Часть первая
БОТАНИКА
Раздел 1
ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ ЦВЕТКОВОГО РАСТЕНИЯ
КОРЕНЬ
Корень — это орган, укрепляющий растение в почве и обеспечивающий его водой и минеральными веществами. Развивается он из корешка зародыша семени. Корень растет вертикально вниз. Такое свойство корня называют положительным геотропизмом (гео — Земля, тропизм — движение). Виды корней можно увидеть на рисунке.
Функции корня
Основные |
Дополнительные (могут отсутствовать) |
Укрепление растения в почве. Всасывание воды и минеральных веществ. |
Орган вегетативного размножения (малина). Запас питательных веществ (морковь). Синтез органических веществ (валериана). Корни-подпорки (баньян) |
Типы корневых систем
Зоны корня
Корневой чехлик выполняет защитную функцию, выделяет органические кислоты, растворяющие почву, для него характерен короткий срок жизни клеток.
Зона деления — увеличение количества клеток за счет митоза, клетки мелкие с густой цитоплазмой.
Зона растяжения (роста) — увеличение размеров клеток и их специализация к выполняемой функции (ее называют еще зоной дифференцировки).
Поглощение корнями воды и минеральных веществ
П
римером
пассивного всасывания является
поступление воды к сосудам корня по
градиенту концентрации — от более
«разбавленной» цитоплазмы клеток кожицы
корня к внутренним клеткам с более
густой цитоплазмой.
Концентрация растворенных веществ в клетках корневых волосков выше, чем в почвенном растворе, поэтому вода из почвы заходит внутрь клеток кожицы, «стремясь» разбавить их содержимое, но в нижележащих клетках коры корня концентрация органических веществ еще выше (клеточный сок более густой), и вода из корневых волосков перемещается внутрь. Чем ближе находится клетка к осевому цилиндру корня, тем выше в ней концентрация растворенных веществ. Таким образом, вода из почвы по клеткам корня достигает сосудов, а затем по ним поднимается вверх к стеблю и листьям.
Обозначение тканей корня на поперечном срезе: 1 — кожица (всасывающая ткань); 2— паренхима (основная); 3 — сосуды (проводящая); 4 — ситовидные трубки (проводящая). Кроме того, в корне имеется образовательная ткань (в зоне деления клеток под корневым чехликом)
П
римером
активного всасывания является корневое
давление — сила, вызывающая одностороннюю
подачу влаги от корней к побегам. Если
срезать стебель растения и надеть на
него резиновую трубку, то мы увидим, что
корень будет продолжать всасывать воду
с растворенными в ней минеральными
веществами, которые будут подниматься
вверх и вытекать из трубки. Это происходит
за счет АТФ, образующейся в митохондриях
клеток корня, т. е. корневое давление —
активный процесс, идущий с затратой
энергии. Поэтому когда к корням перестают
поступать питательные вещества или
кислород, их способность к поглощению
из почвы водных растворов падает.
Дыхание
Растения, как и другие живые организмы, нуждаются в кислороде для эффективного получения АТФ. В отличие от животных у них нет специальных транспортных систем, переносящих газы, поэтому каждый орган сам должен снабжать себя кислородом. В листьях эту задачу выполняют устьица. Дыхание у растений осуществляется постоянно.
Испарение волы листьями
Листья растений регулируют обмен воды с окружающей средой. Испарение воды происходит через устьица. При наличии избытка влаги замыкающие клетки устьиц набухают и изгибаются, открывая устьичную щель, способствуя усиленному испарению воды. В засушливый период тургор (давление в растительных клетках) уменьшается и замыкающие клетки устьиц спадаются, закрывая щель. Таким образом происходит автоматическая регуляция процесса испарения.
Испарение воды играет важную роль в охлаждении растений, которые сильно нагреваются под действием прямых солнечных лучей, кроме того, испарение через листья помогает корням лучше всасывать воду и минеральные соли. Между молекулами воды, заполняющими сосуды, имеются достаточно прочные силы молекулярного сцепления. Поэтому испарение воды листьями приводит к движению всей водной цепочки от верхушки растения до кончика его корней. Этот механизм называют верхним концевым двигателем, в отличие от корневого давления, которое называют нижним концевым двигателем.
Листопад
Большинство цветковых древесных и кустарниковых растений лесной зоны являются листопадными. Сбрасывание растениями листьев в зимний период имеет важное биологическое значение:
уменьшение испарения воды листьями;
предотвращение разрывов клеток листьев молекулами льда;
удаление ненужных продуктов обмена веществ;
снижение вероятности поломки ветвей под тяжестью снега;
удаление зимующих личинок насекомых.
Последовательность процессов в листьях перед листопадом
Видоизменение листьев
Видоизменение листьев является примером идеоадаптаций — приспособлений растений к конкретным условиям существования.
СТЕБЕЛЬ
Стебель — осевая часть побега растений, состоящая из узлов и междоузлий.
Ветвление стебля. Формирование кроны
Многообразие стеблей
Внутреннее строение древесного стебля в связи с его функциями
Кора (I) состоит из наружного слоя живых клеток — кожицы (1), нескольких слоев мертвых клеток — пробки (2), клеток основной коры (3) и луба (4). Луб состоит из лубяных волокон (механическая ткань) и ситовидных трубок (проводящая ткань). Камбий (II) — слой образовательной ткани, который обеспечивает рост стебля в толщину.
Древесина (III) состоит из сосудов (проводящая ткань) (5) и древесных волокон (механическая ткань). При смене времен года в древесине образуются годичные кольца (6) на границе между крупными весенними и мелкими осенними сосудами. Сердцевина (IV) имеется в центре ствола у некоторых деревьев мягких пород, выполняет запасающую функцию
Передвижение минеральных и органических веществ по стеблю
Вверх по стеблю (по сосудам древесины) перемещаются вода и минеральные вещества от корней к листьям
Вниз по стеблю (по ситовидным трубкам коры) перемещаются органические вещества от листьев к корням
Значение видоизмененных побегов в природе и жизни человека
В природе |
В жизни человека |
Вегетативное размножение растений. Запас питательных веществ. Возможность пережить неблагоприятные периоды существования |
Пищевая ценность. Возможность сохранения сортовых признаков в селекции. Трудность борьбы с некоторыми сорняками |