корней: главный, боковые, придаточные.
Совокупность всех корней одного растения образует корневую систему.
 Корневые системы двудольных растений, как правило, стержневые,
 корневые системы однодольных растений, как правило, мочковатые.
На продольном разрезе молодого корня видны 4 зоны:
 Зона деления - образующая конус нарастания корня .
o Эта группа клеток образует клетки корневого чехлика и слизь, защищающие корень и
облегчающие его продвижение в почве.
 Зона роста – образована молодыми, растущими клетками.
o Здесь начинается формирование тканей корня:
 Зона корневых волосков
(зона всасывания) образована выростами клеток первичной,
однослойной всасывающей ткани корня;
 Зона проведения - Здесь формируются боковые корни и вторичная структура корня многолетних
растений.
У однолетних сохраняется только первичная структура корня.
Транспорт воды из почвы в корень происходит пассивно, благодаря разности осмотических
давлений между цитоплазмой корневых волосков и водных растворов почвы.
У многих растений встречаются видоизмененные корни:
 корнеплоды (у редиса, редьки, свеклы, и т.д.),
 корневые клубни (у георгина, батата).
Корни многих растений вступают в симбиоз с грибами, образуя микоризы или грибокорни.
Побег - это надземная часть растения.
Вегетативный побег закладывается в процессе развития зародыша, в котором он представлен почкой.
Виды стеблей по расположению относительно уровня почвы:
o надземные
o подземные
Виды стеблей по степени одревесневания:
o травянистые
3
o деревянистые (например, ствол — главный многолетний стебель дерева; стебли
кустарников называют стволиками)
Виды стеблей по направлению и характеру роста:
o прямостоячие (например, подсолнечник)
o лежачие (стелющиеся) — стебли лежат на поверхности почвы, не укореняясь (вербейник
монетчатый)
o приподнимающиеся (восходящие) — нижняя часть стебля лежит на поверхности почвы,
а верхняя поднимается вертикально (сабельник)
o ползучие — стебли стелются по земле и укореняются благодаря образованию в узлах
придаточных корней (будра плющевидная)
o цепляющиеся (лазящие) — прикрепляются к опоре с помощью усиков (горох)
o вьющиеся — тонкие стебли, обвивающие опору (луносемянник)
Виды стеблей по форме поперечного сечения:
o округлые
o сплюснутые
o трёх—, четырёх—, многогранные (гранистые)
o ребристые
o бороздчатые (желобчатые)
o крылатые — стебли, у которых по острым граням тянутся плоские травянистые выросты
(чина лесная) или низбегающие на стебель основания листьев (окопник лекарственный)
Стебель
определение: осевой вегетативный орган, обладающий верхушечным неограниченным
ростом, положительным фототропизмом и имеющий радиальное строение
функции:
o несет листья
o осуществляет связь между листьями и корнем
o запасающая
o размножение
формы
o прямостоячий
o стелющийся
o лежачий
o ползучий
o приподнимающийся
o лианы
виды:
o побег (существует на протяжении первого вегетационного периода)
 структурные элементы: главный побег, почки (зачатки новых побегов, листьев,
цветков)
 части побега: узел, междоузлия, метамер
o зрелый стебель:
А. Кора
эпидермис
пробка
луб (флоэма, паренхима, волокна)
Б. Камбий
В. Древесина (в основном ксилема)
Г. Сердцевина (в основном паренхима)
способы роста:
o верхушечный рост (конус нарастания)
o вставочный рост
видоизменения:
o корневище
- многолетний подземный побег с горизонтальным и восходящим ростом, имеющий
редуцированные почки и листья
4
- функции: депонирующая, размножение
o клубень
- утолщенная часть главного стебля (надземный клубень) или бокового побега
(подземный клубень)
- клубень - запасающий подземный побег; вся масса клубня состоит из запасающей
паренхимы вместе с проводящей тканью (картофель);
луковица
- укороченный стебель (донце), имеющий придаточные корни и окруженный
- измененными листьями - мясистыми и сухими чешуями
- с многочисленными видоизмененными листьями - чешуями и укороченным стеблем донцем (лук, лилия); клубнелуковицы (гладиолус, крокус и др.);
o кочан - сильно укороченный стебель с толстыми, перекрывающими друг друга листьями.
o
Стебель - это осевая часть побега, несущая листья, цветы, соцветия и плоды.
функция стебля:
 транспортная - проведение воды с растворенными в ней
веществами от корня к наземным органам;
 фотосинтезирующая;
 запасающая - отложение в его тканях белков, жиров, углеводов.
Ткани стебля:
1. Проводящая: внутреннюю часть коры представляют ситовидные трубки и клетки-спутницы
луба (флоэма), ближе к центру расположены клетки древесины (ксилеме), по которым
осуществляется транспорт веществ.
2. Покровная - кожица у молодых и пробка у старых одревесневших стеблей.
3. Запасающая - специализированные клетки луба и древесины.
4. Образовательная (камбий) - постоянно делящиеся клетки, дающие напало всем тканям стебля.
За счет деятельности камбия стебель растет в толщину, и образуются годичные кольца.
Рост дерева в толщину
Рост дерева происходит в результате деления клеток окружающего древесную массу слоя камбия. При
этом клеток древесины образуется больше, чем клеток коры. В период роста, который в умеренном
климате начинается в апреле или мае и заканчивается в августе или сентябре, вокруг уже
существующей древесины нарастает новый, хорошо различимый слой в виде цилиндра часто
неодинаковой ширины. Это и есть годичное кольцо.
Рост дерева в длину - за счет конуса нарастания
Видоизменение подземных побегов:
1. Корневище, или ризом — подземный побег с чешуевидными листьями низовой формации,
почками и придаточными корнями. Толстые, сильно разветвлённые ползучие корневища
характерны для пырея, короткие и довольно мясистые — для купены, ириса, очень толстые —
для кубышки, кувшинки.
2. Стеблевой клубень — видоизменённый побег с ярко выраженной запасающей функцией
стебля, наличием чешуевидных листьев, которые быстро сшелушиваются, и почек,
формирующихся в пазухах листьев и называемых глазками (топинамбур).
3. Луковица — подземный (реже надземный) сильно укороченный специализированный побег, в
котором запасные вещества откладываются в чешуях листовой природы, а стебель
преобразован в донце. Луковица — типичный орган вегетативного возобновления и
размножения. Луковицы свойственны однодольным растениям из семейства Лилейные (лилия,
тюльпан, лук), Амариллисовые (амариллис, нарцисс, гиацинт) и др. Как исключение, они
встречаются и у двудольных — у некоторых видов кислицы и жирянки.
5
4. Клубнелуковица — видоизменённый подземный укороченный побег с толстым стеблем,
запасающим ассимилянты, придаточными корнями, отрастающими с нижней стороны
клубнелуковицы, и сохраняющимися засохшими основаниями листьев (плёнчатые чешуи), в
совокупности составляющими защитный покров. Клубнелуковицы имеют безвременник,
гладиолус, иксия, шафран.
Видоизменения надземных побегов:
1. Колючка — сильно одревесневающий безлистный укороченный побег с острой верхушкой.
Колючки побегового происхождения выполняют главным образом защитную функцию. У
дикой яблони, дикой груши, крушины слабительной (Rhamnus cathartica) в колючки
превращаются укороченные побеги, имеющие ограниченный рост и оканчивающиеся остриём.
2. Усик — жгутовидный ветвистый или неразветвлённый побег метамерного строения, в
типичном случае лишённый листьев. Стеблевые усики, как узкоспециализированный побег,
выполняют опорную функцию.
3. Осевая часть почки - короткий зачаточный стебель, на нем - зачаточные листочки. В пазухах
зачаточных листьев можно обнаружить мелкие зачаточные почки.
Из вегетативной почки развивается вегетативный побег, а из генеративной — генеративный побег
с зачатками цветка или соцветия.
Различают почки голые и защищенные кожистыми чешуями.
Почка - это зачаточный побег, из нее весной вырастают новые побеги.
Почка - это стебелек и листовые зачатки, может считаться первой почкой растения.
Апикальная меристема почки при развитии зародыша формирует новые листья, а стебель
удлиняется и дифференцируется на узлы и междоузлия.
Различают:
o верхушечные,
o пазушные,
(расположены
в
пазухах
листьев)
o цветочные
o придаточные почки.
Придаточные почки образуются за счет деятельности камбия и других
образовательных тканей в разных местах - на корнях, стеблях, листьях.
Участок стебля, от которого отходят лист и почка называется узлом.
Участок стебля между соседними узлами - междоузлие.
В сезонном климате умеренных широт рост и развитие побегов из почек носит периодический
характер. У кустарников и деревьев, а также у большинства многолетних трав это происходит один раз
в году — весной или в начале лета, после чего формируются зимующие почки будущего года, а в
конце лета — осенью рост побегов заканчивается.
Лист - плоский боковой орган побега. Лист — наружный орган растения, основной функцией
которого является фотосинтез. Для этой цели лист, как правило, имеет пластинчатую структуру, чтобы
дать клеткам, содержащим специализированный пигмент хлорофилл в хлоропластах, получить доступ
к солнечному свету. Лист также является органом дыхания, испарения и выделения капель воды
растения (транспирация).
Внешнее строение листа.
 У двудольных растений лист состоит из плоской расширенной пластинки и стеблевидного
черешка с прилистниками.
 Для листьев однодольных, растений характерно отсутствие черешков, основание листа, у них
расширено, во влагалище, охватывающее стебель.
У злаков влагалищем покрыто все междоузлие
Лист покрытосеменных растений состоит из :
o черешка (стебелька листа),
6
листовой пластинки (лопасти)
прилистников (парных придатков, расположенных по обеим сторонам основания черешка).
место, где черешок примыкает к стеблю, называется влагалищем листа.
угол, образованный листом (черешком листа) и вышерасположенным междоузлием стебля,
называется пазухой листа.
o в пазухе листа может образоваться почка (которая в этом случае называется пазушной
почкой), цветок (называется пазушным цветком), соцветие (называется пазушным
соцветием).
o
o
o
o
Не все растения имеют все вышеперечисленные части листьев, у некоторых видов парные
прилистники чётко не выражены либо отсутствуют; может отсутствовать черешок, а структура листа
может не быть пластинчатой.
Листья двудольных растений бывают простые и сложные.
По тому, как листовые пластинки разделены, могут быть описаны две основные формы листьев.
 Простой лист состоит из единственной листовой пластинки и одного черешка. Хотя он может
состоять из нескольких лопастей, промежутки между этими лопастями не достигают основной
жилки листа. Простой лист всегда опадает целиком.
 Сложный лист состоит из нескольких листочков, расположенных на общем черешке (который
называется рахис).
o У пальчатых (или лапчатых) листьев все листовые пластинки расходятся по радиусу от
окончания корешка подобно пальцам руки. Главный черешок листа отсутствует. Примерами
таких листьев может служить конопля и конский каштан.
o У перистых листьев листовые пластинки расположены вдоль основного черешка. В свою
очередь, перистые листья могут быть непарноперистыми, с верхушечной листовой пластинкой
(пример — ясень); и парноперистыми, без верхушечной пластинки (пример — красное дерево).
o У двуперистых листьев листья разделены дважды: пластинки расположены вдоль вторичных
черешков, которые в свою очередь прикреплены к главному черешку (пример — альбиция).
o У трёхлистных листьев имеется только три пластинки (пример — клевер; бобовник)
o Перстонадрезные листья напоминают перистые, но пластинки у них не полностью разделены
(пример — некоторые рябины).
Внутреннее строение листа.
Как правило, лист состоит из следующих тканей:
•Эпидермис — слой клеток, которые защищают от вредного воздействия среды и излишнего
испарения воды. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного
происхождения (кутикулой).
•паренхима — внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию —
фотосинтез.
•Сеть жилок, образованных проводящими пучками, состоящими из сосудов и ситовидных
трубок, для перемещения воды, растворённых солей, сахаров и механических элементов.
•Устьица — специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней
поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газообмен.
 Испарение воды происходит для предотвращения перегрева листа через устьица эпидермы
(кожицы). Этот процесс называется транспирацией и обеспечивает постоянный ток воды от
корней к листьям.
o Скорость транспирации зависит от влажности воздуха, температуры, света и т.д. Под
воздействием этих факторов меняется тургор замыкающих клеток устьиц, они
замыкаются или смыкаются, задерживая или усиливая испарение воды и газообмен.
o В процессе газообмена в клетки поступает кислород для дыхания или выводится в
атмосферу в процессе фотосинтеза.
7
Жилки
Жилки листа являются сосудистой тканью и расположены в губчатом слое паренхимы. По рисунку
разветвления жилки, как правило, повторяют структуру разветвления растения.
Жилки состоят из:
 ксилемы — ткани, служащей для проведения воды и растворённых в ней минеральных веществ
(от корней к листьям)
 флоэмы — ткани, служащей для проведения органических веществ, синтезируемых листьями
(от листьев к корням).
 Обычно ксилема лежит поверх флоэмы.
 Вместе они образуют основную ткань, называемую сердцевиной листа
Типы жилкования:
• Сетчатое — локальные жилки расходятся от основных подобно пёрышку и разветвляются на
другие маленькие жилки, таким образом, создавая сложную систему. Такой тип жилкования
типичен для двудольных растений. В свою очередь сетчатое жилкование делится на:
o Перисто-нервное жилкование — лист имеет обычно одну основную жилку и множество
более мелких, ответвляющихся от основной и идущих параллельно друг к другу. Пример —
яблоня
o Радиальное — лист имеет три основных жилки, исходящих от его основания. Пример —
краснокоренник, или цеанотус.
o Пальчатое — несколько основных жилок радиально расходятся недалеко от основания
черешка. Пример — клён.
• Параллельное — жилки идут параллельно вдоль всего листа, от его основания до кончика.
Типично для однодольных растений, таких как злаки.
• Дуговое
• Дихотомическое — доминирующие жилки отсутствуют, жилки разделяются на две. Встречается у
гинкго и некоторых папоротников.
Типы расположения листа
 Очерёдное (последовательное) — листья располагаются по одному (в очередь) на каждый узел.
 Супроти́вное — листья располагаются по два на каждом узле и обычно перекрёстно-попарно,
то есть каждый последующий узел на стебле развёрнут относительно предыдущего на угол 90°;
либо двумя рядами, если не развёрнут, но имеется несколько узлов.
 Муто́вчатое — листья располагаются по три и более на каждом узле стебля. В отличие от
супротивных листьев, у мутовчатых каждый последующий завиток может находиться под
углом 90° от предыдущего, а может и не находиться, вращаясь на половину угла между
листьями в завитке. Следует однако учесть, что супротивные листья могут показаться
мутовчатыми на конце стебля.
Адаптации листьев
В процессе эволюции листья адаптировались к различным климатическим условиям:
• Поверхность листа избегает смачивания и загрязнения — так называемый «эффект Лотуса».
• Изрезанные листья уменьшают воздействие ветра.
• Волосяной покров на поверхности листа удерживает влагу в засушливом климате, препятствует
её испарению.
• Восковой налёт на поверхности листа препятствует испарению воды.
• Блестящие листья отражают солнечный свет.
• Уменьшение размера листа вкупе с передачей функции фотосинтеза от листа к стеблю
уменьшает потерю влаги.
• В сильноосвещённых местах у некоторых растений полупрозрачные окна фильтруют свет
перед тем, как он попадёт во внутренние слои листа (как у фенестрарии).
• Толстые, мясистые листья запасаются водой.
8
•
•
•
•
•
•
•
•
Зубчики по краю листьев характеризуются повышенной интенсивностью фотосинтеза,
транспирации (в итоге и пониженной температурой), в результате чего на заострениях
конденсируются пары воды и образуются капли росы.
Ароматические масла, яды и феромоны, вырабатываемые листьями, отпугивают травоядных
животных (как у эвкалипта).
Включение листьями в свой состав кристаллизированных минералов отпугивает травоядных
животных.
Трансформация в лепестки привлекает насекомых-опылителей.
Трансформация в колючки защищает растения (как у кактусов).
Трансформация в луковицу помогает удерживать воду и питательные вещества (как у лука).
Трансформация в усики помогает растению подниматься наверх (как у гороха).
Трансформация в кроющий лист и ложные цветки помогает заменить недостающие органы
растений (как у молочая).
Видоизменения листьев:
 усики - служат для закрепления стебля в вертикальном положении;
 иглы (у кактуса) играют защитную роль; чешуйки - мелкие листочки, потерявшие свою
фотосинтезирующую функцию;
 ловчий аппарат - листья снабжены столбчатыми железами, выделяющими слизь, которая
используется для захвата мелких насекомых, попавших на лист.
9