Данное учебное пособие будет способствовать более углубленному изучению учебного материала по морфологии растений, облегчит студентам процесс запоминания.

Глава I. Вегетативные органы растений. Общие закономерности строения

В результате выхода растений на сушу в процессе эволюции их однородный таллом дифференцировался на органы, а органы - на ткани. Изменение условий жизни вследствие глубоких изменений климата явилось основной движущей силой адаптивной специализации растений.

Орган - это часть организма, имеющая определенное строение и выполняющая определенные функции. Органы высших растений подразделяются на вегетативные и генеративные (репродуктивные). К вегетативным относятся корень и побег, к генеративным - цветок, семя и плод. Выделяются общие закономерности строения морфологических структур. растение побег корень лист

Полярность - это различия между противоположными точками (полюсами) растительного организма или органа. Каждый орган имеет два полюса: верхний (терминальный, апикальный) и нижний (основной, базальный).

Симметрия - это такое расположение частей органа в пространстве, при котором плоскость симметрии рассекает предмет на зеркально подобные половины. Симметрией определяется закономерность расположения частей органа по отношению к оси, в частности расположение листьев на стебле. Различают органы несимметричные, моносимметричные, полисимметричные. Несимметричные, или асимметричные - это такие органы, через которые нельзя провести ни одной продольной плоскости симметрии (например, лист вяза, цветок канны).

Моносимметричные, или билатеральные (двусторонне симметричные) - это органы, через которые можно привести одну плоскость симметрии (лист сирени, тополя, цветок гороха, шалфея). Полисимметричные, или радиальные - это органы, через которые можно провести две и более плоскости симметрии (стебли с супротивным листорасположением, корнеплоды, цветок тюльпана). Вертикально расположенные органы называются ортотропными. Это прямостоячие стебли, отвесно расположенные стержневые корни. Органы, расположенные в горизонтальной плоскости, параллельно поверхности почвы, называют плагиотропными.

Строение проростков. Основные вегетативные органы семенных растений, как подземные (корень), так и надземные (побег), заложены уже в семени. Развитие и последующие усложнения их организации наблюдаются при прорастании семени, росте проростков и становлении взрослых растений. У односемядольных растений (сем. мятликовые) при прорастании семени первым трогается в рост корень, который разрывает семенную кожуру и внедряется в почву (рис. 1).

Рисунок 1. Прорастание зерновки пшеницы

Молодой проросток укрепляется в почве, поглощает воду с растворёнными в ней солями. Вслед за корнем начинает расти побег - стебель с листьями и почками. Через почву пробивается почка, защищённая первым зародышевым листом - колеоптилем. Первый настоящий лист выходит наружу, разрывая колеоптиль. Вскоре главный корень, образовавшийся из зародышевого корешка, отмирает, а из укороченных междоузлий образуются придаточные корни, формирующие мочковатую корневую главный корень придаточный корень колеоптиль лист придаточные корни 7систему. У двудольных растений первым также трогается в рост зародышевый корешок. Стебель на первых этапах прорастания петлеобразно изогнут. Этим изгибом он пробивает почву, затем выпрямляется и выносит на поверхность семядоли и почечку. Семядоли зеленеют, некоторое время фотосинтезируют, почка продолжает расти вверх, образуя стебель и первые настоящие листья. Их называют ювенильными, так как они резко отличаются от листьев взрослого растения. Участок между корнем и стеблем называют корневой шейкой. Часть стебля между корневой шейкой и семядолями - гипокотиль, или подсемядольное колено, часть стебля между семядолями и первыми листочками - эпикотиль, или надсемядольное колено (рис. 2). Рисунок 2.

Проросток семени фасоли У некоторых двусемядольных растений (горох, дуб) гипокотиль не развит, и семядоли не выносятся на поверхность, а остаются в почве.

1.1 Понятие о побеге, функции побега

Побег - это неразветвленный стебель с расположенными на нем листьями и почками, развивающийся в течение одного вегетационного периода. Вегетативный побег в типичном случае выполняет функцию воздушного питания. Кроме этого побег может выполнять функции вегетативного размножения, запаса питательных веществ и воды, прикрепления к вертикальной опоре, защиты растения от поедания его животными.

1.2 Закономерности строения побега

Побег развивается из почки. Структурными элементами побега являются стебель, листья и почки (рис. 3).

Стебель - это осевая часть побега. Он нарастает за счёт верхушечной меристемы, находящейся в почке, и имеет неограниченный рост. У мятликовых стебель растёт за счёт вставочных, или интеркалярных, меристем. Стебель является связующим звеном между двумя полюсами растений: листьями, которые осуществляют фотосинтез, и корнями, которые обеспечивают листовой узел пазушная почка междоузлие пазуха листа верхушечная почка почвенное питание. По стеблю происходит передвижение органических веществ (нисходящий ток), воды, растворённых в ней минеральных солей, и органических веществ, синтезируемых в корне (восходящий ток). Стебель, как и корень, может быть вместилищем запасных питательных веществ; может быть органом вегетативного размножения.

По своей структуре стебли бывают травянистые и деревянистые. У травянистых растений (однолетних, двулетних) клетки тканей стебля не одревесневают, т.к. такие стебли живут один вегетационный период. Деревянистый стебель живет много лет. Он характерен для деревьев, кустарников, полукустарников. У деревьев главный стебель называют стволом, а у кустарников отдельные стебли - стволиками.

По форме поперечного сечения стебли бывают округлые (подсолнечник), трёхгранные (осока), четырёхгранные (шалфей), ребристые (пастернак), плоские (опунция), крылатые, если имеются выросты по бокам стебля (чина лесная) (рис. 4)

Безлистный стебель, заканчивающийся цветком или соцветием (у лука, чеснока, гипераструма), называют стрелкой (рис. 5).

У мятликовых бывает стебель с полыми междоузлиями - соломина.

Ложный стебель, образованный влагалищами листьев, формируется у банана.

Участок стебля, несущий лист, называется листовым узлом. Расстояние между двумя ближайшими листовыми узлами - междоузлие. Угол между листом и идущим вверх от листового узла стеблем называется пазухой листа. В пазухе листа находится пазушная, или боковая, почка. Когда лист опадает, на стебле остаётся листовой рубец. На нём видны листовые следы - проводящие пучки.

На верхушке побега расположена верхушечная почка (рис. 3).

Характерной чертой побега является метамерность - повторяемость отдельных структур его строения по продольной оси. От основания до верхушки годичный побег складывается из отдельных повторяющихся элементов - метамеров, состоящих из листового узла с отходящим от него листом (или листьями), пазушной почки и расположенного выше междоузлия.

Побег характеризуется отрицательным геотропизмом, т.е. он нарастает в противоположную от действия силы притяжения Земли сторону, и положительным фототропизмом - растет к источнику света.

Продолжительность жизни побега определяется экологическими условиями. У растений с коротким периодом вегетации - эфемеров - стебель 11живёт 30-45 дней (костенец зонтичный), у большинства трав - 120-150 дней; у деревьев - сотни лет (яблоня - 200 лет, сосна - 500 лет и т.д.). Стебель тиса ягодного живёт 3 тыс. лет. Размеры стеблей отличаются большим разнообразием: пальмы - ротанги имеют длину стебля 200-300 м, прямостоячий стебель эвкалипта достигает высоты 150 м, ели - 50 м, дуба - 40 м, берёзы и клёна - 25 м.

Побегам свойственна цикличность развития. Она связана с сезонными изменениями климатических условий. Для растений умеренного климата осенью и зимой наступает перерыв в росте; в тропиках он наблюдается в сухой период. К моменту наступления неблагоприятных условий на верхушке побега и в пазухах листьев формируются почки.

1.3 Почка. Строение и классификация почек

Почка - это зачаточный, укороченный побег. Она состоит из зачаточного стебля с конусом нарастания и зачаточных листьев. В их пазухах находятся зачатки боковых почек. На верхушке конуса нарастания или в пазухах листьев могут возникать зачатки цветков или соцветий. Выделяется несколько классификаций почек. По наличию почечных чешуй, которыми являются наружные листья почки, выполняющие защитную функцию, почки бывают закрытые и открытые (рис. 6).

Закрытые почки имеют почечные чешуи. Они характерны для растений умеренных широт. У открытых (голых) почек защитные чешуи отсутствуют, они характерны для растений тропиков и субтропиков. Среди растений наших широт голые почки встречаются у калины, крушины, барбариса.

По структуре и выполняемой функции почки подразделяются на вегетативные, генеративные и смешанные. Вегетативные почки образуют только листья, встречаются у большинства растений. Генеративные (цветочные) почки образуют цветки или соцветия (ива, форзиция). Смешанные почки образуют стебли с листьями и цветками (яблоня, вишня, сирень, бузина).

Особую группу составляют выводковые почки, которые образуются в пазухах листьев (лилия) или в соцветиях (некоторые луки) и служат для вегетативного размножения. По местоположению на стебле почки могут быть верхушечные, боковые и придаточные. Верхушечные почки развиваются на верхушке побега. Боковые(пазушные) почки развиваются в пазухе листа и способствуют увеличению кроны растения. Боковые почки, которые долго не дают побегов и при обмерзании, удалении верхушки трогают в рост, называются спящими. Верхушечные и боковые почки образуются из меристемы конуса нарастания. Придаточные почки могут возникать в различных местах растения: в нижней части стебля, на корнях (корнеотпрысковые растения - вьюнок полевой, бодяк седой, сирень, малина), на черешках листьев (глоксиния, бегония, узумбарская фиалка) (рис. 8). У берёзы, клёна, грецкого ореха группы придаточных почек, разрастаясь внутри стебля, образуют наплывы - капы с очень красивым рисунком древесины.

1.4 Классификация побегов

Побеги классифицируются по направлению роста, длине междоузлий, расположению в пространстве. По направлению роста (расположению относительно поверхности земли) побеги делятся на ортотропные и плагиотропные.

Ортотропные побеги - прямостоячие, растущие вертикально вверх; плагиотропные - растущие горизонтально или наклонно. В зависимости от длины междоузлий типичные побеги делят на удлиненные с вытянутыми междоузлиями и укороченные, с короткими междоузлиями и сближенными узлами (рис. 14).

Удлиненные, или ростовые, побеги выполняют функцию скелетных опорных органов кроны. На них образуются хорошо развитые листья. Укороченные побеги развиваются в кроне многих плодовых деревьев (яблоня, груша, вишня) и кустарников (смородина, крыжовник).

Эти побеги являются генеративными, т.е. обеспечивают цветение и плодоношение. В плодоводстве их называют «плодушками». Такие побеги развиваются из боковых (пазушных) почек. Их ежегодный прирост - несколько миллиметров.

Такой укороченный побег весь покрыт многочисленными рубцами от опавших почечных чешуй и листьев. Некоторые укороченные побеги являются вегетативными и несут листья (барбарис, сосна, лиственница и др.). К укороченным побегам относятся также прикорневые розетки у одуванчика, подорожника и других растений.

Типы побегов в зависимости от длины междоузлий (а - годичный прирост) По расположению в пространстве стебли бывают прямостоячие (подсолнечник, тополь), приподнимающиеся (горец птичий, клевер луговой), вьющиеся (хмель, вьюнок полевой), цепляющиеся (плющ), лазающие (виноград, горох посевной), стелющиеся (вербейник монетчатый, лядвенец рогатый), ползучие (клевер ползучий) укороченный побег удлиненный побег междоузлие.

Положение стебля в пространстве: прямостоячий у кукурузы, цепляющийся у винограда, вьющийся у хмеля, ползучий у клевера, стелющийся у вербейника Растения, имеющие вьющиеся, лазящие, цепляющиеся стебли, часто называют лианами. Для лиан характерен быстрый рост, удлинённые междоузлия, лёгкие, сравнительно тонкие стебли, что позволяет им, опираясь на соседние растения, выбраться к свету. Лианы могут быть также травянистые и деревянистые.

1.5 Видоизменения (метаморфозы) побега

Различают подземные и надземные метаморфозы побега. Среди надземных метаморфозов выделяются усик, колючка, филлокладии, кладодии; среди подземных - клубень, луковица, клубнелуковица, корневище. прямостоячий цепляющий стелющийся ползучий вьющийся.

Усики - видоизмененные побеги, служащие для лазанья и прикрепления к опоре. Молодые усики прямостоячие, но с возрастом они закручиваются вокруг опоры. Усики очень чувствительны к прикосновению. Они могут быть простыми и ветвистыми. Простые усики у огурца, двураздельные - у арбуза, многораздельные - у некоторых видов тыкв. Усики винограда Колючка представляет собой укороченный побег с заостренной верхушкой.

Колючки являются приспособлением растений к обитанию в сухом и жарком климате. Они уменьшают испаряющую поверхность и защищают растения от поедания животными. Колючки бывают простые (неветвящиеся) и сложные (ветвящиеся).

Простые колючки у терна, абрикоса, сложные - у гледичии, однако на первых этапах развития колючки гледичии простые. У одних растений в колючки превращаются только верхушки побегов, имеющих ограниченный рост и оканчивающихся «острием» (терн, алыча, облепиха). У других колючки возникают из пазушных почек (боярышник, лимон) .

Филлокладии и кладодии - уплощенные листоподобные стебли или целые побеги. Филлокладии представляют собой боковые побеги, имеющие ограниченный. Колючки У иглицы, широко распространенной на Кавказе и в Крыму, филлокладии развиваются в пазухах чешуевидных листьев, на филлокладиях формируются также чешуевидные листья и соцветия.

У спаржи филлокладии мелкие, игольчатые, сидячие в пазухах чешуевидных листьев основного скелетного побега. Кладодии, в отличие от филлокладий, - это побеги, которые сохраняют способность к длительному росту и имеют зеленые плоские длинные стебли. Они встречаются у кактуса опунции и австралийского растения - мюленбекии (рис. 18). Филлокладии и кладодии возникли у растений, живущих в засушливых условиях. молодая мягкая колючка гледичии с листьями участок ствола гледичии с группами колючек колючка боярышника (петушья шпора) колючка терна 26Рисунок 18. Филлокладии и кладодии Клубень - это метаморфоз побега, при котором утолщается стебель, а листья редуцируются до мелких, малозаметных, раноопадающих чешуек.

Глава II. Лист

2.1 Лист

Лист - боковой уплощенный орган растений с ограниченным ростом, выполняющий функции фотосинтеза, транспирации и газообмена. Основные функции типичного листа - фотосинтез, дыхание и транспирация.

Лист может выполнять также функции запаса питательных веществ и воды, прикрепления (усики), защиты от поедания животными и излишнего испарения (колючки), принимать участие в вегетативном размножении.

2.2 Закономерности строения листа

2.3 Морфологическое строение листа

Типичный взрослый лист подразделяется на листовую пластинку (у сложных листьев несколько пластинок), черешок, прилистники и основание листа.

Строение листа Листовая пластинка является наиболее важной частью типичного листа, которая выполняет его основные функции - фотосинтез, газообмен и транспирацию.

Для листовой пластинки характерна плоская форма, дорсовентральность и ограниченный рост. Черешок соединяет пластинку листа и его основание. Функции черешка - опорная, проводящая, ориентация листовой пластинки по отношению к источнику света, что достигается различной длиной и изогнутостью черешка.

В зависимости от длины черешка листья подразделяются на длинночерешковые и короткочерешковые. По наличию или отсутствию черешка листья могут быть черешковые, когда листовая пластинка прикрепляется к стеблю с помощью листовая пластинка черешок прилистники основание листа черешка, и сидячие, когда лист не имеет черешка и прикрепляется к стеблю основанием.

Черешковый и сидячий лист В зависимости от прикрепления сидячих листьев к стеблю они могут быть полустеблеобъемлющие - расширенное основание листовой пластинки частично охватывает стебель, стеблеобъемлющие - расширенное основание листовой пластинки полностью охватывает стебель, пронзенные - основание листовой пластинки охватывает стебель и его края срастаются между собой, низбегающие - края листовой пластинки прирастают к междоузлию.

Края листовой пластинки в этом месте образуют ушки. Язычок способствует лучшему освещению листовой пластинки, отгибая лист; предохраняет от проникновения влаги, спор фитопатогенных грибов, личинок насекомых в трубку влагалища, защищая интеркалярную меристему. Образование влагалища характерно для представителей классов однодольные (семейства лилейные, осоковые, мятликовые) и двудольные (семейство сельдерейные).

У основания листа часто формируются парные боковые выросты - прилистники. Форма, размер, функции прилистников отличаются у разных растений влагалище листовая пластинка ушки язычок.

Различные формы прилистников (пр - прилистники) Прилистники формируются раньше листовой пластинки и защищают ее, затем они могут сохраняться длительное время или сбрасываться после раскрытия почки. Прилистники могут быть свободными (у винограда) или приросшими к черешку (у шиповника, гороха).

Глава III. Корень и корневая система

3.1 Понятие о корне, функции корня

3.3 Классификация корней

Заключение

У растений в процессе приспособления к условиям окружающей среды происходят видоизменения некоторых органов, формируются метаморфозы, которые выполняют особые, не свойственные данному органу функции.

При этом видоизмененные органы могут выполнять одинаковую функцию, но иметь различное происхождение. В связи с этим Ч. Дарвин ввел понятие об аналогичных и гомологичных изменениях в органах. Аналогичными органами называются такие, которые выполняют одинаковую функцию, имеют сходный внешний вид, но различны по своему происхождению.

Примером аналогичных органов могут быть колючки, усики. У гледичии, боярышника, дикой груши колючки побегового происхождения, у кактуса, барбариса - листового, у робинии псевдоакации колючки являются видоизмененными прилистниками.

У винограда усики побегового происхождения, у гороха, чины - листового. Гомологичными органами называются такие, которые имеют одинаковое происхождение, но различаются по строению и выполняемым функциям. Например, клубень картофеля, колючка гледичии, луковица лука, усик винограда - это гомологичные органы, поскольку они являются видоизменениями побега, но выполняют различные функции и отличаются по своему строению.

Список использованной литературы:

1. Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника. - М.: КолосС, 2003. - 528 с

2. Андреева И.И., Родман Л.С., Чичев А.В. Практикум по анатомии и

3. морфологии растений. - М.: КолосС, Изд-во СтГАУ «АГРУС», 2005. - 156 с.

4. Жуковский П.М. Ботаника. - М.: Колос, 1982. - 623 с

5. Серебрякова Т.И., Воронин Н.С., Еленевский А.Г., Батыгина Т.Б.,

6. Шорина Н.И., Савиных Н.П. Ботаника с основами фитоценологии: Анатомия и морфология растений: Учеб. пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 543 с

Размещено на Allbest.ru