Вегетативные и генеративные органы растений. Вегетативные органы растений
Вегетативные и репродуктивные органы растений
Растения состоят из таких органов, как вегетативные и репродуктивные. Каждый из них отвечает за определенные функции. Вегетативные – за развитие и питание, а репродуктивные органы растений участвуют в размножении. К ним относят цветок, семя и плод. Они отвечают за "рождение" потомства.
Вегетативные органы
Появление вегетативных органов было связано с необходимостью получать питательные вещества из почвы. К ним относятся:
- Корень - основной орган каждого растения, произрастающего в земле.
- Побег.
- Стебель.
- Листья, отвечающие за фотосинтез.
- Почки.
Корень характерен для всех растений, так как он удерживает их и питает, добывая из воды полезные вещества. Именно от него идут побеги, на которых вырастают листья.
При посеве семян первым прорастает корешок. Он является главным органом растения. После того, как корень наберется сил, появляется система побегов. Затем формируется стебель. На нем располагаются боковые побеги в виде листьев и почек.
Стебель поддерживает листья и проводит к ним от корней питательные вещества. Также он может запасать в себе воду на время засухи.
Листья отвечают за фотосинтез и газообмен. У некоторых растений они выполняют и другие функции, такие как запас веществ или размножение.
В процессе эволюции органы видоизменяются. Это дает возможность растениям приспосабливаться и выживать в природе. Появляются новые виды, которые все более уникальны и неприхотливы.
Корень
Вегетативный орган, который удерживает стебель, участвует в процессе всасывания воды и питательных веществ из почвы на протяжении всей жизни растения.
Он возник после появление суши. Корень помог растениям приспособиться к изменениям на земле. В современном мире остались еще бескорневые – мох и псилотообразные.
У покрытосеменных растений развитие корня начинается с попадания зародыша в землю. По мере развития появляется устойчивый орган, из которого прорастает побег.
Корень защищен чехликом, который помогает получать полезные вещества. Это происходит благодаря его строению и содержанию большого количества крахмала.
Стебель
Осевой вегетативный орган. Стебель несет на себе листья, почки и цветы. Он является проводником питательных веществ от корневой системы к другим органам растения. Стебель у травянистых видов также способен к фотосинтезу, как и листья.
Он способен выполнять следующие функции: запасающая и размножения. Структура стебля представляет собой конус. Эпидермис, или ткани, являются у некоторых видов растений первичной корой. У цветоносов она более рыхлая, а у побегов, например у подсолнечника, пластинчатая.
Функция фотосинтеза выполняется благодаря тому, что в составе стебля есть хлоропласт. Это вещество преобразует углекислый газ и воду в органические продукты. Запас веществ происходит благодаря крахмалу, который не расходуется в период роста.
Интересно, что у однодольных растений стебель сохраняет свою структуру на протяжении всего цикла жизни. У двудольных он изменяется. Это можно увидеть по срезу деревьев, где образуются годичные кольца.
Лист
Это боковой вегетативный орган. Листья отличаются по внешнему виду, строению и функциям. Орган участвует в фотосинтезе, газообмене и транспирации.
Эволюция растений привела к появлению ловчих видов. У них листья ловят насекомых и питаются ими. Этот орган у некоторых видов растений превращается в колючки или усики, тем самым выполняя защитную функцию от животных.
У листа есть основание, которое соединяет его со стеблем. Через него в листья поступают питательные вещества. Основание может расти в длину или в ширину. Вслед за ним вырастают прилистники. У листа есть жилки, которые делятся на два вида: открытые и закрытые.
Продолжительность жизни у этого вегетативного органа невелика. Деревья сбрасывают листья, так как в них остаются продукты жизнедеятельности, оставшиеся после фотосинтеза.
Вегетативное размножение
У каждого растения есть свой цикл жизни. Выделяют два вида размножения с помощью вегетативных органов:
- Естественное.
- Искусственное.
Естественное размножение производится за счет листьев, плетей, корневых клубней, корневищ, луковиц.
Искусственное размножение:
- Делят куст. Корневищные растения разделяют на несколько частей и рассаживают.
- Второй способ - это укоренение черенков. Они могут быть не только корневыми, но и листовыми и стеблевыми.
- На материнском растении можно использовать отводки.
- Также популярен способ прививания. Это когда часть одного растения переносят на другое.
Вегетативные органы помогают так же, как и репродуктивные, в размножении. Растения играют большую роль в жизни человека и природы. На земле они занимают достаточно большое пространство.
Функция репродуктивных органов
Их значение в строении цветка обеспечивает размножение вида, защиту семян и их дальнейшее расселение. Репродуктивные органы покрытосеменных растений – это цветок, семя и плод. Они постепенно сменяют друг друга.
Цветок – это видоизмененный побег, который постепенно меняет облик. Семя, которое находится внутри, созревает и набирает питательные вещества. После оплодотворения оно превращается в плод. Он состоит из множества семян и околоплодника, который защищает их от внешней среды.
Вегетативные и репродуктивные органы растений всегда взаимодействуют. Друг без друга они не смогут выполнять свои функции.
Цветок
В природе все устроено так, чтобы цветы проживали свой цикл заново. Как мы уже говорили, к репродуктивным органам растения относятся цветок, плод и семя. Они взаимосвязаны друг с другом, чтобы поддерживать жизнь и давать возможность рождаться новым поколениям.
Такой репродуктивный орган растения, как цветок, отвечает за опыление, оплодотворение и образование семян. Он является укороченным побегом, который видоизменяется в процессе роста.
Рассмотрим, из чего образуется цветок:
- Цветоножка – осевая часть.
- Чашечка. Состоит из чашелистиков и находится в нижней части соцветия.
- Венчик. Отвечает за окраску цветка и состоит из лепестков.
- Тычинка. В ней образуется пыльца, которая помогает в опылении.
- Пестик. Это место, где прорастает пыльца.
Чаще всего образуются соцветия. Это группа из нескольких цветков. Они бывают простые и сложные, то есть с одной цветоножкой или с несколькими. Их число может достигать десятка тысяч на одном растении.
Соцветие – это группа цветков. Она расположена на концах побегов, а также веточках деревьев. Чаще всего соцветие образуется из мелких цветочков. Они, в свою очередь, делятся на простые и сложные. Первые имеют одну ось, на которой и располагаются цветы. Вторые имеют боковые ответвления.
Распространенные типы соцветий:
- Кисть – у черемухи, ландыша.
- Початок – у кукурузы.
- Корзинка – ромашка или одуванчик.
- Зонтики – у вишни.
- Щиток – у груши.
Сложные соцветия представляют собой несколько простых. Их происхождение связано с функцией оплодотворения. Чем больше количество цветов, тем быстрее пыльца переносится.
Плод
Репродуктивные органы растений в первую очередь выполняют функцию размножения. Плод защищает семена от их преждевременного распространения. Они бывают сухие или сочные. Семена образуются внутри плода, постепенно созревая. Некоторые из них оснащены приспособлениями, которые помогают распространиться, например, одуванчик разлетается по ветру.
Основные виды плодов:
- Односемянный с тремя слоями – вишня, абрикос, персик.
- Многосемянный с мякотью – виноград.
Сухой многосемянный плод бывает с перегородкой – капуста, и без нее – горох. У дуба – односемянный.
Репродуктивные органы цветковых растений устроены так, что семена распространяются несколькими способами:
- По воде.
- По воздуху.
- С помощью животных.
- Саморазбрасываются.
Органы устроены так, чтобы растения проходили процесс от зарождения корней до размножения. Плоды приспособились к тому, чтобы их переносили животные. Это обеспечивается такими приспособлениями, как зацепки, парашютики, цветовые акценты и приятный вкус.
Семя
Зная, какие органы растений относятся к репродуктивным, можно понять, как именно они размножаются. Семя воспроизводит потомство и расселяет его для последующего выращивания. Оно складывается из кожуры, зародыша и питательных веществ, поступающих от стебля.
В составе семени есть белки, жиры и углеводы. По сути, зародыш – это зачатки стебля, корня и листиков. Он является главной частью семени и бывает с одной или двумя семядолями.
Семена тоже подразделяются на несколько разных типов. У одних питательные вещества находятся в эндосперме, у других отсутствуют полностью ткани для запасов.
Семенная кожура защищает от воздействия внешней среды, ветра и животных. После созревания она помогает расселить растение. Некоторые виды запасают в кожуре питательные вещества.
Семена для людей и животных являются пищей. Их значение на земле достаточно высоко, как и у плода. Эти органы растений участвуют в цикле жизни насекомых и животных, тем самым обеспечивая их пищей.
Высшие растения
В растительном мире все устроено так, чтобы организмы имели возможность расти постоянно. Высшие растения имеют такие органы, как побег и корень. Они отличаются тем, что в процессе оплодотворения появляется зародыш.
Репродуктивные органы высших растений, взаимодействуя с вегетативными, сменяют свои жизненные фазы. Они включают в себя четыре отдела:
- Папоротникообразные произрастают в увлажненных местах. К ним относят хвощи и плауны. Их строение включает в себя корень, стебель и листья.
- Мохообразные являются промежуточной группой. Их тело состоит из ткани, однако сосудов они не имеют. Живут как во влажной, так и в сухой почве. Мох размножается не только спорами, но и половым и вегетативным способом.
- Голосеменные. Самые древние растения. Чаще всего к ним относят хвойные деревья и кустарники. Они не цветут, а их плоды образуют шишку с семенами внутри.
- Покрытосеменные. Самые распространенные растения. Они отличаются тем, что семена надежно укрыты под кожурой плода. Размножение происходит несколькими способами. Они отличаются тем, что имеют женские и мужские половые органы в строении.
Все эти растения растут и развиваются на земле уже достаточно продолжительное время. Они отличаются друг от друга способом размножения и наличием тех или иных органов. Однако нельзя не отметить, что растительность оказывает большое влияние на жизнь человека.
Цветковые растения
Этот вид является самым многочисленным в растительном мире. Цветковые, или покрытосеменные растения, росли на планете с древних времен. Папоротники в процессе эволюции разделились на множество видов.
Главные репродуктивные органы цветковых растений – это семена. Они защищены плодом, что помогает им лучше сохраняться до момента распространения. Интересно, что эта группа растений единственная, которая может образовывать многоярусные сообщества. В свою очередь, цветочные делятся на два подвида: однодольные и двудольные.
Главным отличием цветковых является то, что репродуктивные органы растений – цветок, плод и семя. Опыление происходит посредством ветра, воды, насекомых и животных. В строении растения есть женский и мужской заросток, а также происходит двойное оплодотворение.
Семя при прорастании насыщается водой и набухает, затем запасные вещества расщепляются и дают энергию для прорастания. Из зародыша появляется росток, который в дальнейшем становится цветком, деревом или травой.
Голосеменные растения
Этот вид появился миллионы лет назад. Голосеменные растения размножались спорами, а в процессе эволюции появились семена. По своему строению плод – это шишка. Семя располагается под чешуйками и ничем не защищено.
У голосеменных растений репродуктивные органы могут быть различного вида. У некоторых это шишки, у других они похожи на ягоды.
К ним относятся не только хвойные, но и лиственные деревья. В пустынях Кении растет удивительное растение, у которого всего два больших листа. Его родственником является эфедра. Это голосеменное растение, у которого есть небольшие круглые ягодки.
Процесс опыления
Как известно, к репродуктивным органам растения относятся цветок, плод и семя. Чтобы произошел процесс оплодотворения, необходимо опыление, которое помогает появлению потомства.
У покрытосеменных растений происходит слияние мужских и женских клеток. Это получается благодаря перекрестному опылению. Это процесс переноса пыльцы с одного цветка на другой. В некоторых случаях происходит самоопыление.
Для перекрестного опыления необходимы помощники. В первую очередь, это насекомые. Они лакомятся сладкой пыльцой и переносят ее с цветка на цветок на своих рыльцах и крылышках. После этого начинают свою работу репродуктивные органы растений. Цветы, которые опыляются с помощью насекомых, окрашены в яркие и сочные оттенки. После окраски их привлекает аромат. Насекомые чувствуют запах цветка, находясь от него на достаточно большом расстоянии.
Ветроопыляемые растения также оснащены специальными приспособлениями. Их пыльники достаточно свободно расположены, поэтому ветер переносит пыльцу. Например, тополь цветет во время ветров. Это дает возможность без препятствий разносить пыльцу с одного деревца на другое.
Есть растения, в опылении которым помогают маленькие птицы. Их цветы не имеют резкого аромата, но оснащены яркой красной окраской. Это привлекает птиц пить нектар, и одновременно происходит опыление.
Эволюция растений
После появления суши природа изменилась. Растения постепенно эволюционировали, и на смену папоротникам пришли цветы, кустарники и деревья. Это произошло из-за появления корневой системы, тканей и клеток.
Благодаря разнообразию репродуктивных органов покрытосеменных растений появлялось все больше видов и подвидов. Для размножения начали появляться споры и семена, в которых находились половые клетки.
Постепенно появились побеги, листья и плоды. После выхода на сушу растения развивались в двух направлениях. Одни (гаметофитные) имели две фазы развития, другие (спорофитные) переходили из одного цикла в другой.
Растения приспосабливались и развивались. Споровые виды стали достигать 40-метровой высоты. Стали появляться все новые репродуктивные органы растений. Их эволюция зависела от воздействия внешней среды.
Внутри семени формировался зародыш, который после оплодотворения и распыления прорастал. Попадая в землю, он питался полезными веществами и превращался в росток.
Эволюция процесса оплодотворения привела к появлению покрытосеменных растений, у которых семена были защищены плодом.
Значение растений для человека
Польза природного мира для людей бесценна. Растения не только выделяют газы, соли и воду, но и превращают неорганические вещества в необходимые для жизни. С помощью корневой системы, побегов и листьев происходит газообмен.
Зеленые растения накапливают в себе ценные органические вещества, очищают воздух от углекислого газа, при этом насыщая его кислородом.
Благодаря природным ресурсам люди получают более ценные продукты, необходимые для жизни. Растения становятся пищей для животных и человека. Их используют для лечения различных болезней, в производстве косметики.
Так как репродуктивным органом растения является плод и семя, то они стали незаменимыми в питании людей. Ягоды, которые растут на кустарниках, любят практически все. Что интересно, уголь и нефть также произошли от растительности. Торфяники - это зарождение водорослей и папоротников.
Вегетативные и репродуктивные органы цветковых растений играют важную роль в их жизни. Они отвечают за питание, развитие и размножение. Когда жизненный цикл заканчивается, семена распространяются вокруг и прорастают новые растения.
fb.ru
Вегетативные органы растений. Какие они? :: SYL.ru
Растения состоят из множества органов. Это и корень, и почки, и листья, и побеги, и стебель, а также плоды, семена и цветы. Вегетативные и генеративные органы растений выполняют определенную функцию. Конечно, не у всех имеется цветок или плод. Так, у мохообразных из перечисленного есть только побег. У папоротникообразных отсутствует плод, семя и цветок, у голосемянных – плод и цветок. Только у покрытосеменных растений имеются все указанные выше органы. При этом вегетативными являются только побег и корень. Остальные органы относятся к генеративным. Между ними существует огромная разница. Вегетативные органы осуществляют обмен веществ и питание растения, а генеративные – семенное размножение. Существует и еще одно название – репродуктивные. Это вегетативные и генеративные органы растений, которые служат размножению.
Корень – самый важный орган
Корни – это осевые вегетативные органы растений, которые обладают радиальной симметрией. Чаще всего они располагаются в грунте. На корнях никогда не образуются какие–либо генеративные органы или же листья. Но при этом орган остается одним из основных источников питания.
Корень и его основные функции
Подобные вегетативные органы растений служат для поглощения из субстрата воды, и, конечно же, растворенных в ней полезных компонентов. Помимо этого корень позволяет растению укрепиться в почве. Данный орган синтезирует некоторые органические вещества, например, алкалоиды, гормон роста и другие. Эти компоненты перемещаются в другие части растения по сосудам ксилемы. Если микроэлементы и гормоны остаются невостребованными, то они сохраняются в корне.
Очень часто эти вегетативные органы растений являются местом для хранения всех питательных компонентов. Это еще не все функции корня. У некоторых растений, например, у осота полевого, сирени, вишни, малины, ивы, тополя, осины и других этот орган осуществляет вегетативное размножение. У корнеотпрысковых на корнях возникают придаточные почки, которые постепенно растут. Из них в итоге развивается наземная часть.
Вегетативные органы высших растений стали настоящим эволюционным достижением, которое позволило некоторым видам приспособиться к совершенному питанию. Кроме того, корни позволяют образовывать новые побеги, которые могут подыматься вверх, ближе к солнечному теплу и свету.
Типы корневой системы и виду корней
Такие вегетативные органы растений, как корни, могут быть нескольких типов. Тот, что развивается из зародышевого корешка любой семечки, принято называть главным. Именно от него постепенно начинают отходить боковые корни, также способные к ветвлению. Такие вегетативные органы могут формироваться непосредственно на надземной части некоторых растений – на листьях и стеблях. Такие корни обычно называют придаточными. Конечно, не все растения способны формировать их.
В совокупности корни одного растения составляют корневую систему. На данный момент различают всего несколько ее типов: мочковую и стержневую. В первом случае главный корень полностью отсутствует или же просто не выделяется среди множества придаточных корней. Мочковатая система обычно развивается у большинства однодольных растений. У двудольных – стержневая. В этом случае имеется развитый основной корень, который отличается большей толщиной и длиной от придаточных корешков.
Особенности корня
Этот орган растет за счет деления клеток апикальной меристемы. Кончик корня покрыт корневым чехликом, который имеет вид наперстка и защищает от механических повреждений нежные слетки меристемы. Помимо этого такое покрытие способствует продвижению вегетативного органа в грунте. Корневой чехлик состоит из тонкостенных живых клеток, которые непрерывно обновляются. Подобное покрытие продуцирует слизь, которая обволакивает корень. Благодаря данному компоненту значительно облегчается скольжение вегетативного органа между частицами грунта. Кроме того, слизь создает оптимальные условия для развития полезных бактерий, влияет на доступность ионов в почве и защищает корень от высыхания. Живут клетки чехлика не более 9 дней. Этот показатель зависит от длины корня, а также вида растения.
Основные вегетативные органы растений: побег
Эта часть растения состоит из почек, листьев и стебля. Располагается побег обычно в наземно-воздушной среде. Как правила на этом вегетативном органе любого растения имеется узел и междоузлие. В первом случае это участок стебля, где располагается пазушная почка и лист. Междоузлие является участком между несколькими соединительными узлами. Пазухой листа называют угол, который образуется между стеблем и листом.
Какие бывают побеги
Вегетативные органы цветковых растений бывают определенного типа. Это касается не только корней, но и побегов.
Они бывают:
1. Цепляющиеся. Например, чина, обыкновенный плющ, девичий виноград.
2. Ползучие. В данном случае стебли растения занимают горизонтальное положение. В дальнейшем на них образуются придаточные корни, например, луговой чай.
3. Вьющиеся. Например, фасоль, вьюнковый горец, хмель.
4. Стелющиеся. Стебель у таких растений занимает горизонтальное положение. Например, клюква, птичий горец.
5. Прямостоячие. Стебли занимают горизонтальное положение. Пример: береза, дуб, пшениц, подсолнух.
Что касается междоузлий, то их классифицируют по степени выраженности. Оно может быть удлиненное или же укороченное.
www.syl.ru
Вегетативные и генеративные органы растений
Понятие об органах растений
Определение 1
Орган — это часть растительного организма, приспособленная к исполнению одной или нескольких функций.
У растений различают две группы взаимосвязанных в целостную систему органов — вегетативные и генеративные.
К вегетативным относятся корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек, а к генеративным — цветок, плод и семя (у споровых это спорангий, у голосемянных — шишка).
Вегетативные органы растений
Определение 2
Вегетативными органами (от лат. vegetativas - растительный) у растений называются те, которые поддерживают основные жизненные процессы, то есть исполняют основные функции его питания и обмена веществ со средой.
Эти органы образовались в результате расчленения однородного тела низших растений (водорослей) — талома. Причиной этого стал переход от водного к наземному образу жизни.
Одной из общих особенностей вегетативных органов есть их полярность. Каждый орган имеет два полюса: верхний, или верхушечный, и нижний, или основный. Вегетативные органы способны определённым образом ориентироваться в пространстве: корень всегда растёт к центру Земли (позитивный геотропизм), стебель — от центра Земли (отрицательный геотропизм). Осевые органы — стебель и корень — расположены вертикально к поверхности Земли (ортотропные органы) а листья — под углом (плагиотропные органы). Такая специализация обусловлена двумя сферами питания растений (почвенной и атмосферной), а значит, двусторонним потоком воды с растворёнными минеральными и органическими веществами.
Корень имеет неограниченный рост, не имеет листьев. Обеспечивает поглощение и транспортировку воды и растворённых в ней соединений, синтез (а часто и запасание) веществ, дыхание.
Стебель в типичных случаях — осевой полисимметрический орган неограниченного роста. Стебель обеспечивает связь между листьями и корнями, содействует образованию крепкой ассимиляционной поверхности листьев и наилучшему размещению их относительно света, запасает питательные вещества.
Лист — боковой орган ограниченного роста, нарастает основой путём вставочного роста (у однодольных) или всей поверхностью (у двудольных). Лист состоит из листовой пластинки и черешка, прилистников; листья без черешка называются сидячими (рожь). У однолетних растений протяжённость жизни листа аналогична периоду жизни стебля. У деревьев и кустов — временный орган. Основные функции листа: фотосинтезирующая, газообменная, транспираторная, размножения, защитная (колючки), очистительная (листопад), питательная (росянка).
Замечание 1
Вегетативные органы не берут участия в половом размножении но все таки могут способствовать так называемому вегетативному способу размножения растений (с помощью корневищ, луковиц клубней, усов и т. п.). При таком способе размножения новый организм вырастает из многоклеточной части материнского организма.
Расчленение тела растений на органы и образование большого количества веток, листьев и корней дали возможность развить огромную фотосинтезирующую поверхность и поглощать достаточное количество воды и минеральных элементов.
Генеративные органы растений
Определение 3
Генеративные (репродуктивные) органы (от лат. genero - рождаю) растений возникли значительно позже, чем вегетативные. Цветок, семя и плод, которые из него образуются, считают высшим достижением процесса размножения в растительном мире. Благодаря генеративным органам обеспечивается процесс полового размножения.
Генеративные органы цветковых растений — цветы, за счет которых и формируются плоды с семенами. Процесс полового размножение цветковых растений происходит, когда растение цветёт (цветки раскрываются).
По форме, размерам, цвету и особенностями строения цветы очень разнообразны. Однако основная схема строения и процессы развития цветка у всех растений идентичны. Цветок имеет тычинки, пестики и околоцветник (лепестки и чашечка). Основная функция тычинок - формирование пыльцевых зёрен с мужскими половыми клетками (спермиями). В пестиках находятся семенные зачатки, а в них - женские половые клетки (яйцеклетки).
Из семенного зачатка в результате оплодотворения образуется семя, внутри которого под кожицей есть зародыш и эндосперм. Окружены семена околоплодником, который образовался из стенок завязи. Вместе семена и околоплодник образуют плод. После периода покоя семена при благоприятных условиях прорастают и из них развивается молодое растение.
Замечание 2
Генеративные органы споровых растений - мхов, хвощей, папоротников - имеют иное строение.
spravochnick.ru
Вегетативные органы растений
Вегетативные органы – органы, составляющие тело растения, поддерживающие его индивидуальные функции и вегетативное размножение. К вегетативным органам относятся корень, стебель и лист. У растений, части тела высших растений, выполняющие основнеы функции питания и обмена веществ с внеш. средой. Не участвуют непосредственно в спорообразовании и половом размножении, но могут выполнять функцию вегетативного размножения.
Основной вегетативный орган — листостебельные побеги (обеспечивают фотосинтез) и корни (обеспечивают водоснабжение и минер, питание). При изменении функций претерпевают метаморфозы. В эволюции В. о. возникли в результате усложнения тела растений при выходе на сушу и освоении воздушной и почвенной сред. У низших многоклеточных растений (водоросли), а также у грибов вегетативное тело (таллом, или слоевище) имеет более простое и однородное строение и либо совсем не расчленено на органы (нитчатые, некоторые пластинчатые водоросли, мицелии грибов), либо расчленено на специализированные части, внешне сходные с органами высших растений (листоподобные, стеблеподобные, корнеподобные), но не имеющие сложного тканевого строения (мн. крупные зелёные и бурые водоросли).
Вегетативные органы отвечают за питание и обмен веществ растения, т.е. обеспечивают его существование. Генеративные органы осуществляют семенное размножение растений. Иногда встречается термин «репродуктивные органы» – это органы, служащие для размножения, т.е. к ним можно отнести и вегетативные, и генеративные органы.
КОРЕНЬ
Корень – вегетативный осевой орган растения, обладающий радиальной симметрией и чаще всего находящийся в почве. На корнях растений никогда не образуется генеративных органов и листьев.
Функции:
Поглощение воды и минеральных веществ. Опора. Запас питательных веществ. Синтез органических веществ (фитогормоны, алкалоиды).
Виды корней:
Главный (развивается из зародышевого корешка семени). Придаточные (развиваются на подземных или надземных частях побега). Боковые (возникают при боковом ветвлении корней, т.е. они развиваются на главном, придаточных и боковых корнях).
Все корни растения образуют корневую систему — стержневую или мочковатую. У двудольных растений стержневая корневая система (исключение: подорожник большой), у однодольных – мочковатая. Стержневая – главный корень четко выражен (фасоль, клен). Стержневая корневая система образована в основном главным и боковыми корнями. Мочковатая – главный корень развит слабо или отсутствует (пшеница, лук). Мочковатая корневая система в основном образована придаточными и боковыми корнями.
ПОБЕГ
Это орган, состоящий из стебля, листьев и почек и чаще всего располагающийся в наземно-воздушной среде. Узел – это участок стебля, на котором находится лист и пазушная почка. Междоузлие – это участок стебля между двумя соседними узлами. Угол, образованный листом и расположенным выше стеблем, называется пазухой листа.
Типы побегов:
Прямостоячие – стебель занимает вертикальное положение. Стелющиеся – стебель занимает горизонтальное положение. Ползучие – стебель занимает горизонтальное положение, и на нем образуются придаточные корни (луговой чай). Вьющиеся (фасоль). Цепляющиеся (чина). В зависимости от степени выраженности междоузлий: укороченные и удлиненные.
ЛИСТ
Лист – это вегетативный орган растения, занимающий боковое положение и осуществляющий воздушное питание растений. В отличие от других вегетативных органов, для листа не характерен неограниченный (т.е. в течение всей жизни) рост. Функции: фотосинтез, испарение воды, газообмен.
СТЕБЕЛЬ
Стебель – это осевая часть побега. Функции: опора, транспорт веществ, запас веществ, фотосинтез (у молодых стеблей деревьев и кустарников, а также у трав).
biofile.ru
Вегетативные органы растений
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Понятие об органах
Для подавляющего большинства высших растений характерно разделение тела на органы. Орган – это часть тела растения, которая имеет определенное строение, занимает определенное место в теле растения и выполняет определенную функцию.
Органы, которые поддерживают индивидуальную жизнь растений, называются вегетативными (от лат. vegeto – оживляю, возбуждаю, в дальнейшем – расту). К вегетативным органам традиционно относят корень, стебель и лист, однако некоторые ботаники считают, что у растений существует два вегетативных органа – корень и побег (стебель с листьями). Побег как вегетативный орган выделяется на том основании, что формирование стебля и листа происходит в процессе индивидуального развития растения одновременно из верхушечной меристемы конуса нарастания стебля. В то же время по своим морфологическим, анатомическим и функциональным особенностям стебель и лист существенно различаются, что дает основания рассматривать их как самостоятельные органы.
Помимо вегетативных органов у растений существуют репродуктивные (от лат. re – приставка, обозначающая возобновление, повторение и produco – произвожу, создаю) органы, или органы размножения. К репродуктивным органам относятся спорангии (органы, в которых образуются споры) и гаметангии (органы, в которых образуются гаметы, или половые клетки). Гаметангии высших растений подразделяются на мужские (антеридии) и женские (архегонии). Так как в гаметангиях образуются половые клетки, эти органы также называют половыми органами, или генеративными (от лат. genero – рождаю). Часто термины «репродуктивные» и «генеративные» органы употребляют как синонимы. Хотя внешне репродуктивные и вегетативные органы различаются, в функциональном отношении они могут быть сходными. При определенных условиях вегетативные органы могут выполнять функцию размножения растений.
Анатомо-морфологические и функциональные особенности корня
Корень – это вегетативный орган, обладающий отрицательным геотропизмом (растет по направлению силы тяжести Земли), способный относительно неограниченно нарастать в длину и не несущий листьев, почек и цветков. Так определяют понятие «корень», исходя из его морфологических особенностей. Однако это определение нельзя считать абсолютно безупречным. Есть растения, у которых корни растут отрицательно геотропично (вверх, против силы тяжести Земли), такие корни характерны для растений мангровых зарослей. У некоторых, так называемых корнеотпрысковых растений, на корнях формируются придаточные почки, но никогда на корнях не образуются ни листья, ни цветки.
Как вегетативный орган корень выполняет три основные функции: удержание растения в субстрате (механическая функция), всасывание воды с растворенными в ней минеральными веществами (функция почвенного питания), выделение некоторых веществ в окружающую среду. Кроме основных корень может выполнять ряд дополнительных функций. Корни, которые выполняют типичные функции, имеют ремневидную или бечевковидную форму и обладают радиальной симметрией. У корней, выполняющих дополнительные функции, меняется не только внешний вид, но и внутреннее строение.
В процессе эволюции, по мнению ряда исследователей, корень мог возникнуть из ризомоидов первопоселенцев суши или в результате дифференцировки углубившихся в почву мезомов. Из современных высших растений не имеют корней только мохообразные и псилотообразные. Эти растения являются первично бескорневыми. Среди некоторых представителей других таксонов высших растений также есть виды, не имеющие корней. Исчез корень у ряда водных растений (сальвиния плавающая, роголистник и др.), а также у растений-паразитов. Эти растения являются вторично бескорневыми. Корень у них исчез под влиянием условий существования в связи с потерей основных функций. Под действием экологических факторов могут редуцироваться и такие важные компоненты корня как корневые волоски и корневой чехлик.
Развитие корня в онтогенезе покрытосеменных растений начинается с формирования зародыша семени. При дифференцировке зародыша на ранних стадиях онтогенеза закладывается конус нарастания корня. Он расположен на стороне, противоположной конусу нарастания стебля. По мере развития зародыша семени в нем оформляются все зародышевые органы, в том числе и зародышевый корешок (radicula). У двудольных растений зародышевый корешок возникает экзогенно, т. е. из поверхностных слоев меристематических тканей. У некоторых однодольных, например, у злаков, зародышевый корешок образуется эндогенно и окружен чехлом поверхностной ткани – колеоризой, или корневым влагалищем.
При прорастании семени зародышевый корешок первым трогается в рост. Корень, который образуется из зародышевого корешка семени, называется главным корнем. Главный корень, как правило, растет вертикально вниз. На молодом растущем корешке обнаруживается более или менее ясно выраженная морфологическая вертикальная зональность. Верхушка корешка (апекс корня, апикальная зона), образованная меристематическими клетками, составляет зону роста. В этой зоне происходит активное деление меристематических клеток, рост образовавшихся клеток (растяжение) и начинается их дифференцировка, обеспечивающая формирование постоянных тканей. Таким образом, однородная по внешнему виду зона роста в анатомическом отношении оказывается состоящей из трех функционально различающихся участков: зоны деления, зоны растяжения и зоны дифференцировки. Верхушка корешка прикрыта корневым чехликом (calyptra). Корневой чехлик выполняет защитную функцию, предохраняя верхушку растущего корня от повреждений при прохождении через почву, а также облегчает продвижение корня в субстрате и способствует переводу некоторых минеральных веществ в форму, доступную для растений. Выполнение этих функций обеспечивается благодаря строению клеток корневого чехлика. Корневой чехлик образован живыми паренхимными клетками, содержащими большое количество крахмала. Есть данные, что благодаря высокому содержанию в клетках крахмала, корневой чехлик играет гравитационную роль, т. е. контролирует направление роста корня. По мере роста корня периферические клетки корневого чехлика слущиваются и ослизняются. Слизь на поверхности отделившихся клеток корневого чехлика представляет собой высокогидратированный полисахарид, по-видимому, пектиновые вещества. Согласно имеющимся данным, процесс ослизнения клеток корневого чехлика связан с функцией диктиосом, которые формируют крупные пектиновые пузырьки. Пектиновые пузырьки мигрируют в периферические части клетки, сливаются с плазмалеммой, расположенной вдоль наружных стенок клеток, а содержащаяся в них слизь накапливается между плазмалеммой и оболочкой клетки. Отсюда она постепенно выходит через оболочку на ее наружную поверхность. Слизь защищает кончик корня от высыхания, склеивает частицы почвы, в результате чего образуется своеобразный канал, по которому растет корень. Возможно, она в какой-то мере играет также роль абсорбирующей поверхности и принимает участие в процессах матаболизма. По мере слущивания периферических клеток корневого чехлика в его центральной части образуются новые клетки. Корневой чехлик отсутствует на корнях водных растений, в то же время у некоторых из них верхушка корня защищена крупным корневым кармашком.
За морфологической зоной роста располагается зона всасывания. Характерной особенностью этой зоны является наличие на поверхности корня корневых волосков, которые образуются как боковые выросты покровной ткани. Первичная покровная ткань в зоне всасывания – эпиблема – состоит из двух типов клеток: образующих корневые волоски трихобластов и атрихобластов, которые не способны образовывать корневые волоски. У большинства растений корневые волоски не отделены от материнской клетки перегородкой и представляют собой одноклеточные образования. Однако у некоторых покрытосеменных корневые волоски многоклеточные (ананас, марьянник луговой). Оболочка корневого волоска тонкая, имеет первичное строение и состоит из целлюлозы и пектиновых веществ. Благодаря наличию пектиновых веществ на поверхности клеточных волосков образуется слизь, которая склеивает частички почвы, а также, по-видимому, способствует избирательному поглощению ионов. Длина корневых волосков варьирует от 0,05 мм (у цитрусовых) до 10 мм (у сахарной свеклы). Число корневых волосков на 1 мм2 поверхности у различных растений различно (у проростков гороха более 200, у кукурузы более 400). Большое количество корневых волосков образуется у растений, растущих на хорошо увлажненной почве, однако у водных растений корневых волосков очень мало или их вообще нет. Подавлено развитие корневых волосков и у некоторых растений степей (шафран, тюльпан). Корневые волоски значительно увеличивают всасывающую поверхность корня. Они развиваются очень быстро, но недолговечны и через несколько дней отмирают, а вместо них формируются новые. Отмирание и развитие корневых волосков идет в акропетальном направлении (от основания к верхушке). В зоне всасывания осуществляется и проведение питательных веществ.
За зоной всасывания лежит зона ветвления, она характерна для более старого корня. По мере роста корня его зоны смещаются в акропетальном направлении. Наличие зональности характерно не только для главного корня, но и для всех молодых корней растения.
Одновременно с формированием морфологической структуры корня складывается и его первичная анатомическая структура. Как известно, верхушечная меристема конуса нарастания корня дифференцирована на дерматоген, периблему и плерому. Клетки дерматогена делятся только в одном направлении – антиклинально (перпендикулярно поверхности органа) и дают начало первичной покровной ткани корня – ризодерме. Меристематические клетки периблемы образуют первичную кору. Из клеток плеромы образуется центральный цилиндр. Таким образом, в молодом корешке четко выделяются две топографические зоны: первичная кора, расположенная под ризодермой, и центральный цилиндр.
Первичная кора состоит из паренхимных клеток, которые имеют различные размеры, различное строение клеточных оболочек и выполняют различные функции. Первичная кора дифференцирована на 3 слоя: экзодерму, мезодерму и эндодерму. Экзодерма расположена непосредственно под ризодермой. Клетки ее имеют утолщенные клеточные оболочки. Экзодерма (от греч. exo – вне, снаружи) состоит из нескольких слоев клеток, которые имеют многоугольные очертания и плотно прилегают одна к другой. На ранних этапах развития корешка экзодерма выполняет механическую функцию, а также защищает корень от излишней потери воды, от проникновения в него фитопатогенных микроорганизмов. У некоторых растений оболочки клеток экзодермы могут пропитываться суберином и опробковевать. Это приводит впоследствии к отмиранию и слущиванию ризодермы, и тогда экзодерма становится покровной тканью. Особенно хорошо развита экзодерма у однодольных растений, у водных растений она отсутствует.
Мезодерма состоит из различных по размеру и форме паренхимных клеток, между которыми образуются хорошо заметные межклетники. Наличие межклетников обеспечивает газообмен в корне. У водных и водно-болотных растений мезодерма представлена типичной аэренхимой. По паренхиме первичной коры к центральному цилиндру поступает из внешней среды вода с растворенными в ней минеральными веществами. Растворы питательных веществ, диффундирующие в корневой волосок, а также в периферические ткани первичной коры корня по апопласту, передвигаются в горизонтальном направлении как по симпласту, так и по апопласту.
Эндодерма – самый тонкий слой первичной коры. Она состоит из одного ряда клеток и прилегает непосредственно к центральному цилиндру. На ранних этапах онтогенеза клетки эндодермы живые, тонкостенные, вытянутые вдоль продольной оси корня. На поперечном разрезе они имеют правильную четырехугольную форму. В процессе развития первичной коры эндодерма проходит три стадии. На первой стадии в экваториальной зоне первичной оболочки клеток эндодермы появляются утолщения – пятна Каспари (J. X. R. Caspary 1818–1887), названные по имени итальянского ботаника, описавшего эти образования. В состав утолщений входит целлюлоза и суберин. На второй стадии суберинизация клеточной оболочки продолжается, и утолщение распространяется на экваториальную часть радиальных и тангентальных стенок. Так в клетках эндодермы образуются пояски Каспари. На внутренней стороне этих утолщений откладывается тонкий слой суберина. Пояски соседних клеток вплотную прилегают друг к другу. Образование поясков Каспари наблюдается к моменту завершения формирования первичной коры корня. На третьей стадии развития утолщения целиком охватывают радиальные и внутреннюю тангентальную стенки клеток. Поверх субериновой прослойки откладывается слой целлюлозы, который впоследствии пропитывается лигнином и одревесневает. Содержимое клеток отмирает. В таких клетках первичная оболочка сохраняется только на наружной тангентальной стенке. Через такие оболочки (по апопласту) не могут передвигаться водные растворы минеральных веществ, поступающие из внешней среды к центральному цилиндру и из центрального цилиндра к периферическим слоям первичной коры. Таким образом, эндодерма играет роль своеобразного физиологического барьера, регулирующего ток веществ из первичной коры в центральный цилиндр и обратно. Она препятствует свободному перемещению ионов. Однако не все клетки эндодермы претерпевают вторичные и третичные изменения, некоторые клетки сохраняют первичное строение. Такие клетки расположены против элементов ксилемы и называются пропускными. Через них осуществляется передвижение растворов. Кроме барьерной функции эндодерма у некоторых растений (однодольных) выполняет и механическую функцию.
Непосредственно к эндодерме примыкает перицикл – особая меристематическая ткань, которая ограничивает центральный цилиндр. Перицикл образуется из периферического слоя плеромы, следовательно, он является первичной образовательной тканью. Перицикл бывает однорядным или состоит из нескольких рядов клеток. Клетки его тонкостенные, слегка вытянутые. Перицикл длительное время сохраняет меристематические свойства и выполняет различные функции. При переходе корня от первичного анатомического строения к вторичному в перицикле закладываются камбий, феллоген и формируются боковые корни.
Под перициклом некоторые клетки плеромы делятся вдоль и образуют прокамбиальные тяжи, которые почти вплотную подходят к зоне деления. Этот прокамбий дает начало первичной флоэме. Сначала под перициклом образуется протофлоэма, ситовидные трубки которой лишены клеток-спутниц. Метафлоэма возникает несколько позже и расположена ближе к центру корня. Таким образом, первичная флоэма закладывается экзархно и развивается центростремительно. Более раннее заложение первичной флоэмы имеет большое биологическое значение. Первичная флоэма подходит непосредственно к зоне деления. Именно по элементам флоэмы к верхушке корня поступают питательные вещества, которые необходимы для деятельности верхушечной меристемы.
Приблизительно на уровне зоны всасывания формируются под перициклом прокамбиальные тяжи, из которых образуется первичная ксилема. Ближе к перициклу возникает протоксилема, в состав которой входят кольчатые и спиральные элементы. За протоксилемой по направлению к центру корня образуется метаксилема. Она представлена лестничными и пористыми проводящими элементами. Таким образом, первичная ксилема, как и первичная флоэма, возникает экзархно и развивается центростремительно. Элементы первичной флоэмы и первичной ксилемы не соприкасаются друг с другом. Они расположены по радиусам корня и разделены небольшими участками паренхимной ткани. Следовательно, в молодом корне возникает сосудисто-волокнистый пучок радиального типа. В зависимости от числа ксилемных тяжей пучки могут быть диархными (с двумя участками ксилемы), триархными (с тремя участками) и т. д. Если число ксилемных тяжей более пяти, сосудисто-волокнистый пучок называется полиархным. Хотя первичная ксилема закладывается позже первичной флоэмы, она развивается быстрее и достигает центра корня, образуя звездообразную фигуру с различным числом лучей. В типичном случае в центре корня нет сердцевины из паренхимной ткани, однако в редких случаях она может формироваться (например, в корнях кукурузы). Расположение протоксилемы в непосредственной близости к перициклу имеет приспособительное значение. Вода с растворенными в ней минеральными веществами, поступающая из почвы в корень, быстрее попадает в водопроводящие элементы и транспортируется в вертикальном направлении к надземным частям растения.
У большинства однодольных растений корень в течение всей жизни сохраняет первичное анатомическое строение. Исключение составляют древесные растения (пальмы, юкки, драцены), однако у них усложнение строения корня происходит весьма своеобразно, не так, как у двудольных.
Переход от первичного анатомического строения корня ко вторичному у двудольных растений происходит благодаря появлению камбия. Первоначально камбий закладывается в виде обособленных участков. Первые элементы камбия возникают под метафлоэмой из паренхимной ткани, у которой восстанавливается меристематическая активность. Новые элементы камбия закладываются в перицикле над протоксилемой. Таким образом, на первых этапах развития участки камбия, имеющие разное происхождение, разобщены. Постепенно между ними из паренхимной ткани возникают камбиальные клетки и образуется сплошной слой камбия. Сначала он имеет извилистую форму, но по мере образования элементов постоянных тканей, принимает форму окружности.
Из различных по происхождению участков камбия образуются различные постоянные ткани. Камбий, который образовался под метафлоэмой из паренхимной ткани, начинает откладывать элементы вторичных проводящих тканей. Центростремительно формируется вторичная ксилема, а центробежно – вторичная флоэма. Таким образом, в корне меняется тип сосудисто-волокнистого пучка, вместо пучка радиального типа появляются пучки коллатерального типа. Число развивающихся коллатеральных пучков равно числу тяжей первичной ксилемы, которые были сформированы в молодом корешке. Под действием разрастающихся коллатеральных пучков первичная флоэма оттесняется к перициклу и постепенно разрушается.
Камбий, начало которому дал перицикл, производит только клетки паренхимы. Они смещают первичную ксилему к центру корня, при этом протоксилема разрушается, а метаксилема образует в центральной части корня характерную фигуру из двух, четырех или более тяжей. От них, постепенно расширяясь, к периферии корня отходят паренхимные первичные сердцевинные лучи. По ним осуществляется передвижение веществ из проводящих тканей к живым периферическим тканям корня.
Вторичные изменения происходят не только в проводящей системе центрального цилиндра, но и в других структурах. Перицикл кроме камбия образует феллоген – пробковый камбий, в результате чего на корне появляется вторичная покровная ткань – перидерма. Образование перидермы приводит к тому, что вся первичная кора, лишенная питательных веществ, отмирает и сбрасывается. Защитную функцию в корне начинает выполнять феллема.
Переход корня от первичного анатомического строения к вторичному связан с утолщением корня и формированием корневой системы растения. Под корневой системой следует понимать совокупность всех корней растения. Образование корневой системы происходит благодаря ветвлению корней. Для большинства растений характерно моноподиальное ветвление, однако у плаунообразных корни ветвятся дихотомически. Ветвление корня можно рассматривать как особый тип роста, связанный с образованием боковых и придаточных корней. Боковыми называются корни, образующиеся на корнях. Корни, которые возникают на других частях растения, являются придаточными, или адвентивными (от лат. adventicus – пришлый, чуждый).
В зависимости от типа корней, которые входят в корневую систему растения, различают корневые системы стержневого и мочковатого типов. Стержневая корневая система всегда аллоризная (от греч. allos – другой), она состоит из хорошо выраженного главного корня и боковых корней. Кроме того, в состав такой корневой системы могут входить и придаточные корни. Корневая система, в которой главный корень отсутствует или он не выделяется среди массы придаточных и боковых корней, называется мочковатой корневой системой. Мочковатая корневая система может быть аллоризной или гоморизной (от греч. homo – равный). Гоморизная корневая система может быть первичной, тогда главный корень вообще не развивается, или вторичной, в этом случае главный корень рано отмирает.
Боковые и придаточные корни закладываются эндогенно. Корнеродной тканью является перицикл. Зачатки боковых корней могут возникать в различных зонах перицикла, но чаще всего корневые бугорки образуются против элементов ксилемы. При заложении бокового корня клетки перицикла начинают делиться тангентально (периклинально), в результате чего образуется меристематический бугорок. По мере увеличения числа клеток направление делений меняется, клетки делятся не только тангентально, но и антиклинально. Увеличивающийся корневой бугорок давит на эндодерму, но так как оболочка клеток эндодермы очень прочная, она не разрывается, а охватывает образующийся корешок и выпячивается в сторону паренхимы первичной коры. Клетки эндодермы делятся антиклинально, поэтому эндодерма остается однослойной и образует так называемый корневой кармашек. Корневой кармашек помогает формирующемуся корню проходить через паренхиму первичной коры и защищает его от повреждений. По мере продвижения в первичной коре корневой кармашек или раздвигает клетки паренхимы, или, как полагают, благодаря выделению клетками ферментов способствует их разрушению. По мере роста в молодом корешке дифференцируется апекс, одетый корневым чехликом, и образуется центральный цилиндр и первичная кора. Растущий боковой корень проходит через первичную кору главного корня, прорывает ее и выходит наружу. При выходе на поверхность корневой кармашек разрывается и сбрасывается. С этого момента образовавшийся боковой корень начинает развиваться так же, как и главный. Главный корень с боковыми корнями связан посредством проводящей системы.
Корневая система значительно увеличивает всасывающую поверхность корней и способствует более надежному закреплению растений в субстрате.
В пределах корневой системы наблюдается дифференцировка корней по выполняемым функциям. Особенно четко это проявляется у древесных растений. У них развиваются ростовые, или скелетные, и сосущие, или питающие, корни. Мощно развитые ростовые корни способны проникать на значительную глубину и расширяют площадь питания растений. Они имеют вторичное строение и покрыты перидермой. Сосущие корни короткие и недолговечные. Эти корни ежегодно развиваются на скелетных корнях, имеют первичное строение, осуществляют всасывание воды с растворенными в ней минеральными веществами и к осени обычно отмирают. Ростовые корни могут проникать на значительную (максимальную) глубину, сосущие корни обычно располагаются на рабочей глубине, т. е. на глубине, на которой находится большая часть корней растения.
Растение взаимодействует не только с абиотическими факторами внешней среды, но и с живыми организмами, населяющими почву. Различные формы совместного сосуществования организмов (комменсализм, паразитизм, мутуализм) А. де Бари (1879) назвал симбиозом (от греч. simbiosis – совместная жизнь). Впоследствии О. Гертвиг (1906) сузил границы данного термина и предложил называть симбиозом такие отношения, которые взаимовыгодны для обоих симбионтов. В таком понимании этот термин был воспринят русскими учеными и прочно укоренился в ботанической литературе. Симбиоз может быть облигатным и факультативным. При облигатном симбиозе один из партнеров оказывается в такой зависимости от другого, что существовать без него не может. Облигатный симбиоз характерен для представителей семейства Орхидные. При факультативном симбиозе каждый из симбионтов может нормально существовать при отсутствии другого партнера. Факультативный симбиоз характерен для большинства древесных растений (ель, береза, осина, дуб и т. д.).
У высших растений наиболее широко распространен симбиоз с грибами и почвенными бактериями из рода Rhizobium. Относительно недавно установлено, что симбионтами некоторых растений могут быть актиномицеты.
Симбиоз мицелия грибов с корнями высших растений называется микоризой (от греч. mykes – гриб и rhiza – корень). Микориза – сложная симбиотическая система, в которой гифы гриба и корни растений взаимодействуют по-разному. Микориза может быть эктотрофной (эктомикоризой), эндотрофной (эндомикоризой) и экто-эндотрофной (экто-эндомикоризой). При эктотрофной микоризе гифы гриба оплетают кончики молодых корней. Эктомикоризные корни короткие, утолщенные, разветвленные наподобие кораллов. На эктомикоризных корнях корневые волоски не образуются, а функцию всасывания воды с растворенными в ней минеральными веществами выполняют гифы гриба. Эктотрофная микориза характерна для большинства лиственных и хвойных деревьев. У представителей семейства Орхидные гифы гриба проникают в клетки паренхимы первичной коры корня и образуют там клубковидные скопления. Такой тип микоризы называется эндотрофной. Участки корня, в которые проникли гифы гриба, имеют буровато-коричневую окраску, чем и отличаются от тех участков, где гиф нет. У орхидных гифы гриба обнаруживаются в клетках на ранних стадиях развития растения. После цветения растений гифы гриба начинают исчезать. Предполагают, что постепенно растение-хозяин «переваривает» своего симбионта. На этом основании эндотрофную микоризу орхидных некоторые ботаники рассматривают как случай контролируемого паразитизма. Экто-эндотрофная микориза отличается от эндотрофной тем, что гифы гриба проникают не в клетки, а в межклетники паренхимы первичной коры. Такой тип микоризы встречается у вересковых (вереск, брусника, клюква). Гифы гриба значительно увеличивают всасывающую поверхность корня и улучшают питание растений. Питание растений с помощью гиф гриба называется микотрофным. Особенности биологического взаимодействия симбионтов выяснено недостаточно. С помощью меченого углерода (C14) и фосфора (P32) установлено, что грибы, образующие микоризу с вереском и клюквой, могут транспортировать в растений соединения, меченые по фосфору. Соединения, меченые по углероду, из гиф гриба в корень растения не передаются. В то же время продукты фотосинтеза растений, меченые по углероду, обнаруживались в мицелии гриба. У орхидных обнаружен обмен витаминами или их компонентами. Гифы гриба не только улучшают питание растений, но и их водоснабжение. Микориза защищает также растение от фитопатогенных организмов. Микориза широко распространена в природе и характерна как для голосеменных, так и для покрытосеменных растений. Не отмечена микориза у представителей семейств Крестоцветные, Маковые, Крапивоцветные, а также у насекомоядных и паразитирующих растений.
Систематическое положение грибов-микоризообразователей различно. У орхидных микоризу образуют несовершенные грибы из рода Rhizoctonia, у вересковых – из рода Phoma. Микоризообразователями с древесными растениями являются многие представители базидиальных грибов, а с травянистыми преимущественно зигомицеты.
Классическим примером симбиоза с бактериями является образование клубеньков на корнях растений семейства Бобовые. Впервые клубеньки на корнях бобовых были описаны русским ботаником М. С. Ворониным в 1866 г. Клубеньковые бактерии относятся к роду Rhizobium. Основной особенностью представителей этого рода является способность фиксировать молекулярный азот. При отсутствии бобовых растений клубеньковые бактерии могут жить в почве как сапротрофы. Различные виды рода Rhizobium обладают довольно хорошо выраженной видоспецифичностью. Rhizobium trifolii поселяется на корнях клеверов, Rh. japonicum – на корнях сои, Rh. melilotii – на корнях люцерны и донника, Rh. leguminosarum – на корнях гороха, вики, бобов. Однако не все бобовые могут вступать в симбиоз с клубеньковыми бактериями. Считают, что из 13 000 бобовых растений, к симбиозу способны всего около 10 %.
Клубеньковые бактерии проникают в корень через корневые волоски и внедряются в периферические клетки первичной коры. Растение реагирует на это чужеродное внедрение активным делением паренхимных клеток. В результате на поверхности корня образуются характерные для различных видов растений вздутия, которые называют клубеньками. В клубеньках бактерии меняют свою форму, превращаются в бактероиды, интенсивно размножаются и образуют «бактероидную ткань». Бактероиды активно связывают молекулярный азот и переводят его в соединения, которые могут усваиваться растением. В то же время растение обеспечивает бактерии необходимыми питательными веществами. Фиксированный клубеньковыми бактериями азот накапливается в растениях, поэтому многие бобовые хорошо развиваются на почвах, бедных азотом. Кроме того, они способствуют накоплению азота в почве, поэтому бобовые культуры являются лучшими предшественниками для сельскохозяйственных и декоративных растений. С целью обогащения почвы азотом, такие бобовые как клевер, люпин используют в качестве сидерационных культур.
Сравнительно недавно (Becking, 1970) удалось обнаружить клубеньки на корнях некоторых деревьев и кустарников, относящихся к семействам буковые, березовые, крушиноцветные, казуариновые, розоцветные и др. У этих растений симбионтами, вызывающими образование клубеньков, являются актиномицеты. Как и клубеньковые бактерии, они способны фиксировать молекулярный азот и переводить его в доступные для растений соединения.
При симбиозе функция корней не меняется, а появляющиеся некоторые морфологические особенности не являются генетически обусловленными и не наследуются.
Под влиянием условий существования корни могут менять свои функции, что приводит к существенному изменению их морфологических и анатомических особенностей, т. е. к метаморфозам. Метаморфоз – это наследственно закрепленное видоизменение органа, происходящее под влиянием условий существования и связанное с изменением выполняемой функции.
Метаморфозы корней довольно разнообразны. Если у корней преобладает запасающая функция, они сильно разрастаются за счет образования большого количества паренхимы. Утолщенные боковые или придаточные корни называют корневыми шишками. Корневые шишки формируются у георгины (сем. Сложноцветные), чистяка (сем. Лютиковые), пальчатокоренника (сем. Орхидные). При развитии корневых шишек паренхима в большом количестве образуется в первичной коре. Форма и размеры корневых шишек различны. Кроме запасающей функции корневые шишки растений могут выполнять функцию размножения. На самих корневых шишках почек возобновления нет, но они образуются у основания побегов, которые связаны с корневыми шишками.
При разрастании главного корня и подземной части стебля образуются корнеплоды. Форма корнеплодов и их размеры различные. Корнеплод состоит из головки, которая представляет собой укороченный стебель и несет листья, шейки (гипокотиля) и собственно корня. Определить, какая часть корнеплода образовалась из корня, можно по наличию боковых корней. У различных растений корнеплоды формируются по-разному. У представителей семейства Крестоцветные (редька, редис, репа, турнепс) утолщение корнеплода происходит благодаря разрастанию паренхимы в области вторичной ксилемы. У зонтичных (морковь, петрушка, сельдерей, пастернак) паренхима в большом количестве образуется во вторичной флоэме. Особый тип корнеплода у свеклы. После формирования вторичного анатомического строения корень свеклы начинает приобретать третичное строение, благодаря чему формируется корнеплод. По мере заложения каждого нового листа в корнеплоде образуется кольцо добавочного камбия, который производит слабо развитые сосудисто-волокнистые пучки и большое количество паренхимы. Начало первому добавочному камбию дает камбий, образовавшийся при формировании вторичного анатомического строения. Периферический слой первого добавочного камбия дает начало второму добавочному камбию и производит слабо развитые проводящие пучки коллатерального типа и паренхимную ткань. Часть клеток паренхимной ткани способна к делению, поэтому паренхимный слой быстро расширяется. Периферический слой второго добавочного камбия дает начало третьему добавочному камбию и т. д. Чем ближе к поверхности корнеплода, тем уже кольца паренхимы и тем более редуцированы сосудисто-волокнистые пучки. На поперечном разрезе через корнеплод хорошо заметны чередующиеся светлые и более темные концентрические круги, число их соответствует числу заложившихся слоев добавочных камбиев и числу образовавшихся на растении листьев.
У некоторых лиан (плющ обыкновенный, девичий виноград пятилисточковый) придаточные корни на стебле превращаются в корни-присоски, при помощи которых растение присасывается к опоре и поддерживает вертикальное положение.
Своеобразные корни-присоски образуются у растений-паразитов и полупаразитов. Такие корни-присоски называются гаусториями. Они проникают в ткани растения-хозяина, их проводящая система подходит к проводящей системе растения-хозяина. При помощи таких метаморфизированных корней растения-паразиты и полупаразиты получают питательные вещества из тканей растения-хозяина.
Контрактильные, или втягивающие корни, которые развиваются у растений полупустынь и пустынь, также являются примером метаморфоза корней.
У тропических растений, растущих по побережьям океанов, формируются специальные дыхательные корни – пневматофоры. В таких корнях не только хорошо развита аэренхима, как у всех водно-болотных растений умеренной зоны, но они растут вертикально вверх, поднимаются над поверхностью воды и имеют систему особых отверстий, через которые воздух поступает в корень.
У многих тропических эпифитных орхидей развиваются воздушные корни. Такие корни способны выполнять функцию фотосинтеза и улавливать влагу, которая попадает на них в виде дождя или росы. Такие корни имеют зеленую окраску, благодаря наличию в их клетках хлоропластов. На поверхности корней образуется особая многослойная мертвая ткань – веламен, которая абсорбирует влагу из воздуха. Под веламеном находится слой экзодермы, клетки которой утолщены так же, как и клетки эндодермы. Как и в эндодерме, в экзодерме есть пропускные клетки. Таким образом, у эпифитных орхидей экзодерма и эндодерма играют роль физиологических барьеров и регулируют поступление воды из веламена в центральный цилиндр и из центрального цилиндра в периферические зоны корня.
Своеобразными метаморфизированными корнями являются ходульные корни растений мангровых зарослей (ризофора, авиценния) и корни-подпорки некоторых фикусов (баньяна). По происхождению это придаточные корни. Благодаря наличию большого количества таких корней растения могут поддерживать огромные кроны деревьев и нормально развиваться, находясь в крайне сложных условиях существования.
Таким образом, корни высших растений имеют различное происхождение, различное анатомическое и морфологическое строение и обеспечивают растения водой и растворенными в ней минеральными веществами.
studfiles.net
Вегетативные органы высших растений
Страница 19 из 24
Вегетативные органы растений
Вегетативныеорганы у растений представляют собой части тела растительного организма, служащие для поддержания его индивидуальной жизни. У низших растений вегетативное тело (таллом, или слоевище) не расчленено на органы, а представлено одной клеткой (одноклеточные водоросли, низшие грибы), нитями из одного ряда клеток (нитчатые водоросли, мицелий грибов) или колониями в форме пластинок, шаров и др.; у высокоорганизованных водорослей намечается расчленение таллома на органы и ткани.
У высших растений основные вегетативныеорганы - лист, стебель и корень. Лист выполняет функции фотосинтеза, газообмена и транспирации; корень служит для прикрепления растений к субстрату и поглощения из почвы воды и минеральных солей; стебель - орган, связывающий между собой корень и листья. Морфологическое и анатомическое строение вегетативныхорганов приспособлено к выполнению присущих им функций.
Лист
Лист (folium) представляет собой орган высших растений, выполняющий функции фотосинтеза и транспирации, а также обеспечивающий газообмен с воздушной средой и участвующий в др. важнейших процессах жизнедеятельности растения.
Морфология, анатомия листа и его происхождение
От других вегетативных органов высших растений - корня и стебля - лист морфологически отличается обычно дорзовентральной (а не радиальной) симметрией, боковым положением и, как правило, ограниченным базальным ростом. Возникает лист из наружных слоев клеток первичной меристемы конуса нарастания стебля. Лист у большинства растений растет сначала верхушкой, а затем интеркалярно. Чаще всего лист состоит из расширенной плоской пластинки, в которой происходят все основные физиологические процессы, и черешка - суженной стеблевидной части, прикрепляющей пластинку к побегу.
Благодаря черешку лист способен занимать определённое положение по отношению к свету. У многих растений (многих норичниковых, губоцветных и др.) лист не имеет выраженного черешка; такой лист называется сидячим. Часто на одном и том же растении одновременно встречаются листы и сидячие, и черешчатые (черешковые). Нижняя часть листа нередко расширена в т. н. влагалище, более или менее охватывающее стебель. Листья с хорошо выраженными влагалищами особенно характерны для зонтичных и злаков. Близ основания листа многих растений развиваются обычно парные симметрично расположенные придатки - прилистники - в виде листочков, щетинок, чешуек и т.п.
Продолжительность жизни листа, особенно у растений умеренных широт, обычно невелика - около 6 мес; с окончанием вегетационного периода листья отмирают. Лишь у вечнозелёных растений они сменяются не периодически, а могут жить более года. Листья одного и того же растения обычно различаются незначительно, главным образом размерами; однако иногда наблюдается разнолистность, или гетерофиллия. Листья на стебле располагаются в определённом порядке и развиваются с той или иной последовательностью. У многих растений листорасположениеи ориентировка листьев способствует максимальному использованию света, образуя т. н. листовую мозаику.
Листья, особенно у цветковых растений, чутко реагируют на условия обитания и их колебания. Они легче других органов способны к приспособительным видоизменениям, например к жизни в засушливых областях, а также к существованию в необычных или суровых (экстремальных) условиях. Несмотря на сходную в общих чертах схему строения, разница в особенностях листа у представителей разных отделов или классов высших растений значительна. Так, лист хвойных обычно игольчатой формы, эпидермис их с толстой кутикулой, в мякоти листа проходят смоляные ходы, а проводящие пучки окружены особой - тканью. Лист двудольных растений, как правило, с сетчатым жилкованием, нередко с расчленённой сложной пластинкой. Лист однодольных чаще всего с параллельным или дуговидным жилкованием, нередко линейные и лишь иногда расчленённые.
Анатомическое строение листа различается даже в пределах одного вида, однако в общих чертах оно единообразно и у разных видов. Обычно пластинка листа с обеих сторон снабжена однослойной покровной тканью - кожицей, или эпидермисом. На рисунке 6 показан поперечный срез листа копытня.
в.э .- верхний эпидермис, п - поры, с.м.- столбчатый мезофилл, г.м. –губчатый мезофилл, н.э .- нижний эпидермис, у .- устьице, пд.п .- подустьичная полость, в. - волосок, я .- ядро, хл. - хлоропласты, мж .- межклетник.
Рисунок 6 – Поперечный срез листа копытня (по Барыкина Р. И др.)
Между верхним и нижним эпидермисом располагается основная ткань, или мякоть, листа (мезофилл), чаще дифференцированная на столбчатую, или палисадную, состоящую из удлинённых клеток с хлоропластами и занимающую верхнюю, обращенную к свету часть листа, и губчатую, сложенную из клеток с большими межклетниками и заполняющую нижнюю часть его. Лист пронизан жилками - проводящими пучками, которые наряду с механическими тканями создают его остов.
Механические ткани, придающие листу прочность, чаще располагаются у крупных жилок, но иногда развиваются в мякоти. Клетки эпидермиса часто бесцветные, тесно примыкают друг к другу: они живые и, за исключением расположенных в эпидермисе устьичных клеток, лишены хлорофилла. Снаружи эпидермис обычно покрыт кутикулой, а иногда и восковым налётом, что определяет защитную функцию эпидермиса. Возможно, защитную роль играют и волоски на поверхности листа. Через многочисленные устьица в эпидермисе листа осуществляются газообмен и транспирация: внутрь поступает наружный воздух, проникающий в межклетники губчатой паренхимы, а из листа выделяются пары воды и газы.
Орган и его характеристика
Орган это часть растения, выполняющая определенные функции и имеющая специфичное строение. Вегетативные органы, к которым относятся корень и побег, составляют тело высших растений; они обеспечивают индивидуальную жизнь особи. У грибов и низших растений деления тела на органы нет. Их тело представлено системой мицелия или слоевищ. Образование органов у высших растений в процессе эволюции связано с выходом их на сушу и приспособлением к наземному существованию. У высших растений выделяют подземную часть-корень и надземную-побег, состоящий из стебля и листьев.
Корень и корневая система
Корень выполняет в растении три важнейшие функции: прикрепляет растение к почве, поглощает из нее воду и минеральные вещества и иногда синтезирует органические вещества. В особых случаях корень превращается в орган, запасающий питательные вещества. Морфологическое строение корня соответствует выполняемым физиологическим функциям. Он ветвится, образуя боковые корни, на которых развивается множество корневых волосков. Большое значение имеет наличие корневого чехлика, облегчающего продвижение корня вглубь, и способность вступать в симбиотические отношения с грибами и бактериями, что улучшает минеральное питание растений.
Анатомическое строение корня также тесно связано с выполняемыми им функциями. В молодом корне можно четко проследит наличие следующих ярко выраженных зон (рис. 1):
1. Зона деления клеток, представляющая собой апикальную меристему, прикрытую корневым чехликом;
2. Зона роста, или растяжения, в которой клетки, уже вышедши
dybsky.ru
Для чего нужны вегетативные органы растений
Продвижение растений на сушу сопровождалось рядом ароморфозов (качественных эволюционных изменений), одним из которых стало возникновение дифференцированных органов – побега и корня. Это вегетативные органы растений, участвующие во всех важнейших процессах жизнедеятельности организма кроме полового размножения (за него отвечают генеративные органы). Их основными функциями являются питание и обмен веществ с внешним миром. Жизнь растения одновременно в двух средах – атмосфере и литосфере – связана с необходимостью осваивать и почву, и воздух. С каждой из этих сред взаимодействуют специальные органы.
Вегетативные органы высших растений делятся на подземные (корни) и надземные (побеги). С помощью корня растения закрепляются в почве, поглощают влагу и питательные вещества из нее, накапливают их и транспортируют в побег, а также в некоторых случаях осуществляют вегетативное размножение. Видоизмененными корнями являются корневые клубни (топинамбур, георгин), корнеплоды, (свекла, морковь), корни-подпорки (панданус, баньян), воздушные корни (орхидные), дыхательные корни (таксодиум), корни-присоски (плющ). Изначально эти вегетативные органы были предназначены для минерального питания, но в некоторых случаях они выполняют самые необычные функции. Воздушные корни некоторых орхидных запасают атмосферную влагу, а у таксодиума выполняют дыхательную функцию. У многих эпифитов они висят в воздухе, благодаря наличию хлорофилла имеют зеленый окрас и участвуют в фотосинтезе.
Основная функция побега - углеродное питание. В отличие от корня, это сложный орган, состоящий из отдельных взаимосвязанных частей - стебля, листьев и почек. В связи с этим побег иногда рассматривается как особая система, включающая отдельные, но взаимосвязанные части. В некоторых источниках можно даже встретить утверждение, что стебель, листья и почки – это тоже вегетативные органы растений. Побеги бывают вегетативными (покрытые листьями) и генеративными (несущие листья, цветки и плоды).
Основанием побега является стебель, который осуществляет связь между корнями и листовым аппаратом, поддерживает генеративные органы и осуществляет транспорт воды и растворенных в ней питательных веществ. Иногда стебель участвует в вегетативном размножении, а в молодом возрасте – и в фотосинтезе. Лист выполняет функции фотосинтеза, транспирации, газообмена, запасания веществ и вегетативного размножения. Почка – это зачаточный побег.
В ходе онтогенеза (индивидуального развития) вегетативные органы растений могут претерпевать глубокие преобразования в строении (метаморфозы). Это может быть связано со специфическими особенностями климата, для выживания в котором некоторые части растений изменяют свои первоначальные функции. Например, в засушливых местообитаниях листья многих видов превращаются в колючки или чешуи для уменьшения испаряющей поверхности. У стеблевых суккулентов (африканские молочаи, кактусы) мясистый стебель – это водозапасающий и фотосинтезирующий орган, на котором в пазухах неразвитых листьев растут укороченные побеги с пучками колючек. Насекомоядные растения (росолист, жирянка, росянка) имеют листья, преобразованные в настоящие ловушки, которые пассивным или активным способом захватывают насекомых. У некоторых лиан (пассифлора, виноград) надземные побеги трансформируются в органы лазания (усики) – это тоже метаморфоз.
Вегетативные органы растений участвуют в бесполом размножении, которое заключается в образовании молодого организма из какой-либо части родительского. Этот способ размножения повсеместно распространен в дикой природе и активно применяется в растениеводстве. При этом используются как специализированные органы (корневища, луковицы, клубни, столоны), так и неспециализированные (стебли, листья).
У низших растений вегетативными органами является все их тело, например, мицелий гриба.
fb.ru
