Ботаника это наука о растениях, изучающая их строение, жизнедеятельность, многообразие, распространение, их взаимосвязь с окружающей природой и друг с другом (от греч. ботанэ - зелень, трава, растение).
Современная ботаника представляет собой комплекс дисциплин о растениях:
Морфология - изучает внешнее строение растений, ход формирования их органов.
Анатомия растений изучает внутреннее строение органов и тканей.
Физиология растений рассматривает процессы жизнедеятельности.
Систематика разрабатывает научную классификацию растений, выявляет их родственные отношения.
География растений изучает закономерности и причины распределения растений и их сообществ на земном шаре.
Экология растений изчает их взаимосвязи с другими живыми организмами и неживой природой.
Палеоботаника - наука о вымерших ископаемых растениях.
Царство Растения объединяет более 350 тыс. видов
Основные признаки растений
1) способны к фотосинтезу 2) поглощают растворённые неорганические вещества путём всасывания; 3) неподвижны - растения не способны активно передвигаться 4) растут всю жизнь 5) в клетках имеют пластиды с пигментами 6) размножаются спорами, семенами, частями тела;
7) обитают в разных средах - встречаются везде, куда проникает солнечный свет.
Низшие и высшие растения
Все растения в зависимости от строения подразделяют на низшие и высшие.
Низшие растения не имеют сложного тканевого строения. У этих растений нет ни корней, ни стеблей, ни листьев. Тело наиболее примитивных низших растений может состоять из одной клетки. Тело многоклеточных низших растений называют слоевищем или талломом (от греч. таллос молодая ветка, росток). К низшим растениям относятся водоросли.
У высших растений тело расчленено на органы- листостебельные побеги и корни (за исключением мхов). У мхов ризоиды. Высшие растения объединяют в две большие группы: споровые и семенные растения. К высшuм, споровым, растениям относятся мхи, хвощи, плауны и папоротники, которые размножаются с помощью спор. Высшие семенные растения образуют семена, с помощью которых они размножаются. Среди них выделяют голосеменные и покрытосеменные растения. Голосеменные цветков не имеют. Семена у них находятся на чешуях шишек, т. е. не защищены покровами плодов.
Среди высших растений наиболее высокую организацию имеют покрытосеменные растения. Покрытосеменные имеют цветки, из которых образуются плоды с семенами. Отсюда их названия - цветковые, или покрытосеменные. Среди них выделяют два класса - двудольные и однодольные.
Строение растительной клетки
Клеточная стенка
Располагается снаружи от цитоплазматической мембраны, состоит из целлюлозы, а также может содержать гемицеллюлозу и пектин. В оболочке есть поры, через которые проходят цитоплазматические тяжи (плазмодесмы), соединяющие соседние клетки. Благодаря порам оболочка проницаема для воды, солей и многих органических веществ. Функции: опорная (сохранение формы клетки и прочности), защита внутреннего содержимого, транспортная (способствует перемещению веществ внутрь клетки и из неё)
Мембрана (цитоплазматическая мембрана)
тонкая плёнка, находящаяся под оболочкой клетки, из бислоя липидов прошитых белками, легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других - избирательная проницаемость. Полупроницаемость мембраны сохраняется, пока клетка жива. Таким образом через мембрану происходит обмен веществ между внутренним содержимым клетки и внешней средой.
Цитоплазма (от греч. китос - сосуд и плазма - образование)
Внутренняя среда клетки. Особенностью цитоплазмы является её полужидкое состояние, обеспечивающее способность к внутриклеточному движению.
В ней находятся различные органоиды (от греч. органон - орган) и клеточные включения. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие. При сильном нагревании и замораживании цитоплазма разрушается, и тогда клетка погибает.
В многоклеточных организмах цитоплазма одной клетки обычно не изолирована от цитоплазмы других клеток, расположенных рядом. Нити цитоплазмы соединяют соседние клетки, проходя через мембрану и поры в клеточных оболочках, связывая соседние клетки друг с другом в единое целое
Цитоплазма постоянно перемещается внутри клетки. Это заметно по движению органоидов. Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках питательных веществ и воздуха. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше скорость движения цитоплазмы.
Межклеточное вещество
- находится между оболочками соседних клеток . Если оно разрушается, клетки разъединяются. Так происходит при варке клубней картофеля. В спелых плодах арбузов и томатов, рассыпчатых яблоках клетки также легко разъединяются. Живые растущие клетки растения могут изменять свою форму. Их оболочки округляются и местами отходят друг от друга. В этих участках межклеточное вещество разрушается. Возникают межклетники, заполненные воздухом.
Ядро
В цитоплазме находится небольшое плотное ядро. Самая важная часть клетки, окружённая двойной мембраной. Содержит наследственную информацию в виде ДНК (хроматина), которая при делении клетки формирует хромосомы. Ядро контролирует все процессы в клетке, включая деление и синтез рибосом
В ядре может находиться одно или несколько ядрышек.
Характерной особенностью клеток растений является наличие в них пластид и вакуолей.
Пластиды
двумембранные органоиды, уникальные для растительных клеток
многочисленные мелкие тельца, находятся в цитоплазме и бывают трех видов:
Лейкопласты — бесцветные пластиды, запасающие питательные вещества (например, крахмал в амилопластах).
Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый и красный цвета, отвечающие за окраску лепестков, плодов и осенних листьев (содержат каротиноиды).
Хлоропласты (от греч. хлорос - зелёный) содержат зеленый пигмент хлорофилл. В хлоропластах происходит процесс фотосинтеза.
Строение хлоропласта
- Тело хлоропласта окружено двумя мембранами. Наружная и внутренняя
- Внутри хлоропласта располагаются тилакоиды — мембранные мешочки, которые иногда собираются в группы — граны. В мембранах тилакоидов находится зелёный пигмент — хлорофилл, благодаря которому запускается световая фаза фотосинтеза. Люмен тилакоида служит резервуаром для накопления протонов водорода, которые появляются здесь в процессе фотолиза воды и закачки протонов из стромы.
- Граны соединены между собой ламеллами — плоскими мембранными выростами
- Внутреннее пространство хлоропласта заполнено стромой. Представляет собой водную, богатую белком, бесцветную жидкость. В ней располагаются ДНК, рибосомы и различные ферментативные системы.
- ДНК хлоропласта находится в строме и представляет собой кольцевую молекулу. Кольцевая ДНК обеспечивает полуавтономность хлоропласта: эти органоиды способны делиться независимо от клеточного цикла.
- Рибосомы хлоропластов используются для синтеза небольшой части своих белков.
Пластиды могут превращаться из одного вида в другой. Так, лейкопласты могут превращаться в хлоропласты. Примером может служить позеленение клубней картофеля на свету. Осенняя окраска листьев связана с тем, что происходит разрушение хлорофилла и хлоропласты превращаются в хромопласты.
Вакуоль
это полости, ограниченные мембраной и содержащие клеточный сок - водный раствор органических и неорганических соединений.
Вакуоли в растительных клетках появляются постепенно. В молодых клетках клеточного сока содержится мало, поэтому он находится в мелких вакуолях. По мере роста клеток количество клеточного сока увеличивается (рис. 17). Постепенно вакуоли увеличиваются и при соприкосновении сливаются. В результате образуются одна-две большие вакуоли. Разрезая спелый плод или другую сочную часть растения, мы повреждаем клетки, и из их вакуолей вытекает сок.
Функции: регуляция водно-солевого обмена (осморегуляция), обеспечение тургора клетки, накопление пигментов, рост клетки за счёт растяжения
Митохондрии
двумембранные овальные органоиды, которые можно рассмотреть в цитоплазме клетки при большом увеличении в микроскоп. В них происходит окисление органических веществ и синтез АТФ — универсального источника энергии для клетки. Поэтому митохондрии часто называют << энергетическими станциями клетки>>.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)
система мембранных цистерн, канальцев и мешочков. Существует два вида ЭПС: гладкая и шероховатая. Шероховатая ЭПС усеяна рибосомами, она участвует в синтезе белков, гладкая - углеводов и липидов.
Комплекс Гольджи
система из полостей, которые от цитоплазмы отделяет одна мембрана. В нём накапливаются белки, жиры и углеводы, а также может происходить синтез веществ из последних двух групп.
Лизосомы
одномембранные органоиды, содержащие ферменты, которые ускоряют реакции превращения сложных молекул в простые. Также лизосомы разрушают части отмершей клетки
Количество в клетках вакуолей, пластид, митохондрий, толщина клеточной оболочки, расположение внутренних составляющих клетки сильно
варьируют и зависят от того, какую функцию выполняет клетка в организме растения.
Особенности растительной клетки
- Клеточная оболочка из целлюлозы
- Отсутствие центриолей у высших растений.
- Запасной углевод — крахмал, а не гликоген, как у животных
- Плазмодесмы — цитоплазматические каналы (тяжи), соединяющие протопласты растительных клеток друг с другом и обеспечивающие межклеточный транспорт различных веществ
Протопласт — это содержимое растительной клетки, за исключением внешней клеточной оболочки (клеточной стенки), но вместе с клеточной (плазматической) мембраной
Существование клеток открыл англичанин Роберт Гук в 1665 г.
Рассматривая в сконструированный им микроскоп тонкий срез пробки у пробкового дуба, он насчитал до 125 млн пор, или ячеек, в одном
квадратном дюйме (2,5 см) (рис. 14). В сердцевине бузины, стеблях различных растений Р. Гук обнаружил такие же ячейки он назвал их клетками. Так началось изучение клеточного строения растений. Ядро клетки было открыто только в 1831 г., а цитоплазма ещё позднее.
Прошло почти 175 лет, и только в 1839 году была создана, общая теория клеточного строения. Ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор
Шванн независимо друг от друга доказали, что из клеток сложена не только
кора пробкового дуба, но и все вообще растительные и животные ткани, всё живое на нашей планете. В 1858 г. физиолог Рудольф Вирхов установил, что клетки делятся
Химический состав клетки
До 98 % массы клетки составляют углерод, водород, кислород и азот.
Около 2 % от массы клетки приходится на калий, натрий, кальций, хлор,
магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в очень малых количествах. Химические элементы, соединяясь между
собой, образуют неорганические (вода, минеральные соли) и органические
(углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты) вещества.
В растительных клетках в небольших количествах присутствуют также
витамины, эфирные масла и другие вещества.
При сжигании кусочки растения обугливаются, появляется дым. Это сгорают органические вещества. Остаётся зола, состоящая из несгорающих минеральных веществ.
Если капнуть каплю йода на разрезанный клубень картофеля произойдет окрашивание. Значит, в клетках картофеля содержится крахмал -сложный углевод, который окрашивается йодом в синий цвет
Жизнедеятельность клетки
В хлоропластах идет фотосинтез
В митохондриях под действием кислорода часть органических веществ расщепляется до воды и углекислого газа. Этот процесс называется клеточным дыханием.
При распаде органических веществ выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки. Ненужные вещества клетка накапливает в вакуолях или удаляет наружу. Этот процесс называют выделением.
Примером раздражимости является изменение интенсивности движения
цитоплазмы в растительных клетках под влиянием температуры. Установлено, что наиболее интенсивным движение цитоплазмы, как правило, бывает при температуре 37 °С, но уже при температуре выше 40-42 °С оно прекращается.
Тургор -внутреннее давление на клеточную оболочку, давление создаёт клеточный сок, находящийся в вакуолях. При недостатке воды давление клеточного сока уменьшается, и мы наблюдаем увядание растений.
Деление клеток у растений происходит путем митоза и мейоза. В результате деления клеток организмы не только размножаются, но и растут.
Процесс деления клеток открыл известный немецкий учёный Рудольф
Вирхов в 1858 г. Он доказал, что все клетки образуются из других клеток
путём деления. В то время это было выдающимся открытием, так как ранее считалось, что новые клетки возникают из межклеточного вещества.
Период существования клетки с момента её возникновения (путём деления материнской клетки) до собственного деления или гибели называют
жизненным циклом клетки
Все части растительного организма тесно взаимосвязаны между собой,
дополняют друг друга и составляют единое целое
Клетки являются основой существования растительного организма. Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих сходное строение и выполняющих определённые функции, образует ткани, которые формируют органы. Совокупность взаимосвязанных между собой органов образует организм (от лат. организо - устраиваю, придаю стройный вид), все части которого функционируют как единое целое. Поэтому при изучении организма выделяют несколько уровней: клеточный, тканевый, органный и, наконец, организменный. Таким образом, уровни организации, показывающие взаимосвязи клеток, тканей, органов в строении организма цветкового растения, можно представить в виде схемы:
Ткани растений
Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и выполняющих определённые функции, называют тканью.
У растений выделяют
- образовательную
- основную
- проводящую
- покровную
- механическую
- и выделительную ткани.
Особенности строения клеток разных тканей связаны с выполняемой ими функцией.
Характеристика тканей растительного организма
1. Образовательная ткань (меристемы)
– живые тонкостенные клетки, способные к постоянному делению, обеспечивают образование других тканей и органов.
Первичная образовательная ткань (верхушечная) - обеспечивает рост органов в длину (конус нарастания побега, кончик корня, основание листовой пластинки, междоузлия злаковых растений).
Вторичная образовательная ткань – камбий – обеспечивает рост корня и стебля в толщину (между древесиной и лубом в древесном стебле и корне).
Вставочная меристема - располагается в междоузлиях (в основном у однодольных растений)
Образовательные ткани состоят из небольших, плотно прилегающих друг
к другу клеток с тонкими стенками и относительно крупным ядром и мел
кими вакуолями. Из за их способности делится, их также
называют меристемами (от греч ..меристес - делитель). В результате деления клеток этой ткани образуются все другие виды растительных
тканей, отсюда и её название - образовательная.
2. Основная ткань или паренхима
Клетки живые, тонкостенные, обеспечивающие жизнедеятельность растения.
Основные ткани занимают пространство между покровными, механическими и проводящими тканями. Они состоят из живых клеток. В зависимости от того, какую функцию выполняют их клетки, различают фотосинтезирующую, воздухоносную, запасающую и другие основные ткани.
Фотосинтезирующая (ассимиляционная ткань (хлоренхима) – зелёные клетки с хлорофиллом (мякоть листа, зелёные стебли травянистых растений). Обеспечивают фотосинтез, дыхание, газообмен.
Воздухоносная ткань (аэренхима) -это ткань водных и болотных растений, содержащая в межклетниках запасы воздуха (воздухоносная паренхима).
Водоносная паренхима - клетки с вакуолями, заполненными водой. Встречаются у водных растений.
Запасающая ткань – в клетках запасающей ткани откладываются различные органические вещества, клетки с включениями (зёрна крахмала, капельки жира, белок). Имеют большие вакуоли с клеточным соком. Расположены в мякоти плодов, видоизменённых побегах (луковицах, клубнях, корневищах), коре корней (корнеплодов); сердцевине стеблей, семенах. Обеспечивают запасание органических веществ.
3. Покровная ткань
Клетки живые или мёртвые, покрывают органы растения.
Обеспечивают защиту от механических повреждений, высыхания, температурных колебаний, проникновения микроорганизмов, транспирацию и газообмен.
Кожица (эпидерма) первичная покровная ткань, образована живыми клетками с утолщённой оболочкой, покрытых кутикулой - слой из воскоподобного органического вещества. Имеет вид тонкой прозрачной плёнки, покрывающей
органы растения. Некоторые клетки имеют устьица (на поверхности листьев, стеблей зелёных травянистых растений, всех частях цветка). Эпидерма может образовывать выросты в виде полосок, чешуек и щетинок.
Пробка – вторичная покровная ткань. Клетки пробки мёртвые, полые, плотно расположенные имеют утолщенные оболочки (на зимующих одревесневающих стеблях, корнях, корневищах, клубнях). Они надёжно защищают органы растения от неблагоприятных условий жизни.
Корка – третичная покровная ткань, большой слой пробки и других отмерших тканей (на стволах деревьев).
Ризодерма – первичная покровная ткань растений, формирующаяся у молодых корней вблизи конуса нарастания. Покрывает корешок в один слой клеток и образует зону всасывания длиной в несколько сантиметров. В этой части корешка происходит активное всасывание растением содержащихся в почве воды и минеральных солей. Клетки ризодермы образуют выросты – корневые волоски, благодаря которым поглощающая поверхность корня многократно (в 10–20 раз) увеличивается.
4. Проводящая ткань
образованы живыми или мёртвыми клетками, которые имеют вид трубок. По ним передвигаются растворённые в воде питательные вещества. Последовательно соединённые мёртвые полые клетки, поперечные перегородки между которыми исчезают, образуют сосуды проводящей ткани.
Удлинённые безъядерные живые клетки, последовательно соединённые
между собой, поперечные перегородки которых имеют отверстия (т. е. похожи на сито), образуют ситовидные трубки проводящей ткани.
Благодаря проводящим тканям в организме растения существует обширная разветвлённая сеть, соединяющая все органы растения в единую, непрерывную систему.
Древесина (ксилема) состоит из сосудов – мёртвых полых трубок с одревесневшими стенками (в стебле, корне, жилках листьев). Проводит воду и минеральные соли из почвы в растение, выполняет опорную функцию.
Луб (флоэма) состоит из живых клеток – ситовидных трубок с отверстиями в поперечных стенках – и клеток-спутниц (в коре стебля, корне, в жилках листьев). Обеспечивает нисходящий ток органических веществ из листьев в стебель, корни.
5. Механическая ткань (склеренхима)
придают прочность растениям. Они образованы группами клеток с утолщёнными оболочками. У некоторых клеток оболочки одревесневают. Часто клетки механической ткани удлинённые и имеют вид волокон.
Волокна – длинные клетки с толстыми одревесневающими стенками; могут быть мёртвыми и живыми (в древесине и коре стеблей, корней, листьев, корневищ, в плодах). Окружают проводящие пучки. Выполняют опорную (скелетную) функцию.
Каменистые клетки (склереиды) – мёртвые клетки с толстыми одревесневшими оболочками (скорлупа орехов, косточки вишни, сливы). Защита семян от механических повреждений и преждевременного прорастания.
6. Выделительная ткань
Железистые волоски, нектарники – живые клетки, заполненные жидким секретом (на поверхности некоторых листьев и стеблей, внутри цветков). Защита от испарения, поедания животными, привлечение опылителей.
Мёртвые клетки, заполненные смолой (живицей) или млечным соком (смоляные ходы млечники). Располагаются во внутренних частях стеблей (хвойных растений, одуванчика, молочая). Защищают от повреждения и поедания животными.
Ткани растений и всех живых организмов - это комплексы из одинаковых или нескольких разных типов клеток, отвечающих за определённые функции.
Если ткань состоит только из одинаковых клеток, то она называется простой, если она построена из нескольких разных клеток, то она именуется сложной.
Разнообразные сложные группы специализированных тканей появились уже
у высших наземных растений. Особенно они развиты у цветковых растений.
Став строго специализированными, многие клетки потеряли способность
делиться. Поэтому у растений есть такие участки, где расположены молодые
клетки, делящиеся и образующие новые ткани. От них зависит рост растения.
Для запоминания растительных тканей составьте таблицу по форме:
Органы растений
Орган - это часть тела, выполняющая определённые функции.
Каждый орган имеет собственное строение, связанное с выполняемыми им функциями.
У цветковых растений выделяют побеги, корни, цветки, плоды с семенами
Корни и побеги относят к вегетативным (от лат. вегетативус - растительный) органам. Они обеспечивают рост, питание, обмен веществ, выделение продуктов обмена и другие жизненно важные функции растения.
К генеративным (от лат. ге1-Lеро - порождаю, произвожу) органам относят цветки, из которых впоследствии образуются плоды с семенами. Они
обеспечивают половое размножение растений.
Корни
Корень это осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом
Функции корня:
- закрепляют и удерживают растение в течение всей жизни
- всасывает из почвы воду и минеральные соли
- синтезирует гормоны, запасает питательные вещества
- обеспечивает связи растения с обитателями почвы (бактериями, грибами)
- осуществляет вегетативное размножение растений
Различают три вида корней (рис 27)
- главные - при прорастании семени первым развивается зародышевый корешок, он и развивается в главный корень
- боковые - отходят от главного и придаточного корня, боковые ответвления
- придаточные - развиваются из побега, стеблей, листьев. Увеличивают площадь всасывания воды.
Различают два типа корневых систем (рис 28)
- стержневая -сильнее всех развит похожий на стержень главный корень. Стержневую корневую систему имеет большинство двудольных растений (щавель, морковь, свёкла и др.). Обычно стержневая корневая система хорошо видна только у молодых, выросших из семян двудольных растений. У многолетних растений (лютик, земляника, подорожник) часто главный корень отмирает, а от стебля отрастают придаточные корни.
- мочковатая - состоит из придаточных и боковых корней. Главный корень слабо развит или рано отмирает. Характерна для однодольных растений (ячмень, пшеница, лук, чеснок и др)
Видоизменения корней
это адаптационные изменения, которые возникли в ходе эволюции в результате приспособления растений к различным условиям среды. Такие изменения позволяют корням выполнять дополнительные функции помимо основных (поглощение воды и минеральных веществ, закрепление в субстрате, синтез органических веществ, вегетативное размножение)
Внутреннее строение корня
Различают четыре зоны корня
Корневой чехлик расположен на самом кончике корня, состоит из нескольких слоёв живых паренхиматозных клеток, которые быстро отмирают и заменяются новыми. Внешний слой клеток выделяет слизь, которая облегчает продвижение корня в почве. Функция: защищает зону деления от механических повреждений и определяет направление роста корня
Зона деления расположена непосредственно под корневым чехликом, образована клетками верхушечной (апикальной) меристемы — мелкими, активно делящимися клетками с крупным ядром. Клетки делятся митозом. Функция: обеспечивает рост корня в длину за счёт деления клеток. Из клеток этой зоны формируются все другие клетки корня. При повреждении зоны деления рост корня в длину прекращается, начинается образование боковых корней
Зона растяжения (роста) расположена за зоной деления. Клетки удлиняются, увеличиваются в размерах за счёт поглощения воды и формирования крупных вакуолей. В этой зоне начинается дифференцировка клеток по строению и функциям. Функция: обеспечивает удлинение корня. Растущие клетки «толкают» зону деления и корневой чехлик вперёд, вглубь почвы
Зона всасывания расположена за зоной роста. Клетки ризодермы (эпиблемы) образуют корневые волоски — длинные выросты клеток, увеличивающие площадь всасывания, покрыты слизью, улучшающей контакт с почвой. Корневые волоски живут недолго, затем отмирают, вырастают новые. В этой зоне происходит дальнейшая дифференцировка клеток и формирование тканей. Функция: всасывание из почвы воды и растворённых в ней минеральных веществ. Плотное прилегание волосков к частицам почвы обеспечивает максимальную площадь поглощения.
Зона проведения (зона проведения и ветвления) расположена выше зоны всасывания, тянется до корневой шейки (места перехода корня в стебель). Является самой протяжённой зоной корня — может достигать десятков сантиметров. Функции - проведение веществ , закладка боковых корней, механическая опора, запасание веществ .
Глубина проникновения в почву корней растений зависит от условий, в которых они произрастают (рис. 31). Так, на сухих полях корни пшеницы достигают длины 2,5 м, а на орошаемых - всего 50 см, но там они гуще. Из-за вечной мерзлоты в тундре корни растений расположены у поверхности. Так, у карликовой берёзы корни проникают в почву на глубину не более 20 см. Растения пустынь имеют очень длинные корни, так как грунтовые воды расположены глубоко. У верблюжьей колючки корни уходят в почву на 15 м.
Побег
выполняет опорную, проводящую, запасающую, фотосинтез, вегетативное размножение функции
Побег состоит из
стебель - осевая часть побега
листья - боковые части
почки - зачаточные побеги
Угол между листом и находящимся выше междоузлием носит название пазуха листа.
Участки стебля, на которых развиваются листья, называют узлами
Участки стебля между двумя ближайшими узлами одного побега - междоузлиями (рис. 33).
Побеги могут быть удлиненными и укороченными по длине междоузлий
Виды побегов
главный - развивается из зародышевой почки семени
боковой - развивается из боковой, пазушной почки
ссылка на рисунок ветвление
вегетативный побег - состоит из стебля и листьев
генеративный побег - несет цветки
вегетативный и генеративный побег рисунки ссылка
Видоизменение побегов
подземные - корневища, луковицы, клубень, клубнелуковицы
Корневище - внешне корневище напоминает корень, но у него, как и у наземного побега, имеются верхушечная и пазушные почки, а также плёнчатые чешуйки - видоизменённые листья. От корневища отрастают придаточные корни, а из верхушечной или пазушных почек весной развиваются молодые надземные побеги. Они используют питательные вещества, отложенные в корневище осенью. Если кусочек корневища с почкой и придаточными корнями посадить в почву, разовьётся новое, самостоятельно существующее растение.
Луковицы образуют многолетние растения - лук репчатый, лилия,
тюльпан, нарцисс, дикорастущий гусиный лук.
В нижней части луковицы репчатого лука (рис. 51) расположен почти плоский стебель - донце. На донце имеются видоизменённые листья - чешуи. Наружные чешуи сухие и кожистые, а внутренние - мясистые и сочные. В них находятся запасы воды с растворёнными в ней сахаром и другими веществами. Наличие
на донце почек, расположенных в пазухах чешуй, подтверждает, что луко
вица - это видоизменённый побег. Если луковицу посадить в землю, на нижней стороне донца формируется мочковатая корневая система. Иногда из почек развиваются молодые луковички, называемые детками. Из каждой луковички-детки может вырасти самостоятельное растение.
Клубни встречаются у картофеля (рис. 50), хохлатки, кормового растения
топинамбура (земляной груши).
Подземные побеги, на которых они развиваются, отрастают от оснований надземных стеблей; эти побеги называют cmoлonaмu. Клубни - это верхушечные утолщения столонов. На поверхности клубня в углублениях находятся по 2-3 почки, называемые глазками. Глазков больше на той стороне клубня, которую называют верхушкой. Противоположной стороной - основанием - клубень соединён со столоном. Из листьев картофеля через стебли в столоны постоянно оттекают органические вещества и в виде крахмала откладываются в верхушках. Верхушки столонов растут, утолщаются и к осени превращаются в крупные клубни.
Клубень это видоизменный подземный побег, доказательство в строении внутреннего строения клубня:
Клубнелуковица - напоминает луковицу, но имеет разросшееся донце для запаса питательных веществ. Гладиолусы, крокусы имеют.
надземные видоизменные побеги- колючки, усы, кочан
У винограда, огурца, дыни, тыквы часть побегов видоизменилась в усики.
Земляника имеет очень тонкие побеги с удлинёнными междоузлиями - усы. Они укореняются в узлах и дают начало новым растениям.
Надземными видоизменениями побега являются колючки дикой яблони, груши, боярышника, защищающие растения от поедания животными.
Ещё одним примером надземного видоизменения побега является клубень капусты кольраби. Клубни кольраби образуются в результате разрастания нижней части стебля с укороченными междоузлиями
Почка
зачаточный побег, состоящий из кроющих чешуек, укороченного стебля, зачатков листьев или цветков, конуса нарастания
На вершине побега обычно имеется верхушечная почка
В пазухах листьев пазушные (боковые) почки.
Почки, которые развиваются не в пазухе листа (на междоузлиях, листьях, корнях), называют придаточными.
Расположение пазушных почек повторяет расположение листьев на стебле. Тополь, вишня, черёмуха, берёза имеют очерёдное расположение почек.
На побегах сирени, бузины, жасмина и комнатных растений фуксии, пилеи, колеуса почки расположены супротивно. Для этих растений характерно такое же листорасположение.
После опадения листьев на побегах остаются листовые рубцы, над которыми располагаются пазушные почки.
Строение почки
это зачаточный побег , состоящий из кроющих чешуек, укороченного стебля, зачатков листьев или цветков, конуса нарастания
Снаружи почки покрыты плотными кожистыми почечными чешуями, защищающими их от воздействия неблагоприятных условий внешней среды.
В лупу на продольном разрезе почки хорошо виден зачаточный стебель, на верхушке которого находится конус нарастания, состоящий из клеток образовательной ткани.
На стебле расположены очень мелкие зачаточные листья. В пазухах этих листьев находятся зачаточные почки, они такие мелкие, что их можно разглядеть только в лупу. Таким образом, почка представляет собой зачаточный, ещё не развившийся побег.
Виды почек
- вегетативная (листовая) - внутри почки на зачаточном стебле только зачаточные листья
- генеративная (цветочная) - зачаточные бутоны или соцветия, они крупнее вегетативных и имеют более округлую форму
- смешанная - состоит из укороченного стебля с зачаточными листьями и цветками
функция почек - развитие побега
Кочан у капусты это видоизмененная почка. Кочерыжка -это видоизменный стебель, а листья кочана - это видоизменные листья
Стебель
осевой надземный орган растения, способный к неограниченному концевому росту
на нём развиваются листья, цветки, плоды с семенами.
Функции стебля
- проводит питательные вещества
- выносит листья к свету
- связывает надземную и подземную часть растения
- придает растению механическую прочность, является опорой
- запасает органические вещества
- осуществляет фотосинтез (только зеленые травянистые стебли)
- участвует в вегетативном размножении
Различают стебли по степени одревеснения травянистые и деревянистые
- одревеснение - отложение в оболочке клеток особого вещества - лигнина- происходит у стеблей деревьев и кустарников начиная со второй половины лета первого года жизни
По направлению роста стебли
1 Прямостоячие
растут вертикально вверх, имеют хорошо развитую механическую ткань. Могут быть одревесневшими и травянистыми
2 Вьющиеся стебли
поднимаясь вверх, обвивают опору (вьюнок полевой, фасоль, хмель).
3 Лазающие (цепляющиеся) стебли
поднимаются вверх, цепляясь за опору усиками (виноград, горох) или придаточными корнями, отрастающими от стебля (плющ).
4 Ползучие стебли
стелются по земле и могут укореняться в узлах (земляника, лапчатка)
5 Стелющийся
стелются по земле, но не могут укореняться (арбуз, дыня)
У некоторых растений (одуванчика, подорожника и др.) наличие стебля
можно определить только по листьям, которые к нему прикрепляются.
Такие стебли называются укороченными (одуванчик)
Строение стебля
В стебле можно выделить четыре слоя:
1. Кора
наружный слой состоит из кожицы, пробки и луба.
- Кожица прозрачная, пропускает солнечные лучи, покрывает молодые (однолетние) стебли снаружи. В ней имеются устьица, через которые происходит газообмен и испарение воды
- Пробка образована мёртвыми клетками с толстыми оболочками. Замещает с возрастом кожицу, в ней развиваются чечевички - маленькие бугорки с отверстиями, хорошо заметные снаружи, особенно у бузины, дуба и черёмухи. Чечевички образованы крупными клетками основной ткани с большими межклетниками. Через них осуществляется газообмен (ссылка на рисунок чечевичек).
Кожица и пробка - покровные ткани, они защищают расположенные глубже клетки стебля от излишнего испарения, различных повреждений, проникновения внутрь атмосферной пыли с микроорганизмами, вызывающими заболевания растений. У большинства деревьев на смену гладкой пробке приходит покрытая трещинами корка. Она состоит из чередующихся слоёв пробки и других отмерших тканей коры.
- Луб (флоэма) — проводящая ткань древесных (редко — травянистых) растений, придаёт прочность и осуществляет транспорт органических веществ.
Луб состоит из
Ситовидные трубки — это вертикальный ряд вытянутых живых клеток, у которых поперечные стенки пронизаны отверстиями (как у сита), ядра в этих клетках разрушились, а цитоплазма прилегает к оболочке. По ситовидным трубкам органические вещества, образовавшиеся в листьях, оттекают ко всем органам растения.
Клетки-спутницы - примыкают к боковым стенкам ситовидных трубок, из них через поры АТФ и нуклеиновые кислоты попадают в ситовидные трубки. создавая нисходящий ток. Клетки спутницы контролируют деятельность ситовидных трубок, при повреждении ситовидные трубки могут быстро восстанавливаться благодаря наличию клеток-спутниц.
Клетки-спутницы имеют ядра и цитоплазму с многочисленными митохондриями, в них происходит интенсивный обмен веществ
Лубяные волокна — вытянутые клетки с разрушенным содержимым и одревесневшими стенками представляют механическую ткань стебля -обеспечивают стеблю растения прочность . В стеблях льна, липы и некоторых других растений лубяные волокна развиты особенно хорошо и очень прочны. Из лубяных волокон льна изготавливают льняное полотно, а из лубяных волокон липы - мочало и рогожку.
Клетки основной ткани - в частности сердцевинные лучи, которые проходят через древесину и луб от сердцевины, выполняют запасающую и проводящую функции
2. Камбий
находится между корой и древесиной.
Это тонкий слой клеток образовательной ткани. Невооружённым глазом его увидеть нельзя, но можно почувствовать, удалив часть коры с поверхности древесины и проведя пальцами по обнажившемуся месту. Клетки камбия при этом разрываются, и их содержимое вытекает, увлажняя древесину. Весной и летом камбий активно делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины. Происходит рост стебля в толщину. При делении камбия клеток древесины образуется значительно больше, чем клеток луба. Осенью деление клеток замедляется, а зимой прекращается полностью.
В древесине видны годичные кольца -чередование весенней, летней и осенней древесины, что связанно с неравномерным делением камбия в разные сезоны года. Узкие годичные кольца свидетельствуют о недостатке влаги, о затенении дерева и о его плохом питании. У тропических деревьев нет годичных колец, так как там нет смены сезонов и камбий делится равномерно
3. Древесина (ксилема)
плотный, самый широкий слой стебля, который лежит под корой
Состоит из трёх видов клеток: сосудов, древесинных волокон и клеток основной ткани. Древесина выполняет опорную и транспортную функции: по ней переносится вода и минеральные вещества от корней к листьям (восходящий ток).
4. Сердцевина
рыхлый слой, расположенный в центре стебля.
Состоит из крупных клеток основной ткани с тонкими оболочками. Сердцевина служит для отложения питательных веществ. У некоторых растений (например, бузина) в сердцевине много межклетников, она рыхлая и хорошо заметна. У других растений (дуб) сердцевина, наоборот, очень плотная, и отличить её от древесины сложно. От сердцевины в радиальном направлении через древесину и луб проходят сердцевинные лучи. Они состоят из клеток основной ткани и выполняют запасающую и проводящую функции.
Особенности строения стебля однодольных растений:
- проводящие пучки закрытого типа (не содержат камбия), поэтому они к вторичному утолщению не способны - стебли полые внутри;
- проводящие пучки разбросаны по всему сечению стебля;
- на начальных этапах развития побега формируется первичная структура стебля, которая сохраняется в течение всей жизни.
Особенности строения стебля для двудольных растений:
- проводящие пучки открытого типа - то есть внутри пучка между ксилемой и флоэмой лежит камбий, поэтому они способны к вторичному утолщению - росту в толщину
- проводящие пучки расположены по кругу (в виде кольца);
Однако есть исключения: например, пальмы — древесные однодольные растения, у которых утолщение стволов происходит за счёт деятельности первичной образовательной ткани, а не камбия
у некоторых растений вместо сердцевины — полая воздушная полость (бамбук, тыква и другие)
У всех видов растений стебли растут в длину одинаково — за счёт конуса нарастания (верхушечной меристемы). Исключение составляют злаковые, у которых рост стебля происходит за счёт вставочной меристемы в узлах побега
Выделяют несколько видов меристем в зависимости от их расположения в теле растения:
- Верхушечные (апикальные). Расположены на верхушках корней и стеблей растения. При делении их клеток происходит рост корней вглубь, а стеблей вверх.
- Боковые (латеральные). Размещены в корне и стебле, на поперечном срезе имеют вид кольца. При делении их клеток идёт утолщение осевых органов (корня и стебля).
- Вставочные (интеркалярные). Это небольшие участки меристемы, оставшиеся от верхушечной в основании листьев. Они существуют временно и постепенно превращаются в другие ткани.
- Раневые. Образуются из других тканей в местах ранения растения.
Рост корней и стеблей растения не ограничен и продолжается в течение всей жизни
Вывод
Стебель состоит из 4 слоев - кора (кожица, пробка, луб), камбий, древесина, сердцевина
ссылка на рисунок Строения стебля древесного растения
Строение стебля двудольных и однодольных растений отличается :
Лист
- вегетативный орган высших растений, развивающийся на стебле, обладающий симметрией и ограниченным ростом.
Листья растений, как правило, служат местом образования органических
веществ из воды и углекислого газа. Для этого необходим свет, поэтому стебли выносят листья к свету. Листья могут быть крупными или мелкими.
три функции листа
1 фотосинтез
2 газообмен
3 испарение воды
Кроме этого, лист может быть хранилищем воды и запасных питательных веществ, органом вегетативного размножения и т.д.
Части листа
У большинства растений листья имеют зелёную окраску и состоят
из основания и листовой пластинки.
У большинства листьев между пластинкой и основанием имеется суженная стеблевидная часть - черешок. Такие листья называют черешковыми. Черешковые листья имеют яблоня, вишня, клён, берёза.
У листьев таких растений, как алоэ, пшеница, цикорий, лён, черешков нет. Их называют сидячими.
Иногда основание имеет парные выросты - прилистники (рис. 40)
Листорасположение
очерёдное, или спиральное
- листья растут по одному в узле и располагаются на стебле поочерёдно по спирали (рис. 34). Имеют береза, ива, рожь, и другие.
супротивное
Листья растут по два в узле - один лист против другого, например у клена, сирени, крапивы, фуксии.
мутовчатое
листья развиваются по три и более в узлах, как например у элодеи, олеандра.
Формы листьев
По форме листья бывают
овальными, сердцевидными, игольчатыми и т. д.
По форме края пластинки листья имеет
зубчатый, пильчатый, цельнокрайний край и т.д.
Листья могут быть простые и сложные
Простые листья, состоящие из одной листовой пластинки, характерны для берёзы, клёна, дуба, черёмухи и др. (рис. 41, а).
Сложные листья состоят из нескольких листовых пластинок, соединённых с общим черешком небольшими черешками. Такие листья у ясеня, рябины, малины и других растений (рис. 41, б).
Жилкование
Листовые пластинки в разных направлениях пронизаны проводящими пучками, которые называют жилками (рис. 42). Жилки не только проводят растворы питательных веществ, но и придают листу прочность.
паралельное жилкование
жилки расположены параллельно одна другой, как у многих однодольных растений (пшеница, ячмень, рожь, лук и др.)
дуговое жилкование
жилки идут почти параллельно краю листа, но сближаются у его верхушки и у основания (ландыш, подорожник ).
сетчатое жилкование
жилки у них, как правило, многократно ветвятся и образуют сплошную сеть (двудольные растения) .
Строение листа
кожица -
сверху и снизу лист покрыт тонкой прозрачной кожицей, её клетки предохраняют лист от повреждений и высыхания.
Среди бесцветных и прозрачных клеток кожицы встречаются устьица
мякоть листа
- состоит из клеток основной ткани паренхимы
столбчатая ткань
-два-три слоя, непосредственно примыкающие к верхней кожице, образованы плотно прилегающими друг к другу клетками удлинённой формы. Они напоминают почти одинаковой величины столбики, поэтому верхнюю часть основной ткани листа называют столбчатой. В цитоплазме этих клеток особенно много хлоропластов. Такая организация клеток способствует тому что солнечные лучи пронизывают клетки насквозь и всем достается достаточное количество света.
губчатая ткань
под столбчатой тканью лежат более округлые или неправильной формы клетки. Они неплотно прилегают друг к другу, в беспорядке, между ними межклетники - пространства заполненные воздухом. Хлоропластов в этих клетках меньше, чем в клетках столбчатой ткани. Такая организация клеток ткани способствует быстрому распространению углекислого газа между клетками по всему листу. Также в губчатой ткани вода испаряется в межклетники и через устьица выводиться наружу, охлаждая лист.
жилки
- если рассмотреть под микроскопом поперечный разрез листовой пластинки, в ней можно увидеть проводящие пучки листа жилки, состоящие из сосудов, ситовидных трубок и волокон (рис. 44).
- волокна - придают листу прочность.
- По сосудам передвигается вода и растворённые в ней минеральные вещества
- По ситовидным трубкам из листьев к корням передвигаются растворы органических веществ.
Рассмотрите на рисунке ниже изображение сосудов. ситовидных трубок и волокон (рисунок отсюда взят)
ниже еще один рисунок строения листа
Форма, размеры и строение листьев в значительной степени зависят от условий обитания растений.
Листья и фактор влажности Листья растений влажных мест обычно
крупные, с большим количеством устьиц. С поверхности этих листьев испаряется много влаги. К таким растениям относятся часто выращиваемые
в комнатах монстера, фикус, бегония. Листья растений засушливых мест невелики по размеру и имеют приспособления, уменьшающие испарение. Это густое опушение, восковой налёт, относительно небольшое число устьиц и др. У некоторых растений (алоэ, агава) листья мягкие и сочные. В них запасается вода.
Листья и условия освещения. Листья теневыносливых растений имеют
всего 2-3 слоя округлых, неплотно прилегающих друг к другу клеток.
Крупные хлоропласты расположены в них так, что не затеняют друг друга.
Теневые листья, как правило, более тонкие и имеют тёмно-зелёную окраску,
так как содержат больше хлорофилла. У растений открытых мест мякоть листа насчитывает несколько слоёв плотно прилегающих друг к другу столбчатых клеток. В них содержится меньше хлорофилла, поэтому они имеют более светлую окраску. И те, и другие листья иногда можно встретить в кроне одного и того же дерева (рис. 45).
Видоизменения листьев
В процессе приспособления к условиям окружающей среды листья у некоторых растений видоизменились, потому что стали играть роль, не свойственную типичным листьям. Например, у барбариса и шиповника часть листьев видоизменилась в колючки (рис. 46). Превратились в колючки и листья кактусов: они испаряют меньше влаги и защищают растения от поедания животными. Чешуи луковиц чеснока и лука - тоже видоизменённые листья.
У гороха верхние части листьев превращены в усики. Они служат для
поддержания стебля растения в вертикальном положении.
Рост и развитие побега
Из почки развивается побег.
Когда почечные чешуи опадают, начинается интенсивный рост побега.
Побег удлиняется за счёт деления клеток конуса нарастания (образовательная ткань). Молодые клетки растут, образуя новые участки стебля с листьями и почками.
По мере удаления от верхушечной точки роста способность клеток к делению ослабевает и вскоре совсем утрачивается.
Новые клетки превращаются в клетки покровной, основной, механической или проводящей ткани побега в зависимости от места расположения.
Помимо верхушечного роста, у большинства растений происходит удлинение междоузлий побега за счёт вставочного роста. Например, у пшеницы, бамбука и других злаков вставочный рост осуществляется в результате деления и роста клеток, находящихся в основаниях всех междоузлий. Благодаря этому молодые стебли некоторых растений растут очень быстро. Например, стебли бамбука за сутки могут вырасти более чем на метр.
Ростом и развитием побегов можно управлять. Если удалить верхушечную почку, то побег перестаёт расти в длину, но зато у него появляются боковые побеги. Подрезая побеги, садоводы придают деревьям и кустарникам определённую форму.
Установлено, что от формы кроны зависят долголетие и урожайность плодовых деревьев, а также качество плодов. Формирование кроны у плодовых деревьев обрезкой проводят, как правило, весной, до распускания почек. При весенней посадке обрезку делают сразу, при осенней - ранней весной, до набухания почек. При обрезке верхушки побегов у молодых деревьев почти на неделю задерживается распускание почек. Это ослабляет испарение воды надземной частью растения и позволяет ему лучше укорениться. Для ослабления роста побега проводят прищипку его верхушки. Прищипкой можно ускорить окончание ростовых процессов и способствовать формированию плодовых органов из пазушных почек.
Плоды
функция плода - защита и распространение семян
строение плода
Плод состоит из околоплодника и семян.
Околоплодник - разросшиеся и видоизменившиеся стенки завязи. Часто в образовании околоплодника участвуют и другие части цветка: основания тычинок, лепестков, чашелистиков, цветоложе.
Семена образуются из семязачатков.
классификация плода
Если в цветке только один пестик, то плод, развившийся из него, называют простым (пшеница, горох, вишня).
Из цветка, имеющего несколько пестиков, формируется сборный, или сложный, плод (малина, ежевика) (рис. 62).
Соплодие образуется из целого соцветия в результате срастания нескольких плодов и превращения их в единое целое (ананас, инжир, шелковица, свёкла) (рис. 63).
По количеству семян плоды разделяют на односемянные и многосемянные.
В зависимости от количества воды в околоплоднике различают сочные и сухие плоды. Созревшие сочные плоды имеют в составе околоплодника сочную мякоть.
Ягодовидные плоды (рис. 64). Так называют плоды с сочным околоплодником, чаще всего многосемянные. Ягода - сочный плод с мякотью, покрытой снаружи тонкой кожицей. Внутри плодов смородины, клюквы, черники, томатов, винограда много мелких семян. Встречаются и односемянные ягоды,
например у барбариса, финиковой пальмы. В образовании яблока, кроме
завязи, принимают участие нижние части тычинок, лепестков, чашелистиков
и цветоложе. Семена лежат в плёнчатых сухих камерах. Такие плоды имеют яблоня, айва. У тыквины семена лежат в сочной мякоти плода, наружный
слой околоплодника деревянистый (например, у тыквы, огурца). Лимон,
апельсин тоже имеют ягодовидный плод, называемый гесперидий или померанец.
Костянковидные плоды. К ним относятся плоды с сочной мякотью
и твёрдой косточкой (рис. 65). Костянка - сочный плод с тонкой кожицей,
мякотью и одревесневшим внутренним слоем околоплодника - косточкой,
внутри которой находится одно семя. Костянки имеют вишня, слива, абрикос, черёмуха. У некоторых растений костянки многосемянные, например
у бузины, крушины. У многокостянки, на белом коническом сухом цветоложе расположены многочисленные сочные костянки. Такой плод у малины, костяники. Созревшие сухие плоды сочной мякоти не имеют.
Ореховидные плоды. Это односемянные нераскрывающиеся плоды с сухим околоплодником (рис. 66). У ореха околоплодник жёсткий, деревянистый, семя лежит свободно. Такие плоды имеют лещина, фундук. У гречихи плод - орешек (маленьких размеров). У жёлудя околоплодник менее жёсткий, чем у ореха, у основания плод окружён чашевидной плюской (защитным покровом). Такие плоды имеет дуб. Семянка - сухой плод, околоплодник которого прилегает к единственному семени, но не срастается с ним. Такие плоды образуются у подсолнечника. Зерновка - сухой плод, у которого плёнчатый околоплодник срастается с семенной кожурой единственного семени, как у пшеницы и кукурузы.
Коробочковидные плоды (рис. 67). Это многосемянные, обычно раскрывающиеся плоды с сухим околоплодником. Боб - сухой плод, который
вскрывается двумя створками. Когда боб созревает, створки его подсыхают
и, скручиваясь, выбрасывают семена. Такие плоды у фасоли, гороха, бобов,
акации. Стручок, как и боб, имеет две створки, но семена в стручке рас
полагаются не на створках, как у боба, а на перегородке плода. Стручки
характерны для сурепки, капусты, редиса, репы, брюквы, редьки, левкоя.
Коробочки развиваются у льна, хлопчатника, мака, фиалки, табака,
тюльпана. Многочисленные семена этих растений высыпаются через специальные отверстия или трещины в стенке коробочки.
Расnространение семян с помощью ветра и воды
Семена ивы, тополя, осины, покрытые белыми пушистыми волосками, распространяются ветром на большие расстояния. Ветром разносятся на своих <<парашютиках> и плоды одуванчика. Плоды берёзы, ясеня, клёна, имеющие крыловидные выросты, сильный ветер может сорвать и унести далеко от дерева, на котором они созрели (рис. 68).
Водой распространяются плоды и семена не только водных, но и некоторых наземных растений. Ольха часто растёт по берегам рек. Её плоды, попадая в воду, не тонут, течение уносит их далеко. Плоды кокосовой пальмы
с одного острова на другой переносятся морскими течениями.
Расnространение семян саморазбрасыванием
Это явление можно наблюдать у многих растений. Например, если задеть плод растения недотрога, то его створки разрываются, скручиваются и с силой разбрасывают семена. То же самое происходит и с плодами гороха и фасоли. Поэтому их собирают, не дожидаясь полного высыхания створок плода, иначе они выбросят семена. Разбрасывание семян можно наблюдать у кислицы, мака, виолы и других растений. Расстояние, на которое отбрасываются семена, обычно не превышает 15-20 см, поэтому такой способ распространения значительно уступает другим (рис. 69).
Расnространение семян с помощью животных и человека
Семена и плоды многих растений иногда невольно распространяют животные и люди. Плоды таких растений, как репейник, или лопух, и череда, снабжены острыми зубчиками и крючками. С их помощью плоды прицепляются к шерсти животных или к одежде людей, которые и разносят их на значительные расстояния. У некоторых растений, например у фиалки душистой, на семенах имеются сочные мясистые придатки. Эти придатки - лакомая пища для муравьёв, которые и разносят семена растения. Сочные плоды рябины, бузины, брусники, черники, черёмухи и других растений поедают животные, в основном птицы. Находящиеся в них семена защищены твёрдой оболочкой, поэтому они не перевариваются и вместе с помётом попадают в почву. Причём иногда такие семена прорастают на очень далёком расстоянии от мест их созревания (рис. 70).
Строение семян
Жизнь цветкового растения начинается с семени.
Зачатки вегетативных органов (корня, побегов) семенного растения закладываются в процессе формирования семени. Семена очень разнообразны не только по внешнему виду, но и по форме, размерам, массе
Семя состоит из семенной кожуры, зародыша и содержит запас питательных
веществ. Зародыш - зачаток будущего растения. Запас питательных веществ
семени большинства видов находится в особой запасающей ткани - эндосперме. В зародыше различают зародышевые корешок, стебелёк, почечку
и семядоли. Семядоли - это первые листья зародыша растения.
У тыквы, фасоли, стрелолиста, частухи зрелое семя состоит лишь из зародыша и семенной кожуры. У таких семян запас питательных веществ находится в клетках зародыша, в основном в семядолях.
У фасоли, гороха, яблони и многих других растений зародыши семян
имеют две семядоли. Эти растения называют двудольными (рис. 26, а).
Растения, имеющие в зародыше семени одну семядолю, называют одно
дольными (рис. 26, б). К ним относят пшеницу, лук, кукурузу и др.
Семя пшеницы одето золотисто-жёлтым кожистым околоплодником. Он так
плотно сросся с семенной кожурой, что разделить их невозможно. Поэтому
правильнее говорить не семя пшеницы, а плод, называемый зерновкой.
Итак, семена имеют семенную кожуру и зародыш. У двудольных растений
зародыш содержит две семядоли, а запасные питательные вещества обычно
находятся либо в самом зародыше, либо в эндосперме. Зародыш однодольных имеет только одну семядолю, а питательные вещества находятся, как
правило, в эндосперме.
Эндосперм обеспечивает питательными веществами развивающийся зародыш.
У одних растений в нём преобладают углеводы, у других - белки, у третьих - жиры.
• Семя, как правило, относят к генеративным органам. Но семя - особая
многоклеточная структура сложного строения. Это зачаточный организм, дочернее растение, развивающееся на материнском. Ему присущи все жизненные функции организма.
Минеральное питание растений. Удобрения
Из ПОЧВЫ через корни в растения поступают вода и растворённые в ней минеральные соли, т. е. происходит минеральное питание.
Больше всего растению нужны азот, калий и фосфор. Остальные вещества требуются в небольших количествах.
Но если растение не получает хотя бы одно из нужных веществ, то процессы его жизнедеятельности резко нарушаются. Избыток других веществ не заменяет недостающих. Это происходит потому, что каждое питательное вещество выполняет в растении свои функции. Например, выяснено, что вещества, содержащие азот, способствуют росту растений, содержащие фосфор - скорейшему созреванию плодов, а содержащие калий - быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.
Почва и внесение удобрений
это верхний слой земли, обладающий особым свойством - плодородием, способностью обеспечивать растения питательными веществами и влагой, создавать условия для их жизнедеятельности.
В природе опавшая листва, погибшие растения и животные перегнивают
и обогащают почву минеральными веществами. Сельскохозяйственные растения активно поглощают минеральные вещества из почвы, но так как человек собирает урожай, то минеральные вещества в почву не возвращаются.
Чтобы восполнить их содержание, в почву вносят органические и минеральные удобрения.
Азотные и калийные удобрения хорошо растворяются в воде, поэтому
их вносят в почву весной перед посевом семян.
Фосфорные удобрения плохо растворяются в воде, поэтому их вносят в почву осенью, чтобы они постепенно растворились и к весне стали доступны растениям.
Органические удобрения - это отмершие части растений и продукты
жизнедеятельности животных (перегной, торф, навоз, птичий помёт).
В почве органические вещества разрушаются до минеральных веществ
и используются растениями. Особенно ценным органическим удобрением
является навоз, он содержит все необходимые растениям вещества. Обычно
навоз вносят в почву осенью, и он постепенно разлагается до минеральных
веществ, пригодных для усвоения растениями.
Навоз перегнивает медленно, поэтому растения обеспечиваются питанием на несколько лет.
методы
по окраске, форме, размерам растения можно определить, каких веществ ему не хватает (рис. 76).
при недостатке азота растение становится бледно-зелёным
при нехватке фосфора у картофеля желтеют и отмирают ткани по краям листа
признаком недостатка калия служит появление на листьях бурых пятен
при избытке в почве солей азота растение сильно вытягивается в длину, в клубнях картофеля снижается содержание крахмала, у многих растений в клетках накапливаются нитраты.
Употребление в пищу овощей, содержащих избыток нитратов, оказывает вредное влияние на здоровье человека. :Кроме того, внесение больших доз удобрений ведёт к их вымыванию дождями или поливами в пруды, реки, озёра, отчего в водоёмах гибнут рыбы и другие организмы.
два способа внесения удобрений в почву:
внутрипочвенное внесение или поверхностное (разбрасывание).
Фотосинтез
Процесс образования органических веществ из неорганических (углекис
лого газа и воды) в хлоропластах с использованием энергии света называют фотосинтезом (от греч. фотос свет, синтез - соединение)
Фотосинтез протекает в две фазы: световую и темновую.
световая
Энергия света, поглощённая хлорофиллом, преобразуется в
энергию электронов, за счёт которой идёт синтез АТФ и образование НАДФ∙2Н. Процесс происходит на мембранах тилакоидов.
В световую фазу протекают следующие параллельные процессы:
1) возбуждение электронов хлорофилла энергией света и перемещение возбуждённых электронов на мембране тилакоидов;
2) синтез молекул АТФ за счёт энергии возбуждённых электронов –
фосфорилорование;
3) фотолиз (разложение) молекул воды за счёт энергии света, образование кислорода и протонов водорода:
Н2О → ½О2↑ + 2Н+ + 2ḕ
4) соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование
НАДФ∙2Н. Из клетки выделяется кислород.
темновая
Темновая фаза протекает в строме хлоропластов. В результате циклических реакций происходят фиксация СО2, активирование промежуточных веществ за счёт энергии АТФ, восстановление углерода за счёт НАДФ∙2Н и синтез глюкозы:
6СО2 + НАДФ∙2Н + АТФ → С6Н12О6 + НАДФ+ + АДФ
Значение фотосинтеза
Фотосинтез обеспечивает образование органических веществ из неорганических. Образовавшийся кислород обеспечивает дыхание и жизнь всех аэробных организмов.
У большинства высших растений фотосинтез происходит в клетках листьев.
В связи с этим строение листьев имеет приспособления для улавливания света:
- широкая и плоская листовая пластинка;
- листья, расположенные на стебле так, чтобы они не затеняли друг друга;
- прозрачная кожица, через которую свет проникает внутрь листа.
Но у некоторых растений, например кактусов, фотосинтез протекает в клетках стебля, содержащих хлоропласты
В растениях, как правило, образуется больше органических веществ, чем может быть немедленно израсходовано для роста и других жизненных процессов. Неиспользованная часть органических веществ запасается в семенах, клубнях, луковицах и других органах растений. Наиболее важным и часто запасаемым растениями веществом является крахмал.
Созданные в процессе фотосинтеза органические вещества - источник пищи и энергии для всего живого на Земле. За миллиарды лет на нашей планете накопились большие запасы органических веществ в виде каменного угля и торфа. Всё это бывшие растения, в которых запасена преобразованная солнечная энергия. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород. Именно благодаря фотосинтезу поддерживается постоянство газового состава в атмосфере. В атмосфере содержится около 21 % кислорода и 0,03 % углекислого газа. В использовании растением солнечной энергии проявляется св.язь между
Землёй и космосом. На космическую роль растений указывал известный
русский учёный Климепт Аркадьевич Тимирязев. Благодаря фотосинтезу ежегодно запасается огромное количество преобразованной солнечной
энергии. Поглощение в процессе фотосинтеза углекислого газа служит препятствием для увеличения его содержания в атмосфере. Человек широко
использует продукты фотосинтеза не только в пищу, но и в хозяйственной
деятельности как строительный материал, сырьё для производства вискозного шёлка, бумаги, спирта, лекарственных препаратов и др.
Зелёное растение, используя энергию солнечных лучей, само создаёт
органические вещества из неорганических (углекислого газа и воды), выделяя при этом кислород. Значит, оно не нуждается в получении органических
веществ из окружающей среды.
Поэтому зелёные растения относят к автотрофным (от греч. автос - сам и трофе - пища) организмам.
Таким образом, у растений можно выделить два типа питания:
минеральное, обеспечивающее растение водой и минеральными веществами, и фотосинтез, в процессе которого образуются необходимые органические вещества (ссылка на рисунок).
Дыхание растений
Специальных органов дыхания у растения нет.
Жизненные процессы протекают во всех живых клетках, следовательно, все
части растения, состоящие из живых клеток, дышат.
Наиболее интенсивно дышат растущие органы растения, очень слабо - сухие семена. Сухие семена находятся в состоянии покоя, и поэтому все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхания, у них протекают очень слабо.
У высших растений ведущую роль в газообмене играют устьица в кожице
листьев и зелёных стеблей, и чечевички пробкового слоя коры (рис. 82).
У крупных растений между рыхло расположенными клетками имеются воз
душные пространства (межклетники), из которых кислород поступает в клетки.
Надземная часть растения окружена воздухом. Так как в почве значительно меньше кислорода, чем в воздухе, в растениеводстве используют различные приёмы, улучшающие дыхание корней, например рыхлят почву для увеличения притока воздуха к корням.
Растения дышат круглые сутки - и на свету, и в темноте. Но на свету в растениях протекают два взаимосвязанных процесса - фотосинтез и дыхание.
На свету растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
Но они и дышат, т. е. поглощают кислород, хотя и в гораздо меньших количествах, чем выделяют при фотосинтезе. Углекислого газа при фотосинтезе
растения поглощают гораздо больше, чем выделяют при дыхании. Так,
в солнечный день растения выделяют в 10-20 раз больше кислорода, чем
поглощают его при дыхании. Во время фотосинтеза поглощается энергия
солнечного света и из неорганических создаются органические вещества.
Во время дыхания растение расходует органические вещества, а энергия,
необходимая для жизнедеятельности, освобождается. Дыхание во всех живых
клетках органов растения происходит непрерывно. Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания.
Сравнительная схема дыхания и фотосинтеза отсюда
Для запоминания заполните таблицу
При выращивании культурных растений необходимо заботиться о том, чтобы
им было достаточно воздуха.
Особенно страдают от нехватки воздуха сельскохозяйственные растения на заболоченных почвах, поэтому сильно увлажнённые земли осушают, в результате улучшается снабжение корней воздухом.
Дыханию листьев препятствует слой пыли, который оседает на них из воздуха. Твёрдые мельчайшие частицы закрывают устьица и мешают поступлению
воздуха внутрь листа. Поэтому комнатные растения следует периодически очищать от пыли. Отрицательное воздействие на растения оказывают и вредные примеси в воздухе - результат выбросов промышленных предприятий. Вот почему при озеленении городов и населённых пунктов высаживают растения, устойчивые к вредным веществам и запылённости воздуха. Такими свойствами обладают тополь, липа, жёлтая акация, дуб, каштан, ель и некоторые другие растения.
Передвижение веществ у растений
От корня вода и минеральные вещества передвигаются ко всем органам
растения по сосудам (восходящий поток), а от листьев из фотосинтезирующих тканей органические вещества передвигаются ко всем органам растения
по ситовидным трубкам (нисходящий поток) (рис. 84).
Органические вещества передвигаются по лубу как вверх, так и вниз. По cocyдам древесины вещества могут передвигаться только вверх.
Зная, как передвигаются в растении питательные вещества, можно управ
лять их движением. Например, если обрезать боковые побеги у томата
и винограда, можно направить к плодам те органические вещества, которые
использовались бы при развитии удалённых побегов. Это ускорит созревание
плодов и увеличит урожай.
Органические вещества, накопленные в семенах, служат для питания развивающегося зародыша, а накопленные в корневищах, луковицах, клубнях
используются для образования новых органов. У деревьев и кустарников основные запасы органических веществ откладываются в сердцевине и древесине. Весной эти вещества растворяются в воде и по сосудам поднимаются к распускающимся почкам.
Выделение у растений
Выделение у растений - это процесс выведения из организма продуктов обмена веществ, избытка воды, солей, различных веществ, которые формируются в процессе жизнедеятельности растительного организма
У растений, в отличие от животных, нет специальной выделительной
системы, и оно осуществляется специализированными клетками и тканями
в составе вегетативных органов.
У растений продукты обмена веществ накапливаются в вакуолях клеток, в специальных хранилищах, например в смоляных ходах у хвойных, млечных ходах у одуванчика и молочая. У многолетних растений они накапливаются в коре, иногда в древесине.
Удаление продуктов жизнедеятельности у растений происходит через корни и опавшие листья. Установлено, что к осени в клетках листьев накапливаются вредные для растения вещества, которые удаляются из растения вместе с опадающими листьями.
Через устьица и чечевички из растения удаляется углекислый газ.
У некоторых растений есть особые водяные устьица - гидатоды для выделения
избытка воды из внутренних тканей листа в виде капель. Обычно они рас
полагаются на верхушке и по краям листа.
Выделение сахаров у растений осуществляется специальными образованиями - нектарниками. У большинства растений они находятся в цветках, а у некоторых - на стеблях и листьях. Нектар обладает бактерицидными свойствами и защищает завязь цветка от микроорганизмов. К тому же нектар наряду с окрашенным венчиком и ароматом цветков играет важную роль в привлечении насекомых, осуществляющих перекрёстное опыление.
Через специальные железы растений в атмосферу выделяются летучие вещества, в том числе эфирные масла. К эфиромасличным растениям относятся пеларгония, мята, мелисса, эвкалипт.
Опавшие листья растений содержат неорганические и органические вещества
и представляют собой очень ценное удобрение. Поэтому садоводы заклады
вают листья в компостные кучи. Благодаря опавшим листьям почва в лесу
ежегодно обогащается перегноем. Вот почему их не надо жечь. Вполне понят
но, что сбор опавших листьев отрицательно сказывается на жизни деревьев.
Но следует учитывать, что в городах, где почва и воздух загрязнены выхлопными газами автомобилей, выбросами промышленных предприятий,
в листьях накапливаются ядовитые вещества. Поэтому их нельзя использо
вать для приготовления компоста, а почву следует регулярно удобрять.
Листопад
У растений продукты жизнедеятельности удаляются во время
листопада (рис. 89).
Установлено, что к осени в клетках листьев накапливаются вредные для растения вещества, которые удаляются из растения вместе с опадающими листьями.
Сигналом к наступлению листопада служит сокращение светового дня.
Установлено, что деревья вблизи уличных фонарей сохраняют листья дольше, чем растущие вдали от них.
Опадение листьев связано с появлением у основания листа отделительного слоя из легко разъединяющихся клеток (рис. 90). Поэтому даже при небольшом ветре листья опадают.
Массовый листопад, приводящий к полной потере листьев, происходит у растений умеренного пояса с наступлением зимы, а у растений субтропиков и тропиков в засушливый период.
У древесных растений умеренных широт подготовка к листопаду начинается задолго до наступления морозов. Зимой корни многих растений не могут
всасывать из почвы холодную воду. Чтобы не погибнуть от недостатка влаги,
деревья и кустарники сбрасывают листья. Перед листопадом листья меняют свою окраску с зелёной на жёлтую, оранжевую, красную и др. Это связано
с тем, что к осени происходит старение листьев. В них накапливаются про
дукты обмена веществ, разрушается зелёный пигмент - хлорофилл. Более
стойкие пигменты (красные, жёлтые и др.) сохраняются и придают листьям
осеннюю окраску.
Листопад играет важную роль в жизни леса опавшие листья перегнивают и служат хорошим удобрением, предохраняют корни от вымерзания. Но не все растения сбрасывают листья. Некоторые сохраняют их всю зиму. Это вечнозе
лёные кустарнички: брусника, вереск, рододендрон, клюква (рис. 91).
Называя некоторые растения вечнозелёными, надо помнить, что листья
этих растений не вечны. Они живут несколько лет и опадают, но не одно
временно. На новых побегах этих растений вырастают новые листья.
Мелкие плотные листья этих растений, слабо испаряющие воду, сохраняются под снегом. С зелёными листьями зимует большинство хвойных
деревьев и кустарников. Некоторые травы, например земляника, клевер,
чистотел, тоже уходят под снег зелёными.
Движение растений
Растения не способны к активному передвижению, но у них есть движения обусловленные ростом в ответ на различные воздействия - тропизмы, настии, таксис ,нутации
Раздражение воспринимается рецепторами (листовые подушечки, моторные клетки), сигналы из внешней среды передаются ситовидным трубкам флоэмы или от основной паренхимы к органам, реагирующим на них движением. Проведение возбуждения осуществляется с помощью биопотенциалов, фитогормонов или других веществ.
видео про движения
ниже рисунок про настии (ссылка)
Примером термонастии может служить быстрое закрывание цветков у многих весенних растений при понижении температуры воздуха и открывание их при её повышении. Цветки крокуса и тюльпана, например, реагируют на изменения температуры, равные соответственно 0,2 и 1 °C. (ниже рисунок отсюда)
Настии это движение органов , обусловленные особенностями самого растения и проявляется при воздействии факторов окружающей среды - температура, влажность и др
Нутации это вращательные движения верхушек растущих органов , выраженно у вьющихся растений
Таксис растений - двигательные реакции в ответ на односторонне действующий стимул, свойствен для свободно передвигающихся например хламидомонады
Тропизмы это ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды - растут в направлении раздражителя. Например фототропиз- изменение направления роста в сторону света