Вегетативные органы растений

ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ

К вегетативным органам растений относятся: побег (состоит из стебля с листьями и почками) и корень.

1.1. Побег – надземный осевой орган растений. Обладает способностью к неограниченному росту. Первый (главный) побег растения образуется из зародышевого побега. Побеги второго, третьего и т.д. порядков развиваются из боковых почек.

Узел – место прикрепления листа к стеблю. Междоузлие – расстояние между соседними узлами. Пазуха листа - угол между черешком листа и стеблем.

Ветвление стебля необходимо для увеличения площади соприкосновения со средой. Верхушечное ветвление (дихотомическое) – наиболее древнее, верхушка главной оси дихотомически ветвится и дает начало двум осям следующего порядка (многоклеточные водоросли, мхи, плауны).

Боковое ветвление – от главной оси отходят боковые оси: моноподиальное (ель), симподиальное (черемуха), ложнодихотомическое (клён).

Рис.2. Типы ветвления: А - дихотомическое, Б – моноподиальное, В – симподиальное, Г – ложнодихотомическое.

По характеру расположения в пространстве побеги бывают: прямостоячие (1), приподнимающиеся (2), ползучие (3), стелющиеся (4), вьющиеся (5), лазающие (6).

Рис.3. Типы побегов по характеру расположения в пространстве.

Почка – укороченный зачаточный побег. В зависимости от расположения на побеге различают почки: а) верхушечные – на концах главных и боковых побегов, обеспечивают удлинение и рост побегов; б) боковые или пазушные – развитие боковых побегов;

в) придаточные – образуются на взрослых частях стебля, корня и листа.

Спящие почки – могут оставаться нераскрытыми много лет, в случае повреждения растения возобновляют его рост.

Выводковые почки – вид придаточных почек, образуются на листьях некоторых растений, они падают на почву и развиваются во взрослое растение (например, каланхое).

В зависимости от внутреннего строения различают почки вегетативные (в них – зачаточный стебель и листья) и генеративные (цветочные) (имеют зачатки цветков или соцветий).

Рис.4. Виды почек: А – вегетативная, Б – генеративная, В – смешанная; 1 – зачаточный побег, 2 – почечные чешуи, 3 – зачаточные цветки, 4 – зачаточные листья.

1.2. Строение стебля древесного растения

На поперечном срезе стебля древесного растения различаются несколько слоёв (рис.5): наружный – кора, под корой – древесина, в центре – сердцевина. Молодые стебли снаружи покрыты кожицей – первичной покровной тканью, которая замещается пробкой – вторичной покровной тканью.

Рис. 5. Поперечный срез стебля древесного растения

Луб – проводящая ткань, состоящая из ситовидных трубок с клетками-спутницами, паренхимы и волокон. Ситовидные трубки: образованы живыми клетками, на поперечных стенках которых имеются многочисленные отверстия (напоминающие «сито»); отсутствует ядро; функция – нисходящий ток растворов органических веществ от листьев ко всем частям растения.

Древесина – проводящая ткань, состоящая из сосудов и трахеид, а также в состав входят паренхима и волокна. Трахеиды – удлиненные мертвые клетки. Сосуды – мёртвые клетки, расположенные друг над другом, с отверстиями на поперечных стенках. Функция – восходящий ток веществ (растворов минеральных веществ от корня к другим частям растений).

Между лубом и древесиной находится камбий – слой клеток боковой образовательной ткани (боковой меристемы); обеспечивает рост стебля в толщину за счёт деления клеток. Годичное кольцо – прирост древесины по толщине стебля за год.

Рис. 6. Строение стебля древесного растения (поперечный срез)

1.3. Лист

Лист – один из основных вегетативных органов высших растений, выполняющий в типичном случае функцию воздушного питания; занимает боковое положение на стебле (оси побега).

Лист выполняет три основные функции:

– фотосинтез – образование в хлоропластах при помощи солнечной энергии органических веществ (глюкоза) из простых неорганических соединений (СО₂ и Н₂О) с выделением свободного кислорода;

– дыхание (газообмен) – поглощение О₂ и выделением СО₂ и энергии в результате окисления органических веществ. Количество О₂ выделяемое растением при фотосинтезе в 10 – 30 раз больше количества О₂ поглощаемого при дыхании.

– транспирация – испарение растениями воды.

Лист состоит из листовой пластинки и черешка.  Листья, имеющие черешок, называются черешковыми (клен, осина, сирень, тополь, лютик и др.), не имеющие его – сидячие (кукуруза). У большинства однодольных (сем. Злаковые, Орхидные, Осоковые) и некоторых двудольных (сем. Зонтичные) основание листа сильно разрастается, охватывает целиком побег и образует трубку – влагалище, которое защищает стебель и почки от проникновения вредных организмов, от неблагоприятных факторов среды.

Рис. 7. Типы листьев: А – черешковый, Б – сидячий, В – влагалищный; 1 – листовая пластинка, 2 – черешок, 3,4 – прилистники, 5 – листовое влагалище.

В зависимости от количества листовых пластинок выделяют простые и сложные листья. Лист называется простым, если он имеет одну листовую пластинку. В отличие от простых у сложных листьев на одном черешке (рахисе) располагается несколько обособленных пластинок, с собственными черешками.

Рис. 8. Типы сложных листьев

По форме листовой пластинки различают (рис. 7.2, 7.3):

– округлые (длина и ширина пластинки примерно одинаковы – осина, груша обыкновенная);

– сердцевидные (с сердцевидным основанием и заостренной верхушкой, длина превышает ширину – липа мелколистная, сирень);

– почковидные (округлые с тупой выемкой у основания, ширина больше длины – копытень европейский);

– стреловидные (с острыми лопастями у основания направленными книзу – стрелолист обыкновенный);

– копьевидные (с острыми лопастями основания, расходящимися в стороны под прямым углом – щавель малый, вьюнок полевой);

– линейные (продолговатые, длина которых превышает ширину более чем в 10 раз – тимофеевка луговая, ежа сборная);

–игольчатые (сосна обыкновенная, ель европейская) и др.

Рис. 9. Формы листовой пластинки. Особые формы листьев: 1 – игольчатый лист; 2 – сердцевидный; 3 – почковидный; 4 – стреловидный; 5 – копьевидный; 6 – серповидный лист.

Рис. 10. Морфологические признаки листовой пластинки

А – форма основания: 1 – клиновидная, 2 – округлая, 3 – сердцевидная, 4 – усеченная, 5 – стре­ловидная, 6 – копьевидная, 7 – неравнобокая, 8 – суженная.

Б – форма верхушки: 1 – тупая, 2 – усе­ченная, 3 – острая, 4 – за­ос­тренная, 5 – остроконечная, 6 – выемчатая.

В – форма края: 1 – цельный, 2 – зубчатый, 3 – пильчатый, 4 – двоякопильчатый, 5 – городчатый, 6 – выемчатый, 7 – волнистый.

Г – жилкование: 1 – дихотомическое, 2 – пальчатое, 3 – перистое, 4 – параллельное, 5 – дуговое.

В зависимости от расчленения листовой пластинки выделяют (рис. 11.):

– лопастные – с лопастями с менее чем половина ширины полупластинки: тройчато- (печеночница благородная), пальчато- (калина обыкновенная, клен остролистный), перистолопастные (дуб обыкновенный, лапчатка серебристая)

– раздельные – с долями глубже половины ширины полупластинки: тройча­то- (пустырник пятилопастной, ветреница дубравная), палъчато- (борец, герань лесная), перистораздельные (крестовник Якова, одуванчик лекарственный);

– рассеченные – с сегментами доходящими до основания центральной жилки или основания листовой пластинки: тройчато- (лютик ползучий), пальчато- (герань луговая, лютик едкий), перисторассеченные (чистотел большой, пижма обыкновенная, полынь обыкновенная).

Рис.11. Типы листьев в зависимости от расчленения листовой пластинки

У некоторых растений (лютики, колокольчик круглолистный, короставник поле­вой) и особенно водных (стрелолист обыкновенный, кубышка желтая), средние листья отличаются между собой по форме, размерам, расчлененности и другим при­знакам. Это явление получило название гетерофилии (рис. 12.).

Рис. 12. Разнолистность: а – короставник полевой, б –стрелолист обыкновенный

В размещении листьев на стебле наблюдается определенная закономерность, благодаря которой достигается равномерная нагрузка в распределении ли­стьев на растении и в значительной степени исключается взаимное затенение.

Рис.13. Типы листорасположения

Листорасположение – порядок размещения листьев на стебле.

Различают три основных типа листорасположения:

1) очередное, или спираль­ное – каждый узел несет только один лист (береза, черемуха, яблоня);

2) су­противное – от каждого узла отходит по два листа – один напротив другого (представители сем. Губоцветные, сирень, бузина, клен);

3) мутовчатое – от одного узла отходит более двух листов (элодея канадская, вороний глаз четырех­листный, вербейник обы­к­но­венный).

Рис. 14. Листовая мозаика у плюща.

Листья могут размещаться в пространстве таким обра­зом, чтобы не затенять друг друга и в совокупности образуют сплошной зеленый экран, воспринимающий падающие солнечные лучи. Такое расположение листьев по отно­шению к источнику света называют листовой мозаикой (липа, плющ, копытень, вяз) (рис. 14).

Видоизменения листьев:

Кроме основных функций, лист у многих растений может выполнять функции:

– запасающая – листья являются местом накопления питательных веществ (мясистые листья качана капусты, очитка, алое; сочные чешуи луковицы и др.);

– защитная – листья защищают части растения от высыхания и загнивания (в почках и луковицах наружные чешуйчатые листья являются защитой для внутренних частей), от поедания животными (колючки у барбариса, кактусов);

– прикрепление к опоре – при помощи усиков и прицепок листового происхождения (горох, чина);

– вегетативное размножение – в редких случаях является органом вегетативного размножения (бегония, бриофиллум).

Внутреннее строение листа

Рис. 15. Анатомическое строение листа (поперечный разрез)\

1.5. Видоизменения побегов

Видоизменения надземных побегов:

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).

Рис. 16. Надземные видоизменения побегов:

1 – стебель кактуса; 2 – колючка; 3 – филлокладий иглицы; 4 – кладодий спаржи; 5 – почка капусты; 6 – столоны (усы) земляники; 7 – усики винограда; 8 – укороченный побег вишни; 9 – цветочная стрелка одуванчика.

Видоизменения подземных побегов:

1) 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.

2) Клубень — побег с утолщенным стеблем и чешуевидными листьями. Выполняет функцию размножения, запаса питательных веществ, переживания неблагоприятного периода. Клубни свойственны картофелю, топинамбуру.

3) 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).

Рис. 17. Корневище: 1-верхушечная почка, 2- стебель, 3 – придаточные корни, 4 - чешуевидные листья

Рис. 18. Клубень: 1- подземный побег (столон), 2- клубень, 3- основание клубня, 4 – глазки,

5- верхушка клубня, 6 – кора, 7- древесина, 8 – сердцевина

Рис.19. Луковица: 1- сухие листья-чешуи, 2- сочные листья, 3- стебель (донце),
4 – придаточные корни, 5 - почки

1.6. Корень

Корень - осевой орган растения. Функции: а) укрепление растения в субстрате, б) поглощение из него воды и растворенных минеральных веществ. Кроме того, в корне синтезируются различные органические вещества (гормоны роста, алкалоиды и др.), которые затем перемещаются по сосудам ксилемы в другие органы растений или остаются в самом корне. Часто он является местом хранения запасных питательных веществ.

Корень, развивающийся из зародышевого корешка семени, называется главным.

От него отходят боковые корни, способные к ветвлению.

Корни могут формироваться также на надземных частях растений — стеблях или листьях; такие корни называются придаточными.

Совокупность всех корней растения составляет корневую систему. Различают два основных типа корневых систем:

1) стержневую, имеющую хорошо развитый главный корень, который длиннее и толще других (Двудольные); 2) мочковатую, в которой главный корень отсутствует или не выделяется среди многочисленных придаточных корней (Однодольные).

Рис. 20. Зоны корня

Корень растет в длину благодаря делению клеток верхушечной (апикальной) меристемы. Кончик корня покрыт в виде наперстка корневым чехликом (защита апикальной меристемы от механических повреждений и способствует продвижению корня в почве - клетки чехлика продуцируют обильную слизь, которая обволакивает корень, облегчая его скольжение между частицами почвы).

Зона деления находится под чехликом и представлена клетками апикальной меристемы. Ее длина около 1 мм. За зоной деления расположена зона растяжения (зона роста) длиной всего несколько миллиметров. Рост клеток именно в этой зоне обеспечивает основное удлинение корня. Зона всасывания (зона корневых волосков) длиной до нескольких сантиметров начинается над зоной растяжения; функция данной зоны понятна из ее названия.

Рис. 21. Поперечный срез корня: (а — однодольного, 6 — двудольного растения): I— центральный (осевой) цилиндр; 2 — остатки эпиблемы (ризодермы); 3 — экзодерма; 4 — паренхима первичной коры; 5 — эндодерма; 6 — перицикл; 7 — флоэма; 8 — ксилема; 9 — пропускные клетки эндодермы; 10 — корневой волосок.

Эпиблема или ризодерма - первичная покровная ткань молодых корней растений.

Перицикл - образовательная ткань в молодых корнях и стеблях растений, расположенная вокруг центрального цилиндра.

Видоизменения корней:

1) Корнеплод - утолщенный главный корень, выполняет запасающую функцию (морковь, свекла).

2) Корневые клубни - утолщенные придаточные корни; выполняют запасающую функцию и нередко - функцию размножения.

3) Опорные (столбовидные) - придаточные корни, образующиеся на ветвях дерева. Они растут вниз, а достигнув почвы, углубляются в нее (фикус бенгальский).

4) Ходульные - отходят от нижней части стебля и служат дополнительной опорой (кукуруза).

5) Корни - прицепки обеспечивающие удержание побега на вертикальной поверхности: стене, заборе, стволе другого растения (плющ).

6) 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).

7) Корни-присоски, поглощающие питательные вещества из тканей другого растения (растения-паразиты – заразиха, погремок).