Строение и функции цветковых растений

 

Растения – царство эукариотических организмов, характеризующихся автотрофным питанием. Самая многообразная группа растений — Цветковые (Покрытосеменные) — отдел высших растений, отличительной особенностью которых является наличие цветка в качестве органа полового размножения. Название покрытосеменных растений связано с тем, что семена находятся внутри плода (покрыты им).

Цветковые растения состоят из органов, органы — это части животного или растительного организма, образованные различными тканями и выполняющие определенные функции. Различают вегетативные органы, которые поддерживают жизнь растений (питание и обмен веществ с внешней средой) и могут выполнять функцию вегетативного размножения, и генеративные (репродуктивные) органы, приспособленные для полового размножения.

Каждый орган имеет определенное строение, форму и положение в организме, наиболее приспособленные для выполнения свойственной этому органу функции.

К вегетативным органам у высших растений относят корень и побег, состоящий из стебля и листьев, к генеративным — цветок, плод, семя.

Корень — подземный орган растения. Главное его назначение — закрепить растение в почве и поглощать из нее воду и минеральные соли. В корне образуются некоторые органические вещества, часто там откладывается запас питательных веществ. Корень служит для вегетативного размножения. Кроме подземных бывают корни водяные, опорные и корни-присоски у паразитных. Совокупность корней называют корневой системой. Она бывает стержневой, мочковатой и смешанной. Корни, запасающие питательные вещества, разделяют на корнеплоды, если они образуются из стержневого корня, как у свеклы, моркови, репы, и корневые клубни, развивающиеся из боковых корней, как у георгина.

Стебель — надземный орган растения, связывающий корень с листьями и генеративными органами. Он служит опорой другим органам, благодаря ему листья наиболее благоприятно размещаются по отношению к свету. По стеблю идет обмен водой и питательными веществами по всему растению. Стебель, покрытый листьями и почками, называют побегом. Почка — это зачаточный укороченный побег, обычно покрытый защитными чешуями. Почки бывают листовые (вегетативные) и цветочные. Почки, не раскрывающиеся в течение очередного сезона, называют спящими. Они трогаются в рост при повреждении основного побега. Если ветви сильно обрезать, то из спящих почек образуются побеги с крупными листьями.

Loading...

С видоизменением стебля у него появляются новые функции. Колючки у барбариса и дикой груши — тоже разновидность стебля. Они выполняют защитную функцию. Толстые, мясистые стебли кактусов запасают воду. Усики винограда — органы опоры. Для вегетативного размножения служат корневища — многолетние подземные побеги, похожие на корни (у хрена, пырея), клубни (у картофеля) и луковицы (у лука, тюльпана и др.).

На стеблях многих растений образуются придаточные корни, которые повышают их устойчивость и улучшают питание. Чтобы увеличить число придаточных корней и клубней, растения окучивают. На свойстве стеблей образовывать придаточные корни основан способ размножения черенками: кусочки стебля с почками укореняются.

Лист играет огромную роль в жизни растений. В зеленом листе идет процесс фотосинтеза. Через устьица на поверхности листовой пластинки испаряется вода, происходит газообмен — поглощение углекислого газа и выделение кислорода. Благодаря испарению листья непрерывно охлаждаются, их температура на 5—7° ниже по сравнению с окружающим воздухом.

У некоторых растений листья превратились то в усики (горох), то в колючки (чертополох, кактусы). У лука, капусты сочные, плотные листья запасают влагу. Своеобразно устроены листья насекомоядных растений — они покрыты волосками, выделяющими липкую жидкость, привлекающую насекомых. С физиологическим процессом старения листа связан листопад — явление приспособления к неблагоприятным условиям. Из листьев перед листопадом происходит отток питательных веществ, в них накапливаются вредные для растения соли. У травянистых растений листья не опадают, а разрушаются, оставаясь на стебле.

Цветок — орган полового размножения цветковых растений. В завязи цветка после опыления происходит оплодотворение, в дальнейшем развиваются семя и плод. Цветок состоит из зеленой чашечки, которую образуют несколько чашелистиков, и венчика из нескольких лепестков. Венчик и чашечка составляют околоцветник, внутри которого размещаются главные части цветка — тычинки и пестик (число их различно). Все части цветка размещаются на основании — цветоложе. Тычинка состоит из семенной нити и пыльника, в котором образуется пыльца. Пестик — из рыльца и столбика. Цветы бывают обоеполыми (с тычинками и пестиками). У однодомных растений (огурец) на одном растении располагаются и мужские и женские цветки, у двудомных (конопля, тополь) — мужские и женские цветки располагаются на разных растениях.

Плод — орган цветковых растений, служит для защиты семян и их распространения. Плод состоит из околоплодника и семян. Плоды бывают сухие и сочные. Внутри плода образуется много семян, как у мака, огурца, или они односемянные, как у липы, дуба, вишни. Плоды подразделяются на сухие многосемянные, вскрывающиеся при созревании: боб (горох), коробочка (мак), стручок (капуста); сухие односемянные, невскрывающиеся: семянка(гречиха), зерновка (рожь), орех (лещина) сочные одно- и многосемянные, невскрывающиеся: костянка (вишня), ягода (томат), яблоко (яблоня), тыквина (арбуз). Плоды часто снабжены приспособлениями для распространения ветром (одуванчик, клён), животными (репейник). У сочных, спелых плодов вкусный околоплодник, привлекающий птиц и животных, которые поедают плоды с семенами и распространяют их.

Семя — орган воспроизведения и расселения у семенных растений. Оно состоит из кожуры, зародыша и запасов питательных веществ. Зародыш семени содержит зачатки вегетативных органов: стебля, корней, листьев. Некоторые растения питательные вещества запасают в зачатках листьев — семядолях. Эти вещества питают зародыш при прорастании семени. Семена в основном состоят из белков, жиров и углеводов.

1. Строение и функции корня.

Корень — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину. На корне нет листьев, в клетках корня нет хлоропластов.

Основные функции корня:

— Закрепление растения в субстрате.

— Всасывание, проведение воды и минеральных веществ к стеблю и листьям.

— Запас питательных веществ в главном корне.

— Взаимодействие с корнями других растений (симбиоз), грибами, микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки представителей семейства Бобовые).

— Вегетативное размножение.

— Синтез биологически активных веществ.

— У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).

В строении корня различают несколько зон, каждая из которых имеет определенное строение и выполняет определенные функции (снизу вверх):

Корневой чехлик — несколько слоёв плотно сросшихся клеток с утолщенными стенками.

Функция корневого чехлика:

— механическая защита зоны деления;

— выделение слизистых веществ для более легкого проникновения в почву.

Клетки снаружи корневого чехлика постоянно разрушаются, а с внутренней стороны он нарастает благодаря клеткам меристемы.

Пикировка корня — удаление кончика главного корня — производится с целью прекращения роста главного корня и усиления роста боковых корней: общая площадь корневого питания увеличивается.

Зона деления состоит из мелких постоянно делящихся клеток верхушечной меристемы. Это зона находится на кончиках всех корней растения. Благодаря верхушечной меристеме осуществляется рост корня в длину.

Зона растяжения (роста). В ней клетки растут, вытягиваясь в длину, благодаря чему и происходит удлинение корня.

В этой же зоне начинается дифференцировка клеток. Поверхностные клетки превращаются в клетки ризодермы. В центре формируются клетки проводящих тканей.

Зона всасывания. Зона всасывания снаружи покрыта тонкой покровной тканью эпиблемой (или ризодермой). В этой зоне клетки эпиблемы образуют выросты — корневые волоски. Корневые волоски представляют собой длинные тонкие нитевидные клеточные выросты, в которые перемещается ядро клетки. По мере роста корня они разрушаются, эпидерма замещается пробкой, и зона всасывания замещается зоной проведения.

Функция корневых волосков: поглощение из почвы воды и минеральных веществ.

Зона проведения продолжается до наземных частей растения. В ней находятся сосуды ксилемы, по которым от корня поднимается вода с минеральными веществами, и ситовидные трубки флоэмы, по которым в корень поступают органические вещества из листьев.

Поперечное строение корня (в зоне всасывания):

1) Кожица – поверхностный однорядный слой клеток, содержит корневые волоски.

2) Кора корня (основная ткань) – слой клеток под кожицей.

3) Сосуды – сильно вытянутые клетки, лежащие в центре корня и достигающие стебля, относятся к проводящей ткани.

Вода и минеральные вещества, растворенные в ней, движутся через кожицу в кору корня, а затем в сосуды. Органические вещества передвигаются в корне по ситовидным трубкам.

2. Виды корней. Типы корневых систем. Видоизменения корней.

Корень — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину. На корне нет листьев, в клетках корня нет хлоропластов (исключение – эпифитные орхидеи).

Совокупность корней одного растения называют корневой системой.

В состав корневых систем входят корни различной природы.

Различают:

— главный корень,

— боковые корни,

— придаточные корни.

Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на любом корне в качестве бокового ответвления. Придаточные корни образованы побегом и его частями, реже – на старых участках корней.

 .

В случае, когда главный корень незначительно выражен, а придаточные корни выражены значительно, корневая система называется мочковатой (характерна для однодольных – злаков, чеснока, тюльпана). Если главный корень выражен значительно, корневая система называется стержневой (характерно для двудольных – щавеля, фасоли, клевера, моркови).

Разновидность стержневой корневой системы — ветвистая корневая система: состоит из нескольких боковых корней, среди которых не различают главный корень; характерна для деревьев.

Стержневая корневая система проникает в почву обычно глубже, чем мочковатая, однако мочковатая корневая система лучше оплетает прилегающие частицы грунта.

Корни некоторых растений имеют склонность к метаморфозу.

Видоизменения корней – приспособление к несению ими специальных функций:

1) Запасающие корни

а) Корнеплод — утолщённый главный корень. В образовании корнеплода участвуют главный корень и нижняя часть стебля. Большинство корнеплодных растений — двулетние. Корнеплоды состоят в основном из запасающей основной ткани (репа, морковь, петрушка).

б) Корневые клубни (корневые шишки) образуются в результате утолщения боковых и придаточных корней. С их помощью растение цветёт быстрее (батат, георгины)

2) Корни-зацепки — своеобразные придаточные корни. При помощи этих корней растение «приклеивается» к любой опоре (плющ).

3) Ходульные корни (опорные) — от ствола под углом отходят придаточные корни, которые достигнув грунта, обильно разветвляются. Со временем основания стволов перегнивают и деревья стоят на этих корнях как на ходулях. Выполняют роль опоры во время приливов в тропиках .

4) Воздушные корни — боковые корни, растут в надземной части. Поглощают дождевую воду и кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях недостатка минеральных солей в почве тропического леса (орхидеи). 

5) Микориза — сожительство корней высших растений с гифами грибов. При таком взаимовыгодном сожительстве, называемом симбиозом, растение получает от гриба воду с растворёнными в ней питательными веществами, а гриб — органические вещества. Микориза характерна для корней многих высших растений, особенно древесных. Грибные гифы, оплетающие толстые одревесневшие корни деревьев и кустарников, выполняют функции корневых волосков.

6) Бактериальные клубеньки на корнях высших растений — сожительство высших растений с азотфиксирующими бактериями — представляют собой видоизменённые боковые корни, приспособленные к симбиозу с бактериями. Бактерии проникают через корневые волоски внутрь молодых корней и вызывают у них образование клубеньков. При таком симбиотическом сожительстве бактерии переводят азот, содержащийся в воздухе, в минеральную форму, доступную для растений. А растения, в свою очередь, предоставляют бактериям особое местообитание, в котором отсутствует конкуренция с другими видами почвенных бактерий. Бактерии также используют вещества, находящиеся в корнях высшего растения. Чаще других бактериальные клубеньки образуются на корнях растений семейства Бобовые. В связи с этой особенностью семена бобовых богаты белком, а представителей семейства широко используют в севообороте для обогащения почвы азотом.

7) Дыхательные корни — у тропических растений, обитающих по болотистым побережьям океанов, имеют спец ткани, по которыми воздух поступает в подводные части растения (пример: авицения)

8) Корни-подпорки (столбовидные корни) — придаточные корни на горизонтальных ветвях некоторых тропических растений, растущие на стволах и ветвях и дорастающие до земли (баньян). 

9) Досковидные корни представляют собой боковые корни, проходящие у самой поверхности почвы или над ней, образующие треугольные вертикальные выросты, примыкающие к стволу. Характерны для крупных деревьев тропического дождевого леса.

10) Втягивающие корни (гладиолус, крокусы)

 

3. Побег: строение и развитие из почки.

Побе́г — один из основных вегетативных органов высших растений, состоящий из стебля с расположенными на нём листьями и почками.

Возникновение побегов (то есть листостебельности) — крупнейший ароморфоз в истории растительного мира на Земле. Благодаря плоской форме листьев резко возросла фотосинтезирующая поверхность, а связанное с этим увеличение транспирации (процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы) способствовало развитию у растений настоящих корней как совершенных органов поглощения воды и минеральных солей.

1 — верхушечная почка; 2 — пазушная почка; 3 — междоузлие; 4 — узел; 5 — пазуха листа; 6 — лист; 7 — стебель.

В онтогенезе (индивидуальное развитие организма) побег развивается из почек зародыша либо из пазушной или придаточной почки. Таким образом, почка является зачаточным побегом. При прорастании семени из зародышевой почечки формируется первый побег растения — его главный побег, или побег первого порядка. Из главного побега формируются боковые побеги, или побеги второго порядка, а при повторении ветвления — третьего порядка и т. Д.

 

Так формируется система побегов, представленная главным побегом и боковыми побегами второго и последующего порядков. Система побегов увеличивает общую площадь соприкосновения растения с воздушной средой.

У большинства растений умеренной зоны развитие побегов из почки носит периодический характер. У деревьев и кустарников, многих многолетних трав это происходит один раз в год — весной или рано летом. Побеги, вырастающие из почек за один вегетационный период, называют годичными побегами или годичными приростами.

Чаще всего побеги имеют метамерное(членистое) строение, то есть в нем хорошо выражены повторяющиеся части —метамеры. Они состоят из узлов с отходящими от них листьями и почками и расположенных под ними междоузлий. Узлом называют участок стебля, от которого отходит лист (или листья). Участок стебля между двумя соседними узлами называют междоузлиями. В зависимости от степени развития междоузлий различают:

Укороченные побеги— побеги со слабо развитыми короткими междоузлиями, у которых узлы сильно сближены (плодушки яблони, груши, смородины). К укороченным побегам относятся и побеги, несущие близко расположенные листья, называемые розеткой (одуванчик, примула).

Удлиненные побеги— побеги с длинными междоузлиями (вегетативные побеги яблони, груши). Удлиненные побеги могут состоять из одного сильно вытянутого в длину междоузлия, заканчивающегося цветком или соцветием. Такой побег называют цветочной стрелкой (лук, тюльпан).

Угол, образующийся между стеблем и листом, называют пазухой листа.

На побеге можно обнаружить почечные кольца— следы от почечных чешуй и листовой рубец— след, остающийся на стебле после опадания листа.

По характеру расположения в пространстве побеги бывают:

 

1 — прямостоячий; 2 — приподнимающийся; 3 — ползучий; 4 — стелющийся; 5 — вьющийся;

6 — лазающий.

прямостоячие— побеги с растущим вертикально вверх стеблем (тополь, овес, подсолнечник);

приподнимающиеся— побеги, сначала растущие в горизонтальном, а затем вертикальном направлении (лапчатка метельчатая, сабельник болотный);

стелющиеся— растущие более или менее горизонтально (клюква, лапчатка гусиная);

ползучие— побеги, похожие на стелющиеся, но в отличие от них укореняющиеся с помощью придаточных корней, образующихся в узлах (земляника, живучка ползучая);

вьющиеся— побеги, способные обвиваться вокруг других растений или каких либо опор (вьюнок полевой, хмель);

лазающие — побеги, имеющие приспособления (усики, присоски, крючки и т.д.) для удержания на опорах или на других растениях (горох, виноград, плющ).

Развитие побега из почки начинается в разрастания листовых зачатков и роста междоузлий. Почечные чешуи быстро засыхают и отпадают при развертывании почки. От оснований чешуек на побегах остаются рубцы, так называемые почечные кольца. Они располагаются на границе годичных приростов.

Развитие побега из почки происходит за счет деятельности верхушечной и вставочной меристем. Верхушечная меристема побега — конус нарастания —находится внутри почки.

По составу и функции почки бывают:

Вегетативные почки, из которых развиваются побеги с листьями (у большинства растений). Внутри почки находится зачаточный стебель, заканчивающийся конусом нарастания и зачаточные листья. В пазухах зачаточных листьев закладываются зачатки пазушных почек.

Генеративные(цветочные, репродуктивные) — почки, из которых развиваются цветки или соцветия (ива, форзиция), то есть они содержат только зачаток цветка или соцветия.

Вегетативно-генеративные(смешанные) — почки, из которых развиваются облиственные побеги с цветками (яблоня, груша, сирень). Эти почки похожи на вегетативные, но конус нарастания превращен в зачаточный цветок или соцветие.

А — вегетативная почка; Б — генеративная почка; В — вегетативно-генеративная почка; 1 — зачаточный стебель; 2 — почечные чешуи; 3 — зачаточные цветки; 4 — зачаточные листья.

По местоположению на стебле почки бывают:

Верхушечные— почки, находящиеся на концах главного и боковых побегов. За счет деления клеток конуса нарастания этих почек происходит удлинение побегов.

Боковые— почки, дающие побеги следующего порядка ветвления.

Различают: — пазушные почки— почки, развивающиеся в пазухах листьев;

придаточные почки— любые не верхушечные и не пазушные почки; они возникают на взрослых частях стебля, корня и листа из внутренних тканей.

4. Внешнее строение листа, листорасположение.

Лист— боковой (латеральный) орган, характеризующийся ограниченным ростом.

Как правило, лист — плоский дорсовентральный (разносторонний) орган: верхняя (брюшная) и нижняя (спинная) стороны построены различно.

Лист растет только в ограниченный период времени своим основанием путем вставочного роста (однодольные) или всей поверхностью (двудольные).

У большинства растений лист живет, как правило, в течение одного вегетационного периода, а у вечнозеленых — 1-5 лет (иногда 10-15 лет, как у ели, араукарии). У однолетних растений продолжительность жизни листа примерно равна длительности жизни стебля, у многолетних — значительно короче.

Главные функции листа:

— фотосинтез;

— газообмен;

— транспирация.

Дополнительные функции листа:

— запасающая (сочные чешуи луковицы);

— вегетативное размножение (бегония);

— защитная (колючки кактуса).

Лист большинства растений состоит из пластинки, черешка, прилистников, основания.

Листовая пластинка— расширенная, обычно плоская часть листа, выполняющая функции фотосинтеза, транспирации и газообмена.

Черешок — суженная часть листа, соединяющая листовую пластинку с основанием и регулирующая положение листа по отношению к свету. Листья с черешками называют черешковыми, без черешков —сидячими.

Основание листа— нижняя часть листа, примыкающая к стеблю. Часто слабо развита. Защищает верхушечные и пазушные почки во время их развития. Одной из форм является листовое влагалище— расширенное основание листа в виде трубки, охватывающее часть стебля (пшеница, лук-порей).

Прилистники— листовидные образования у основания листа, которые служат для защиты молодого листа и пазушной почки. Встречаются не у всех растений. У большинства растений у взрослых листьев прилистники отсутствуют (дуб, береза, черемуха). Иногда прилистники достигают значительного развития, их размеры превышают размеры листовых пластинок (горох). В этом случае прилистники выполняют роль фотосинтезирующих органов.

Листорасположение — порядок размещения листьев на оси побега. Может быть:

5. Внутреннее строение листа.

Лист— боковой (латеральный) орган, характеризующийся ограниченным ростом.

Как правило, лист — плоский дорсовентральный (разносторонний) орган: верхняя (брюшная) и нижняя (спинная) стороны построены различно.

Лист растет только в ограниченный период времени своим основанием путем вставочного роста (однодольные) или всей поверхностью (двудольные).

У большинства растений лист живет, как правило, в течение одного вегетационного периода, а у вечнозеленых — 1-5 лет (иногда 10-15 лет, как у ели, араукарии). У однолетних растений продолжительность жизни листа примерно равна длительности жизни стебля, у многолетних — значительно короче.

Главные функции листа:

— фотосинтез;

— газообмен;

— транспирация.

Дополнительные функции листа:

— запасающая (сочные чешуи луковицы);

— вегетативное размножение (бегония);

— защитная (колючки кактуса).

Микроскопическое строение листа сходно у многих растений. На поперечном срезе листовой пластинки видно, что сверху и снизу лист покрыт эпидермой (кожицей). Как правило, на верхней эпидерме почти полностью отсутствуют устьица. Нижняя поверхность листа покрыта эпидермой с множеством устьиц. На 1 мм2 листа приходится от 50 до 500 устьиц. У плавающих на поверхности воды листьев устьица располагаются на верхней эпидерме, а у погруженных листьях обычно отсутствуют.

Строение кожицы листа

Верхняя кожица (эпидерма) – покровная ткань на обращённой стороне листа, часто покрытая волосками, кутикулой, воском. Она защищает его от неблагоприятных воздействий внешней среды: от высыхания, от механических повреждений, от проникновения к внутренним тканям болезнетворных микроорганизмов. Клетки кожицы живые, по размерам и форме они разные. Одни из них более крупные, бесцветные, прозрачные и плотно прилегают друг к другу, что повышает защитные качества покровной ткани. Прозрачность клеток позволяет проникать солнечному свету внутрь листа.

Другие клетки более мелкие, в них имеются хлоропласты, придающие им зелёный цвет. Эти клетки располагаются парами и обладают способностью изменять свою форму. При этом клетки или отдаляются друг от друга, и между ними появляется щель, или приближаются друг к другу и щель исчезает. Эти клетки назвали замыкающими, а возникающую между ними щель – устьичной. Устьице открывается, когда замыкающие клетки насыщены водой. При оттоке воды из замыкающих клеток устьице закрывается.

 

Через устьичные щели воздух поступает к внутренним клеткам листа; через них же газообразные вещества, в том числе и пары воды, выходят из листа наружу. При недостаточном обеспечение растения водой (что может случиться в сухую и жаркую погоду), устьица закрываются. Этим растения защищают себя от иссушения, так как водяные пары при закрытых устьичных щелях не выходят наружу и сохраняются в межклетниках листа. Таким образом, растения сохраняют воду в засушливый период.

Основная ткань листа

Столбчатая ткань – основная ткань, клетки которой имеют цилиндрическую форму, плотно прилегают друг к другу и расположены с верхней стороны листа (обращённой к свету). Служит для фотосинтеза. Каждая клетка этой ткани имеет тонкую оболочку, цитоплазму, ядро, хлоропласты, вакуоль. Наличие хлоропластов придаёт зелёный цвет ткани и всему листу. Клетки, которые прилегают к верхней кожице листа, вытянуты и расположены вертикально, называют – столбчатой тканью.

Губчатая ткань – основная ткань, клетки которой имеют округлую форму, расположены рыхло и между ними образуются крупные межклетники, также заполненные воздухом. В межклетниках основной ткани накапливаются пары воды, поступающие сюда из клеток. Служит для фотосинтеза, газообмена и транспирации (испарения).

Количество слоёв клеток столбчатой и губчатой тканей зависит от освещения. В листьях, выросших на свету, столбчатая ткань развита сильнее, чем у листьев, выросших в условиях затемнения.

Проводящая ткань – основная ткань листа, пронизанная жилками. Жилки – это проводящие пучки, так как они образованы проводящими тканями – лубом и древесиной. По лубу осуществляется передача растворов сахара из листьев ко всем органам растения. Движение сахара идёт по ситовидным трубкам луба, которые образованы живыми клетками. Эти клетки вытянуты в длину, и в том месте, где они соприкасаются друг с другом короткими сторонами в оболочках, имеются небольшие отверстия. Через отверстия в оболочках раствор сахара переходит из одной клетки в другую. Ситовидные трубки приспособлены к передаче органического вещества на большое расстояние. Плотно по всей длине к боковой стенке ситовидной трубки прилегают живые клетки меньших размеров. Они сопутствуют клеткам трубки, и их называют клетками спутницами.

Загрузка...