Вегетативные органы высших растений Общие сведения

Орган – это часть растения, имеющая определенную вне­шнюю (морфологическую) и внутреннюю (анатомическую) струк­туру в соответствии с выполняемой ею функцией. Различают:

1) ве­гетативные органы – корень и побег (стебель с листьями); обеспечивают про­цессы питания, дыхания, проведения воды и растворенных в ней веществ, а также вегетативного размножения

2) репродуктивные органы – спороносные колоски, стробилы или шишки, цветок, плод, семя; выполняют функции, связанные с половым и бесполым размножением растений, и обеспечивают существование вида в целом, его воспроизводство и расселение

У водорослей, грибов и лишайников тело не дифференциро­вано на органы, а представлено талломом, или слоевищем.

Корень

Функции корня.

Корень - один из основных органов растения, выполня­ющий функции:

1) поглощения из почвы воды с растворенными в ней элементами минерального питания;

2) корень закрепляет и удер­живает растение в почве;

3) метаболическое значение (в результате первичного синтеза в них образу­ются аминокислоты, ферменты, гормоны и др.);

4) откладываются запасные пи­тательные вещества.

Корень – осевой орган, имеющий радиально-симметричное анатомическое строение. Корень неопределенно долго нараста­ет в длину благодаря деятельности верхушечной меристемы, клетки которой прикрыты корневым чехли­ком. Растущая часть корня не превы­шает 1 см.

Зоны корня:

1) корневой чехлик (около 1 мм) – состоит из рыхлых тон­костенных клеток, которые постоянно заменяются новыми. Функции:

а) защита точки роста;

б) обеспечение корню положитель­ного геотропизма (особенно сильно выражен у главно­го корня).

2) зона деления (около 1 мм) – клетки меристемы. Меристема в процессе митоти­ческих делений образует массу клеток, обеспечивая рост корня и пополняя клетки корневого чехлика.

3) зона растяжения (неск. мм) – происходит увеличение длины корня в результате роста клеток и приобретения ими нормальной формы и размера.

4) зона всасывания, или поглощения (неск. см) – клетки первичной покровной ткани корня – эпиблемы – образуют многочисленные корневые во­лоски, которые всасывают почвенный раствор минеральных ве­ществ. Корневые волоски по мере роста корня погибают и, таким образом, всасывание питательных веществ происходит из нового объе­ма почвы.

5) зона проведения – основная часть корня, имеет типичное для него строение.

Первичnое строеnие корпя

Первичное строение корня.

Возникает в результате дифферен­циации меристемы апекса. В первичной структуре корня вблизи его кончика различают три слоя: наружный – эпиблему, сред­ний – первичную кору, центральный осевой цилиндр – стелу.

В апикальной меристеме наблюдается четкое разделение на два отдела:

1) наружный отдел – периблема. Клетки периблемы превращаются в первичную кору корня, состоящую из паренхимных клеток основной ткани. Первичная кора делится на 3 слоя: эндодерму, мезодерму и экзодерму.

2) внутренний отдел – плерома. Плерома дает начало стеле, при этом одни клетки превраща­ются в сосуды и трахеиды, другие – в ситовидные трубки, тре­тьи – в клетки сердцевины и т.д. В стеле характерно чередование участков ксиле­мы и флоэмы: ксилема образует звезду, а между ее лучами располагается фло­эма.

Из наружного слоя клеток – дерматогена – на поверхности корня обособляется первичная покровная ткань – эпиблема, или ризодерма – однослойная ткань, достигающая полного развития в зоне поглощения. Клетки ризодермы формируют мельчайшие корневые волоски.

Первичное строение корня характерно для молодых корней у всех групп высших растений. У плаунов, хво­щей, папоротников и представителей класса Однодольных отде­ла Цветковых первичная структура корня сохраняется в течение всей его жизни.

Вторичное строение корня.

В корнях голосеменных и двудольных покрытосеменных ра­стений в результате деятельности вторичных боко­вых меристем – камбия и феллогена (пробкового камбия) формируется вторичная структура корня. Кам­бий откладывает внутрь элементы вторич­ной ксилемы (древесины), наружу – элементы вторичной фло­эмы (луб). Этот процесс может продолжаться долго, и корни дос­тгигают значительной толщины. В многолетнем корне, в его цен­тральной части, остается отчетливо выраженная лучевая первичная ксилема.

Пробковый камбий (феллоген) откладывает наружу слои клеток вторичной покровной ткани ­пробки. Первичная кора (эндодерма, мезодерма и экзодерма), изо­лированная пробковым слоем от внутренних живых тканей, от­мирает.

Корневые системы.

Корневая си­стема – совокупность всех корней растения. В ее сложении участвуют главный корень (корень, развивающийся из зародышевого корешка), боковые (результат ветвления главного корня) и при­даточные корни (результат ветвления различных вегетативных органов растения).

Корневая система бывает:

1) Стер­жневая корневая система – главный корень развивается в длину и толщину, и он хорошо выде­ляется среди других корней. (большинство двудольных растений).

2) Мочковатая корневая система – главный корень рано отми­рает или развивается слабо и корневая система образуется из при­даточных корней, возникающих у основания стебля (однодольные растения и двудольные, размножающиеся вегетативно).

Выделения корней создают в почве вокруг него зону, изо­билующую бактериями, гри­бами и другими микроорга­низмами, которую называют ризосферой.

Специализации и метаморфозы корней.

Видоизменения корней (ме­таморфозы) – изменения в строении корней, связанные с выполнением некоторых дополнительных функций.

1) Микориза («грибокорень») – окончания корней, оплетенные с поверхности гифами гриба или содержащие их в коре корня (явление симбиоза кор­ней высших растений с почвенными грибами). Автотрофные растения обес­печивают гриб растворимыми углеводами, а грибной симбионт снабжает растение важнейшими минеральными веществами.

Виды микоризы:

а) наружная (эктотрофная) микориза – заменяет растению корневые волоски, которые обычно при этом не развиваются (у древесных и кустарниковых ра­стений – дуб, клен, береза, орешник и др.).

б) внутренняя (эндотрофная) микориза – развивается у многих видов травянис­тых и древесных растений (злаки, лук, грецкий орех, виноград и др.).

2) Симбиоз корней с бактериями (бактериосимбиотрофия) – образование на корнях наростов, называемых клубеньками. Внутри клубеньков находится множество клубеньковых бактерий, обла­дающих свойством фиксировать атмосферный азот.

3) Запасающие корни – откладывание в корнях запасных питательных веществ (крахмал, инулин, сахар и др.):

а) корнеплоды – видоиз­мененный главный корень, выполняющий функцию запасания (свекла, морковь, репа и др.)

б) корневые шишки – сильно утолщенные придаточные корни, запасающие питательные вещества (геор­гин, чистяк, любка и др.). Между корнеплодами и корневыми шишками имеются многочисленные переходы.

4) Втягивающие (контрактильные) корни – резкое сокращение кор­ня в продольном направлении у его основания (например, у лу­ковичных растений). Эти корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве.

5) Воздушные корни – развиваются у многих тропических эпифи­тов (из семейств Орхидных, Аронниковых и Бромелиевых). Они имеют аэренхиму (обеспечивают воздухом ткани растений в условиях избыточного увлажнения) и могут поглощать атмосферную влагу.

Побег

Строение побега.

Побег – ось (стебель) с расположенными на ней листьями и почками – зачатками новых побегов, возникающими в определенном порядке на оси. Эти зачатки новых побегов обеспечивают нарастание побега и его ветвление, т.е. образование системы побегов.

Побег расчленен на междоузлия (участок между двумя узлами) и узлы (место отхождения листа от побега). Побеги:

а) удлиненные – имеют длинные междоузлия;

б) укороченные – имеют короткие междоузлия.

Угол между стеблем и листом в месте его отхождения называется листовой пазухой.

Первый побег развивается из зародышевого побега, имеющего верхушечную почку, из которой формируются все последующиe части первого, или главного, стебля.

Из почек, расположенных в пазухах листьев развиваются боковые побеги, на каждом из которых имеются верхушечная и пазушные почки.

Строение почки:

Почка снаружи покрыта плотными кожистыми чешуйками, под которыми в центре почки находятся зачаточный стебель и маленькие зачаточные листья. В пазухах этих листьев расположены зачаточные почки, каждая из которых представляет собой побег. Внутри почки находится ростовой центр, который обеспечивает формирование всех органов и первичных тканей побега.

Виды почек:

1) вегетативные – вырастает стебель с листьями и почками;

2) генеративные (цветочные) – развивается соцветие или одиночный цветок.

Ветвлеuие побега.

Главный стебель (разв. из зародышевого побега) называют осью пер­вого порядка, ветви, развивающиеся из его пазушных почек – оси второго порядка и т.д.

Типы ветвления:

1) верхушечное ветвление – характеризуется разделением конуса нарастания на две части, каждая из которых дает побег. Такое ветвление называется вильчатым, или дихотомическим (моховидные и плауновидные растения).

2) боковое ветвление – побеги развиваются из пазушных почек:

а) моноподиальное ветвление – конус нарастания главного побега функционирует многие годы, надстраивая стебель и увеличивая длину оси первого порядка. Из пазушных почек образуются оси второго порядка (голосеменные – ель, сосна, лиственница, древесные покрытосеменные – дуб, бук, клен, черемуха, многие тра­вянистые розеточные растения – подорожник, одуванчик, клевер).

б) симподиальное ветвление – обусловлено отмиранием верхней части побега и развитием вегетативного побега из верхней пазушной почки, который обычно продолжает главную ось (тополь, береза, ива, багульник, брусника, злаки, осоки и др.). Такие побеги называют побегами замещения.

3) ложновильчатое ветвление напоминает дихотомическое, но представляет собой симподиальное при супротивном листорасположении (сирень, дёрен, конский каштан и др.).

Классификация побегов.

По направлению роста побега различают: прямостоячие, наклоненные, поникающие, свешивающиеся, восходящие, лежачие (стелющиеся), ползучие, вьющиеся, лазающие.

По строению и продолжительности жизни побегов растения делятся на травянистые и деревянистые.

1) Травянистые растения по продолжительности жизни могут быть:

а) однолетние – живут менее года.

б) двулетние – в первый год жизни образуют вегетативные органы и накапливают в корнях запасные питательные вещества; на второй год они цветут и после плодоношения отмирают (морковь, редька, свекла и др.).

в) многолетние – живут более двух лет, у них еже­годно из почек возобновления развиваются надземные побеги. Эти почки в большинстве случаев находятся под землей на видоизмененных побегах – корневищах, клубнях, луковицах.

2) Деревянистые растения – характеризуются наличием не отми­рающих на зиму многолетних надземных, сильно одревесневших побегов. Они представлены деревьями и кустарниками.

а) деревья – хорошо развиты главный стебель – ствол, достигающий обычно большой высоты, и крона, состоящая обычно из многочисленных более мелких боковых ветвей.

б) кустарники – главный ствол недолговечен или слабо развит. Из пазушных и придаточных почек, находящихся в его основании, развиваются побеги, которые достигают значительного развития (крушина, лещина, жимолость и др.).

в) кустарнички – стебли многолетние, но у них слабо выражены вторичное утолщение и рост в высоту (брусника, голубика, багульник, клюква и др.).

г) полукустарнички – основания побегов одревесневают и со­храняются несколько лет. Верхние части побегов к зиме отмирают. Из пазушных почек, расположенных на зимующих участках побегов, весной следующего года отрастают новые побеги (некоторые виды полыни, сабельник).

Метаморфозы побега.