Строение ствола дерева егэ биология

Стебель — вегетативный орган растения, обладающий отрицательным геотропизмом (растет в обратном направлении силы притяжения), представляющий ось побега,
несущий листья, почки, органы размножения. Его основные функции:

• Опорная — за счет механических тканей (древесинные волокна в ксилеме) выносит листья к свету
• Проводящая — благодаря проводящим тканям — ксилеме (восходящий ток) и флоэме (нисходящий ток) — осуществляет транспорт веществ между корнем и листьями
• Запасающая — в центре стебля находится сердцевина, где складируется запасное питательное вещество растений — крахмал
• Вегетативное размножение — здесь возможны разные варианты и способы, к примеру: черенками, отводками
• Фотосинтез — в ряде случаем сами стебли фотосинтезируют (алоэ, хвощ)

Побег

Запомните «формулу»! Побег = стебель + листья + почки. Как видно из формулы, побег состоит из стебля и расположенных на нем листьев и почек, сам побег
развивается из почки или семени. От побега могут отходить только придаточные корни. Растет вверх за счет постоянного деления митозом клеток конуса нарастания,
расположенного на верхушке стебля и защищенного
почечными чешуевидными листьями. В конусе нарастания закладываются все элементы побега — стебель, листья, соцветия, почки, цветы. Боковые почки обеспечивают
ветвление побега. В толщину стебель растет за счет феллогена и камбия.

Участок стебля, на котором расположен лист или листья называется узел. Расстояние между двумя соседними узлами — междоузлие. Пазуха листа — участок между
основанием листа и стеблем, в пазухе листа находится пазушная почка. В целом побег имеет членистое (метамерное) строение, метамер — каждый повторяющийся узел.
Побеги, у которых междоузлия хорошо выражены, а соседние листья удалены друг от друга, называются
удлиненными. Если же междоузлия на побеге почти отсутствуют, а узлы сильно сближены — такие побеги называются укороченными.

Выделяют следующие структуры стебля: первичная и вторичная.

• Первичная — формируется в результате деятельности апикальной (верхушечной) меристемы
• Вторичная — формируется благодаря активности камбия

У однодольных растений на начальных этапах развития побега формируется первичная структура стебля, сохраняющаяся в течение всей жизни. У многолетних двудольных
растений и голосеменных эта структура претерпевает ряд изменений, так что постепенно из первичной структуры стебля формируется вторичная.

Срез стебля

Стебли различных растений имеют разную анатомическую организацию, но строение стебля семенных растений необходимо запомнить. Оно приведено ниже.

Следует выстроить четкое понимание расположения тканей в стебле, а также их функции. Наиболее поверхностно располагаются покровные ткани, защищающие растение
от неблагоприятных факторов внешней среды: эпидермис, пробка, корка.
Глубже лежит луб (флоэма) — проводящая ткань, по которой осуществляется нисходящий ток органических веществ. Далее идет слой камбия, образовательной ткани, за счет которой
стебель растет в толщину. Еще глубже залегает древесина (ксилема) — проводящая ткань, обеспечивающая восходящий ток к листьям воды и минеральных солей.

В промежутках между проводящими тканями расположена паренхимная ткань — сердцевинные лучи. В толще проводящих тканей имеются ткани механические, придающие опору растению. Механические
ткани представлены в ксилеме древесинными волокнами, а во флоэме — склеренхимными элементами. В центре стебля
лежит сердцевина, принадлежащая к группе основных тканей растения. Сердцевина — запасающая ткань, здесь складируется крахмал, запасное питательное вещество растений.

В результате активности клеток камбия закладываются вторичные ксилема и флоэма, постепенно стебель утолщается. Вторичной ксилемы всегда больше, чем вторичной флоэмы. В дальнейшем первичный
покров (эпидерма) сменяется пробкой, образуемой феллогеном (пробковым камбием), откладывающим кнаружи феллему (или пробку), а внутрь — феллодерму (пробковую кожицу).
Напомню, что перидерма представляет собой совокупность тканей: пробковая кожица, пробка и пробковый камбий.

Характер ветвления побега

Происходит по мере роста побега. Ветвление побега необходимо для увеличения площади соприкосновения со средой обитания. Различают 4 типа ветвления:

• Дихотомическое (вильчатое) — из конуса нарастания верхушечной почки развиваются две одинаковые ветви, то есть конус нарастания делится надвое (у плаунов,
  многоклеточных водорослей, мхов).
• Моноподиальное — побег долго растет за счет верхушечной почки. Характерно для голосеменных растений — сосны, ели.
• Cимподиальное — верхушечная меристема (почка) функционирует определенный промежуток времени (сезон), после чего отмирает, и ее функцию перенимает боковая
  почка, рост продолжается. Присутствует у черемухи.
• Ложнодихотомическое — верхушечная почка отмирает, а две супротивно расположенные боковые почки образуют два верхушечных побега. У сирени, конского каштана.

Способ расположения побега в пространстве

По расположению в пространстве побег может быть:

• Прямостоячим — постоянно растет вверх
• Приподнимающимся — некоторая часть стебля развивается на поверхности субстрата, затем растет вверх как прямостоячий стебель
• Ползучий — растет горизонтально, укореняется в узлах
• Стелющийся — растет горизонтально, без укоренения узлов
• Обвивающимся вокруг опоры — из-за плохого развития механических тканей стебель вынужден создавать себе дополнительную опору
• Цепляющимся за опору — та же ситуация, что и у обвивающегося стебля, но цепляется за опору с помощью усиков

Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

Видоизменения побегов

Длительная эволюция привела к появлению уникальных механизмов адаптации растений к условиям среды, в частности к развитию видоизмененных побегов.
Видоизмененные побег необходим растению для выполнения важных функций, таких как: вегетативное размножение, накопление питательных веществ, защита,
прикрепление к субстрату.

Видоизмненные побеги бывают двух типов: надземные и подземные. Важно понимать, что где бы побег не находился, он будет удовлетворять формуле приведенной выше:
побег = стебель + листья + почки. Не забывайте ее, она крайне вам пригодится!

Давайте перейдем к классификации видоизменений побегов.

• Подземные видоизменения побегов
• Корневище

Корневище — многолетний подземный видоизмененный побег с отходящими от него придаточными корнями. На корневище находятся редуцированные чешуевидные листья,
в их пазухах располагаются почки.

Корневища подразделяются на длинные и короткие. К длиннокорневищным растениям относятся: пырей ползучий,
ландыш майский, мать-и-мачеха, горошек мышиный.



• Луковица

Луковица — видоизменный побег с плоским и коротким стеблем — донцем, от которого отходят придаточные корни, всасывающие воду и растворенные минеральные вещества
из почвенного раствора.

Видоизмененные листья в луковице представлены
двумя типами: сухие чешуевидные листья выполняют защитную функцию, покрывая луковицу снаружи, и сочные чешуевидные листья, расположенные внутри луковицы, накапливают
запасные питательные вещества и воду. Имеется у лука репчатого, чеснока, тюльпана, подснежника, нарцисса.



• Клубнелуковица

Клубнелуковица — укороченный видоизмененный побег, представляющий собой утолщенную часть стебля, в котором накапливаются питательные вещества.

Накопление питательных веществ в стебле — основное отличие клубнелуковицы от луковицы, у которой питательные вещества запасаются в чешуях.

С нижней стороны отходят придаточные корни, сверху расположены 1 или 2 точки роста.
Внешне клубнелуковицу покрывают сухие чешуевидные листья, внешне она напоминает луковицу. Имеется у гладиолуса, шафрана, безвременника.



• Клубень

Клубень — укороченный видоизменённый побег, образованный в результате разрастания одного или нескольких междоузлий, имеет шарообразную форму.

Хорошо выражена
запасающая функция стебля, имеются чешуевидные листья и почки в пазухах листьев, у картофеля почки называют «глазки». Столоны (подземные корневища)
картофеля образуют новые клубни, за счет разрастающейся верхушечной почки.



• Надземные видоизменения побегов
• Колючка — укороченный побег без листьев с острой верхушкой, защищает растение от поедания животными. Колючки являются видоизменениями побега у боярышника, дикой яблони, дикой груши.



• Усики, цепляясь за объекты внешней среды, придают опору растению и обеспечивают рост вверх. Усики являются видоизменением побега у огурца, винограда, тыквы, дыни.



• Столон — видоизмененный горизонтальный подземный или наземный побег (стебель), растущий из утолщения корня растения. Подземные столоны характерны для
  картофеля. Надземные столоны (усы) имеются у земляники, костяники.



• Кладодий — видоизмененный побег, представляющий собой листовидный уплощенный длительно растущий стебель, выполняющий функцию листа. Настоящие листья
  на кладодии редуцированы или рано отпадают. Имеется у кактуса-декабриста, опунция, мюленбекии плосковеточной.



• Филлокладий — видоизмененный побег, по строению напоминающий кладодий. Однако морфологи считают отличительной чертой филлокладия исключительно плоские
  листообразные побеги, быстро прекращающие свой рост. Имеется у иглицы колючей.

• Взрослым: Skillbox, Хекслет, Eduson, XYZ, GB, Яндекс, Otus, SkillFactory.
• 8-11 класс: Умскул, Лектариум, Годограф, Знанио.
• До 7 класса: Алгоритмика, Кодланд, Реботика.
• Английский: Инглекс, Puzzle, Novakid.

Строение стебля

Стебель – это осевой надземный орган растения, служащий опорой для листьев, цветов, плодов. По нему происходит передвижение воды с минеральными и органическими веществами, в нём накапливается запас этих веществ.

Стебли бывают двух видов:

• травянистые — являются гибкими побегами трав, молодых древесных побегов, живут в течение одного сезон;
• деревянистые — затвердевают, так как в их оболочке откладываются клетки лигнина. Процесс одревеснения побегов деревьев и кустарников происходит начиная со второй половины лета в течение первого года жизни.

Как устроен стебель?

Выделяют деревья, кустарники, кустарнички и травы. Структурно они различаются более сильным развитием одних тканей и слабым развитием других.

Подробно изучить структуру стебля дерева можно путём осмотра поперечного спила. Хорошо просматриваются три слоя: сердцевина, древесина, кора. Хотя фактически слоёв пять: стебель состоит из пробки, луба, камбия, древесины и сердцевины. Луб и пробка вместе образуют заметный, узкий, наружный слой – кору.

Пробка

Для молодых стеблей древесных растений характерно наличие кожицы на поверхности, которая снабжена устьицами, обеспечивающими газообмен. Под кожицей или на поверхности побега расположена пробка. В последней в газообмене участвуют чечевички, то есть специфические бугорки с отверстиями. Для ствола пробкового дуба характерно образование необычно мощной пробки. Она используется для различных хозяйственных нужд.

Гладкая пробка у большинства деревьев постепенно сменяется покрытой трещинами коркой. Последняя сформирована из слоёв пробки и других отмерших тканей, расположенных по очереди. У плодовых деревьев такая корка нарастает где-то на шестом, у липы — на десятом, у дуба — на двадцать пятом году жизни. У платана и эвкалипта такая корка не образуется вовсе.

Клетки кожицы и пробки относятся к покровной ткани, которая защищает стебель от возможного вредного воздействия окружающей среды: повреждения, излишне сильного испарения, загрязнения пылью и вредными микроорганизмами подкожных клеток побега.

Луб

Под пробкой может находиться первичная кора, а под ней имеется луб, основу которого составляют ситовидные трубки и лубяные волокна. Ситовидные трубки состоят из пучков живых клеток. По трубкам происходит перемещение органически веществ, образовавшихся в листьях в ходе фотосинтеза.

Луб обеспечивает нисходящий ток растворов по стеблю. Лубяные волокна обеспечивают выполнение механической опорной функции. Для волокон липы и льна характерны высокая прочность и хорошее развитие. .Лубяные волокна льна используются для изготовления льняного полотна, а волокна липы применяются для производства рогожи и мочала.

Камбий

Под лубом расположен тонкий слой камбия, состоящего из образовательной ткани. Деление его мелких клеток происходит в период вегетации дерева, с весны по осень, и тем самым обеспечивает утолщение стебля. Вновь образованные клетки камбия, расположенные ближе к коре, делятся в клетки луба.

Побег растёт в длину благодаря делению клеток верхушечной части, а в ширину — клеток камбия. Клетки камбия, оказавшиеся ближе к древесине, одревесневают. Клеток древесины в течение лета образуется больше, чем лубяных. В осеннюю пору клетки делятся медленнее, а зимой процесс деления прекращается.

Древесина

Древесина является самым широким и плотным слоем, лежащим ещё глубже. Она составляет основной объём побега и представляет собой совокупность клеток разной формы и размера. Состав древесины: сосуды проводящей ткани, древесные волокна механической ткани, а также клетки основной ткани. Древесина обеспечивает восходящий ток растворов по стеблю.

Слои древесных клеток, образовавшиеся в период с весны по осень, называют годичным кольцом прироста. Осенние клетки отличаются от крупных весенних размером. Они намного мельче. В связи с этим границы годичных колец на поперечном срезе ствола растения хорошо видны. По числу этих колец определяют возраст дерева.

Кроме того, по ширине годичных колец судят об условиях, в которых росло дерево в разные годы. Узкие годичные кольца указывают на дефицит влаги и света, недостаток минералов в почве.

Сердцевина

Сердцевина является наиболее рыхлым слоем и расположена в центре стебля. Этот слой сформирован из крупных клеток основной ткани с тонкими оболочками. Сердцевинные лучи проходят по радиальным направлениям от сердцевины через древесину и луб. Задача последних — выполнение запасающей и проводящей функций. Но у некоторых деревьев, к примеру, у березы, сердцевину достаточно трудно различить.

Отличия в строении травянистых стеблей

У травянистых растений стебель располагает слаборазвитой механической тканью и, наоборот, отлично развитыми клетками основной ткани. Побеги однодольных растений не имеют камбия, в связи с этим в толщину практически не растут.

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 137    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 137    1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Изменения растений, позволившие им выйти на сушу

Следующая ступень в эволюции растений – выход на сушу – привел к очередному изменению их строения.

Первыми растениями, вышедшими на сушу, были примитивно устроенные ринио- и псилофиты. Их эволюция в дальнейшем была связана с освоением все новых и новых территорий. Адаптация к необычным условиям среды в итоге привела к формированию ныне существующего биоразнообразия споровых и семенных растений.

Давайте разберемся, какие же особенности строения появились у растений при изменении среды обитания с водной на воздушную.

Первостепенная задача, которую должны были решить растения – это проблема обезвоживания. В водной среде вода была доступна постоянно и омывала все тело, на воздухе же таких условий уже не было. Отсутствие воды не только негативно сказывалось на обычной жизнедеятельности растения, но и ограничивало размножение, ведь мужские гаметы водорослей могли добраться до женских только в водной среде.

В итоге у растений начали формироваться ткани и органы, которые начали отвечать за конкретные функции.

Покровная ткань препятствовала высыханию и защищала от внешних воздействий.

Проводящая ткань обеспечивала сообщение между разными органами растений, способствуя переносу необходимых веществ.

Механическая ткань выполняла опорную функцию. Лигнин, появившийся в клеточных стенках растений, обеспечил механическую устойчивость: растения могли принимать вертикальное положение.

Ткани формировали органы, также различающиеся по назначению: корни (у псилофитов они еще не были четко дифференцированы, присутствовали только ризоиды) удерживали растения в почве, а также всасывали из нее воду и минеральные вещества, в листьях происходил фотосинтез, по стеблю происходило передвижение веществ от листьев к корню и обратно.

Параллельно с вегетативными органами развивались и генеративные. Из одноклеточных примитивных «органов» полового размножения, характерных для большинства водорослей, у первых наземных растений появились более развитие многоклеточные архегонии и антеридии, это способствовало дополнительной защите половых клеток от высыхания. В жизненном цикле растений четко сформировалось разделение на споро- и гаметофит.

Растения, в жизненном цикле которых преобладает спорофит, в настоящее время господствуют на Земле. К ним относятся Папоротниковидные, Хвощевидные, Плауновидные, Голосеменные и Покрытосеменные.

Ткани Растений

Тканью называется группа клеток, структурно и функционально взаимосвязанных друг с другом, сходных по происхождению, строению и выполняющих определенные функции в организме. Ткани возникли у высших растений в связи с выходом на сушу и наибольшей специализации достигли у покрытосеменных, у которых их выделяют до 80 видов. Важнейшими тканями растений являются образовательные, покровные, проводящие, механические и основные.

Образовательные ткани

Образовательные ткани, или меристемы, являются эмбриональными тканями. Благодаря долго сохраняющейся способности к делению (некоторые клетки делятся в течение всей жизни) меристемы участвуют в образовании всех постоянных тканей и тем самым формируют растение, а также определяют его длительный рост.

Клетки образовательной ткани тонкостенные, многогранные, плотно сомкнутые, с густой цитоплазмой, с крупным ядром и очень мелкими вакуолями. Они способны делиться в разных направлениях.

По происхождению меристемы бывают первичные и вторичные. Первичная меристема составляет зародыш семени, а у взрослого растения сохраняется на кончике корней и верхушках побегов, что делает возможным их нарастание в длину. Дальнейшее разрастание корня и стебля по диаметру (вторичный рост) обеспечивается вторичными меристемами — камбием и феллогеном. По расположению в теле растения различают верхушечные (апикальные), боковые (латеральные), вставочные (интеркалярные) и раневые (травматические) меристемы.

Покровные ткани

Покровные ткани располагаются на поверхности всех органов растения. Они выполняют главным образом защитную функцию — защищают растения от механических повреждений, проникновения микроорганизмов, резких колебаний температуры, излишнего испарения и т. п. В зависимости от происхождения различают три группы покровных тканей — эпидермис, перидерму и корку.

Эпидермис (эпидерма, кожица) — первичная покровная ткань, расположенная на поверхности листьев и молодых зеленых побегов. Она состоит из одного слоя живых, плотно сомкнутых клеток, не имеющих хлоропластов. Оболочки клеток обычно извилистые, что обусловливает их прочное смыкание. Наружная поверхность клеток этой ткани часто одета кутикулой или восковым налетом, что является дополнительным защитным приспособлением. В эпидерме листьев и зеленых стеблей имеются устьица, которые регулируют транспирацию и газообмен растения.

Перидерма — вторичная покровная ткань стеблей и корней, сменяющая эпидермис у многолетних (реже однолетних) растений. Ее образование связано с деятельностью вторичной меристемы — феллогена (пробкового камбия), клетки которого делятся и дифференцируются в центробежном направлении (наружу) в пробку (феллему), а в центростремительном, (внутрь) — в слой живых паренхимных клеток (феллодерму). Пробка, феллоген и феллодерма составляют перидерму.

Рис. 1. Эпидерма листа различных растений: а—хлорофитум; 6 — плющ обыкновенный: в — герань душистая; г — шелковица белая; 1 — клетки эпидермы; 2 — замыкающие клетки устьиц; 3 — устьичная щель.

Рис. 2. Перидерма стебля бузины (а — поперечный разрез побега, б — чечевички): I—выполняющая ткань; 2 — остатки эпидермы; 3 — пробка (феллема); 4 — феллоген; 5 — феллодерма.

Клетки пробки пропитаны жироподобным веществом — суберином —и не пропускают воду и воздух, поэтому содержимое клетки отмирает и она заполняется воздухом. Многослойная пробка образует своеобразный чехол стебля, надежно предохраняющий растение от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Для газообмена и транспирации живых тканей, лежащих под пробкой, в последней имеются особые образования — чечевички; это разрывы в пробке, заполненные рыхло расположенными клетками.

Корка образуется у деревьев и кустарников на смену пробке. В более глубоко лежащих тканях коры закладываются новые участки феллогена, формирующие новые слои пробки. Вследствие этого наружные ткани изолируются от центральной части стебля, деформируются и отмирают, На поверхности стебля постепенно образуется комплекс мертвых тканей, состоящий из нескольких слоев пробки и отмерших участков коры. Толстая корка служит более надежной защитой для растения, чем пробка.

Проводящие ткани

Проводящие ткани обеспечивают передвижение воды и растворенных в ней питательных веществ по растению. Различают два вида проводящей ткани — ксилему (древесину) и флоэму (луб).

Ксилема — это главная водопроводящая ткань высших сосудистых растений, обеспечивающая передвижение воды с растворенными в ней минеральными веществами от корней к листьям и другим частям растения (восходящий ток). Она также выполняет опорную функцию. В состав ксилемы входят трахеиды и трахеи (сосуды), древесинная паренхима и механическая ткань.

Рис. 3. Элементы ксилемы (а) и флоэмы (6): 1—5 — кольчатая, спиральная, лестничная и пористая (4, 5) трахеи соответственно; 6 — кольчатая и пористая трахеиды; 7 — ситовидная трубка с клеткой-спутницей.

Флоэма  проводит органические вещества, синтезированные в листьях, ко всем органам растения (нисходящий ток). Как и ксилема, она является сложной тканью и состоит из ситовидных трубок с клетками-спутницами, паренхимы и механической ткани. Ситовидные трубки образованы живыми клетками, расположенными одна над другой. Их поперечные стенки пронизаны мелкими отверстиями, образующими как бы сито. Клетки ситовидных трубок лишены ядер, но содержат в центральной части цитоплазму, тяжи которой через сквозные отверстия в поперечных перегородках проходят в соседние клетки. Ситовидные трубки, как и сосуды, тянутся по всей длине растения. Клетки-спутницы соединены с члениками ситовидных трубок многочисленными плазмодесмами и, по-видимому, выполняют часть функций, утраченных ситовидными трубками (синтез ферментов, образование АТФ).

Ксилема и флоэма находятся в тесном взаимодействии друг с другом и образуют в органах растения особые комплексные группы — проводящие пучки.

Механические ткани

Механические ткани обеспечивают прочность органов растений. Они составляют каркас, поддерживающий все органы растений, противодействуя их излому, сжатию, разрыву. Основными характеристиками строения механических тканей, обеспечивающими их прочность и упругость, являются мощное утолщение и одревеснение их оболочек, тесное смыкание между клетками, отсутствие перфораций в клеточных стенках.

Механические ткани наиболее развиты в стебле, где они представлены лубяными и древесинными волокнами. В корнях механическая ткань сосредоточена в центре органа.

В зависимости от формы клеток, их строения, физиологического состояния и способа утолщения клеточных оболочек различают два вида механической ткани: колленхиму и склеренхиму.

Рис. 4. Механические ткани: а —уголковая колленхима; 6— склеренхима; в -— склереиды из плодов алычи: 1 — цитоплазма, 2 —утолщенная клеточная стенка, 3 — поровые канальцы.

Колленхима представлена живыми паренхимными клетками с неравномерно утолщенными оболочками, делающими их особенно хорошо приспособленными для укрепления молодых растущих органов. Будучи первичными, клетки колленхимы легко растягиваются и практически не мешают удлинению той части растения, в которой находятся. Обычно колленхима располагается отдельными тяжами или непрерывным цилиндром под эпидермой молодого стебля и черешков листьев, а также окаймляет жилки в листьях двудольных. Иногда колленхима содержит хлоропласты.

Склеренхима состоит из вытянутых клеток с равномерно утолщенными, часто одревесневшими оболочками, содержимое которых отмирает на ранних стадиях. Оболочки склеренхимных клеток обладают высокой прочностью, близкой к прочности стали. Эта ткань широко представлена в вегетативных органах наземных растений и составляет их осевую опору.

Основная ткань

Основная ткань, или паренхима, состоит из живых, обычно тонкостенных клеток, которые составляют основу органов (откуда и название ткани). В ней размещены механические, проводящие и другие постоянные ткани. Основная ткань выполняет ряд функций, в связи с чем различают ассимиляционную (хлоренхиму), запасающую, воздухоносную (аэренхиму) и водоносную паренхиму.

Рис. 5. Паренхимные ткани: 1—3 — хлорофиллоносная (столбчатая, губчатая и складчатая соответственно); 4—запасающая (клетки с зернами крахмала); 5 — воздухоносная, или аэренхима.

Клетки ассимиляционной ткани содержат хлоропласты и выполняют функцию фотосинтеза. Основная масса этой ткани сосредоточена в листьях, меньшая часть — в молодых зеленых стеблях.

В клетках запасающей паренхимы откладываются белки, углеводы и другие вещества. Она хорошо развита в стеблях древесных растений, в корнеплодах, клубнях, луковицах, плодах и семенах. У растений пустынных местообитаний (кактусы) и солончаков в стеблях и листьях имеется водоносная паренхима, служащая для накопления воды (например, у крупных экземпляров кактусов из рода карнегия в тканях содержится до 2—3 тыс. л воды). У водных и болотных растений развивается особый тип основной ткани — воздухоносная паренхима, или аэренхима. Клетки аэренхимы образуют крупные воздухоносные межклетники, по которым воздух доставляется к тем частям растения, связь которых с атмосферой затруднена

Вегетативные органы растений

Начнем с вегетативных органов, которые имеются у всех высших растений.

Строение любого органа можно объяснить выполняемой им функцией. Не стоит забывать об этом при изучении материала и при формулировании ответа на экзамене.

Корень

Корень – один из основных органов листостебельного растения, который выполняет функции прикрепления к субстрату и всасывания воды и минеральных веществ. Также в корне синтезируются некоторые витамины и другие полезные вещества, необходимые для растения, которые затем транспортируются по проводящей системе к стеблю и листьям. У многих растений корни также участвуют в вегетативном размножении. Видоизмененные корни выполняют особые функции, о них мы поговорим чуть позже.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что корень не участвует в фотосинтезе. Это объясняет отсутствие в клетках корня хлоропластов.

Все корни растения можно разделить на главный, боковые и придаточные:

— главный корень развивается из зародышевого корешка

— боковые корни отходят от главного

— придаточные корни отходят от надземных органов растения – листьев и стеблей.

Все корни растения формируют его корневую систему. Существует два вида корневых систем: стержневая и мочковатая.

Мочковатая корневая система характерна для большинства однодольных растений, а стержневая – для двудольных.

В корне выделяют несколько зон, каждая из которых имеет определенное строение и, соответственно, выполняет определенную функцию. Давайте разберемся с каждой зоной по порядку, начиная снизу.

1) Корневой чехлик. Чехлик покрывает самую нижнюю зону корня – зону деления – и защищают ее молодые клетки от влияния твердой почвы. Также клетки чехлика продуцируют слизь, которая облегчает рост корня в почве и создает благоприятную среду для поселения на нем бактерий-симбионтов.

2) Зона деления включает в себя интенсивно митотически делящиеся клетки.

3) Сразу за зоной деления расположена зона роста. Клетки, образованные в зоне деления, мигрируют в зону роста для дальнейшего развития. Увеличение размеров именно этих клеток определяет рост корня в длину.

4) Зона всасывания (зона корневых волосков) начинается над зоной роста (растяжения). Клетки зоны всасывания дифференцируются из клеток зоны роста.

Часть наружных клеток этой зоны имеет специфические выросты – корневые волоски, которые активно всасывают воду и минеральные вещества из окружающей среды, а затем переводят ее внутрь корня, к образованиям проводящей системы корня для дальнейшего транспорта. Корневые волоски живут недолго – около 10 дней – и постоянно обновляются. Более того, по мере роста корня увеличивается и длина зоны всасывания, то есть эта зона постоянно перемещается вглубь и в стороны за растущими корнями, что обеспечивает увеличение поверхности всасывания.

5) Зона проведения плавно переходит в стебель растения. В этой зоне продолжают свой путь проводящие структуры: по флоэме органические вещества, образованные в листьях в результате фотосинтеза, мигрируют вниз к стеблю и корню, по ксилеме вода и минеральные вещества поступают вверх, от корня к стеблю и листьям.

У некоторых растений корни приспособились к выполнению дополнительных функций из-за особенностей условий среды, в которой они проживают.

Стебель

Стебель – осевая часть побега, состоящая из узлов и междоузлий.

Узлом называют часть побега, из которой выходят один или несколько листьев, находятся боковые почки или образуются придаточные корни. Междоузлием называют часть побега между двумя узлами. У одних растений узлы выражены хорошо: бамбук, гвоздика, у других – слабо: огурцы, томаты.

Стебель выполняет две основные функции, которые определяют его строение. С одной стороны, выполняя опорную функцию, он обеспечивает устойчивость растения, а также способствует созданию оптимального расположения листьев для фотосинтеза, поэтому в стебле очень хорошо развита механическая ткань. С другой стороны, он является посредником между корнем и листьями: за счет проводящей ткани он транспортирует вещества в оба направления. Молодые стебли также могут фотосинтезировать, а в многолетних стеблях откладываются питательные вещества. Стебли растений-суккулентов (кактус, молочай), накапливают воду специальных вместилищах, что позволяет им жить в крайне сухих местах. (некоторые суккуленты накапливают влагу в листьях: алоэ, агава).

Форма стебля может быть чрезвычайно разнообразна: они могут быть прямостоячими, стелющимися, вьющимися и лазящими.

Рост стебля в высоту обеспечивает верхушечная почка, в толщину – камбий. Необходимо знать строение стебля в разрезе. Наиболее хорошо оно прослеживается в стволах деревьев.

1. Самый внутренний слой дерева – сердцевина. Он состоит из молодых живых клеток, способных накапливать питательные вещества.

2. Вокруг сердцевины расположена древесина (ксилема), которая занимает до 90% толщины дерева. В ее состав входят сосуды, транспортирующие воду и минеральные вещества от корней вверх, механические волокна и паренхима.

На спиле ствола в древесине можно различить годичные кольца. Каждое кольцо образуется за год жизни дерева. Рост дерева в толщину происходит за счет камбия, его клетки делятся и мигрируют вглубь.

3. Камбий производит различные типы клеток в зависимости от времени года . Весной, в период наиболее активного роста, образуются крупные клетки и сосуды, к осени рост замедляется, клетки становятся более мелкими, зимой деление клеток камбия полностью прекращается. За счет разности плотности образующихся слоев и их чередования и можно увидеть знакомый рисунок: на спиле дерева видны светлые и темные полосы. По количеству этих полос определяют возраст дерева (1 годичное кольцо = 1 светлая + 1 темная полоса = 1 год). Помимо возраста дерева, на спиле можно также оценить и погодные условия, в которых оно росло: чем толще годичное кольцо, тем лучше жилось дереву в этот год – было много питательных веществ и достаточно солнечного света для синтеза необходимых веществ. Если кольца тонкие, можно предположить, что в этом году дерево переживало неблагоприятные условия.

На представленном рисунке видно, что в течение года камбий продуцирует разные клетки (крупные «весенние» клетки – светлый слой, мелкие «осенние» — темный), а также заметна разница в толщине годичных колец.

Не путайте! Годичные кольца – части древесины, хоть и состоят из клеток, образованных камбием.

4. Самый наружный слой дерева – кора. Он также образуется из клеток камбия, но в этом случае они мигрируют не внутрь, а наружу. Из них образуется луб, состоящий из трех основных элементов: ситовидных трубок (проводящая ткань), по которым транспортируются органические вещества, полученные в результате фотосинтеза, от листьев к корню, лубяные волокна (элементы механической ткани), а также элементы основной (запасающей) ткани, в которой запасаются питательные вещества. Хоть рост коры и происходит параллельно с ростом древесины, кора утолщается не значительно. Это объясняется тем, что, во-первых, рост ее клеток происходит более медленно, а во-вторых, часть наружных клеток коры превращаются в пробку или корку.

Таким образом, кора включает в себя практически все виды тканей: покровную, механическую, проводящую и основную (запасающую).

Лист

Лист – орган растения, отходящий от стебля и выполняющий следующие функции:

— фотосинтез (образование органических веществ из неорганических на свету)

— транспирация (испарение влаги)

— газообмен (выделение и поглощение газов – О2 и СО2).

Листья могут иметь чрезвычайно разнообразную форму и размеры. У двудольных листья могут быть либо сидячими (отходят от стебля), либо черешковыми (черешок отходит от стебля и переходит собственно в листовую пластинку). У однодольных листья часто охватывают стебель. Листья делят и по многим другим критериям: по расположению на стебле (очерёдное, попарное и мутовчатое), по количеству листовых пластин на одном черешке (простые и сложные), по форме (овальные, линейные, копьевидные и тд).

Для экзамена наиболее важна классификация листьев по принципу жилкования. Для однодольных растений наиболее характерно параллельное или дуговое жилкование, для двудольных – сетчатое (перистое, пальчатое).

Жилки листа – система проводящих пучков, связывающих лист в единое целое, составляющих опору для мякоти листа и соединяющие его со стеблем. Жилкование – принцип расположения жилок в листе. При перистом жилковании четко видна главная жилка, от которой отходят боковые, при пальчатом – есть несколько крупных жилок, от которых также отходят более мелкие боковые. При параллельном и дуговом жилковании вдоль пластинки проходят несколько одинаковых жилок.

Необходимо знать внутреннее строение листа и функцию каждой его составляющей части.

Итак, с двух сторон лист покрыт кожицей. Она защищает лист от избыточной потери влаги, колебания температур и механических повреждений. Листья, находящиеся под палящим солнцем (обычно у растений, обитающих в пустыне), для дополнительной защиты от чрезмерного испарения имеют восковой налет или опушение на верхней поверхности листа. Нижняя кожица всех листьев отвечает за транспирацию и газообмен. Расположенные в ней устьица открываются и закрываются в зависимости от времени суток и необходимости сохранения или испарения воды. Устьица располагаются именно на нижней стороне листа не случайно: во-первых, эта сторона листа меньше нагревается, поэтому потеря воды происходит более медленно и находится «под контролем», во-вторых, это объясняется тем, что СО2, который растения поглощают для фотосинтеза, производится в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, а также в результате дыхания корней растений. То есть растениям интересен именно «почвенный» углекислый газ, и его выгоднее поглощать той стороной листа, которая ближе к почве.

Основная часть листа (мякоть) образована зелеными (фотосинтезирующими) клетками. В верхнем слое они расположены столбиками, в нижней части напоминают губку. Эта часть отвечает за самую главную функцию листа – синтез органических веществ из неорганических благодаря наличию в ней большого число хлоропластов. Примерно 80% всех хлоропластов листа сконцентрировано в столбчатой фотосинтезирующей ткани.

Как мы уже говорили, жилка листа выполняет различные функции, что отражает ее сложное строение. Волокна механической ткани позволяют ей создавать каркас для всей мякоти листа. Именно с помощью этого каркаса лист может располагаться в определенной плоскости для обеспечения максимальной инсоляции. По ситовидным трубкам флоэмы органические вещества транспортируются от листьев к корню. По сосудам ксилемы к листу от корня доставляются вода и минеральные вещества.

Видоизмененные листья

В ходе эволюции листья некоторых растений приспособились к выполнению дополнительных функций помимо тех, что были перечислены выше. Соответственно изменилось и их строение и внешний вид.

Побег

Побег – наземная часть растения, состоящая из стебля и листьев, а также несущая на себе почки.

Строение стебля и листьев мы уже обсудили, сейчас нам предстоит обсудить узнать все необходимые данные о строении и функции различных видов почек.

Почка – зачаточный побег с очень укороченными междоузлиями. Почки делят по назначению и по расположению.

По назначению выделяют вегетативные и генеративные почки. Они отличаются как по внешнему виду, так и по внутреннему строению.

Вегетативную почку легко узнать по заостренному кончику и вытянутой форме. В этой почке находятся зачатки листьев и стебля, а также так называемый конус нарастания – место, за счет которого происходит рост почки и на месте которого при прорастании этой почки появится новая.

Генеративная почка несет в себе помимо зачаточного стебля и листьев также и зачаточные цветки. Внешне эти почки более крупные, чем вегетативные, имеют округлую форму и сглаженную верхушку.

Поскольку почки очень важны для роста растения, их защите уделяется много внимания: снаружи они покрыты очень плотными почечными чешуями. Основная их задача – уберечь конус нарастания и зачаточные листья от резких перепадов температур и других неблагоприятных условий внешней среды. Почки достаточно часто бывают покрыты смолой, опушены, что способствует дополнительной защите. Весной, когда наступают благоприятные условия – увеличивается длина светового дня, повышается температура — почки активизируются, набухают. Начинается активное деление клеток конуса нарастания, постепенно увеличивается длина стебля, почечные чешуи раздвигаются и становятся видны листья, которые тоже растут. Таким образом, происходит развитие побега.

Почки, расположенные на вершине побега, называют верхушечными. Они обеспечивают рост растения в высоту. В пазухах листьев располагаются боковые (или пазушные) почки, они отвечают за ветвление побегов и разрастание растения.

Видоизмененные побеги

Достаточно часто у растений можно встретить видоизмененные побеги. Их строение по принципу соответствует строению обычного побега, однако внешне они не похожи на стебель с листьями. Поскольку мы знаем, что строение соотносится с выполняемыми функциями, мы можем предположить, что видоизменение побега привело к появлению у него дополнительных функций.

Корневище – видоизмененный подземный побег. Так как он расположен в почве, его иногда путают с корнем, однако он имеет отличительные от корня черты: расположен обычно горизонтально, имеет чешуевидные листья, от него отходят почки. Внутреннее строение корневища подобно строению стебля, корневой чехлик, естественно, отсутствует.

Корневище – зимующий орган растения. Каждую весну из его почек на поверхность выходят молодые зеленые побеги, которые отмирают к осени. Распространение таких растений при помощи корневища происходит следующим образом: по мере роста корневище достигает все новых и новых территорий, связь между различными его участками при этом может нарушаться (старые участки корневища отмирают). В итоге из одного растения формируются несколько обособленных.

Луковица – видоизмененный подземный побег, образованный сочными листьями, прикрепленными к короткому стеблю. В сочных листьях накапливаются питательные вещества, от стебля отходят придаточные корни. На верхушке стебля, как и у обычного побега, развивается верхушечная почка. Боковые почки дают рост новым луковицам – деткам, с помощью которых многие луковичные растения размножаются.

Клубень – надземный или подземный видоизмененный побег с сильно расширенным стеблем, в котором накапливаются питательные вещества. Наиболее хорошо известен подземный клубень картофеля. Он развивается как утолщение тонкого безлистного также подземного побега – столона. Столоны нужны для разнесения молодых клубней от материнского растения. На клубне развиваются боковые и верхушечные почки, называемые глазками.

Видоизмененными побегами также являются: кочан капусты, усы земляники (не путать с усиками гороха – они являются видоизмененными листьями и выполняют другую функцию), колючки боярышника (хотя у большинства растений колючки являются видоизменением листьев). Отдельно стоит отметить шишку, она тоже является видоизмененным побегом.

Стебель

Стебель — это каркас, центральная опора растения, соединяющая его подземные и надземные части. Основные функции стебля:

1) опорная — поддерживает листья, цветки, плоды, почки и развивающиеся из них боковые побеги;
2) проводящая — осуществляет транспортировку веществ между листом и корнем;

На самой верхушке стебля имеется точка роста, которая представлена образовательной тканью. Стебель и каждый его боковой побег имеют конусы нарастания. В точке роста клетки постоянно делятся, образуя новые. Благодаря верхушечной почке растение растет вверх, а боковые почки формируют крону.

По направлению роста стебли бывают прямостоячими (тополь, сосна, береза, пшеница и др.), стелющимися (вербейник монетчатый), лазящими (лианы), ползучими (живучка ползучая, земляника), вьющимися (вьюнок, хмель) (рис.1).

Внутреннее строение стебля

На продольном срезе ствола дерева можно рассмотреть его внутреннее строение. Он состоит из 4 слоев: коры, камбия, древесины и сердцевины (рис.2).

Кора

Кора — самый наружный слой ствола. Она состоит из слоев кожицы, пробки и луба.
Молодые побеги снаружи покрыты тонкой прозрачной кожицей (эпидермис). С возрастом кожицу заменит пробка. Клетки пробки мертвые, с толстыми оболочками. Они заполнены воздухом. Это надежно защищает растения от неблагоприятных условий окружающей среды. В коре расположены чечевички. Они хорошо заметны на молодых побегах деревьев как черточки или небольшие бугорки. Через межклетники в чечевичках осуществляется газообмен. Под пробкой находится лубяной слой. Лубяные волокна придают стеблям гибкость и прочность. По ситовидным трубкам луба идет передача растворов органических веществ от листьев ко всем частям растения.

Камбий

Камбий — это слой, расположенный под корой, между лубом и древесиной. Если снять кору с молодого побега, повреждаются оболочки клеток камбия. Потрогав рукой поврежденное место, можно ощутить липкую влагу. Клетки образовательной ткани камбия делятся и откладываются в сторону древесины (больше) и луба (меньше). Прирост древесины за год по толщине стебля называют годичным кольцом (рис.3). В период листопада деление и рост клеток камбия прекращаются. Весной с появлением листьев функции камбия возобновляются. Камбиальное кольцо образуется у деревьев в самом начале формирования стебля. Следовательно, рост стебля в толщину связан с делением клеток камбия.

Древесина (ксилема)

Древесина (ксилема) залегает под камбием к центру от луба (флоэма). Она занимает большую часть побега. Проводящую функцию в древесине выполняют сосуды и трахеиды. По ним в восходящем потоке — от подземных органов к надземным — идет передача воды и растворенных в ней питательных веществ (минеральных и органических). Узкие длинные клетки, соединяясь, образуют сосуд. Оболочки между члениками сосуда разрушаются, и он становится похож на трубку, по которой движется вода. То есть в сосудах древесины нет перегородок, как в ситовидных трубках луба.

Древесина состоит из сосудов, волокон и живых клеток.
Ежегодно из камбия откладывается новый слой древесины. На поперечном спиле дерева видны чередующиеся кольца более светлой и темной древесины. Подсчитав их число, можно определить возраст дерева. На процесс образования и толщину годовых колец влияют условия окружающей среды (рельеф местности, количество влаги, ветер, лесные пожары и др). Узкие годовые кольца свидетельствуют о засушливом лете, а широкие о дождливом (рис.4).

Сердцевина

Сердцевина — центральная часть стебля. Она образована рыхлой паренхимной запасающей тканью. У некоторых видов растений она содержит млечники, смоляные и эфиромасляные ходы. Паренхимные клетки сердцевины запасают питательные вещества. Лубяные и древесные волокна усиливают опорные качества стебля.

Проводящие ткани луба и древесины пересекаются лубо-древесными лучами. Они соединяют все слои стебля друг с другом. По ним питательные вещества доставляются из луба в древесину, из древесины — в луб. В клетках лучей откладываются запасные вещества.

Передвижение (транспорт) веществ по стеблю

Передача веществ по стеблю осуществляется по проводящей системе, состоящей из ксилемы и флоэмы. Ксилема транспортирует жидкость из корней к листьям, а флоэма доставляет питательные вещества, образованные в листьях, в корни и другие части растения. Вода и растворенные в ней минеральные соли, поглощенные корневой системой, поднимаются в надземные органы по сосудам древесины (ксилемы). В процессе фотосинтеза в листьях растений вырабатываются питательные вещества. Растворяясь в воде, они переносятся от листьев во все части растения по ситовидным трубкам луба (флоэма) (рис.5).

  Многообразие и видоизменения побегов