Органы растений - БОТАНИКА

Корень

Функции корня: всасывание веществ из почвы (минеральное питание растений), опорная, запасающая.

Выделяют три вида корней:

1) главный корень - развивается из зародышевого корешка семени;

2) придаточный корень - развивается на побеге;

3) боковой корень - образуется на любых корнях.

Строение

Верхушка корня покрыта корневым чехликом, состоящим из живых клеток, которые защищают верхушечную меристему корня. Начиная с верхушки (снизу-вверх), выделяют следующие зоны корня.

Зона деления - находится сразу под чехликом; здесь расположена верхушечная меристема корня, которая образует новые клетки.

Зона роста - расположена выше зоны деления; в ней начинается рост и дифференцировка клеток, а также происходит их деление, но несколько реже, чем в предшествующей зоне.

Зона всасывания - находится над зоной роста; в ней происходит наиболее активное поглощение веществ из почвы.

На поперечном срезе можно выделить от края к центру: ризодерму, кору и центральный цилиндр. Клетки ризодермы имеют выросты - корневые волоски, через которые корни растения всасывают из почвы воду и минеральные вещества. Кора образована живыми паренхимными клетками. Центральный цилиндр состоит из ксилемы и флоэмы; настоящей сердцевины в корне нет. Из корневых волосков вода и минеральные соли попадают в кору, а из нее - в ксилему, по которой осуществляется дальнейший транспорт в стебель. Поступление воды происходит по закону осмоса: вода идет в сторону большей концентрации веществ. Благодаря осмосу создается корневое давление - сила, способствующая одностороннему движению воды по ксилеме снизу-вверх (из корня в стебель).

Зона проведения и ветвления — расположена выше зоны всасывания; в ней происходит образование боковых корней, а также транспорт веществ в стебель и из стебля.

Типы корневых систем

Корневая система - это все корни растения.

Два основных типа корневых систем:

1) стержневая - главный корень четко выражен; образована в основном главным и боковыми корнями; характерна для двудольных растений;

2) мочковатая — главный корень развит слабо или отсутствует; образована в основном придаточными и боковыми корнями; характерна для однодольных растений.

При вегетативном размножении у любого растения образуется мочковатая корневая система (лютик, мать-и-мачеха, земляника и т. д.).

Видоизменения корней

Когда корни выполняют дополнительные функции, они могут видоизменяться.

Корнеплод — это орган, в образовании которого участвуют нижняя часть стебля и главный корень (морковь, свекла, репа, редис). Основная функция - запасание питательных веществ.

Корневые клубни, или корневые шишки, - это утолщение придаточных корней (георгин, батат, чистяк). Основная функция - запасание питательных веществ и вегетативное размножение.

Бактериальные клубеньки - это утолщения на корнях, внутри которых находятся бактерии (характерны для семейства Бобовые). Бактерии переводят азот из атмосферы в вещества, которые усваиваются растением; растение дает бактериям органические вещества, т. е. это пример симбиоза.

Также выделяют корни-присоски (плющ), воздушные корни (орхидеи), дыхательные корни (мангровые деревья) и столбовидные корни (корни-подпорки у баньяна).

Побег

В побеге выделяют узлы и междоузлия.

Узел — это участок стебля, на котором находится лист и пазушная почка.

Междоузлие - это участок стебля между двумя соседними узлами.

Пазуха листа — угол, образованный листом и расположенным выше стеблем.

Виды побегов

По характеру расположения в пространстве выделяют побеги прямостоячие (рожь), ползучие (лютик), вьющиеся (фасоль), цепляющиеся (чина).

По степени выраженности междоузлий побеги подразделяют на укороченные и удлиненные.

Побег, который развился из почки за один вегетационный период, называется годичным приростом. При развитии побега происходит его ветвление - образование новых побегов, расположенных под углом друг к другу. Выделяют два типа ветвления: верхушечное и боковое.

Верхушечное ветвление осуществляется за счет разделения верхушечной образовательной ткани на две части (так называемое дихотомическое ветвление) и характерно для плауновидных. При боковом ветвлении новые побеги возникают из боковых почек. Разновидностью бокового ветвления является кущение, при котором образование новых побегов происходит из пазушных почек, находящихся у основания главного побега (злаки, кустарники).

Почка

Почка — это зачаточный побег. Снаружи большинство почек покрыто почечными чешуями, которые защищают этот орган растения и предохраняют его содержимое от пересыхания. Внутри почки находятся зачатки всех органов растения: зачаточные листья, стебель, почки, а также могут содержаться зачатки будущих цветков. На вершине зачаточного стебля расположен конус нарастания - это образовательная ткань.

Виды почек

По положению на стебле почки могут быть верхушечными (на вершине побега) и боковыми, или пазушными (расположены в пазухе листьев).

По характеру внутреннего содержимого почки подразделяют на вегетативные и генеративные (цветочные). Вегетативные почки содержат зачатки вегетативных органов, генеративные - только генеративных.

У растений на междоузлиях стеблей, на листьях и на корнях могут образовываться придаточные почки. Их основная роль — обеспечение вегетативного возобновления и вегетативное размножение (например, у корнеотпрысковых растений).

Спящие почки располагаются на стебле, но не раскрываются сразу после образования. Они являются как бы резервом побега. Так, благодаря спящим почкам некоторые деревья (тополь) формируют новые побеги после сильной обрезки.

Лист

Внешнее строение

Лист состоит из основания, черешка, листовой пластинки и прилистников.

Основание - это часть листа, с помощью которой он прикреплен к стеблю. Если основание разрастается и охватывает стебель, то образуется влагалище листа (пшеница, пырей).

Черешок - это участок листа от основания до листовой пластинки. Если черешок есть, лист называется черешковым (липа, клен); если отсутствует - сидячим (алоэ, лилия).

Листовая пластинка — это самая широкая часть листа; выполняет функции фотосинтеза, водо- и газообмена.

Прилистники - это парные придатки в нижней части листа, расположенные по обеим сторонам черешка. Они могут быть развиты (горох) или отсутствовать (капуста).

Типы листьев

В зависимости от количества листовых пластинок листья подразделяют:

1) на простые - одна листовая пластинка, между ней и черенком нет сочленения (клен, береза);

2) сложные - много листовых пластинок, обособленных от общего черенка (одуванчик, каштан).

Среди сложных листьев выделяют: тройчатые (клевер, земляника, кислица), палъчатосложные (конский каштан), парноперистые (желтая акация) и непарноперистые (ясень, рябина).

Типы жилкования

Жилкование - это порядок расположения проводящих пучков (жилок) в листовой пластинке. Выделяют четыре типа жилкования:

1) перистое — выражена центральная жилка, идущая от черенка и сильно ветвящаяся в листовой пластинке (сирень, береза, липа);

2) пальчатое - от черешка в листовую пластинку входит несколько главных жилок (в виде пальцев руки), от которых, в свою очередь, отходят мелкие жилки (манжетка, клен);

3) дуговое - дугообразные жилки сходятся на верхушке и у основания листовой пластинки (подорожник большой, ландыш);

4) параллельное - жилки идут вдоль листа почти параллельно (рожь, кукуруза, мятлик).

Листорасположение

Листорасположение - это порядок размещения листьев на стебле. Различают:

1) очередное листорасположение - от каждого узла отходит только один лист (береза, тополь, дуб);

2) супротивное листорасположение - от каждого узла отходят два листа (сирень, клен, бузина);

3) мутовчатое листорасположение - от каждого узла отходят три и более листа (олеандр, вороний глаз, элодея).

Внутреннее строение

Снаружи лист покрыт покровной тканью - кожицей (эпидермой). Между верхней и нижней кожицей расположена основная ткань листа (мезофилл), которая состоит из столбчатой и губчатой паренхимы (хлоренхимы). Столбчатая (палисадная) паренхима расположена под верхней эпидермой и образована клетками, вытянутыми в перпендикулярном направлении к эпидерме. Губчатая паренхима находится под столбчатой тканью и состоит из рыхло расположенных клеток с большим количеством межклетников.

Жилки листа представлены проводящими пучками, причем ксилема находится ближе к верхней поверхности листа, а флоэма - ближе к нижней. Снаружи проводящего пучка обычно располагается механическая ткань.

Процессы, происходящие в листе

Фотосинтез - это процесс образования органических веществ из неорганических при помощи солнечного света. Для фотосинтеза необходимо наличие зеленого пигмента - хлорофилла.

Газообмен растений - это обмен газов между растением и внешней средой. Он осуществляется в листьях через устьица.

Днем в клетках растений параллельно идут два процесса - фотосинтез и дыхание. Ночью происходит только дыхание, а фотосинтез не осуществляется.

Транспирация - испарение воды растением; осуществляется через устьица. При транспирации происходит охлаждение растения, что спасает его от перегрева; кроме того, поддерживается непрерывный ток воды из корней к листьям.

Листопад - это естественное опадение листьев. Растения делятся на листопадные (ежегодно опадают все листья) и вечнозеленые (многолетние листья).

Стебель

Внутреннее строение (на примере липы)

Молодой стебель покрыт кожицей, под которой расположена фотосинтезирующая и механическая ткани. Эти структуры образуют первичную кору. Под ней расположен центральный цилиндр, состоящий их проводящих тканей и сердцевины. Проводящие ткани представлены ксилемой и флоэмой; они образуют сосудисто-проводящие пучки. Сердцевина состоит из паренхимы.

Зрелый стебель состоит из вторичной коры (перидерма и флоэма), камбия, древесины и сердцевины.

Годичное кольцо — это прирост древесины за год по толщине стебля. По количеству годичных колец можно определить возраст растения. В радиальном направлении стебель пронизывают тяжи паренхимы, которые называют лубодревесными лучами.

Видоизменение побегов

Надземные побеги

Колючка - это видоизмененный лист (кактус) или весь побег (боярышник). Выполняет защитные функции.

Усик - это видоизмененный лист (горох) или весь побег (виноград). Функция - удержание побега в вертикальном положении.

Надземный столон - удлиненный быстро отмирающий ползучий побег (живет меньше года). Выполняет функцию вегетативного размножения: на его верхушке образуется новое растение (живучка, земляника).

Кочан - это видоизмененная почка (капуста).

Ловчие листья — приспособления насекомоядных растений для ловли насекомых (росянка).

Подземные побеги

Подземный столон - подземный побег, формирующийся из почек у основания стебля; обычно белого цвета с бесцветными чешуевидными листьями. Выполняет функцию расселения и вегетативного размножения. У таких растений, как картофель, седмичник, на конце столона формируется клубень.

Клубень - сильно утолщенный подземный побег (картофель, топинамбур). Функции: запасание питательных веществ, обеспечение переживания неблагоприятных условий, вегетативное размножение и возобновление.

Луковица - подземный побег с очень коротким уплощенным стеблем (донцем) и сочными листьями (лук, лилия, тюльпан). Функции: запасание питательных веществ, обеспечение переживания неблагоприятных условий, возобновление, вегетативное размножение.

Клубнелуковица - подземный укороченный побег растений. Имеет сухие, пленчатые листья, а запасные питательные вещества откладываются в стебле (крокус, гладиолус).

Корневище - подземный или надземный видоизмененный многолетний побег с чешуевидными или зелеными листьями. Отвечает за размножение, расселение, запас питательных веществ, возобновление и переживание неблагоприятных условий (пырей, ландыш).

Семя

Строение

Семя содержит семенную кожуру и зародыш, который развивается из зиготы. Семенная кожура образуется из покрова семязачатка и выполняет защитную функцию. Зародыш состоит из следующих частей: зародышевого корня, зародышевого стебля, зародышевой почки и семядоли (одной у однодольных растений и двух у двудольных).

Семена многих однодольных растений (пшеница, рожь) и двудольных растений (хурма, перец) характеризуются наличием эндосперма - запасающей ткани с триплоидным набором хромосом (3n). Если в семени эндосперма нет, то запас веществ находится в семядолях.

Условия прорастания семян

Для прорастания семян требуются:

1) кислород - для дыхания;

2) вода - для ускорения обменных процессов;

3) определенная положительная температура.

Семена холодостойких растений (рожь, пшеница, морковь) могут прорастать уже при +1...+4 °С, тогда как семена теплолюбивых растений (огурец, томат, кукуруза) прорастают только при +12...+18 °С. Оптимальная температура прорастания: +15...+20 °С для холодостойких и +20...+25 °С для теплолюбивых.

Отношение количества проросших семян к общему числу высеянных называют всхожестью, а количество одновременно проросших семян к общему числу высеянных - энергией прорастания семян.

Типы прорастания семени

Прорастание семян бывает надземным и подземным. При надземном прорастании семядоли выносятся наружу (фасоль, огурец, томат, клен), зеленеют и начинают фотосинтезировать. Участок стебля от зародышевого корешка до семядолей называют гипокотилем (подсемядольным коленом), а участок стебля между семядолями и первыми настоящими листьями (первое междоузлие) — эпикотилем (надсемядольным коленом).

При подземном прорастании семядоли и гипокотиль не выносятся в наземно-воздушную среду (дуб, горох, злаки).

Состав семян

В состав семян входят неорганические и органические вещества. К неорганическим веществам относятся вода (15-20%) и минеральные соли (около 1%).

Органические вещества — это белки, жиры и углеводы. Особенно много белков содержится в семенах бобовых. Белки в составе семян злаков называют клейковиной. Углеводы запасаются в виде крахмала и сахаров, а жиры - в форме масел. Много жиров содержится в семенах подсолнечника, горчицы, кукурузы.

Цветок

Большинство цветков развивается на цветоножке (междоузлие под цветком). Если цветоножка отсутствует, цветок называют сидячим.

Цветок может быть актиноморфным, или правильным, т. е. через него можно провести много плоскостей симметрии (у розоцветных, лилейных), и зигоморфным, или неправильным, т. е. через него можно провести одну вертикальную плоскость симметрии (у бобовых).

Строение

В цветке выделяют следующие части:

1) цветоложе;

2) чашелистики — образуют чашечку;

3) лепестки — образуют венчик;

4) тычинки;

5) пестики.

Если присутствуют чашелистики и лепестки, то околоцветник называют двойным (вишня, шиповник). В случае простого околоцветника чашелистики и лепестки не выделяют, считают, что он представлен листочками околоцветника (лилия, тюльпан).

Цветки могут быть обоеполыми (присутствует пестик и тычинки) и однополыми (в женских цветках только пестик, в мужских - только тычинки).

Если однополые цветки располагаются на одном и том же растении, растение называется однодомным (тыква, огурец, кукуруза). Если однополые цветки расположены на разных растениях (на одном - только женские, на другом - только мужские), растение называется двудомным (облепиха, тополь, ива, крапива).

Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника. Совокупность тычинок одного цветка именуют андроцеем. Пыльник состоит из двух половинок, каждая половинка имеет два пыльцевых гнезда, в которых образуются микроспоры. Микроспоры возникают в результате мейоза особых клеток внутри пыльцевых гнезд. Из микроспоры митозом образуется мужской гаметофит (пыльцевое зерно или пылинка), покрытый оболочкой и состоящий всего из двух клеток: генеративной и вегетативной. В дальнейшем из генеративной клетки митозом образуются мужские гаметы - спермин.

Пестик состоит из одного или нескольких сросшихся плодолистиков. Совокупность всех плодолистиков в цветке называют гинецеем. В пестике выделяют три части: рыльце, столбик и завязь, которая может содержать один или несколько семязачатков.

Семязачаток состоит из интегументов (это покровы, края которых образуют узкий канал - микропиле или пыльцевход), нуцеллуса и семяножки, которая прикрепляет его к стенке завязи. В нуцеллусе происходит мейоз и возникает четыре гаплоидные мегаспоры, три из них погибает, а оставшаяся образует зародышевый мешок (женский гаметофит). Эта мегаспора делится митозом, в результате чего образуется восемь ядер (или клеток): яйцеклетка и две синергиды на одном полюсе; два ядра (в центре), которые сливаются и образуют центральное ядро (или клетку); три клетки-антиподы на противоположном полюсе.

Соцветия

Соцветие - это порядок расположения цветков у растения. У некоторых растений соцветий не образуется (тюльпан, нарцисс). Преимущество соцветий - цветки развиваются и распускаются последовательно друг за другом, что увеличивает общее время цветения и возможность опыления.

Соцветия бывают простыми и сложными. У простых соцветий цветки расположены на главной оси, у сложных - на боковых осях.

Простые соцветия

Кисть - на удлиненной главной оси цветки располагаются равномерно, они посажены на цветоножки (черемуха, ландыш, колокольчик).

Щиток - на удлиненной главной оси находятся цветки с цветоножками разной длины, из-за чего они оказываются расположенными примерно на одном уровне (груша).

Зонтик - главная ось сильно укорочена, все цветки растут из ее верхушки и имеют цветоножки примерно одной длины (примула).

Колос - главная ось удлиненная, сидячие цветки располагаются на ней более или менее равномерно (подорожник, ятрышник).

Початок - на удлиненной главной толстой оси находятся сидячие цветки (женское соцветие кукурузы, белокрыльник).

Головка - главная ось сильно укорочена, все цветки сидячие или цветоножки плохо развиты (клевер).

Корзинка - на плоской оси соцветия находятся плотно сомкнутые сидячие цветки (ромашка, одуванчик, астра).

Сложные соцветия

Сложный колос — на удлиненной главной оси расположены колоски, каждый из которых представляет собой простой колос (пшеница, рожь, ячмень).

Сложный зонтик - на укороченной главной оси находятся простые зонтики (укроп, морковь, борщевик).

Метелка - на удлиненной главной оси расположены ветвящиеся колоски на длинных ножках (сирень, рябина, овес, мужское соцветие кукурузы).