Метаморфозы стеблей и побегов

Метаморфозы -видоизмененияорганов со сменой формы и функции.

Колючкирастений жарких сухих местообитаний могут быть как стеблевого, так и листового происхождения. Они выполняют две функции: уменьшают испаряющую поверхность и защищают от повреждения животными. Колючки стеблевого происхождения развиваются на верхушке стебля, в пазухах листьев или располагаются на стеблевом узле супротивно листу (боярышник, груша, терн). Если в формировании колючки участвуют части листа, то образуются колючие зубцы (чертополохи). Часто в ко­лючку видоизменяются прилист­ники (белая акация) или весь лист (кактус, барбарис).

Филлокладии— греч. филлон — лист; кладос — ветвь — это видоизмененные боковые побеги, принимающие вид листовой пластинки и выполняющие функцию фотосинтеза (иглица), в целом же способствуют уменьшению транспирирующей поверхности. На побегах иглицы, в пазухах чешуевидных листьев, развиваются и листовидные филлокладии, топографически соответствующие целому пазушному побегу и имеющие ограниченный рост. Листовидные филлокладии свойственны также видам тропического рода филлантус. Для спаржи характерны мелкие иногда игольчатые филлокладии, сидящие в пазухах чешуевидных листьев основного скелетного побега.

Клубни— это сильно утолщенные мясистые подземные или надземные побеги. У подземных клубней листья редуцируются до мелких, рано опадающих чешуек, в пазухах которых находятся почки, называемые глазками (клубни картофеля). Из почек развиваются побеги. Надземные клубни образуются за счет сильного разрастания стебля и несут нормальные листья (капуста кольраби).

Луковицы -видоизмененные укороченные подземные (реже надземные) побеги. Подземные луковицы — у лука репчатого, чеснока, дикого лука. Нижняя часть луковицы, ее плотное основание, представляет собой укороченный видоизмененный стебель, который называется донцем. Донце имеет плоскую или конусовидную форму. В его нижней части образуется большое количество придаточных корней, а вверх от него направляются видоизмененные листья (мясистые чешуи), запасающие воду и питательные вещества. Наружные сухие или пленчатые чешуи - видоизмененные листья, выполняющие защитную роль, предохраняют мясистые листья от высыхания.

Корневище— подземный видоизмененный побег, служащий для вегетативного размножения и для запасания продуктов. Оканчивается корневище почкой, а не корневым чехликом. На корневищах часто хорошо заметны узлы, на которых образуются чешуи — редуцированные листья. В пазухах чешуи имеются почки, дающие начало надземным и подземным побегам, а из узлов образуются придаточные корни.

Клубнелуковицы - это видоизмененные, укороченные, утолщенные подобно клубню стебли, имеющие вид луковицы (гладиолус, крокус).В отличие от луковицы в клубнелуковице отсутствуют сочные чешуйки, поэтому питательные вещества сосредоточены в стеблевой части. Корни развиваются на нижней утолщенной части — донце, а в верхней части находится центральная почка, из которой образуется цветонос с листьями.Снаружи клубнелуковица покрыта сухими пленками — листьями, в пазухах которых находятся почки.

Усы – ползучие стебли с длинными междоузлиями (земляника, костяника). Для многих лазящих растений характерно видоизменение листьев или частей, а иногда целых побегов в усики, которые обладают способностью в процессе длительного верхушечного роста закручиваться вокруг опоры. Стебель у них обычно тонкий и слабый, неспособный самостоятельно сохранять вертикальное положение. У многих бобовых с перистосложными листьями в усики видоизменяется верхняя часть листа (рахис и несколько листочков). Очень характерные усики листового происхождения формируются у тыквенных. Усики побегового происхождения можно наблюдать у разных видов винограда (дикого и культурного, у пассифлоры и ряда других растений).

Жизненные формы растений

Жизненная форма, или биоморфа - внешний облик растений, который возникает в онтогенезе в результате произрастания в определенных экологических условиях и носит приспособительный характер.

Деревьяимеют хорошо выраженный одревесневший главный ствол, растущий вертикально интенсивнее остальных побегов и сохраняющийся в течение всей жизни растения от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч лет.

Кустарники — главный ствол отсутствует или слабо выражен, ветвление начинается почти у самой земли, поэтому образуется несколько более или менее тонких стволиков. По мере отмирания в центре куста главного стволика и ближайших к нему дочерних появляются новые — на периферии. Длительность жизни кустарника достигает нескольких сотен лет, но каждый стволик живет 10—40 лет (желтая акация, сирень — до 60 лет). Высота кустарников не превышает 4—6 м (барбарис, кизильник, ирга, шиповник, смородина).

Кустарничкихарактеризуются таким же способом ветвления, что и кустарники, но они более низкорослые и имеют меньшую продолжительность жизни скелетных осей — 5—10 лет. Черника, брусника, голубика, клюква, вереск, водяника.

Полукустарники и полукустарничкиимеют побеги, которые в нижней части остаются многолетними и пробковеют, а в верхней части — однолетние и зимой отмирают или отсыхают. Продолжительность жизни их скелетных осей 5 — 8 лет. Они характерны для пустынных и полупустынных областей (полыни, солянки).

Травянистые растенияхарактеризуются тем, что стебли их не одревесневают и надземные части, как правило, отмирают к концу вегетационного периода. Травы бывают однолетние, двулетние и многолетние.

Растения-подушки— приземистые формы в виде плотных подушек. Побеги, несущие листья, многолетние; побеги, несущие цветки, к зиме отмирают. Растения-подушки характеризуются заторможенностью роста всех побегов. Они приурочены к наиболее неблагоприятным местообитаниям с низкими температурами воздуха и почвы, с холодными ветрами (тундры, высокогорья, пустыни, скалы, осыпи), где свободный доступ света подавляет рост побегов.

Суккуленты— формы, имеющие сочные листья и стебли, которые содержат много воды (очиток, молодило).

Лианы— формы, имеющие длинный стебель (деревянистый или травянистый), который для удержания в вертикальном положении нуждается в опоре (хмель, вьюнок, лимонник, виноград).

Типы кущения злаков

В зависимости от длины подземной части побегов и направления их роста различают корневищные, плотно - кустовые и рыхлокустовые злаки.

1. У корневищныхзлаков вневлагалищные побеги образуют под землей длинные ветвящиеся корневища, от которых отходят облиственные надземные побеги, как правило, удаленные друг от друга (пырей ползучий). Длинно - корневищные,или отпрысковые злакиимеют длинные корневища.Эту особенность длиннокорневищных злаков используют при закреплении песков (виды колосняка). Короткокорневищные злаки, или кустовые с короткими трудноразличимыми корневищами (овсяница луговая, душистый колосок, ежа сборная, тимофеевка луговая и др.). Почки возобновления корневищных растений закладываются с предшествующей осени и, как правило, зимуют в почве на разной глубине, а рано весной у этих растений появляются надземные побеги.

2. У рыхлокустовых злаковподземная часть вневлагалищных побегов короткая, от 2 до 10см, концы побегов, изгибаясь к поверхности почвы, превращаются в надземные побеги, образуя рыхлую дерновину. Рыхлая дерновина представляет собой материнское растение с отходящими от него на некотором расстоянии боковыми бесплодным побегами (тимофеевка луговая).

3. У плотно - кустовых злаковвнутривлагалищное возобновление, поэтому формируется плотная дерновина, боковые побеги растут вертикально и плотно прижаты к стеблю материнского растения (щучка дернистая).

Лист

Лист— боковой орган растения ограниченного роста, нарастающий своим основанием. Функции листьев:

1. фотосинтез и транспирация;

2. газообмен;

3. запасающая;

Основные части листа:

Листовая пластинка -основная часть листа – главный орган фотосинтеза.

Черешок служит для прикрепления листа к стеблю и для лучшего расположения листьев по отношению к свету, способствует ослаблению ударов по листовой пластинке капель дождя, града, ветра. Участвует в движении листьев.

Влагалище - расширенная нижняя часть листа, которая более или менее охватывает стебель, защищает пазушные почки и повышает прочность стебля при сгибании (у злаков, некоторых зонтичных).

Прилистники - парные боковые выросты у основания листа разной формы. Они защищают молодой лист в почке.

Черешковые листья с черешком.

Сидячие листья— при отсутствии черешка.

Простые листьяимеют одну листовую пластинку, цельную или иногда сильно расчлененную.

Сложные листьясостоят из нескольких листовых пластинок (листочков), которые прикрепляются к рахису (общей оси сложного листа) с помощью собственных черешочков.

А — простой лист яблони: 1 — листовая пластинка; 2 — черешок; 3 — прилистники; Б — сложный лист рябины

Цветок

Цветок -укороченный и ограниченный в росте побег; генеративный орган полового размножения.

Строение цветка:

А, Б— схемы строения цветка: 1 — цветоложе; 2— чашелистики;

3 —лепестки; 4 —- тычинки; 5 — пестик

Прицветники -кроющиелистья, в пазухах которых находится цветок.

Цветоножка -частьстебля под цветком.

Цветонос –часть стебля, несущая соцветие.

Сидячийцветок не имеет цветоножки (цветки в головках некоторых клеверов, в корзинках астровых).

Цветоложе— верхняя расширенная часть цветоножки, служит для прикрепления всех остальных частей цветка.

Чашечка состоит из зеленых свободных или сросшихся чашелистиков.

Венчиксложен из свободных или сросшихся окрашенных в разные цвета лепестков. Чашечка и венчиксоставляют околоцветник, или покровы, цветка. Околоцветник защищает собственно цветок (тычинки и пестики) от внешних неблагоприятных воздействий и привлекает насекомых-опылителей.

Простой околоцветник образован только чашечкой (ожика, крапива, щавель, мужские цветки дуба, вяз) или только венчиком (тюльпан, лилия, ландыш, пролеска).

Двойной околоцветник состоит из чашечки и венчика (яблоня, гравилат, чубушник, сирень).

Беспокровные (голые) цветки (ива, ясень, тополь) не имеют околоцветника.

Тычинкасостоит из тычиночной нити и пыльника, редко образуются сидячие пыльники без тычиночной нити (магнолия) или пыльники недоразвиты. В пыльниках формируется пыльца, служащая для опыления.

Пестикобразуется в результате срастания одного или нескольких плодолистиков. В каждом пестике выделяются завязь, столбик и рыльце.

Завязь— это нижняя расширенная часть пестика. Рыльце пестика приспособлено для улавливания и удержания пыльцы. Внутри завязи образуются семязачатки (семяпочки).

Нектарники –особые железки, выделяющие сахаристую жидкость – нектар.

Цветение – вскрывание пыльников и функционирование рылец пестиков.

Опыление –перенос пыльцы с пыльников тычинок на рыльца пестиков.

При самоопылении пыльца переносится на рыльце пестика в пределах данного цветка или данной особи. Самоопыление рассматривается как явление, вызванное неблагоприятными условиями среды, т.е. неблагоприятными для перекрестного опыления; оно выполняет страхующую роль. Самоопыление чаще бывает у однолетников с коротким жизненным циклом, растущих в неблагоприятных экологических условиях на сухих и бедных почвах (пастушья сумка, клевер шершавый, клевер скученный). Такой вид опыления позволяет им быстрее восстановить численность вида.

Перекрестное опыление — основной тип опыления цветковых растений. Оно биологически более совершенно.

Биотическое опыление:

Энтомофилия — опыление с помощью насекомых. Насекомые посещают цветки для сбора пыльцы, нектара, а иногда в поисках убежища, отложения яиц, поиска партнера. Цветки привлекают насекомых своим ароматом. Аромат эфирного масла не всегда приятный. Запах гниющего мяса издают цветки раффлезии, стапелий, некоторых кирказонов. Такой аромат привлекает мух как место для отложения яиц.

Орнитофилия — опыление птицами — явление, характерное для тропиков. Птицами (колибри, нектарницы, цветочница) опыляются эвкалипты, канны, алоэ, акации, некоторые кактусы, фуксии. Цветки этих растений без запаха, но имеют яркую окраску, выделяя много водянистого нектара.

Хироптерофилия — опыление летучими мышами, распространено в тропиках Азии и Америки. Ими опыляются такие растения, как банан, агава, баобаб. Цветки имеют зеленовато-желтую, коричневую или фиолетовую окраску, которая лучше воспринимается летучими мышами в ночное время. Кроме того, у этих цветков прочные «посадочные площадки» — толстые цветоножки, прочные безлистные участки ветвей, затхлый запах, имитирующий запах самих летучих мышей.

Абиотическое опыление:

Анемофилия— опыление с помощью ветра. Ветроопыляемые растения цветут до распускания листьев (лещина, береза), их цветки без околоцветников, без запаха и окраски лепестков (невзрачные), но с крупными перистыми рыльцами. Цветки собраны в соцветия (сережка, кисть, колос). Тычинки свободно свисающие.

Гидрофилия — перенос пыльцы водой или по водной поверхности. Это опыление характерно для немногих водных растений (валлиснерия, элодея и др.). У валлиснерии опыление происходит на поверхности воды. Опыленный женский цветок затем опять уходит под воду.

Оплодотворение -это слияние двух половых клеток — гамет (мужской и женской), в результате чего образуется новая клетка — зигота, из которой развивается зародыш нового организма.

Семя. Плод

Плод – это орган, развивающийся после оплодотворения из завязи. Защищает семена и способствует их распространению.

После процесса оплодотворения семязачаток (семяпочка) превращается в семя.

Семя фасоли:

а —общий вид; б —зародыш; 1 —корешок; 2 —семявход; 3 —рубчик; 4 — семенной шов; 5 — почечка; 6 — стебелек; 7 — семядоля

Семя— орган размножения всех семенных растений.

Кожурасемени представляет собой видоизмененные покровы семязачатка. Она защищает семена от высыхания, преждевременного прорастания, возможных механических повреждений.

Зародышсемени, как правило, развивается из оплодотворенной яйцеклетки. Зародыш состоит из корешка, обращенного всегда к семявходу, зачаточного стебелька (подсемядольное колено, или гипокотиль), семядолей — первых листьев зародыша и почечки. Почечка состоит из конуса нарастания и зачатков листьев.

Эндосперм –ткань, запасающая питательные вещества, необходимая для развития зародыша.

Приемы ускорения прорастания семян

1. Намачивание семян в воде при температуре 25…30⁰С в течение 24…48 ч в зависимости от плотности оболочек семян. Проращивают в плошках на марле, вате, салфетке, приливая воду чуть выше уровня семян. Емкости с семенами накрывают пленкой или стеклом. Набухшие семена слегка подсушивают и сразу же высевают.

2. Стратификация – выдержка семян в течение некоторого времени при низкой температуре (0…5⁰С) во влажном субстрате (песке, торфе, мхе). Осенью семена смешивают с песком 1:3, смесь насыпают в ящики. Хранят при температуре +5⁰С. Весной перед посевом семена отделяют от песка через сито.

3. Скарификация– механическое повреждение толстых и жестких оболочек семян.

4. Обработка семян горячей водой 80…85⁰С в течение 24 ч.

5. Вымачивание семян в растворах химических веществ. Проводят для размягчения твердых покровов семян или стимуляции роста.

Рост и развитие растений

Рост– это процесс новообразования элементов структуры организма, который сопровождается увеличением массы и размеров.

Развитие –это качественные изменения в структуре и функциональной активности растения и его частей в процессе развития.

Фазы роста:

1. Эмбриональная фаза -рост осуществляется за счет деления меристематических клеток. Требует больших затрат питательных веществ и энергии.

2. Фаза растяжения –клетки увеличиваются в размерах, в них появляются вакуоли, которые в дальнейшем сливаются в одну большую.

3. Фаза дифференциации – происходит окончательное формирование клетки, превращение ее в специализированную клетку (проводящую, механическую и т.д.) с доминированием соответствующих структур или органелл.

4. Стационарная фаза– число клеток и их биомасса меняется слабо.

5. Фаза деградации– гибель клеток.

Онтогенез – индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы и до смерти.

Этапы развития растений

1. Эмбриональный период у семенных растений длится от момента формирования зародыша (семени) до начала прорастания семян. У вегетативно размножающихся растений – от момента формирования почек в органах вегетативного размножения и до начала их прорастания. Ростовые процессы находятся в скрытой фазе.

2. Ювенильный период заложения роста и развития вегетативных органов от прорастания семени или вегетативной почки до появления способности к образованию репродуктивных органов. Растения увеличиваются в размерах, ростовые процессы преобладают.

3. Зрелость – период от появления первых зачатков репродуктивных органов до формирования бутонов, луковизация. Процессы роста сочетаются с образованием цветков, вегетативные органы растений продолжают расти.

4. Размножение – плодоношение, развитие плода, семян, клубней. Преобладают процессы формирования цветков, семян, клубней, луковиц.

5. Старость – от полного прекращения плодоношения до естественного отмирания. Рост редок (пневая поросль, жирующие побеги).