
Морфология растений / Бавтуто Г.А., Ерёмин В.М. Ботаника. Морфология и анатомия растений
.pdfальных клеток верхушки побега включает не толь |
меристеме особых предшественников (дермато |
|
||||||
ко поверхностные, но и глубжележащие клетки. |
ген, периблема, плерома), причем каждый из них |
|
||||||
Их деление в разных направлениях формирует |
обладает собственными инициалями в апексе по |
|
||||||
зональную структуру апекса. В глубине дисталь- |
бега и корня. |
|
|
|
||||
ной части клетки делятся антиклинально, форми |
Теория цитогистологической зональности (т. е. |
|
||||||
руется группа центральных материнских клеток. |
дифференциация в апексе побега участков с |
|
||||||
Они крупные, сильно вакуолизированные, делят |
отчетливыми |
цитологическими |
характеристика |
|
||||
ся редко. Ниже этой группы, в центральной час |
ми — стержневая, периферическая меристема и |
|
||||||
ти, дифференцируется колончатая, или стержне |
т. д.) была сформулирована американским бота |
|
||||||
вая, меристема, клетки которой делятся перикли |
ником А. Фостером (1938). Зональность как ре |
|
||||||
нально, образуя вертикальные ряды вдоль оси |
зультат клеточной дифференциации в апексах |
|
||||||
побега. Стержневая меристема обусловливает рас |
побегов была впервые описана для гинкго двуло- |
|
||||||
тяжение междоузлий, а в дальнейшем формирует |
пастного, а затем обнаружена у других голосе |
|
||||||
сердцевину стебля, в связи с чем ее часто назы |
менных |
и |
у большинства покрытосеменных |
|
||||
вают сердцевинной. |
|
(Е. Гиффорд, Г. Корсон, 1971). |
|
|
||||
На месте заложения очередного листового бу |
В то время как теория туника — корпус объ |
|
||||||
горка — примордия — располагается перифериче |
ясняет расположение и рост клеток в самой апи |
|
||||||
ская, или фланговая, меристема. Ее клетки мел |
кальной меристеме, изучение зон клеток, приле |
|
||||||
кие, делятся с огромной скоростью антиклиналь |
гающих к апикальной меристеме, помогает вы |
|
||||||
но и периклинально и образуют несколько слоев. |
явить вклад меристемы в дифференциацию |
|
||||||
Периферическая меристема дает начало всему |
тканей и органов в побеге (Е. А. Кондратье |
|
||||||
комплексу тканей, связанных с листом. |
|
ва, 1955). |
|
|
|
|
||
У покрытосеменных растений зональность ме |
Теория цитогистологической зональности апек |
<V |
||||||
ристемы выражена еще резче (рис. 152, В, Г). |
са побега |
семенных растений, |
объединенная с |
|||||
На дисталъной части апекса обычно хорошо |
теорией туника — корпус, объясняет особенность |
|
||||||
выражены два (реже 1—4) слоя клеток меристе |
положения инициалей и распределения общей |
|
||||||
мы. Каждый слой, клетки которого делятся толь |
меристематической активности в апексе голосе |
|
||||||
ко антиклинально, имеет на верхушке собствен |
менных и покрытосеменных и динамику процес |
|
||||||
ные инициали. Эти слои, как колпачки, охваты |
са органообразования, т. е. заложение листового |
|
||||||
вают внутреннюю зону апекса, четко от нее |
примордия, формирование узла и будущего меж |
|
||||||
отграничены и не образуют внутрь своих произ |
доузлия. |
|
|
|
|
|||
водных. Немецкий ботаник А. Шмидт, изучав |
Для правильного понимания первоначальной |
|
||||||
ший структуру апекса цветковых, назвал эти слои |
дифференциации первичных постоянных тканей |
|
||||||
туникой (лат. tunica — оболочка, одежда). Туника |
(гистогенеза) следует учитывать их происхожде |
|
||||||
обеспечивает рост апекса в поверхность. Под ней |
ние. Самый наружный слой клеток апикальной |
|
||||||
находятся клетки корпуса (лат. corpus — тело) со |
меристемы, иногда представляющий собой пря |
|
||||||
своим инициальным слоем. Делясь во всех на |
мое продолжение наружного слоя туники, стано |
|
||||||
правлениях, клетки этого слоя обеспечивают объ |
вится протодермой, т. е. зачаточным эпидермисом |
|
||||||
емное увеличение апекса. На месте заложения |
будущего стебля и листа. На границе будущей |
|
||||||
очередного листового бугорка располагается, как |
оси побега и образующегося валика будущего |
|
||||||
и у голосеменных, периферическая меристема |
листа (в периферической зоне апекса) очень рано |
|
||||||
(инициальное кольцо). Деление клеток корпуса |
дифференцируются тяжи узких, длинных, про |
|
||||||
здесь интенсивное, периклинальное, в связи с |
дольно делящихся клеток прокамбия, дающего |
|
||||||
чем границы туники и корпуса стираются. Имен |
начало проводящим тканям. По мере роста про |
|
||||||
но в этой зоне определяется порядок заложения |
камбий проникает и в глубь формирующегося |
|
||||||
последовательных листовых примордиев, будущее |
стебля и в глубь растущего листового зачатка, |
|
||||||
расположение листьев на побеге. Как и у голосе |
образуя основу будущей единой системы прово |
|
||||||
менных, в центре апекса, на уровне перифери |
дящих тканей побега. |
|
|
|||||
ческой |
меристемы, обособляется стержневая |
Протодерму и прокамбий относят к детерми |
|
|||||
меристема, образующая сердцевину. |
Особенно |
нированной меристеме. Это уже гистогены, так |
|
|||||
четко она выражена у будущих удлиненных по |
как они порождают строго определенные типы |
|
||||||
бегов. |
|
|
|
постоянных тканей. Основная меристема, состав |
|
|||
Представление об обособленных рядах ини- |
ляющая остальную часть апекса, дает начало па- |
|
||||||
циалей было сформулировано А. Шмидтом (1924) |
ренхимным запасающим, хлоренхимным и пер |
|
||||||
в концепцию |
организации апекса по типу туни |
вичным механическим тканям. Форма, размеры, |
|
|||||
ка — корпус. |
Основное положение теории туни |
зональная структура апекса изменяются в онтоге |
|
|||||
ка — корпус заключается в том, что дифферен |
незе, особенно резко перестраивается апекс при |
|
||||||
циация различных зон растения не предопреде |
переходе в репродуктивную фазу. |
|
|
|||||
лена в структуре апикальной меристемы даже в |
Следует отметить, что изложенная классифи |
|
||||||
том случае, если слои независимы. Представле |
кация апексов во многом условна, поскольку |
|
||||||
ния об отсутствии предопределенности развития |
строение и функции апикальной меристемы в |
|
||||||
тканевых зон в апикальной меристеме отличает |
настоящее время всесторонне изучаются, предло |
|
||||||
теорию туника — корпус от классической гисто |
жены интересные гипотезы. |
|
|
|||||
генной теории Ганштейна, согласно которой эпи |
Окончательная классификация апексов пока |
|
||||||
дермис, |
кора |
и проводящий цилиндр |
имеют в |
не разработана. |
|
|
192

ЛИСТОРАСПОЛОЖЕНИЕ |
|
та), вороньего глаза (четыре листа), марены |
||||
|
|
|
(много листьев) и т. д. |
|
|
|
|
|
|
4. Супротивное листорасположение можно рас |
|||
Листорасположение, или филлотаксис (греч. phylсматривать- |
как частный случай |
мутовчатого. На |
||||
lon — лист и taxis — расположение, строй), — поря |
одном узле располагаются два листа друг против |
|||||
док размещения листьев на стебле, отражающий |
друга, их медианы лежат в одной вертикальной |
|||||
симметрию в структуре побега. |
|
плоскости (мята, крапива, бирючина, жимолость, |
||||
Различают несколько основных типов распо |
жасмин). Часто плоскости медиан соседних пар |
|||||
ложения листьев (рис. 153). |
|
листьев взаимно перпендикулярны, и тогда гово- |
||||
А ли |
Л |
Б |
/ |
в |
/ |
л |
Рис. 153. Основные типы листорасположения:
А — очередное (спиральное) у сливы (Prunus domestica): a — схема побега и проекция основной генетиче ской спирали (i) на плоскость, 6 — диаграмма; Б — двурядное у гастерии (Casteria disticha): a — вид расте ния сверху, 6 — схема; В — мутовчатое трехчленное у олеандра (Nerium oleander): a — схема побега и про екция его узлов на плоскость, 6 — диаграмма; Г— накрест супротивное у сирени (Syringa vulgaris): a — вид побега сверху, б — диаграмма
1. Очередное, или спиральное, на каждом узле |
рят о накрест супротивном листорасположении |
|||||||||
располагается один лист и основания последова |
(сирень). |
|
|
|
|
|
|
|||
тельных листьев можно соединить условной спи |
|
Тип листорасположения, т. е. порядок зало |
||||||||
ральной линией, которую называют основной ге |
жения листовых бугорков на апексе побега, — |
|||||||||
нетической спиралью — парастихой (греч. para — |
наследственный признак каждого таксона, обу |
|||||||||
у, при, около и stichos — линия). Она отражает |
словленный генетическими факторами. Однако в |
|||||||||
генезис листьев, т. е. последовательность их зало |
процессе развития побега на листорасположение |
|||||||||
жения. Очередное листорасположение характерно |
могут оказывать влияние внешние факторы, и |
|||||||||
для многих растений (яблоня, груша, слива, пер |
прежде всего условия освещения, а также сила |
|||||||||
сик, дуб, кукуруза, осоки, табак, молодило, лен, |
тяжести, направление которой зависит от на |
|||||||||
береза, зонтичные и др.). |
|
правления роста самого побега. Стебель может |
||||||||
|
закручиваться вокруг собственной оси, могут |
|||||||||
1. Двурядное (супротивно-очередное) — листья |
||||||||||
располагаются тоже по одному на каждом узле, |
изгибаться черешки листьев |
и т. д. |
Оконча |
|||||||
тельная |
картина |
листорасположения |
может |
|||||||
но обязательно на противоположной стороне оси. |
||||||||||
сильно отличаться |
от |
первоначальной |
и, |
как |
||||||
Этот тип расположения листьев можно рассмат |
||||||||||
правило, |
приобретает |
ярко |
выраженный |
при |
||||||
ривать как частный случай очередного, отражаю |
||||||||||
способительный характер. Особенно наглядно |
||||||||||
щий так называемую маятниковую |
симметрию |
|||||||||
это |
выражено в |
явлении |
листовой мозаи |
|||||||
деятельности апекса. Средние линии |
(медианы) |
|||||||||
ки: листья располагаются так, чтобы их пла |
||||||||||
всех листьев лежат в одной вертикальной плоско |
||||||||||
стинки оказались в наиболее благоприятных |
||||||||||
сти, как у ирисов, злаков, гастерии. |
|
условиях освещения. Типичную листовую мо |
||||||||
3. Мутовчатое — на узле расположено не |
заику можно наблюдать на горизонтальных вет |
|||||||||
сколько листьев, бугорки которых закладывают |
вях липы, ели, на побегах недотроги, герани, |
|||||||||
ся, образуя общий узел, как у олеандра (три лис |
копытня, |
плюща (рис. 154). Листовая |
мозаика |
ОЗак. 1851 |
193 |

Рис. 154. Листовая мозаика:
1 — у плюща (Hedera helix); 2 — вяза (Ulmus laevis)
способствует максимальному использованию света.
При изучении листорасположения обычно используют диаграммы — графическое изображе ние проекции всех узлов побега с листьями на плоскость. На диаграмме ось побега показана в виде окружности, центр которой — ее апекс. По следовательные узлы изображаются в виде кон центрических окружностей или спирали, условно соединяющей основания листьев. Сами листья представлены в виде фигурных скобок, схематич но повторяющих поперечный срез пластинки листа (см. рис. 153).
Закономерности листорасположения с трудом поддаются математическому выражению. Прави ло листорасположения не может считаться абсо лютным. В зависимости от условий (главным об разом освещения) наблюдаются отклонения даже на одном растении; при этом в нижней части по бега листорасположение супротивное, а в верх ней — спиральное, или наоборот. Даже при одно типном спиральном листорасположении на вер тикальных и горизонтальных побегах многих дре весных растений можно наблюдать различные его варианты.
Общая закономерность всех типов листораспо ложения — равное угловое расстояние между ли стьями, сидящими на одном узле или на последо вательных узлах основной генетической спирали (см. рис. 153, А, а).
При очередном листорасположении на основ ной генетической спирали через один или не сколько ее поворотов один лист приходится над другим. Прямая линия, соединяющая листья, расположенные точно друг над другом, называет ся ортостихой (греч. orthos — прямой и stichos — линия, ряд). Участок спирали между двумя ли стьями на одной ортостихе называется листовым циклом. Как число листьев в одном цикле, так и число витков в нем характерно для каждого вида растения и имеет свое математическое выраже ние. Следовательно, листовой цикл выражается
как числом витков спирали между парой смеж ных листьев, сидящих на одной ортостихе, так и числом листьев, которые располагаются на этой спирали.
Очередное листорасположение можно, таким образом, выразить дробью: в числителе — число оборотов спирали в листовом цикле, в знамена теле — число листьев в листовом цикле. Так, у злаков листорасположение выражается дробью 1/2: листовой цикл представлен одним оборотом, составленным из двух листьев. Листорасположе ние у тюльпана, осок — 1/3, где листовой цикл также представлен одним оборотом, но состав ленным тремя листьями. Широко распространена форма листорасположения, представленная дро бью 2/5, где листовой цикл имеет два оборота, в которые включены пять листьев (груша, слива, многие сорта яблони). Спиральное листораспо ложение выражается дробями 3/8, 5/13. Чем больше число ортостих (знаменатель дроби), тем меньше листья затеняют друг друга. Для супро тивного и мутовчатого листорасположения харак терно чередование листьев соседних пар, или му товок, при этом на стебле также образуются вер тикальные ряды листьев (ортостих).
Необходимо отметить, что на всем протяже нии спирали при любом типе листорасположения листья сидят под строго определенным утлом друг к другу, называемым углом расхождения. По этому дробь указывает также на угол расхожде ния. При листорасположении 1/2 угол расхожде ния равен 180°, 1/3 - 120°, 2/5 - 144°, 3/8 - 135°.
В очередном листорасположении подмечена еще одна закономерность: если сложить знамена тели и числители двух соседних дробей, напри мер 1/3 + 2/5 = 3/8, то получим дробь для сле дующего типа листорасположения.
Таким образом, листорасположение у расте ний, представленное дробью, составляет следую щий математический ряд: 1/2, 1/3, 2/5, 3/8,5/13 и т. д. (рис. 155). Каждой дроби этого ряда соот ветствуют определенные виды растении с таким листорасположением.
Рис 155. Спиральное листорасположение в 1/2, 1/3, 2/5, и 3/8
194

Описанный способ математической |
характе |
физиологические явления или их совокупность. |
ристики листорасположения не всегда точно от |
По мере роста апекса и его примордиев ингиби- |
|
ражает суть, особенно на ранних этапах онтогене |
рующие поля раздвигаются, появляется место, не |
|
за. |
|
испытывающее тормозящего действия примор- |
Следует отметить, что обоснования законо |
дия, и там возникает новый центр меристемати- |
|
мерностей листорасположения в настоящее время |
ческой активности, создающий собственное поле. |
|
достоверно не установлены. Экспериментальные |
Другая теория, «множественных листовых спи |
|
исследования показали, что место заложения ка |
ралей», которую предложил французский ученый |
|
ждого последующего листового бугорка на апексе |
Л. Плантефоль (1948), объясняет заложение каж |
|
определяется расположением, размерами и взаи |
дого последующего листового зачатка стимули |
|
моотношением уже существующих бугорков. |
рующим действием на него предыдущего. Эта |
|
Новый примордий — это новый центр акти |
теория исходит из того, что на апексе прежде все |
|
визации клеточных делений, который простран |
го образуются контактные парастихи, каждый |
|
ственно возникает «в первой свободной щели» |
последующий член которых вплотную следует за |
|
между ранее возникшими центрами. Для объяс |
предыдущим. |
|
нения этих взаимоотношений предложены две |
|
|
теории, диаметрально противоположно |
оцени |
ВЕТВЛЕНИЕ ПОБЕГА |
вающие влияние прежних примордиев на вновь |
||
появляющийся. |
|
Ветвление побега формирует систему побегов и |
Английский ученый К. Уордло в 1953 г. пред |
||
ложил «теорию физиологических полей», согласно |
происходит в результате развития верхушечных |
|
которой каждый листовой зачаток образует во |
и боковых почек, как правило, пазушных, иногда |
|
круг себя физиологическое поле, тормозящее |
в результате деятельности придаточных почек. |
|
(ингибирующее) заложение новых зачатков в не |
Способы ветвления побегов различны, что отра |
|
посредственной близости к нему. Природа таких |
жает разнообразие в расположении почек, спосо |
|
полей еще недостаточно изучена, и неизвестно, |
бах роста и структуре боковых побегов, условиях |
|
действуют ли здесь химические, электрические, |
местообитания растений и т. д. |
Рис. 156. Неветвящиеся и маловетвящиеся древовидные растения:
1 — древовидный папоротник пиатея грязноватая (Cyathea contaminans) в горном лесу на о. Ява; 2 — саговник поникающий (Cycas revoluta); 3 — кактус пилозоцереус (Pilosocereus robinii); 4 — кубинская королевская пальма (Roystonea regia); 5 — пальма корифа зонтоносная (Corypha umbraculifera); 6 — молочай (Euphoiiia trigona); 7— пийя Раймонда (Puya raimondii); 8 — юкка (Yucca) в пустыне Мохаве (Калифорния); 9 — алоэ (Aloe striata); 10 — агава (Agave underwoodii)
195

Благодаря ветвлению увеличивается общая масса надземной части растения. У древесных растений образуется крона, составленная из раз новозрастных ветвей.
Ось первого порядка (стебель) у древесных растений называется стволом. Ствол несет на се бе всю тяжесть кроны. Основные разветвления кроны образуют скелетные оси, т. е. у древесных растений крону дерева формирует система побе гов и скелетных осей разных порядков (ветвей и сучьев). Крона имеет разнообразную форму, ко торая зависит от угла между стволом и скелетны ми ветвями (см. дальше). У кустарников ветвле ние чаще всего начинается от самой земли и ствол не выражен (жасмин, шиповник, сирень, смородина и др.).
Интенсивность ветвления у разных групп рас тений также различна.
Известны растения с неветвящимся побегом. У них боковые почки закладываются не на всех узлах или остаются недоразвитыми. В связи с этим боковые скелетные ветви не образуются. Не ветвятся или слабо ветвятся многие растения тропиков и субтропиков — древовидные папо ротники, саговники, пальмы, драцены, юкки, агавы, алоэ, многие кактусы, тропическое дынное дерево, некоторые древовидные сложноцветные тропических высокогорий — африканские кре стовники, южноамериканские эспелеции и т. д. (рис. 156). У многих из них (пальмы, саговники) крона образована крупными листьями.
Среди деревьев умеренного климата неветвящиеся формы практически не встречаются, а сре ди травянистых растений они характерны в гус том травостое, на бедных и сухих почвах, в усло виях голодания, при кратком вегетационном периоде. Встречаются слабоветвящиеся формы среди сорных однолетних растений, раноцветущих растений, у корневищных многолетних трав (ландыш, купена), трав с побегами розеточного типа (одуванчик, подорожник).
Сильноветвящиеся растения, как правило, ежегодно развивают множество боковых побегов, зато слабо нарастают в длину. Обильноветвящиеся растения образуют специфические жизненные формы: растения-подушки (многие лишайники, виды Azorella на антарктических островах (рис. 157, Г), виды Pycnophyllum, Werneria в Андах); перекати-поле (степные и полупустынные виды родов кермек, гониолимон, качим метельчатый и др.; рис. 157, 2). Обильно ветвятся многие сорные растения, например звездчатка средняя, или мок рица, торица, щирица, многие растения сухих песчаных мест (грыжник голый, давала однолет няя).
Типы ветвления. У растений типы ветвления выработались в процессе эволюции. Рассмотрим основные из них.
Дихотомическое, или вильчатое, ветвление.
Рост побега обеспечивается двумя инициалями верхушечной меристемы, растущими в одинако вом темпе под углом в разные стороны. В резуль тате верхушка побега вильчато раздваивается, об разуя две одинаковые оси второго порядка — изотомии (греч. isos — равный и tomos — резать,
Рис. 157. Обильноветвящиеся растения:
1 — растение-подушка азорелла голая (Azorella glabra); 2 — перекати-поле, гониолимон татарский (Goniolimon tataricum)
рассекать). В свою очередь эти оси раздваивают ся, образуя оси третьего порядка и т. д. Дихото мическое ветвление — наиболее древний способ ветвления, исходный. Оно встречается у водорос лей, мхов, плаунов, многих папоротников и у не которых голосеменных (рис. 158, А).
Моноподиальное ветвление. В процессе эволю ции возникает анизотония (греч. anisos — нерав ный), при которой вследствие неравномерного роста дочерних ветвей одна из них перерастает другую (что наблюдается уже у девонского рода астероксилон, многих плаунов, селагинелл и па поротниковидных). Постепенно анизотония при водит к появлению моноподиального (греч. monos — один и pus, род. п. podos — нога) ветв ления. При этом способе главная ось, развиваю щаяся из зародыша семени, выпрямляется, ее верхушечная почка растет из года в год, иногда в течение всей жизни. От главной оси — монопо дия, имеющего неограниченный верхушечный рост, отходят боковые оси второго порядка, даю щего оси третьего порядка и т. д. (рис. 158, Б).
Удревесных растений при этом способе ветвле ния образуется полисимметричная крона и пря мой, равномерно утолщенный ствол. Стволы та ких деревьев высоко ценятся и используются для мачт, телеграфных столбов, в строительстве. Моноподиально ветвятся многие голосеменные (ель, сосна, пихта, кедр, кипарис), некоторые пальмы.
Упокрытосеменных чисто моноподиальное ветв ление наблюдается редко.
Таким образом, при формировании моноподиальной системы побегов и главный ствол, и
196

Рис. 158. Типы ветвления побегов:
А — дихотомическое: а — плауна (Lycopodium complanatum), 6 — водоросли диктисты (Dictyota), в — схема; Б — моноподиальное: а — кипариса (Cupressus), 6 — бука европейского (Fagus sylvatica), в — схема; В — симподиальное: а — черемухи (Prunus padus), 6 — липы (Tilia cordata), в — груши (Pirus communis), г — сливы (Prunus domestica), д — схема; Г — ложнодихотомическое: а — клена татарского (Acer tataricum), б — сирени (Syringa vulgaris); в — схема
каждая из осей второго и последующих порядков ветвления нарастают моноподиально, т. е. каждая ось — след работы одной меристемы.
Симподиальное ветвление (греч. sym — вместе
иpodos — нога, здесь — ось). Возникает из моноподиального, при этом боковая ветвь перерастает
исдвигает в сторону главную ветвь, принимает ее направление и внешний вид. Конус нарастания главной оси, так же как и всех последующих осей, замещающих друг друга, функционирует ограниченное время. Осевой орган растения (ствол, ветвь, корневище) формируется в резуль тате деятельности нескольких или многих верху шечных меристем последовательных порядков, сменяющих друг друга по принципу «перевершинивания» (рис. 158, Б). Образующаяся состав ная ось (собственно симподий) не монолитна, как в моноподиальном ветвлении, а состоит из серии осей последовательных порядков ветвле ния. Симподиальное ветвление появилось на от носительно высокой степени эволюции расти тельного мира. Оно встречается у подавляющего большинства покрытосеменных, как древесных (груша, липа, черемуха, береза, орешник и др.), так и травянистых (купена, медуница неясная и др.). Полагают, что в филогении высших расте ний симподиальное ветвление возникло у раз личных групп независимо.
При симподиальном ветвлении рост растения
вдлину относительно невысокий. Причина это го — потеря функциональной активности верху шечной почки и усиленный рост в связи с этим
боковых побегов. При симподиальном ветвлении образуется много плодов и семян, что в эволю ции покрытосеменных растений сыграло, несо мненно, немаловажную роль, способствуя увели чению численности потомства.
Уодних видов симподий как тип ветвления является наследственным признаком (липа, бере за, орешник), у других — «перевершинивание» мо жет быть следствием частых повреждений верху шечной почки морозом и вредителями (на пример, у дуба) или ее регулярной обрезки (у то поля).
Убольшинства покрытосеменных моноподиальный и симподиальный типы ветвления ком бинируются. Моноподиально ветвящиеся побеги обеспечивают рост, а симподиально ветвящиеся дают цветки и плоды (яблоня, картофель, бакла жан и др.). У плодовых растений симподиальные побеги представлены плодушками.
Симподиальное ветвление характерно также для подземных видоизмененных побегов (корне вищ) и корневой системы.
Способность к «перевершиниванию» имеет огромное биологическое значение. У многих рас тений со слабо развитыми боковыми почками, не способными замещать главную, повреждение вер хушки ствола приводит к гибели растения (не которые пальмы). В связи с этим в экстремаль ных условиях существования растения имеют преимущественно симподиальное нарастание, связанное с регулярным «перевершиниванием», а во влажнотропических регионах наблюдается в
197

основном моноподиальное нарастание побегов. «Перевершинивание» в тропиках наблюдается часто и связано с цветением.
Возможность образования симподиев за счет резервных почек широко используется в практи ке. В частности, на этом основаны приемы обрез ки и формирования кроны у плодовых и декора тивных деревьев и кустарников. Это же явление лежит в основе образования отавы — отрастания травостоя лугов после покоса или пастьбы скота.
Ложнодихотомическое ветвление является ча стным случаем симподиального. У деревьев и кустарников с супротивными листьями и почка ми часто после отмирания верхушки годичного побега вырастают два супротивных побега заме щения (рис. 158, Г). Они образуют развилку над отмершей верхушкой, создавая впечатление как бы дихотомического ветвления. Однако верху шечная меристема здесь не раздваивается, как при истинной дихотомии, верхушка полностью отмирает, а замещающие побеги образованы ни жележащими боковыми почками. Поэтому такой тип симподиального нарастания называют лож ной дихотомией.
Кущение. Особая форма ветвления, характер ная в основном для злаков, но встречающаяся и у других однодольных, а также у одревесневающих форм двудольных — кустарников и кустарничков. Суть этой особой формы ветвления впервые опи сал у злаков В. Р. Вильяме (1931). У основания главного побега образуется группа боковых побе гов либо в подземной его части, либо на уровне почвы. Междоузлия главного побега до конца жизни остаются укороченными, а узлы, от кото рых отходят боковые побеги, называются зоной кущения.
Первые зоны кущения возникают еще на за родышевом побеге, затем они образуются на каж дом появляющемся боковом разветвлении.
В пазухах образующихся в зоне кущения ли стьев закладываются почки, дающие начало бо ковым побегам. По направлению роста последние делятся на внутривлагапищные (интравагинальные) и вневлагалищные (экстравагинальные). При фор мировании внутривлагалищного побега пазушная почка растет вертикально вверх внутри влагалища своего кроющего листа (рис. 159, I). При таком способе побегообразования формируются очень густые дерновины (плотнокустовые злаки — бело ус, щучка и др.). Почка вневлагалищного побега начинает расти горизонтально и пробивает своей верхушкой влагалище кроющего листа (рис. 159, 2). Такой способ побегообразования особен но характерен для видов с длинными ползучими подземными побегами-корневищами (корневищ ные злаки — пырей ползучий, мятлик луговой, свинорой пальчатый и др.). Нередки случаи, ко гда вневлагалищные побеги быстро изменяют на правление роста на вертикальный, вследствие чего образуются менее плотные дерновины (рыхлокустовые злаки — мятлик однолетний, ежа сборная, овсяница луговая и др.). У многих зла ков известно и смешанное побегообразование, ко гда растение образует побеги обоих типов (рис. 159, 3).
Рис. 159. Схема основных типов побегообразования у злаков: 1 — внутривлагалщцное; 2 — вневлагалищное; 3 — смешанное
От других способов ветвления кущение отли чается жесткой локализацией зоны кущения, а также способностью боковых побегов быстро укореняться. Метамеры, слагающие зону куще ния, имеют наиболее высокую меристематическую активность, т. е. зона кущения характеризу ется важными особенностями макроструктуры и анатомо-физиологического порядка. Высокая ак тивность кущения и укоренения злаков, что яв ляется лучшим условием быстрого накопления фитомассы, выработалась в ходе эволюции рас тений.
Многие исследователи (А. Арбер, А. Прат, С. Смелов) считают, что именно эта особенность оказалась решающей в конкурентной борьбе и обеспечила злакам широкое распространение на всех континентах.
Особенности развития боковых побегов при ветвлении. Общий облик системы побегов во многом зависит от интенсивности развития боко вых побегов, их размещения на главной оси. В зависимости от расположения наиболее сильных боковых побегов на побеге первого порядка раз личают три основных варианта.
Акротония (греч. akron — вершина и tonos - сила, мощь) — наиболее сильноразвитые боковые ветви располагаются ближе к вершине главной оси. Характерна в основном для деревьев (клен, дуб, вяз, ель, сосна; рис. 160, А), у которых каж дый годичный побег несет наиболее развитые бо ковые почки в узлах. Из них формируются силь ные ростовые удлиненные побеги, тогда как из почек, расположенных в средних и нижних узлах, образуются укороченные вегетативные или цве тоносные побеги. Часть нижних почек у многих растений остается спящей. Следовательно, наи более активное побегообразование у деревьев происходит на периферии кроны, что способст вует вынесению основной массы фотосинтезирующих листьев в условия наилучшего осве щения и формированию обширной по объему кроны.
У травянистых растений акротония наблюда ется на цветоносных удлиненных побегах (васи-
198

Рис. 160. Развитие боковых побегов при ветвлении (по А. Е. Васильеву и др., 1978):
А — акротония: а — на годичном побеге клена (Acer platanoides); 6 — у иван-да-марьи (Melampyrura nemorosum), в — схема; Б — формирование кустар ника (схема базитонии); В — мезотония (схема)
лек синий и луговой, лютик едкий, иван-да- марья, ромашка аптечная).
Базитония (греч. basis — основание) характе ризуется образованием наиболее сильных боко вых побегов в нижней части осевого побега. Базитонное ветвление свойственно многим кустар никам, многолетним травам (рис. 160, Б). На нем основано явление кущения — образование ску ченной группы боковых побегов близ основания главной оси, рассмотренное выше у культурных и дикорастущих злаков (см. рис. 159). Следователь но, кущение — это частный случай базитонии. В сезонном климате расположение почек близ уровня почвы при базитонном ветвлении и под землей, где они надежно защищены, имеет важ ный адаптивный характер.
Мезотония (греч. mesos — середина) отличает ся развитием наиболее сильных боковых ветвей в средней части главного побега (рис. 160, В).
Направление роста побегов при ветвлении оп ределяет общий габитус (лат. habitus — внеш ность) — внешний облик растения, тип кроны деревьев. Главный побег растения в силу перво начального отрицательного геотропизма растет вертикально вверх и является ортотропным (греч. orthos — прямой и tropos — направление). Побе ги, растущие горизонтально, называются плагиотропными (греч. plagios — косой, поперечный). Многие побеги в процессе роста принимают раз личное положение в зависимости от факторов внешней среды. Такие побеги называются анизо тропными (греч. anisos — неравный, неравноцен ный). Например, при одностороннем освещении верхушки плагиотропных побегов изгибаются к свету, побег приподнимается — так называемые
восходящие или приподнимающиеся побеги горца птичьего, чабреца, будры плющевидной, верони ки поручейной и других трав, некоторых кустар ников и кустарничков.
Форма кроны различных деревьев зависит от величины угла между стволом и скелетными вет вями. Если боковые ветви растут почти верти кально, образуется пирамидальная крона (кипарис, тополь пирамидальный). Плакучие формы крон
развиваются у растении с тонкими длинными междоузлиями на верхушках боковых ветвей, ра но опускающихся вниз (береза, ива вавилонская). Приподнятая крона характерна для деревьев, крупные ветви которых обращены под углом вверх (тополь, дуб, вяз, ольха, многие ивы). У ели, липы боковые ветви растут почти горизон тально, под прямым углом к стволу, а при старе нии чуть опускаются вниз (см. рис. 165).
У некоторых деревьев плагиотропные побеги расстилаются по земле, дерево имеет форму стланца (кедровый стланик в Сибири, стелю щийся можжевельник — арча в Средней Азии, сосна горная в Европе; рис. 161).
0,5м
Рис. 161. Стелющаяся форма можжевельника туркестанского (Juniperus turkestanica)
Полегающие и стелющиеся плагиотропные побеги характерны для многих травянистых рас тений (огурец, дыня, арбуз, кабачки). Если они укореняются, образуя придаточные корни, их на зывают ползучими (земляника, лапчатка ползучая, портулак, живучка ползучая, лютик ползучий, барвинок и т. д.).
Плагиотропные побеги (стланцы и ползучие растения), листья которых располагаются в гори зонтальной плоскости, следовательно, в лучших условиях освещения, а сами побеги в лучших ус ловиях в отношении влажности и тепла, распро странены в основном в холодных, но достаточно влажных климатических условиях (высокогорья, тундры), а также в условиях затенения нижнего яруса леса.
Рассматривая различные типы побегов, следу ет отметить, что они часто представляют собой определенные этапы в онтогенезе одного и того же побега. У многих растений укороченные побе ги постепенно превращаются в удлиненные
199

Рис. 162. Побегообразование у живучки ползучей — Ajuga reptans (по А. Е. Васильеву и др., 1978):
Л — цветущее растение в мае — июне, видна отмирающая розетка (I) и рас тущие плети (2); Б — розеточный побег (I) и часть плети (2) в октябре; В — схема одного полного побега: 1 — розеточный побег; 2 — плеть; 3 — почки возобновления; 4 — цветонос
(тополь, береза), на верхушке вегетативных побе гов формируются генеративные (например, у бу зины). У обычного травянистого многолетника смешанных лесов средней полосы живучки пол зучей каждый новый побег весной начинает рас ти в виде плагиотропной удлиненной плети, сте лющейся по земле и постепенно укореняющейся. Плети несут зеленые фотосинтезирующие листья. Во второй половине лета верхушка плети загиба ется вверх и дает ортотропную розетку с укоро ченными междоузлиями и крупными листьями. На утолщенной оси розетки формируется мочко ватая система придаточных корней. Розетка зиму ет, а следующей весной из ее верхушечной почки формируется либо удлиненный цветонос, либо новый участок розетки (рис. 162). Таким образом, побег одного порядка у живучки растет 3—4 года, слагается из трех морфологически и функцио нально различных участков, представляющих три этапа онтогенеза: плети, розетки, цветоносы.
Строгая специализация побега характерна больше для древесных растений, у травянистых растений разделение на четко дифференцирован ные побеги (строго удлиненные или укорочен ные, вегетативные или генеративные и т. д.) встречается довольно редко. Наиболее типична для трав смена форм роста в ходе развития побега одного порядка ветвления. Это характерно для однолетних, двулетних и многолетних растений (как у живучки).
СТЕБЕЛЬ
Стебель (caulis) — осевая часть побега расте ний, состоящая из узлов и междоузлий и имею щая неограниченный рост. Растет в длину за счет верхушечной (в конусе нарастания) и вставочных
меристем. Несет на себе листья, почки и органы спороношения, у покрытосеменных — цветки, характеризуется отрицательным геотропизмом, положительным фототропизмом. Дать более точ ное определение стебля трудно. Во-первых, это связано с большим разнообразием стеблей (дре весные, травянистые, видоизмененные и т. д.). Во-вторых, стебель, листья и почки, т. е. побег, представляют единый орган, поэтому стебель, как часть побега, можно лишь условно (для удобства изучения) рассматривать в качестве особого веге тативного органа. К тому же только у однолетних побегов, развившихся из семени или почки - стебель и листья, еще можно назвать частями од ного органа — побега. Надземная часть одревес невающих растений представляет целую систему последовательно образующихся побегов, где стебель и листья тесно взаимосвязаны структурно и функционально.
Стебель в жизни растений выполняет не сколько главных функций. На нем образуются боковые побеги, листья, занимающие наиболее благоприятное расположение, что способствует увеличению общей ассимилирующей поверхно сти растения и имеет большое значение для воз душного питания растения (фотосинтеза), дыха ния и испарения воды. Эта функция сочетается с опорной (механической), так как стебель держит на себе всю формирующуюся систему побегов.
-Важной функцией стебля является двусторон нее перемещение веществ по растению от корней к листьям и от листьев к другим органам. Иногда стебель функционирует как орган запаса пита тельных веществ (клубни, корневища, стебли кактусов), служит для прикрепления к опоре (с помощью усиков), защиты (колючки), вегетатив ного размножения (корневища, столоны, клубни). Молодые стебли, содержащие под эпидермисом хлоренхиму, активно участвуют в фотосинтезе.
Главный стебель дерева называют стволом, у кустарников отдельные крупные стебли именуют
стволиками.
Стебель возник из совокупности теломов пер вых наземных листостебельных растений — риниевых. Стеблеподобные образования встречают ся у некоторых крупных водорослей (бурых, зе леных).
МОРФОЛОГИЯ СТЕБЛЯ
Стебель растений, обитающих в разнообраз ных условиях, отличается по сравнению с корнем большим разнообразием морфологического строе ния. Однако несмотря на огромное разнообразие стеблей, их можно свести к следующим основ ным типам.
Стебель травянистый. Характерен для боль шинства однолетних и многолетних травянистых растений. Травянистый стебель в типичном слу чае бывает надземным, зеленым, неодревесневшим или слабоодревесневшим, несет на себе ли стья и цветки. Безлистный стебель травянистых растений, несущий на верхушке цветок или со цветие, называется стрелкой, которая представля-
200

ет собой длинное междоузлие, выполняющее роль цветоноса.
Стебель древесный — ствол. Это видоизме ненный в результате вторичного утолщения одре весневший стебель, как правило, ветвистый, а в нижней части чаще всего переходящий в стерж невой корень. Однако в первые годы жизни дре весные растения также имеют типичный травя нистый стебель, который с возрастом превраща ется в деревянистый ствол. Годичные побеги, образующиеся на ветвях деревьев, аналогичны стеблю травянистых растений.
Соломина (culmus). Однолетний или много летний стебель, ветвистый, как правило, лишь в самом основании и большей частью (у взрослых растений) с полыми междоузлиями. Соломина свойственна злакам. Многие злаки, особенно подсемейства бамбуковых, обладают исключи тельно прочными одревесневшими соломинами,
иногда достигающими в высоту 40 м и более. Форма стеблей. Основные формы стеблей по
казаны на рис. 163. Остановимся на наиболее часто встречающихся формах.
&ISШто
1 |
* |
2 |
3 |
4 |
4а |
46 |
4в |
5 |
Рис. 163. Основные формы стебля (по Ал. А Федорову и др., 1962):
1 — цилиндрический; 2 — конический; 3 — веретеновидный (вальковатый); 4 — сплюснутый (эллиптический); 4а — сплюснутый (линзообразный); 46 — сплюснутый (с выемкой посередине); 4в — сплюснутый (обоюдоострый); 5 —
шаровидный (сферический); |
6 — угловатый (трехгранный); 6а — угловатый |
|||||
(четырехгранный); 66 |
— |
угловатый (пятигранный); бв |
— |
угловатый |
||
(многогранный); |
7 — тупотреугольный; S — тупочетырехугольный; |
9 — вогну- |
||||
тотреугольный; |
10 — вогнуточетырехугольный; 11 — выпуклотреугольный; |
|||||
12 — сплюснутотреугольный; |
13 — сплюснуточетырехугольный; |
14 — сплюс- |
||||
нуговогнутотреугольный; |
15 |
— сплюснутовыпуклочетырехугольный; |
16 — |
|||
ребристый; 17—20 — бороздчатый; 21 — узловатый; 22 — членистый; |
23 — |
|||||
четковидный |
|
|
|
|
|
|
Цилиндрический стебель — на протяжении всей его длины поперечное сечение одинаково по диаметру и имеет форму круга (пальмы, древо видные папоротники, многие тропические дере вья, стебли многих травянистых растений, на пример любисток лекарственный).
Конический — на протяжении всей длины диа метр поперечного сечения постепенно и равно мерно убывает от основания к вершине (фукьера колонновидная, многие хвойные).
Валъковатый, или округлый, — стебель в попе речнике округлый, но сечение его неодинаково
по всей длине. Если стебель заметно сужается к вершине и к основанию, он называется веретеновидным (хоризия курчавоцветковая). Веретеновидные, но полые внутри стебли (стрелки) свойст венны некоторым лукам (виды p. Allium). К груп пе валъковатых стеблей относят также стебель, утолщенный в верхней части (клейния цилинд рическая), в средней части (ятрофа подагриче ская) и у основания (дынное дерево), а также утолщенный близ узлов.
Сплюснутый — сечение стебля имеет различ ные по форме диаметры. В поперечном сечении сплюснутые стебли могут быть эллиптические, линзообразные, с продольной выемкой посереди не и т. д.
Крайней степенью уплощения обладают стеб ли видов рода рипсалис.
Шаровидный, или сферический, — три взаимно перпендикулярных диаметра более или менее равны. При этом стебли не всегда имеют форму идеального шара; чаще всего они округлояйцевидные, сплюснуто-шаровидные и т. п. (мо лочай дьшеобразный).
Угловатый — в поперечном сечении стебель имеет форму, близкую к 3—8-угольнику или мно гоугольнику. Если углы закруглены, стебель на зывается тупо-3, 4, 5-угольным; при значительной степени закругления такой стебель называется
округло-3, 4, 5-угольным. Угловатые стебли быва ют также с вогнутыми сторонами, сплюснутые, с бороздками.
Ребристый стебель имеет сильно развитые вы ступы — ребра, которые находятся относительно друг друга под острым или тупым углом. В соот ветствии с числом ребер стебель может быть 3, 4, 5, 6, 7, 8-ребристым и многоребристым (многие кактусы, молочаи, зонтичные).
Бороздчатый стебель снабжен многочислен ными продольными бороздками (многие растения из сем. зонтичных). Стебель может быть тонкобо роздчатым (гирчовник северный), глубокоборозд чатым (малабайла бороздчатая), полосатым — бороздки едва заметны (укроп пахучий).
Узловатый стебель имеет междоузлия более тонкие, чем узлы; при этом узлы хорошо развиты и выдаются над междоузлиями (бетель, химонобальбуза четырехгранная).
Членистый стебель состоит из отдельных уча стков стебля — члеников, разделенных перетяж ками. Каждый членик представляет собой междо узлие (рипсалис пучковатый, кермек членистый, зигокактус усеченный).
Четковидный стебель имеет отдельные участ ки, которые сильно утолщены и разделены глубо кими перетяжками (молочай шаровидный).
Следует отметить, что стебель может иметь в поперечном срезе различные причудливые фор мы, и тогда он называется неправильным (многие лианы, а также цереус перувианский, баугиния).
Положение стебля в пространстве. От положе ния стебля в пространстве зависят нормальное освещение листьев и эффект фотосинтеза. По этому в процессе адаптации к среде обитания стебли приспособились занимать оптимальное положение. Оно зависит от характера роста стеб-
201