Стебель и его функции

Образование годичных колец

Отложенная в течение года древесина (и весенняя, и осеняя) образуют годичное кольцо. По количеству годичных колец можно определить возраст дерева и установить насколько благоприятным для растения был тот или иной год. Если кольцо широкое, растение в достаточной степени было обеспечено жизненными факторами. При неблагоприятных условиях формируются узкие годовые кольца. Кроме того, у молодых растений образуются более широкие годовые кольца, чем у старых.

Передвижение по стеблю органических и неорганических веществ

Передвижение в растительных организмах органических веществ, воды и растворенных в ней минеральных солей происходит по специально приспособленным для этого проводящим элементам. Они обеспечивают движение воды и растворенных в ней минеральных солей и органических соединений по восходящему и нисходящему токам. Восходящий ток веществ в растении и движение воды и растворенных в ней минеральных солей от корневой системы к надземной части осуществляется по трахеидам и сосудам (трахеям), которые вместе с основной и механической тканями формируют древесину (ксилему). Нисходящий ток веществ в растении и движение образовавшихся в процессе фотосинтеза органических веществ, осуществляется с участием лубу (флоэмы) – комплексной ткани, в которой соединяются проводящие элементы (ситовидные трубки с клетками-спутницами) и основная и механическая ткани.

Видоизменения побегов

Различают подземные и надземные видоизменения побегов.

Подземные

Корневище – внешне напоминает корень, но, в отличие от него, несет редуцированные листья и имеет на верхушке почку, а не корневой чехлик. Выполняет функции запасания питательных веществ и вегетативного размножения (у пырея, ландыша, купины).

Клубень – сильно утолщенный мясистый побег с редуцированными листьями, в пазухах которых находятся почки. Развивается на концах горизонтальных подземных побегов (столонов). Является местом откладывания запасных питательных веществ и органом вегетативного размножения (у картофеля, топинамбура).

Луковица – сильно укороченный побег, состоящий из стеблевой части – донца и прикрепленных к нему многочисленных мясистых листьев – чешуек, в которых накапливаются питательные вещества. Верхние чешуйки луковицы бывают часто сухими и выполняют защитную функцию (у лука, чеснока, тюльпана, лилии).

Клубнелуковица – по строению схожа с луковицей, но питательные вещества накапливаются в донце, а не в чешуйках (у шафрана).

Стеблекорень (каудекс) – формируется у многолетних трав и полукустарников в нижней части побега и постепенно переходит к утолщенному многолетнему корню; служит для запасания питательных веществ (у люцерны, одуванчика, любистка).

Надземные

Усики – развиваются из пазушных почек, имеют хорошо развитые проводящие и механические ткани и характеризуются верхушечным ростом. Выполняют функцию закрепления неустойчивого стебля в пространстве, закручиваясь вокруг опоры (у винограда).

Усы – удлиненные надземные побеги (столоны) с чешуеобразными листьями; служат для вегетативного размножения (у клубники).

Кнуты – недолговечные ползущие побеги с небольшими зелеными листьями; служат для захвата территорий и вегетативного размножения (у лапчатки гусиной).

Колючки – развиваются из пазушных почек, имеют хорошо развитую механическую ткань, способны к верхушечному росту. Возникли как приспособления к уменьшению поверхности испарения воды. Вместе с этим выполняют функцию защиты растений от поедания животными (у дикой груши, боярышника, терна, гледичии).

Филлокадии – плоские листообразные побеги с редуцированными пленчатыми листочками (у аспарагуса (заячий холодок)).

Стебли суккулентных растений – массивные, очень мясистые, сочные, служат своеобразными резервуарами воды у растений пустынь и полупустынь (у кактусов, африканских молочаев).

Надземные клубни (воздушные клубни, ложные луковицы) – утолщенные сочные верхушечные части участков стебля, запас воды в которых обеспечивает перенесение неблагоприятных условий (у эпифитных орхидей).

Стеблевой клубень (стеблеплод) – утолщение стебля шаровидной формы, в котором накапливаются питательные вещества (у капусты кольраби).

Кочан (головка) – видоизмененная почка, накапливающая воду и запасные питательные вещества (у капусты белокочанной).

Рис. Некоторые видоизменения побега: 1 — обычный побег; 2 — мясистый побег кактуса; 3 — луковица лука; 4 — усы-прицепки винограда; 5 — корневище пырея; 6 — филлокадий иглицы; 7 — колючка гледичии; 8 — клубень (столон) картофеля; 9 — клубень кольраби; 10 — ус земляники

ЛИСТ

Лист – это боковой, в основном плоский орган побега, характеризующийся ограниченным ростом и нарастающий не верхушкой, как осевые органы, а основанием.

Функции листа: фотосинтез, транспирация, газообмен, а также запас питательных веществ, вегетативное размножение, синтез биологически активных веществ, удаление балластных веществ (листопад), защита от поедания животными.

Листорасположение

Листорасположение – это размещение листьев на стебле в определенном порядке. Часто на побегах древесных и травянистых растений пластинки всех листьев располагаются горизонтально, причем так, чтобы не затенять друг друга. Такое листорасположение называют листовой мозаикой. Мозаичное расположение листьев имею плющ, герань, граб, липа и др.

Основные типы листорасположения

- поочередное, или спиральное – из каждого узла отходит только один лист, а основания последовательно расположенных листьев можно соединить условно спиральной линией (у вербы, яблони, пшеницы);

- супротивное – из каждого узла отходит по два листа, расположенные друг напротив друга, причем листья двух соседних междоузлий расположены крестообразно, чтобы верхняя пара не затеняла нижнюю (у мяты, гвоздики, сирени);

- мутовчатое – из каждого узла отходит по три и больше листьев (у вороньего глаза, элодеи).

Элементы внешнего строения листа

Листовая пластинка – основная часть листа, выполняющая все его функции.

Черешок – суженая стеблеобразная часть между листовой пластинкой и основанием листа, выполняет опорную и проводящую функции, ориентирует лист в пространстве; литься без черешков называют сидячими (у гвоздики, кукурузы).

Основание – нижняя, соединенная со стеблем часть листа; иногда она почти незаметна или имеет вид небольшого утолщения; часто основа листа разрастается, охватывая стебель, и образует трубчатое влагалище (у злаков, осок); на месте перехода влагалища в листовую пластинку есть язычок, который препятствует проникновению воды, спор грибов или личинок насекомых в пазухи листа.

Прилистники – парные боковые выросты, образующиеся у основания листа; например, у яблони они быстро опадают, а у бобовых сильно разрастаются и выполняют заметную роль в фотосинтезе и транспирации; иногда прилистники срастаются, образуя своеобразный защитный вырост – раструб (у гречки, щавеля); у дуба пушистого и каштана съедобного прилистники формируют защитный колпачок, прикрывающий молодой лист; колючи прилистники у робинии (белой акации) защищают растения от поедания животными.

Жилкование листьев

Жилки – сосудисто-волокнистые пучки, которые рельефно выступают с нижней стороны листьев и соединяют листья со стеблем, обеспечивают передвижение воды, минеральных и органических веществ и придают крепости. Расположение жилок на листовых пластинках растений называют жилкованием.

Типы жилкования листьев:

- параллельное – жилки расположены параллельно вдоль листа (у пшеницы, овса, кукурузы);

- дуговое – жилки расположены дугообразно; возле основы и на верхушки листа они сближены (у подорожника, тюльпана);

- сетчатое – от самой заметной центральной жилки отходят боковые, которые тоже ветвятся, образуя более-менее густую сетку (у клена, яблони, крапивы);

- дихотомическое – характеризуется раздвоенным ветвлением жилок (у гинкго двулопастного).

Простые и сложные листья

У простых листьев всегда есть только одна листовая пластинка – целостная или иногда настолько глубоко рассеченная, создающая впечатление большого количества пластинок (у петрушки, полыни). Также, у простых листьев листовая пластинка опадает вместе с черешком (у яблони, смородины, дуба, вербы, лещины) или вообще не опадает, а отмирает вместе со стеблями (у большинства травянистых растений).

Классификация простых листьев

Сложными называют листья, у которых к одному общему черешку (рахису) прикреплены два, три или несколько отдельных листовых пластинок (листьев) с собственными черешками. Каждый лист во время листопада опадает самостоятельно.

Виды сложных листьев

Внутреннее строение листа

Выделяют несколько элементов строения листа:

- эпидерма (кожица);

- мезофилл (мякоть листа);

- жилки.

Типичный плоский лист сверху и снизу покрыт покровной тканью – эпидермой, которая выполняет функции регуляции газообмена и транспирации, а также защиты. Чаще всего эпидерма образована одним слоем безхлорофилльных живых клеток с извилистыми оболочками, которые обеспечивают крепкое соединение их между собой. У большинства растений верхняя эпидерма покрыта мощным слоем кутина – жироподобного вещества, который образует кутикулу – пленочку, защищающую лист от намокания, температурных колебаний, проникновения возбудителей болезней и вредителей. Нижняя эпидерма имеет слабо развитую кутикулу и часто многочисленные волоски, которые уменьшают перегревание растений и снижают степень транспирации.

В эпидерме есть устьица – специальные структуры, которые обеспечивают газообмен и транспирацию. У большинства растений они состоят из двух заполненных хлоропластами замыкающих клеток бобообразной формы и устьичной щели между ними. Особенностью клеток устьиц является их способность изменять свою форму, закрывая и открывая устьичную щель. Движения устьичных клеток зависят от обеспеченности растения водой, освещенности, температуры и других факторов. Обычно с нижней стороны листа их больше, но у растений, листья которых плавают на поверхности воды, устьица расположены только в верхней эпидерме.

Между верней и нижней кожицей располагается мякоть листа – мезофилл. У большинства растений он неоднороден, состоит из столбчатой и губчатой паренхимы.

Столбчатая паренхима – прилегает к верхней эпидерме. Она образована одним или несколькими слоями удлиненных, плотно сомкнутых клеток, расположенных перпендикулярно к поверхности листа. Это живые тонкостенные клетки, заполненные хлоропластами, поэтому выполняют ведущую роль в процессе фотосинтеза.

Губчатая паренхима – расположена под столбчатой. Она состоит из нескольких рядов округлых или угловых клеток, разделенных большими межклетниками. Эти клетки содержат значительно меньше хлорофилловых зерен, и хотя губчатая паренхима участвует в фотосинтезе, но выполняет в основном функции газообмена и транспирации. Мезофилл листа пронизан системой жилок, которые состоят из проводящих и механических элементов.

Видоизменения листа

В процессе приспособления некоторых растений к разнообразным условиям произростания их листья существенно изменились.

Колючки (могут быть видоизменением всего листа или его части) – защищают сочные стебли от поедания животными и уменьшают транспирацию (у кактусов, молочаев, барбариса (видоизменения листа), у белой акации (видоизменение прилистников), у астрагалов (видоизменение черешков), у осотов (видоизменение боковых жилок)).

Усики – выполняют роль органов перемещения и поддержки на опоре (у гороха, чины, вики).

Покровные чешуйки – выполняют защитную функцию (на почках, луковицах, корневищах).

Водозапасающие листья у растений-суккулентов – удерживают большое количество влаги, которая используется растениями во время засухи (у алое).

Ловильные аппараты насекомоядных растений – служат для ловли насекомых, которые используются растением как дополнительный источник фосфора, калия и других элементов (у росянки, альдрованды, венериной мухоловки).

Листопад. Факторы, его вызывающие

Листопадом называют явление массового опадания листьев. Растения, которые хотя бы недолго находятся у безлистном состоянии, называют листопадными. Вечнозеленые растения целый год несут зеленые листья, которые по мере старения постепенно заменяются новыми. У большинства растений – у листопадных, и вечнозеленых – листья живут несколько месяцев. У некоторых вечнозеленых растений субтропиков, тайги, тундры и высокогорья продолжительность жизни листьев намного больше. Но листья все равно опадают, поэтому понятие вечнозеленые условно. Вечнозеленость не всегда связана с продолжительностью жизни отдельного листа. Обязательным для всех вечнозеленых растений свойством является распускание новых листьев тогда, когда еще не опали старые.

Листопад как биологическое явление связан с процессом старения листьев, во время которого:

- постепенно уменьшается интенсивность фотосинтеза и дыхания;

- происходит пожелтение или покраснение, обусловленное разрушением хлорофилла и накоплением других пигментов – каротиноидов и антоциана;

- в тканях откладываются некоторые соли и уменьшается содержание углеводов и аминокислот.

В процессе старения листа двудольных древесных растений у его основания формируется отделяющий слой, по которому лист и отделяется от стебля. При этом проводящие элементы закупориваются, а раневая поверхность затягивается коровыми клетками и превращается в листовой рубец. У однодольных и травянистых двудольных отделяющий слой не образуется, а листья отмирают и разрушаются постепенно, вместе со стеблями.

У листопадных деревьев и кустов сбрасывание листьев на зиму имеет важное приспособительное значение, поскольку дает возможность уменьшить потери воды тогда, когда в связи с похолоданием замедляется ее поступление в растение. У растений пустынь и полупустынь наоборот наблюдается летний листопад. Это дает им возможность пережить критический период высоких температур и значительной сухости воздуха с наименьшими потерями воды.

Схематическое изображение строения полного простого листа: 1 — листовая пластинка; 2 — черешок; 3 — влагалище; 4 — прилистники; 5 — основание листа; 6 — верхушка листовой пластинки; 7 — край листовой пластинки; 8 — средняя жилка; 9 — боковые жилки; 10 — основание листовой пластинки.

Схематическое изображение анатомического строения листа: 1 — кутикула, 2 — верхний эпидермис; 3 — палисадная ткань; 4 — хлорофилловые зёрна; 5. 6 — воздухоносные межклетники; 7 — губчатая ткань; 8 — крупный воздухоносный межклетник, или т. н. дыхательная полость устьица; 9 — замыкающая клетка устьица; 10 — нижний эпидермис в разрезе; 11 — нижний эпидермис в плане; 12 — кутикулярный валик.

ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ И РАЗМНОЖЕНИЕ СЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ

ЦВЕТОК

Строение и разнообразие цветов

Цветок – укороченный видоизмененный неразветвленный побег, все части которого приспособлены к функции размножения.