Строение цветкового растения корень, цветок и плод
Корень — вегетативный орган. Корневые системы
Корень — осевой подземный орган, радиально симметричный, нарастающий в длину благодаря делению и последующему росту клеток в области верхушечной образовательной ткани.
Функции корня.
Корень укрепляет растение в почве, поглощает из нее воду и минеральные соли, накапливает в клетках запасные вещества, синтезирует ряд жизненно важных для растения соединений (аминокислоты, гормоны, витамины и др.); втягивает в почву у многолетних растений основания побегов с почками возобновления; проводит растворы питательных веществ по проводящим тканям; дает начало (при наличии придаточных почек) новым надземным (корнеотпрысковым) побегам, которые, отделяясь от материнского, становятся самостоятельными растениями. Движение растворов по сосудам в восходящем направлении обеспечивается так называемым корневым давлением, активным нагнетанием растворов в сосуды живыми клетками корня.
Зоны корня. Верхушка корня (конус нарастания) защищена чехликом (колпачком), образованным несколькими слоями клеток. Под колпачком находится зона деления; над ней — зона активного роста; здесь клетки растут, значительно увеличивая свои размеры. Затем они начинают изменяться (дифференцироваться) и приобретают вид и свойства, которые соответствуют той ткани, в состав которой они войдут. Эту часть корня называют зоной дифференциации. За ней, выше по корню, находятся постоянные ткани, первичные по происхождению, так как начало им дали клетки первичной верхушечной образовательной ткани. Это — покровная ткань, или ризодерма, основная и проводящая ткани. Часть клеток ризодермы образует выросты — корневые волоски. Благодаря корневым волоскам, врастающим в почву, увеличивается всасывающая поверхность корня и возрастают его опорные свойства. Участок корня с ризодермой называют зоной всасывания или зоной корневых волосков. Выше этой зоны покровная всасывающая ткань (ризодерма) отмирает и слущивается. Однако протяженность зоны (1—4 мм) не сокращается, так как со стороны зоны дифференциации идет ее восстановление по мере роста корня в длину. Выше зоны всасывания, где ризодерма отсутствует, защитную функцию выполняет наружный слой клеток коры — экзодерма. Защитные качества экзодермы повышаются в результате опробковения ее оболочек; клетки этой ткани плотно прилегают друг к другу.
Рис. 1. Строение корня проростка пшеницы
А — схема строения корня; Б — дифференциация клеток ризодермы и экзодермы
За зоной всасывания следуют зона ветвления (здесь отрастают боковые корни) и проведения веществ. Между зонами корня резких границ нет.
Внутреннее строение корня. Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях (рис. 2). На поверхности корня — ризодерма, под ней — кора. Наружный слой коры — экзодерма, вовнутрь от нее — основная паренхима. Ее тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении — от всасывающей ткани к сосудам древесины. В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Проведение веществ в коре осуществляется по симпласту (через протопласт клеток) и по апопласту (по межклетникам и оболочкам клеток). Внутренний слой коры — эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр, через клетки эндодермы проходят только по симпласту. Пройти растворам по апопласту через эндодерму невозможно из-за отсутствия межклетников и наличия у эндодермальных клеток видоизмененных оболочек, не пропускающих растворы.
Рис. 2. Поперечный срез корня ириса
1 — ризодерма, 2 — экзодерма, 3 — основная паренхима (мезодерма), 4 — эндодерма, 5 — пропускная клетка эндодермы, 6 — перицикл, 7 — луч первичной ксилемы, 8 — участок первичной флоэмы (2-5 — первичная кора, 6-8 — центральный цилиндр).
Кора окружает центральный цилиндр корня. Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам (они есть, например, на корнях облепихи, осины, осота полевого, малины) и вторичным образовательным тканям (если таковые закладываются). Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный (по взаимному расположению луба и древесины) проводящий пучок.
Разнообразие корней по происхождению. Корни по происхождению разные. Это — главный корень, начало которому дает корень зародыша семени; его еще называют корнем I порядка; боковой корень — корень, возникший сбоку на другом корне благодаря его ветвлению. Боковые корни могут быть II порядка (появляются сбоку на корне I порядка), III порядка и т. д. Придаточный корень образуется на побеге.
Корневая система. Совокупность всех корней растения называют корневой системой. По форме она может быть мочковатой (например, у лютика едкого, первоцвета весеннего, пшеницы мягкой) и стержневой (у лопуха большого, клевера горного, одуванчика лекарственного). Мочковатая корневая система образована придаточными корнями; главный корень отсутствует, а если он сохраняется, то не выделяется среди придаточных; ветвясь, придаточные корни дают начало боковым. В стержневой корневой системе преобладающим является главный корень; все другие корни занимают подчиненное положение.
Видоизменения вегетативных органов
Видоизменения надземных побегов. Их функции. Столоны — удлиненные ползучие побеги, часто с чешуевидными листьями, живущие не более года и дающие начало новым особям. У земляники в быту такие побеги называют «усами». Колючка — видоизмененный побег (боярышник, облепиха) или его часть, обычно верхушка (облепиха) или только лист (барбарис), которые выполняют защитную функцию. Усик — видоизмененный побег (виноград, тыква) или лист (горох, горошек), выполняющий опорную (цепляющуюся) функцию. У водозапасающих побегов функцию запаса воды выполняют ткани стебля (кактус) или ткани листьев (молодило).
Видоизменения подземных побегов. Их функции. Столоны — удлиненные побеги обычно с чешуевидными листьями. Побеги сохраняются меньше года; их верхушка видоизменяется или в клубень (картофель, седмичник европейский), или в луковицу (пролеска двулистная, тюльпан шренка). Возможно выполнение запасающей функции листьями столона — утолщенными чешуевидными или основаниями зеленых (адокса мускусная). У столона ярко выражена функция расселения растений по территории и размножения.
Корневище — многолетний подземный побег, удлиненный (пырей ползучий, горошек мышиный) или укороченный (чина весенняя, купена), с чешуевидными или зелеными листьями (или с теми и другими). Он выполняет функцию запаса питательных веществ, расселения и размножения растения, переживания неблагоприятного периода в году.
Клубень — побег с утолщенным стеблем и чешуевидными листьями. Выполняет функцию размножения, запаса питательных веществ, переживания неблагоприятного периода. Клубни свойственны картофелю, топинамбуру.
Луковица — побег с чрезвычайно укороченным стеблем — донцем, сочными листьями, выполняющими запасающую функцию; пазушные почки, видоизменяясь, превращаются в дочерние луковицы — детки; они обеспечивают размножение растения. В состоянии луковицы растение переживает неблагоприятный для вегетации период (лилия, гиацинт).
Видоизменения корней. Их функции. Корнеплод — сложный видоизмененный орган; в его образовании участвуют основание главного корня и основание стебля главного побега. Доля корня и стебля у корнеплодов разных растений неодинаковая: у моркови значительно преобладает корень, у столовой свеклы — стебель. Корнеплод выполняет запасающую функцию.
Корневые клубни — утолщенные придаточные корни (весь корень — у чистяка лютичного или его часть — у любки двулистной). Они выполняют запасающую функцию и нередко — функцию размножения. В последнем случае корневой клубень, отходящий от стебля, обычно его узла, связан с пазушной почкой, с которой и отделяется от материнского растения.
Корни опорные (столбовидные) — придаточные корни, образующиеся на ветвях дерева. Они растут вниз, а достигнув почвы, углубляются в нее (фикус бенгальский). Корни опорные — ходульные, отходят от нижней части стебля и служат дополнительной опорой (панданус, кукуруза). Корни опорные — досковидные, образуются в нижней части ствола и служат дополнительной опорой для дерева (фикус каучуконосный). Корни опорные — прицепки (например, у плюща), обеспечивающие удержание побега на вертикальной поверхности: стене, заборе, стволе другого растения.
Воздушные корни эпифитов (растений, которые поселяются на других растениях и используют их как опору) впитывают влагу и растворенные в ней вещества из воздуха (представители семейства орхидных, ананасовых).
Корни-присоски, поглощающие питательные вещества из тканей другого растения. Такие корни свойственны растениям-паразитам, живущим за счет других растений, на которых паразитируют (заразиха). Такие корни есть и у полупаразитов (погремок, марьянник). Полупаразиты имеют зеленые побеги и способны к фотосинтезу, однако при этом паразитируют на корнях другого растения.
Цветок — генеративный орган. Соцветия
Цветок — орган семенного размножения. В цветке различают следующие части от периферии к центру: околоцветник, тычинки, пестик (или пестики). Околоцветник состоит из чашечки и венчика. Чашечка окружает венчик, который находится внутри чашечки. Такой околоцветник называется двойным. Иногда околоцветник не разделен на чашечку и венчик. Это околоцветник простой. Так, яблоня, горох, колокольчик, картофель — растения с двойным околоцветником. Тюльпан, ландыш, лук, дуб, береза — растения с простым околоцветником. Верба, тополь — растения без околоцветника (цветки «голые»).
Рис. 3. Строение цветка
1 — цветоножка; 2 — цветоложе; 3 — чашелистики; 4 лепесток; 5 — пестик; 6 — тычинка
Чашечка иногда состоит из отдельных чашелистиков. Тогда ее называют раздельнолистной. У других растений чашелистики срастаются друг с другом. Тогда чашечка сростнолистная. Также и венчик может быть раздельнолепестным и сростнолепестным. Так, яблоня, шиповник, лютик, герань — растения с раздельнолепестным венчиком; колокольчик, табак, сирень — растения со сростнолепестным венчиком.
Часто через цветки можно провести несколько плоскостей симметрии. Такие цветки называют правильными (лилия, гвоздика, огурцы). Иногда можно провести только одну плоскость. Такие цветки называют неправильными (шалфей, горох, львиный зев).
Тычинка состоит из пыльника на тычиночной нити. Внутри пыльника образуется пыльца. Количество тычинок в цветке может быть самое разнообразное: у орхидей — 1; у пшеницы и других злаков — 3; у вишни — до 30; у шиповника — до 100; у некоторых кактусов — до 1000.
Пестик чаще в цветке один (реже их несколько). Пестик состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи образуются семязачатки, а после опыления и оплодотворения — семена. Завязь бывает верхняя и нижняя. Верхняя завязь располагается выше остальных частей цветка. Она свободная, ее легко выделить из цветка. Нижняя завязь находится под остальными частями цветка. Ее нельзя выделить, не разрушая цветок. Горох, картофель, редька, гвоздика — растения с верхней завязью. Подсолнечник, огурцы, колокольчик — растения с нижней завязью.
Цветки, которые имеют тычинки и пестики, называются обоеполыми. Есть растения, у которых тычинки и пестики располагаются в разных цветках. Такие цветки — либо тычиночные (мужские), либо пестичные (женские). Женские и мужские цветки иногда находятся на одном и том же растении (однодомные) или на разных (двудомные). Например, тыква, береза, кукуруза — растения однодомные. Тополь, верба, конопля — растения двудомные.
Все части цветка находятся на цветоложе — осевой части цветка. Часто под цветком хорошо заметна цветоножка. Если цветоножки отсутствуют, цветки называют сидячими (например, подорожник).
Соцветия. Цветки редко образуются поодиночке. Обычно они собраны в более-менее компактные группы — соцветия. Соцветия могут быть простые и сложные. Простые соцветия имеют только главную ось. Сложные соцветия помимо главной оси имеют и боковые оси, на которых и расположены цветки.
Число цветков в соцветиях самое разное, как и размеры соцветий. Самые крупные соцветия у пальм и агав — до десятков тысяч цветков и 14 м в длину.
Опыление и оплодотворение
Опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестиков. Различают следующие виды опыления.
Перекрестное опыление — перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльца пестиков другого. В умеренных широтах оно происходит посредством ветра или насекомых-опылителей. Последних привлекает пыльца и сладкий сок — нектар. Признаки цветков насекомоопыляемых растений: обоеполость цветков; крупные размеры цветков или крупные заметные соцветия, иногда сами похожие на цветки (васильки, ромашки); яркая окраска околоцветника; клейкая пыльца; крупные размеры пыльцевых зерен; сильный запах.
Запах особенно важен для привлечения насекомых, он ощущается ими иногда на расстоянии в несколько километров. Часто насекомых привлекают запахи, для нас совершенно неприятные (тухлой рыбы, навоза). Одни цветки посещаются самыми разнообразными насекомыми, другие — немногими, иногда даже одним видом. Есть определенная приуроченность групп насекомых к типам цветков. Мухи посещают цветки в компактных соцветиях с открыто расположенными нектарниками. Шмели — неправильные, часто двугубые цветки с нектаром в основании не очень длинной трубки венчика. Бабочки опыляют правильные сростнолепестные цветки с сильным ароматом. Трубка венчика иногда очень длинная, но хоботки у бабочек могут достигать 10 и даже 20 см.
Признаки цветков ветроопыляемых растений: мелкие размеры; невзрачный, часто простой околоцветник; нередко раздельнополые цветки; отсутствие запаха; мелкая сухая пыльца. Ветроопыляемые растения часто растут большими скоплениями (березовые рощи, заросли тростника).
Самоопыление очень распространено у культурных растений. Для дикорастущих оно очень важно как резерв опыления (например, идут дожди — насекомые не летают).
Искусственное опыление осуществляется человеком, во-первых, для выведения новых сортов, во-вторых, для повышения урожая. Например: кукуруза — ветроопыляемое однодомное растение. Мужские цветки в соцветиях в метелках, женские — в початках. В безветренную погоду пыльца осыпается, поэтому полезно собирать пыльцу, а затем наносить на рыльца женских цветков.
Оплодотворение. Пылинки (пыльцевые зерна) образуются в большом количестве внутри пыльников. Когда они вскрываются, пыльцевые зерна освобождаются и могут попасть на рыльца пестиков. Пылинки очень разнообразны по размерам (самые крупные 0,5 мм в диаметре), форме, строению поверхности. Каждому виду растений свойственны свои пыльцевые зерна. Детально изучив пыльцу, ученые могут сказать, к какому растению она относится, но это можно выяснить лишь с помощью очень сильных микроскопов и специальных методов обработки пыльцы.
На рыльце пестика пыльца прорастает, образуя длинные и тонкие пыльцевые трубки. Они растут по направлению к семязачаткам, которые находятся в завязи.
Снаружи семязачатка находятся покровы из нескольких слоев клеток. Внутри расположен зародышевый мешок из нескольких клеток. Одна из них — женская гамета — яйцеклетка, другая, в центре зародышевого мешка, — центральная клетка.
На переднем конце пыльцевой трубки имеются две мужские гаметы — спермин. Сами двигаться они не могут, а продвигаются к зародышевому мешку благодаря росту пыльцевой трубки. Она проникает в зародышевый мешок через канал в покровах — через пыльцевход. Затем происходит двойное оплодотворение:
1-й спермий + яйцеклетка — зигота -> зародыш
2-й спермий + центральная клетка —> эндосперм
Таким образом, эндосперм у цветковых растений возникает после оплодотворения, а не до него, как у голосеменных.
Семязачаток превращается в семя, которое состоит из следующих частей: семенная кожура, возникшая из покровов семязачатка; эндосперм, появившийся после слияния центральной клетки с одним из спермиев; зародыш, сформировавшийся из зиготы. Из стенки завязи образуется стенка плода, называемая околоплодник.
Двойное оплодотворение (открыл его С. Г. Навашин в 1898 г.) происходит только у цветковых растений.
Плод — генеративный орган
Плоды могут быть односемянные и многосемянные, сочные и сухие.
Обычно вскрываются сухие многосемянные плоды, а остальные не вскрываются. Назовем основные типы плодов.
Рис.4. Виды плодов
1 — семянка (подсолнечника); 2 — орех (лещина); 3 — зерновка в разрезе (кукурузы); 4 — листовка (живокости); 5 — боб (гороха); 6 — стручок (капусты); 7 — коробочка (хлопчатника); 8 — ягода (томата); 9 — костянка (вишни); 10 — сложная костянка (малины);11 — ложный плод (земляники); 12 — ложный плод (яблоко)
Костянка — сочный односемянный плод с тремя слоями околоплодника: наружный — кожица, средний — сочная мякоть, внутренний — косточка; внутри плода находится семя (примеры: вишня, слива, персик).
Ягода — многосемянный или односемянный плод с сочной мякотью, но без косточек (могут быть только семена с твердой кожурой). Примеры: помидор, виноград.
Яблоко — многосемянный плод с сочной мякотью, в котором принимают участие кроме завязи другие части цветка (яблоня, груша, рябина).
Тыквина — сочный, многосемянный плод, с толстым кожистым наружным слоем околоплодника. К тыквинам принадлежат сочные крупные плоды, достигающие нескольких десятков килограммов (тыква, огурец, дыня, арбуз).
Боб — сухой многосемянный плод, без перегородки внутри, вскрывающийся двумя створками (горох, бобы, соя).
Стручок — сухой многосемянный плод, с перегородкой внутри, вскрывающийся двумя створками (например, капуста, горчица).
Коробочка — сухой многосемянный плод, вскрывающийся дырочками, несколькими створками, зубчиками, крышкой (например, мак, тюльпан, гвоздика).
Зерновка — сухой односемянный плод, с тонким околоплодником, срастающимся с семенной кожурой (например, рожь, пшеница, кукуруза).
Семянка — сухой односемянный плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с семенной кожурой (например, подсолнечник, одуванчик).
Орех — сухой односемянный плод с очень твердым околоплодником (например, орешник, липа).
Желудь — сухой односемянный плод с более мягким кожистым околоплодником (например, дуб).
Плоды и семена распространяются следующим образом:
— по воде (кокосовая пальма, различные водные растения);
— по воздуху (плоды березы, клена, ясеня имеют крылышки; плоды одуванчика, бодяка снабжены летучками из волосков);
— посредством животных (сочные плоды с яркой окраской поедаются птицами, а семена, защищенные кожурой, не перевариваются и выбрасываются с пометом); сухие тяжелые плоды (орехи, желуди, каштаны) перетаскиваются белками, бурундуками, которые ими питаются; сухие плоды с прицепками, как череда, гравилат, цепляются к шерсти животных и к одежде человека; семена с сочными придатками активно распространяются муравьями (например, чистотел, кислица); саморазбрасыванием (так называемые плоды баллисты активно разбрасывают семена, как бы стреляют семенами: недотрога, бешеный огурец, желтая акация).
Органы растения: цветок.
Цветок – орган семенного размножения. Это укороченный видоизмененный побег. Он развивается из почки, но листья в нем превратились в околоцветник, служащий для привлечения насекомых. В цветке формируются половые клетки – гаметы и происходит опыление и оплодотворение.
Околоцветником называется чашечка вместе с венчиком. Если они отличаются друг от друга, то такой околоцветник называют двойным или сложным (роза). Если все листочки околоцветника одинаковы, не дифференцированы на чашечку и венчик, то это простой околоцветник (тюльпан). Цветок, в котором есть и тычинки и пестики называется обоеполым (яблоня). Цветок только с мужскими или женскими органами – однополым (ива). На одном растении могут находиться и женские и мужские цветки – эти растения называют однодомными, если мужские и женские цветки располагаются на разных растениях, их относят к двудомным. Однодомными являются огурец, кукуруза; двудомными – конопля, тополь, ива.
Главные части цветка – это пестики и тычинки. Число тычинок у каждого вида растений в большинстве случаев постоянно. Каждая тычинка состоит из тычиночной нити и двух пыльников, которые срастаются друг с другом. В пыльниках происходит созревание пыльцы. В пылинке содержатся две мужские половые клетки – спермии. У ветроопыляемых растений пыльца мелкая, гладкая. У насекомоопыляемых растений пыльца более крупная, липкая, с различными выростами. Пестики или пестик занимают центральное положение в цветке. Пестик состоит из расширенной части – завязи и суженной – столбика с рыльцем. В завязи находится семизачаток.
Цветковые опыляются различными способами: ветром, насекомыми, искусственным путем. Как только пыльца попадает на рыльце пестика, клетки эпидермиса пестика выделяют раствор сахарозы, который стимулирует прорастание пыльцы и служит для ее питания.
Пыльца прорастает пыльцевой трубкой, внутри которой находится ядро пыльцевого зерна, имеющее гаплоидный набор. Это ядро делится митотически и образуются две мужские гаметы. Спермии неподвижны и могут добраться до женской гаметы только с помощью пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка проникает в семизачаток. Спермии проникают в зародышевой мешок. Одно ядро сливается с женской гаметой и дает начало диплоидному зародышу. Второе ядро сливается с диплоидным ядром, образовавшимся от слияния двух полярных гаплоидных ядер. Образовавшееся триплоидное яйцо дает начало эндосперму. Такое двойное оплодотворение характерно только для цветковых растений.
Некоторые цветки сгруппированы в соцветие. Соцветие – это совокупность цветков, сгруппированных в определенном порядке. Несмотря на маленькие размеры отдельных цветков, они хорошо заметны для опылителей, располагаются неподвижно, легко опыляясь ветром.
Соцветия бывают простые и сложные.
Биологическая роль соцветий у растений, опыляемых насекомыми, состоит в том, что собранные в группы цветы лучше привлекают насекомых. Для ветроопыляемых растений соцветие повышает вероятность попадания пыльцы на рыльце пестика.
Вегетативные органы цветковых растений
К вегетативным органам цветковых растений относят корень, стебель и лист. Наиболее древний орган – побег (стебель с расположенными на нем листьями и почками).
Корень возник позже и произошел от корнеподобных веточек псилофитов (первых наземных растений), с помощью которых они укреплялись в почве. Листья образовались в результате уплощения концевых отделов разветвлений побега древних растений.
Стебель – это осевой вегетативный орган. Основные его функции: опорная, проводящая, фотосинтезирующая, запасающая и репродуктивная. Участки стебля, несущие почки или листья, называются стеблевыми узлами, а участки между узлами – междоузлиями. Угол между стеблем и листом называется листовой пазухой. Почкой называют зачаточный побег. Почка состоит из укороченного стебля и зачаточных листьев, окруженных чешуйками. Различают почки верхушечные, боковые, придаточные (могут образовываться на любой части стебля, на корнях, на листьях) и цветочные (из них образуются цветки).
По форме поперечного сечения различают стебли округлые, трехгранные, четырехгранные, ребристые; по положению в пространстве – прямостоячие, вьющиеся, лазающие, ползучие. Прямостоячие стебли имеют хорошо развитую механическую ткань (деревья). Вьющиеся стебли (лианы), поднимаясь вверх, обвивают любые опоры. Лазающие стебли (горох, фасоль) цепляются за опору усиками или придаточными корнями, отрастающими от стебля. Ползучие стебли стелются по земле (ежевика, земляника). Внутреннее строение стебля определяется его функциями (pис. 33, 34).
Стебель травянистых растений имеет покровную ткань, первичную кору и центральный осевой цилиндр. Покровная ткань представлена эпидермисом; первичная кора – фотосинтезирующей, основной, механической и запасающей тканями. В центральном осевом цилиндре расположены открытые сосудисто-волокнистые пучки.
Более сложное строение имеют стебли древесных растений. Покровная ткань у них представлена пробкой – слоем мертвых клеток с утолщенными одревесневшими оболочками. Газообмен и транспирация (испарение воды) осуществляются через чечевички (разрывы пробки). Первичная кора состоит из частично сохранившейся фотосинтезирующей ткани, механической и запасающей тканей. Центральный осевой цилиндр состоит из флоэмы, ксилемы, камбия и сердцевины. Камбий образует сплошное кольцо и снаружи от себя формирует элементы флоэмы (ситовидные трубки с клетками-спутницами, лубяные волокна), а внутри – элементы ксилемы (сосуды, древесные волокна) и клетки сердцевидных лучей. За счет камбия идет рост стебля в толщину. Органические вещества в стебле передвигаются по ситовидным трубкам флоэмы, а вода с растворенными в ней солями – по сосудам ксилемы.
В связи с приспособлением растений к различным условиям жизни стебель может видоизменяться. Например, надземные стебли могут превращаться в колючки (боярышник, дикая облепиха), в усики (земляника) для закрепления в пространстве; подземные стебли предназначены для запасания питательных веществ, вегетативного размножения. К ним относятся корневища (ландыш, ревень), клубни (картофель, топинамбур), луковицы (лук, чеснок, тюльпаны).
Корневища покрыты редуцированными листьями в виде бурых или бесцветных чешуек, в пазухах которых находятся почки. От них развиваются либо надземные побеги, либо придаточные корни. Клубни образуются на концах подземных побегов в виде утолщений – столонов. Снаружи клубни покрыты эпидермисом или пробкой и содержат запасные углеводы (крахмал или инулин). На клубнях имеются верхушечные и придаточные почки с чешуйками – листьями (глазки). Луковицы имеют стеблевую часть – донце, от которого вниз отходят придаточные корни, а вверх – мясистые листья, в пазухах которых располагаются почки.
Корневища, клубни и луковицы широко используются человеком в пищу, в лекарственных целях, для вегетативного размножения ценных сортов растений.
Корень – подземный вегетативный орган. Его основные функции: закрепление растения в почве; всасывание и
проведение воды с растворенными в ней солями, запасание питательных веществ; синтез азотсодержащих органических соединений (витамины, гормоны, некоторые аминокислоты); участие в вегетативном размножении.
Совокупность корней одного растения составляют корневую систему. В ее состав входят три вида корней: главный, боковые и придаточные корни. Главный корень происходит от зародышевого корешка. От него отходят боковые корни, которые могут ветвиться. От нижней части стебля или листьев отходят придаточные корни.
Различают три типа корневых систем: стержневую, мочковатую и смешанную.
В стержневой корневой системе хорошо выражен главный корень. Такая система присуща двудольным растениям. В мочковатой корневой системе главный корень не отличается от придаточных, или зародышевый корешок быстро отмирает, а вместо него у основания побега образуются придаточные корни, от которых отходят боковые корни. Мочковатая корневая система характерна для однодольных и многих травянистых растений. В смешанной корневой системе хорошо развиты и главный, и придаточные корни. Она присуща однолетним двудольным травянистым растениям (pис. 35).
Корень обладает неограниченным ростом. Растет он верхушкой, где сосредоточена образовательная ткань. Верхушка корня покрыта корневым чехликом, который выполняет функции защиты и определения направления роста. Клетки корневого чехлика способны реагировать на влияние силы тяжести и обуславливают положительный геотропизм корня.
На продольном разрезе растущего корня различают четыре зоны: деления, роста, всасывания и проведения. Зона деления состоит из клеток образовательной ткани, которые постоянно делятся и обеспечивают рост корня в длину. Эта зона покрыта корневым чехликом. Наружные живые клетки чехлика частично разрушаются, и их содеpжимое растворяет комочки почвы, что облегчает движение корней и обеспечивает жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. В зоне роста клетки растут и достигают размеров клеток образуемой ткани. Зона всасывания (зона корневых волосков) состоит из нескольких тканей, выполняющих определенные функции. На поперечном срезе корня в этой зоне видны следующие ткани: покровно-всасывающая, ткани первичной коры корня и центрального осевого цилиндра. Клетки покровно-всасывающей ткани тонкостенные, имеют выросты – корневые волоски. Последние содержат цитоплазму, ядро, вакуоль, митохондрии и всасывают из почвы воду и минеральные соли. Клетки ткани первичной коры тоже тонкостенные, живые. Они осуществляют передвижение воды и минеральных солей в центральный осевой цилиндр, который состоит из проводящих (сосуды и ситовидные трубки), механических (лубяные и древесинные волокна), основных и образовательных тканей.
Поглощение корнями воды и минеральных солей из почвы происходит в связи с тем, что концентрация солей в почве выше, чем в корневых волосках. Дальнейшее передвижение к сосудам ксилемы и по ним к стеблю и листьям осуществляется также за счет разности концентраций воды и минеральных солей в клетках первичной коры. Органические вещества передвигаются из листьев по стеблю по ситовидным трубкам флоэмы, которые также расположены в центральном осевом цилиндре.
Ксилема и флоэма из зоны всасывания корня переходят в зону проведения, затем в стебель и лист, обеспечивая непрерывное передвижение питательных веществ в растении. В зоне проведения, кроме того, происходит образование боковых корней.
В связи с выполнением различных функций корень может менять свои формы, видоизменяться. Утолщенные в результате отложения питательных веществ главные корни называются корнеплодами (свекла, морковь, репа). Утолщения придаточных корней (георгин, любка) называются корнеклубнями (не путать с клубнями картофеля). У многих растений с видоизменениями стебля (луковичные, корневищные), кроме обычных корней, образуются сократительные или втягивающие корни (у крокуса – клубнелуковицы). У некоторых тропических древесных растений, обитающих на бедных кислородом почвах, развиваются дыхательные корни. Это отростки боковых корней, растущие вертикально вверх и возвышающиеся над почвой или водой. Они богаты воздухоносной тканью, с крупными межклеточными пространствами, через которые атмосферный воздух поступает в подземные части корней. У растений-паразитов (повилика, омела) корни преобразуются в сосущие органы. У большинства цветковых растений корни срастаются с гифами грибов, образуя микоризу. В клетках корней некоторых растений поселяются бактерии, вызывая разрастание паренхимы и формирование клубеньков. Клубеньковые бактерии фиксируют азот воздуха, который в виде соединений поступает и усваивается растением (люцерна, клевер, бобовые).
Лист – надземный вегетативный орган растения. Он выполняет следующие функции: фотосинтез, газообмен, транспирация, запасание питательных веществ – и может быть органом вегетативного размножения.
Лист состоит из двух частей – листовой пластинки и черешка. Листья, у которых нет черешка, называются сидячими. По форме листовой пластинки выделяют листья округлые, овальные, ланцетовидные, стреловидные. По количеству листовых пластинок на одном черешке различают листья простые и сложные. Если у сложного листа листовые пластинки прикрепляются у одного места, такие листья называются пальчатосложными (люпин, каштан), а если по всей длине черешка – перистосложными (рябина, акация). Перистосложные листья бывают двух видов: парноперистые (заканчиваются парой листовых пластинок) – у гороха и непарноперистые (заканчиваются одной листовой пластинкой) – у рябины. Край листовой пластинки может быть ровный, зубчатый, пильчатый.
Листовые пластинки пронизаны жилками, которые являются проводящими пучками и придают прочность листьям. Жилкование может быть перистым или сетчатым (у двудольных растений), параллельным или дуговым ( у одно-дольных). Листья на стебле могут располагаться друг за другом, такое расположение называют очередным (береза, яблоня), при супротивном расположении листья находятся по два друг против друга, при мутовчатом – прикрепляются к стеблю пучками – мутовками. Характер расположения листьев и их неодинаковые размеры обеспечивают примерно одинаковую освещенность всех листьев.
Внутреннее строение листа
Лист сверху и снизу покрыт эпидермисом, клетки которого плотно прилегают друг к другу и содержат цитоплазму, вакуоль, ядро, лейкопласты. У некоторых растений эпидермис покрыт кутикулой, волосками, железками, выделяющими смолистые вещества и эфирные масла. Эпидермис защищает лист от высыхания, механических и химических повреждений, проникновения в ткань листа микроорганизмов.
В эпидермисе имеются устьица, за счет которых происходит газообмен и транспирация. Устьица образованы двумя замыкающими клетками, между которыми находится устьичная щель, ведущая в воздушную полость. На 1 мм2 поверхности листа располагаются 40-300 устьиц. У наземных растений устьица располагаются на нижней поверхности листа, у водных – на верхней. У большинства растений устьица закрыты в течение ночи, с рассвета до полудня – открыты, а затем их состояние меняется в зависимости от погоды и особенностей биологии растения.
Между слоями эпидермиса лежит основная ткань листа – мезофилл. Клетки мезофилла, примыкающие к верхнему эпидермису, образуют столбчатую ткань. Они плотно прилегают друг к другу и содержат много хлоропластов, осуществляющих фотосинтез.
К нижнему эпидермису прилегает губчатый мезофилл, состоящий из округлых зеленых клеток с крупными межклетниками.
Основные функции мезофилла: фотосинтез, газообмен и транспирация. В мезофилле листа расположены жилки (сосудисто-волокнистые пучки), состоящие из ксилемы, флоэмы, механических и основных тканей. По сосудам ксилемы в лист поступает вода и минеральные соли, а по ситовидным трубкам отводятся органические соединения.
Значение листьев в жизни растений велико. В них происходит фотосинтез, через них осуществляется газообмен и испарение воды, в листьях откладываются в запас питательные вещества, они служат органом вегетативного размножения. В процессе приспособления к различным условиям среды листья могут видоизменяться и приобретать дополнительные функции. Так, преобразование листьев в колючки (у кактуса, барбариса) играет защитную и влагосберегательную функции. У репчатого лука листья превратились в сочные чешуи, запасающие питательные вещества, а тонкие сухие наружные чешуи играют защитную роль. У гороха видоизменениями листьев являются усики, с помощью которых растение цепляется за опору. У некоторых растений (росянка, лианы) из листьев формируются ловчие аппараты для захвата и переваривания насекомых.
Читайте также: