Биология. Комплексный справочник - подготовка к ЗНО и ДПА

СИСТЕМА ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

 

Побег

 

Побег — это надземный осевой орган высших растений, все части которого формируются из почки и имеют общую ведущую систему. Побег состоит из стебля и расположенных на нем листьев и почек. Участок стебля, от которого отходит один или несколько листков, называется узлом, участок между двумя соседними узлами — междоузлиями, угол между стеблем и листом — пазухой листа.

 

Побег

 

 

Почка — это зачатковий побег с очень укороченными междоузлиями. Совокупность узла и междоузлия формирует метамеры, которые повторяются по всей оси побега. Почка покрыта чешуйками, которые защищают ее от высыхания и механических воздействий.

 

Почки

 

 

Осевой частью почки служит зачаткове стебель. В его нижней части размещены зачаточные листья, в пазухах этих листьев находятся зачаточные почки. На верхушке зачаточного стебля находится конус нарастания, который представляет собой образующую ткань. Клетки конуса нарастания делятся, что обеспечивает рост побега в длину.

В зависимости от внутреннего строения различают почки вегетативные, генеративные и вегетативно-генеративные. Вегетативные почки состоят из зачаточного стебля и зачаточных листьев, из них вырастает стебель с листьями и почками. Генеративные почки содержат зачаточные цветки или соцветия на зачаточном стебле. Вегетативно-генеративные почки содержат зачатки цветка и листьев. Генеративные почки деревянистых растений всегда больше по размерам, чем вегетативные, по форме, как правило, округлые.

По расположению на стебле различают верхушечную и боковые почки. Вечные почки, которые развиваются в пазухах листьев, называют пазушными, а те, что закладываются в любой другой части стебля, а также на корнях или листьях, — дополнительными. Из пазушных почек, что перезимовали, весной вырастают боковые побеги. Некоторые из пазушных и дополнительных почек после зимовки не восстанавливают рост. Это спящие почки. Они могут находиться в состоянии покоя несколько лет и прорастают в случае повреждения верхушечной почки.

Стебель — осевая часть побега, что образует и несет почки, листья, цветки и соцветия. Оно осуществляет связь между всеми частями растения. Увеличивает поверхность надземной части благодаря ветвлению, образует и определенным образом располагает листья и цветки.

 

Стебли

 

 

Стебель обеспечивает транспортировку воды, минеральных и органических веществ, служит для вегетативного размножения, в нем происходит процесс фотосинтеза. В клетках основной ткани стебля запасаются питательные вещества, а у обитателей засушливых местообитаний накапливается вода.

По направлению роста и размещением в пространстве стебли бывают прямостоячие, вьющиеся, ползучие, цепкие. Ползучие стебли с длинными междоузлиями называют усами, а с укороченными — плетьми. На поперечном разрезе стебель чаще всего имеет форму более-менее правильного круга (береза, тополь, липа), но бывает и трехгранным (осока), четырехгранным (мята), ребристым (валериана), плоским (кактус опунция).

Различают травянистые и деревянистые растения. У травянистых растений стебли не одревесневают. Молодые стебли деревянистых растений сначала травянистые, зеленые, способные к фотосинтеза. Впоследствии оболочки клеток стебля этих растений пропитываются особыми веществами, которые придают им прочности, то есть деревенеют.

Деревья имеют главный стебель — ствол, который растет на протяжении всей жизни. За счет его ветвления формируется крона, то есть совокупность всех надземных побегов дерева, размещенных выше начала разветвления ствола. Ветвление — это образование на основном стебле боковых побегов из вегетативных почек. У кустов ветвление начинается у самой поверхности почвы. Напівкущі отличаются от кустов тем, что их стебли одревесневают лишь в многолетней нижней части, от которого ежегодно отрастают однолетние травянистые побеги. Следовательно, ветвление определяет внешний вид растения и обеспечивает образование кроны. Оно позволяет создать значительную листовую поверхность для фотосинтеза.

 

Строение и функции тканей стебля

 

Название слоя

Строение

Функции

Кора:

а) кожица, пробка

 

б) луб

Мертвые клетки

 

 

Флоэма — ситоподібні трубки и клетки-спутницы.

Лубяные волокна (толстые прочные стенки)

Защищает от чрезмерного испарения воды и повреждений.

Сквозь сочевички происходит газообмен.

 

Передвигаются растворенные органические вещества, нисходящая течение.

Предоставляют стеблю гибкости и прочности

Камбий

Клетки с тонкими оболочками, интенсивно делятся весной (образовательная ткань)

Рост стебля в толщину

Древесина

Ксилема — сосуды (мертвые клетки с утолщенными одревесневшими стенками). Древесные волокна (механическая ткань)

Транспортируется вода и минеральные вещества, восходящая течение.

Предоставляет стеблю прочности, защищает сосуды от сдавливания

Сердцевина

Большие тонкостенные, рыхло расположены клетки основной ткани

Откладывание питательных веществ

 

В стебле различают кору, камбий, древесину и сердцевину. Кора — внешний слой стебля, совокупность его тканей, расположенных снаружи от камбия. Стебель снаружи покрыт покровной тканью — пробкой. Он состоит из омертвевших клеток и защищает растение от чрезмерного испарения воды и повреждений. Под пробкой находятся клетки основной ткани. Внутреннюю часть коры называют лубом. Луб-совокупность различных типов тканей: проводящей, или флоэмы (ситоподібні трубки), механической (лубяные волокна) и основной. Флоэма состоит из ситоподібних трубок и клеток-спутниц, благодаря которым корневая система получает органические вещества от надземной части растения. Лубяные волокна придают стеблю прочность и повышают его устойчивость к взлому. Камбий — образовательная ткань, расположенная под корой. Клетки камбия делятся с образованием коры и древесины; таким образом стебель растет в толщину. В древесине многолетнего деревянистого растения заметны концентрические слои — годовые кольца, которые формируются в результате периодической деятельности камбия. По их количеству можно определить возраст растения. Древесина расположена внутрь от камбия. Она состоит из ведущей (ксилемы), основной и механической тканей. Мертвые удлиненные клетки механической ткани образуют древесные волокна. Проводящая ткань (ксилема) образована сосудами — мертвыми клетками с утолщенными одревесневшими стенками, по которым транспортируются вода и минеральные вещества от корня к листьям. Есть в древесине и живые клетки основной ткани, в которых накапливаются различные вещества (например, крахмал). Сердцевина — центральная часть стебля, которая состоит из крупных тонкостенных, рыхло расположенных клеток основной ткани. Это — сердцевинные лучи. Они обеспечивают горизонтальное перемещение веществ между слоями стебля, а также запасают питательные вещества.

 

 

Рис. 8. Анатомическое строение стебля:

1 — кожура;

2 — пробка;

3 — первичная кора;

4 — лубяные волокна;

5 — ситоподібні трубки;

6 — камбий;

7 — годичные кольца (древесина);

8 — сосуд;

9 — сердцевина;

10 — сочевичка

 

Видоизменения органов растения связаны, главным образом, с выполнением ими дополнительных функций. Наиболее распространены видоизменения стебля, связанные с приспособлением к условиям внешней среды, а также запасанням питательных веществ. Корневище — это часть стебля, скрытая под землей, лишенная листьев и зеленого цвета; внешне напоминает корень. Корневища присущи многим многолетним травянистым растениям. Они бывают длинные и тонкие (пырей, колосняк, осока, грушанка и др) или короткие и утолщенные (петушки, щавель, первоцвет, цикута). Ежегодно из почек корневища развиваются надземные побеги. Надземные клубни — местное утолщение главного стебля, несущая на себе нормальные листья (кольраби), или боковых побегов (тропические орхидеи). Подземные клубни — стеблевые образования, в которых откладываются запасные питательные вещества (картофель, топинамбур). Стеблевые клубни имеют почки, которые называют глазками. Луковица имеет хорошо развитые листья сближены и донышко — короткое плоское стебель. От донышка отходят дополнительные корни. Луковицы имеют чеснок, лук репчатый, лилии, тюльпаны, нарциссы, гиацинты, подснежники. У некоторых растений (гладиолус, шафран) видоизмененный подземный побег сочетает в себе особенности строения клубня и луковицы и поэтому имеет название клубнелуковица. Колючки (дикая груша, слива, терн, боярышник, облепиха) расположены в пазухах листьев и защищают растение от поедания животные. Усики (виноград, дыня, огурец, тыква) — это вьющиеся побеги, обкручуючись вокруг опор, поддерживают стебель в определенном положении.

 

 

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Настоящие чудеса случаются среди растительного мира в заморских странах. В Северной Америке, в штате Калифорния, является знаменитый Йеллоустонский парк. Именно здесь еще сохранились растения-патриархи — мамонтовые деревья, или секвойя вечнозеленая, которые в далеком прошлом населяли и нашу землю. Стволы секвойи достигают в поднебесье на 140-145 м, а в диаметре у основания — 36 м.

Когда срезали дерево и выдолбили внутри ствол, то оказалось, что сквозь полость можно проехать с колесницей лошадьми и выехать наружу через дыру от одной из ветвей.

Настоящим карликом среди цветочных растений является австралийская орхидея бульболист, которая живет на коре деревьев и имеет вид маленьких клубеньков диаметром около 2 мм.

Средняя скорость роста стебля большей растения даже при благоприятных условиях обычно достигает около 0,005 мм по минуту. В бамбуків этот показатель выше в несколько раз: при особо благоприятных условий стебель за минуту вырастает на 0,6 мм, а за сутки — на 30-50 и даже на 90 см!

Некоторые кактусы способны накапливать в своих сочных надземных стеблях до 3 т воды.

 

Лист — боковая часть побега. На отличие от стебля и корня, лист имеет ограниченный рост. Листок осуществляет фотосинтез, газообмен и испарение воды, вегетативное размножение, накопление питательных веществ.

У большинства растений лист состоит из листовой пластинки и черешка, который соединяет ее со стеблем и ориентирует относительно солнечных лучей. Листья, имеющие черешок, называются черешковими, а те, что не имеют черешка, — сидячими. Такие листья соединяются с стеблем основой листовой пластинки (кукуруза, пшеница). Кроме пластинки и черешка, листья многих растений имеют особые выросты — прилистники. Они могут иметь вид расположенных парами маленьких листочков, колючек, чешуек и выполняют защитную функцию.

В зависимости от количества листовых пластинок на черешке, листья подразделяют на простые и сложные . Простой листок состоит из черешка и одной листовой пластинки и во время листопада отпадает целым. Сложный лист имеет несколько листовых пластинок, прикрепленных к общего черешка короткими черешечками. Пластинку сложного листа, которая под время листопада может отпадать отдельно, называют листочком. Существует несколько видов сложных листков, различающихся по расположению листочков на общем черешке. Тройчатые листья состоят из трех листочков на верхушке черенка (клевер). В пальчастоскладних листьев подобная строение, однако количество листочков превышает три (каштан). В перистоскладних листьев листочки расположены попарно по всей длине черенка. В парноперистоскладних листьев на верхушке черенка размещена пара листочков (горох посевной), а в непарноперистоскладних — один (шиповник, рябина).

Листовая пластинка имеет жилки — сосудисто-волокнистые пучки, которые сочетают листок со стеблем и состоят из ведущих и механической тканей. Они отходят от черешка листа и разветвляются в его пластинке. Расположение жилок листовой пластинки имеет название жилкования. Различают сетчатое, параллельное, дуговое жилкование. При сетчатом жилкуванні жилки разветвляются и образуют густую сетку (дуб, яблоня, береза, клен, тыква, арбуз и тому подобное. Листья многих растений имеют несколько одинаковых жилок, что не разветвляются. Если они расположены почти параллельно друг другу, то жилкование называют параллельным (пшеница, рожь, кукуруза). Если жилки изогнуты (тюльпан, ландыш, подорожник), то такое жилкование называется дуговая. Количество и размещение жилок является важным систематическим признаком растений.

Листкорозміщення — это расположение листьев на стебле в определенном порядке. Способы размещения листьев на стебле: поочередное (береза, подсолнечник, яблоня, пшеница), супротивные (мята, калина, клен, сирень), кольчатый, или мутовчасте (элодея, олеандр).

 

 

Снаружи листовая пластинка покрыта эпидермисом — тонкой кожицей из одного слоя плотно расположенных клеток. Внешняя утолщенная стенка эпидермиса покрыта кутикулой (от лат. сuticulа — кожица). Клетки эпидермиса живые, но в большинстве не имеют хлорофілових зерен. У большинства растений на нижнем стороне листовой пластинки клетки эпидермиса прерываются продихами, которые открываются и закрываются с помощью замыкательных клеток в зависимости от количества воды в клетках, температуры воздуха и освещенности. Между нижним и верхним эпидермисом расположена рыхлая ассимиляционная ткань — мезофіл (от греч. mеsеs — средний, срединный, гhyllon — лист). С этой тканью связанные основные функции листа как органа фотосинтеза, потому что в ее клетках сосредоточено множество хлорофілових зерен. Центральную часть листа занимает жилка, что состоит из механических тканей — склеренхімних и коленхімних волокон, а также ведущих элементов — одного или нескольких сосудистых пучков.

 

 

Рис. 9. Строение листа

 

Внутреннее строение листа

 

 

Листья осуществляют фотосинтез, дыхание и транспирацию. Фотосинтез — образование органических соединений из неорганических с помощью энергии света. Во время фотосинтеза на свету растения, разлагая воду, выделяют кислород. Дыхание — это процессы окисления органических соединений с высвобождением энергии, необходимой растениям для обеспечения процессов жизнедеятельности. В процессе дыхания поглощается кислород воздуха. Транспирация, или испарение воды — это выведение водяного пара через устьица, сочевички тому подобное. Регулируют скорость испарения устьица. Испарение воды имеет важное значение для жизни растения, в частности снижает ее температуру и защищает от перегрева.

 

 

Листопадные деревья сбрасывают на зиму листья. Это является приспособлением к уменьшению испарения воды осенью и зимой. При низкой температуре поглощение воды корнями уменьшается значительно, что привело бы растения к водному дефициту. Осенью листья многих растений теряют зеленый цвет потому, что с уменьшением продолжительности светового дня процесс фотосинтеза прекращается, хлорофилл разрушается, и становятся заметными желтые и красные пигменты.

 

 

По форме и размерам листовой пластинки можно сделать вывод о местообитания растения. Так, у растений тропических лесов и других влажных местообитаний (фикус, бегония) конечно листья большого размера. У многих растений засушливых местообитаний листья небольшие или видоизмененные в колючки (кактусы). Колючки белой акации, барбариса — видоизмененные прилистники. Растения значительно освещенных и сухих местообитаний имеют толстую кутикулу, которая защищает листья от перегрева и высыхания, а значительное количество устьиц усиливает испарение, вследствие чего возрастает интенсивность поглощения воды корневой системой. Некоторые виды засушливых местностей накапливают воду в сочных листьях (алоэ). Видоизменениями листа также есть усики гороха, сочные чешуи луковицы, листья насекомоядных растений, которые формируют определенные творения — ловушки (Венерина мухоловка, непентес).

 

 

Все части цветка покрытосеменных растений и спорофіли у папоротников, хвощей и плаунов — это также метаморфизованные (видоизмененные) листья.

 

 

Сравнительная характеристика процессов фотосинтеза и дыхания

 

Фотосинтез

Дыхание

Поглощение СO2

Поглощение O2

Выделение O2

Выделение СO2

Происходит на свете

Происходит и на свете, и в темноте

Происходит в клетках, содержащих хлорофилл

Происходит во всех живых клетках

Образование органических соединений

Распад органических соединений

Накопления энергии

Высвобождение энергии

 

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Интересные видоизмененные листья имеют насекомоядные растения. На торфяных болотах растет небольшое росянка. За любой погоды на ее округлых листочках блестят капли «росы». На самом деле это капельки прозрачной клейкой жидкости, которую выделяют многочисленные реснички, покрывающие всю поверхность листа. Если на лист сядет насекомое, то сразу же прилипнет. Реснички листка, словно щупальца, начинают изгибаться и сходятся концами к месту, куда попала насекомое. В конце добычу покрывается выделениями ресничек и медленно в них растворяется под действием ферментов.

Кто видел лист банана, не мог сдержать возгласа восхищения. Его пластинка нередко достигает 2 м в длину и до 0,5 м поперек, а длина листа вместе с черешком достигает 10 м.

По жизни одно растение картофеля или пшеницы испаряет около 100, помидора — 120, кукурузы — свыше 200 л воды.

У некоторых растений на 1 мм2 площади листа приходится от 40 до 100 устьиц, иногда до 600 и даже больше.