37. Эволюция тела растительных организмов. Органы высших растений. Вегетативные органы, морфолого-анатомическая и функциональная целостность.

Необходимость усложнения тела и расчленения его на разные органы у водорослей отсутствует, так как все их клетки находятся в одинаковых условиях (температурный режим, освещенность, минеральное питание, газообмен). Каждая клетка водоросли обычно содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.

Однако, выйдя на сушу, предки современных высших растений попали в совершенно иные условия: кислород, необходимый для дыхания, и углекислый газ, используемый для фотосинтеза, растения должны были получать из воздуха, а воду – из почвы. Новая среда обитания не была однородной. Возникли проблемы, которые надо было решать: защита от высыхания, поглощение воды из почвы, создание механической опоры, сохранение спор. Существование растений на границе двух сред – почвы и воздуха – привело к возникновению полярности: нижняя часть растения, погружаясь в почву, поглощала воду с растворенными в ней минеральными веществами, верхняя часть, оставаясь на поверхности, активно фотосинтезировала и обеспечивала все растение органическими веществами. Так появились два основных вегетативных органа современных высших растений – корень и побег.

Такое расчленение тела растений на отдельные органы, усложнение их структуры и функций происходило постепенно в процессе длительной эволюции растительного мира и сопровождалось усложнением тканевой организации.

Первой появилась покровная ткань, обеспечившая защиту растения от высыхания и повреждений. Подземная и наземная части растения должны были иметь возможность обмениваться различными веществами. Вода с растворенными в ней минеральными солями поднималась вверх из почвы, а органические вещества перемещались вниз, к подземным частям растения, не способным к фотосинтезу Это требовало развития проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. В воздушной среде надо было противостоять силам гравитации, выдерживать порывы ветра– это потребовало развития механической ткани.

Орган – это часть организма, имеющая определенное строение, расположение и выполняющая конкретную функцию. Для каждого органа характерна определенная внешняя (морфологическая) и внутренняя (анатомическая) организация. Целостный организм растения состоит из совокупности органов, тесно связанных и объединенных между собой в единое целое и в структурном, и в функциональном отношениях.

Вегетативными органами высших растений являются корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают фотосинтез и дыхание, рост и развитие, поглощение и проведение в теле растения воды и растворенных в ней минеральных солей, транспорт органических веществ, а также участвуют в вегетативном размножении.

38. Корень: определение, функции, виды корней, типы корневых систем. Специализация и метаморфозы корней.

К о р е н ь как подземный орган сформировался у плаунов, хвощей и папоротников. Это обычно ортотропный, радиально-симметричный осевой орган. Корень выполняет следующие функции: поглощает из почвы воду и минеральные вещества; укрепляет растения в почве; резервирует питательные вещества; синтезирует некоторые органические соединения; обеспечивает вегетативное возобновление при наличии придаточных почек; связывает растение с другими организмами почвы. Корень отличается от стебля тем, что не имеет листьев, узлов и междоузлий; не обладает интеркалярным ростом; конус верхушечного нарастания — апекс корня — защищен корневым чехликом.

По происхождению и функциям различают главный корень, боковые и придаточные корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка семени и обладает положительным геотропизмом. Обычно на нем из перицикла развиваются боковые корни первого порядка, на них — второго порядка и т. д. На стебле, листьях и их метаморфозах образуются придаточные корни.

Совокупность всех корней растения составляет его корневую систему. Главные и боковые корни формируют стержневую корневую систему. Она преобладает у двудольных и голосеменных растений. Если же главный корень не развит или рано отмирает, что характерно для однодольных растений, тогда придаточные корни формируют мочковатую корневую систему. У некоторых травянистых двудольных растений достаточно хорошо развиты все виды корней, т. е. корневая система смешанная.

Корни морфологически разнообразны, способны видоизменяться в зависимости от выполнения специфических функций, преобразований под воздействием внешних факторов и др. К метаморфозам корня, выполняющим запасающую функцию, относятся корнеплоды, стеблекорнеплоды, корнеклубни.

Корнеплоды и стеблекорнеплоды образуются обычно у двулетних растений и включают три составные части различного происхождения и формы: головку, шейку и собственно корень. Головка — это укороченный стебель, несущий прикорневую розетку листьев и листовые почки. Под головкой расположена шейка — это гипокотиль (подсемядольное колено). Собственно корень — нижняя часть корнеплода. У различных растений каждая из этих составляющих частей корнеплода видоизменяется, укорачивается или утолщается в различной степени, имеет своеобразную форму. Это зависит от того, в какой части наиболее интенсивно развивается запасающая ткань, в которой резервируются питательные вещества.

Корнеклубни, или корневые шишки — утолщенные придаточные или боковые корни. Придаточные корни, остающиеся некоторое или долгое время в воздухе, называются воздушными. У растений, растущих на избыточно увлажненных почвах, обедненных кислородом, развиваются дыхательные корни. У растений, растущих на побережье океанов, в полосе отливов, развиваются ходульные корни. Для предохранения зимующих частей растений от резких температурных колебаний втягивающие корни затягивают их в почву. Высшим растениям-паразитам и полупаразитам свойственны гаустории — корни-присоски, или прицепки, развивающиеся в тканях растения-хозяина. При симбиозе корней с грибами, обеспечивающими поглощение питательных веществ, образуется микориза, или грибокорень. Скопления азотфиксирующих бактерий на корнях высших растений образуют клубеньки. Они переводят свободный азот в растворимые соединения, обогащают почву азотом.