Биология (6 класс)/Побег

Материал из Викиверситета
Перейти к: навигация, поиск

Побег — это стебель с расположенными на нем листьями и почками.

Междоузлие

Каждый побег развивается из почки. Листья располагаются на стебле в определённом порядке, в соответствии с типом листорасположения, а участки стебля на которых развиваются листья, называются узлами. Если основание листа полностью окружает стебель, узел называется закрытым, в противном случае — открытым. Участки стебля между двумя ближайшими узлами одного побега называются междоузлиями.

Многие растения обладают побегами двух типов. У таких растений одни побеги имеют длинные междоузлия(узлы находятся на большом расстоянии друг от друга). На этих побегах развиваются другие побеги, уже с короткими междоузлиями.

Угол, образованный листом (черешком листа) и вышерасположенным междоузлием стебля, называется пазухой листа. В пазухе листа может образоваться почка (которая в этом случае называется пазушной почкой), цветок (называется пазушным цветком), соцветие (называется пазушным соцветием).

Для того, чтобы иметь оптимальный доступ к свету, листья на стебле располагаются в определённом порядке. Это называется листорасположением. Обычно листорасположение описывается при помощи следующих терминов:

  • Очерёдное (последовательное) листорасположение - листья растут по одному в узле и располагаются на стебле поочередно по спирали.
  • Супроти́вное — листья растут по два в узле — один лист против другого.
  • Муто́вчатое — листья располагаются по три и более на каждом узле стебля — мутовке.
  • Розе́точное — листья, расположенные в розетке (все листья находятся на одной высоте и расположены по кругу).

Почка обычно образуется у растения в пазухе листа (пазушная почка), либо на вершине побега (верхушечная почка), либо на взрослых органах (междоузлии, листе, корне) — придаточная почка. После опадания листа, пазушная почка будет располагаться над листовым рубцом.

Верхушечная почка

Расположение пазушных почек повторяет расположение листьев на стебле. Если листорасположение на стебле, например, супротивное, почки расположены тоже по две, одна против другой, то есть супротивно.

Верхушечная и придаточные почки

Почки у многих древесных растений, особенно в умеренном или прохладном климате, покрыты видоизменёнными листьями, называемыми чешуями. Такие почки называются закрытыми, или защищёнными. Если чешуи отсутствуют, то такие почки называют голыми, или незащищёнными.

В центре почки находится зачаточный стебель, на нем расположены мелкие зачаточные листья. В пазухах этих мелких листьев тоже есть зачаточные почки. Они имеют настолько маленькие размеры, что их сложно разглядеть даже в лупу. Таким образом, почка - это зачаточный побег. Почки бывают двух видов - вегетативные и генеративные. Внутри вегетативных почек на зачаточном стебле расположены только зачаточные листья. Внутри генеративных (цветочных) почек находятся зачаточные бутоны. По внешнему виду генеративные почки обычно отличаются от вегетативных тем, что они крупнее и более округлые.

По некоторым признакам, например таким, как расположение почек на побегах, их форме, величине, окраске, опушению и др., можно в любое время года определить, какое дерево или кустарник перед нами. Почки обычно располагаются непосредственно на побеге. Но бывают и исключения. Например, ольха - почки у нее находятся на особых ножках. Ольху также можно легко отличить от других деревьев(до распускания листьев) по сережкам и маленьким шишечкам.

Тополь можно узнать по клейким смолистым заостренным почкам. Они обладают своеобразным запахом. Ивовая почка покрыта одной-единственной чешуей, которая напоминает колпачок. Почка крушины вообще не имеет почечных чешуй. Почки рябины имеют продолговатую форму и они опушены, поэтому заметно отличаются от других почек.

Почки черемухи и черной смородины имеют приятный запах. Почки бузины расположены супротивно, и имеют неприятный запах. Если понюхать их, легко будет отличить бузину от других кустарников.

Развитие побега из почки. Рост побега в длину

Каким образом развивается побег?

Если зимой поставить ветку с почками в воду, то через несколько дней или даже недель они начнут пробуждаться. Сначала они набухают. Затем чешуйки раздвигаются и появляются зеленые свернутые листочки молодого побега. растет побег. Междоузлия удлиняются. Листья растут, и постепенно достигают своих обычных(для данного растения) размеров.

Как мы уже знаем, побег имеет верхушечную почку. Самый кончик побега в почку называется конусом нарастания. Он состоит из образовательной ткани. Ее клетки делятся и образуют новые. На конусе нарастания со временем появляются бугорки - зачаточные листья. Клетки в конусе нарастания делятся и образовавшиеся в нём клетки растут. В результате этого растет и побег. Из генеративных почек развиваются побеги с бутонами.

Если на стебель молодого побега (только что выросшего из семени), нанести метки (тушью, например) на расстоянии примерно 2 мм одна от другой, то по истечении некоторого времени (день-два) можно заметить, что на самой верхушке стебля расстояние между метками увеличивается. Это значит, что побег растет в длину своей верхушкой.

По мере роста стебля или побега, междоузлия удлиняются. У большинства растений междоузлия побега растут особенно активно. Это называется вставочным ростом. Такой рост происходит в результате деления и роста клеток в основании всех междоузлий. Например, рекордная скорость роста междоузлия зафиксирована у бамбука, за сутки выросшего на 120 см.

Благодаря тому, что побеги растут верхушкой, мы можем управлять их ростом и развитием. Срезав верхушку молодого побега двудольного растения (например, огурца, яблони или малины) мы обнаружим, что побег перестал расти в длину. Но у него появляются боковые побеги. Если срезать верхушку бокового побега, то он тоже перестанет расти в длину и начнет ветвиться.

Этот прием используют садоводы для придания деревьям и кустарникам причудливые, красивые формы. В парках, садах, и скверах деревья и кустарники подрезаются раз в год. Деревья, обрабатываемые таким образом подстригаются раз в год. кроме того, от формы кроны зависят долголетие деревьев, урожайность и качество плодов.

Внешнее строение листьев

Лист — это часть побега.

Листья разных растений очень непохожи друг на друга. Одни бывают очень крупные, другие очень мелкие. Например, в ботанических садах выращивают растение, родственное кувшинкам. Оно называется "виктория". Это самая большая кувшинка. Диаметр ее листа может превышать 2 м. Усиленные снизу полыми рёбрами листья растения могут выдержать вес более 30 кг, иногда до 50 кг. А вот листья крошечного растения "ряска" имеют такие размеры: примерно 2—4,5 мм длиной и (0,6)2—3 мм шириной.

Листья отличаются не только разнообразием размеров (от 0,6 мм до 2-3 метров). Они также отличаются по формам листовых пластин (округлые, овальные, веерообразные и т. д.); по видам их разделения (цельный, пальчатый, перистый и т. д.); по способу крепления на стебле (черешковый, сидячий, обвивающий и др.); по типу жилкования (сетчатое, параллельное и др.); по различным формам краёв листа (цельнокрайный, зубчатый, лопастной, пальчатый и др.).

Внешне листья разных растений сильно различаются, но между ними есть и много общего.

Жилки листьев обычно можно хорошо разглядеть на нижней стороне листа. Можно также найти весной прошлогодние листья, у которых остались только жилки. Зеленые клетки листовой пластинки за зиму сгнили, а более прочные жилки листовой пластинки сохранились.

Существует два подкласса жилкования: краевое (основные жилки доходят до концов листьев) и дуговидное (основные жилки проходят почти до концов краёв листа, но поворачивают, не доходя до него).

Типы жилкования:

  • Сетчатое — жилки расходятся от основных подобно пёрышку и разветвляются на другие маленькие жилки образуя сплошную сеть. Такой тип жилкования характерен для двудольных растений. В свою очередь сетчатое жилкование делится на:
    • Перистое жилкование — от одной основной жилки ответвляются другие, одна против другой и идут параллельно друг к другу. Пример — яблоня.
    • Радиальное — лист обычно имеет три (или несколько) основных жилки, исходящих от его основания. Пример — краснокоренник, или цеанотус.
    • Пальчатое — несколько основных жилок радиально расходятся недалеко от основания черешка. Пример — клён.
  • Параллельное — жилки идут параллельно вдоль всего листа, от его основания до кончика. Характерно для однодольных растений, таких как злаки .
  • Дихотомическое — доминирующие жилки отсутствуют, жилки разделяются на две. Встречается у гинкго (Ginkgo) и некоторых папоротников.

Виды листовых пластинок.

По тому, как листовые пластинки разделены, могут быть описаны две основные формы листьев.

  • Простой лист состоит из единственной листовой пластинки и одного черешка. Хотя он может состоять из нескольких лопастей, промежутки между этими лопастями не достигают основной жилки листа. Простой лист всегда опадает целиком.
    • Если выемки по краю простого листа не достигают четверти полуширины листовой пластины, то такой простой лист называется цельным.
  • Сложный лист состоит из нескольких листочков, расположенных на общем черешке (который называется рахис). Листочки, помимо своей листовой пластинки, могут иметь свой черешок (который называется черешочек, или вторичный черешок) и свои прилистники (который называются прилистничками, или вторичными прилистниками). В сложном листе каждая пластинка опадает отдельно. Так как каждый листочек сложного листа можно рассматривать как отдельный лист, при идентификации растения очень важно определить местонахождение черешка. Сложные листья являются характерными для некоторых высших растений, таких как бобовые.
    • У пальчатых (или лапчатых) листьев все листовые пластинки расходятся по радиусу от окончания корешка подобно пальцам руки. Главный черешок листа отсутствует. Примерами таких листьев может служить конопля (Cannabis) и конский каштан (Aesculus).
    • У перистых листьев листовые пластинки расположены вдоль основного черешка. В свою очередь, перистые листья могут быть непарноперистыми, с верхушечной листовой пластинкой, например, ясень (Fraxinus); и парноперистыми, без верхушечной пластинки, например, растения из рода Swietenia.
    • У двуперистых листьев листья разделены дважды: пластинки расположены вдоль вторичных черешков, которые в свою очередь прикреплены к главному черешку; например, альбиция (Albizia).
    • У трёхлистных листьев имеется только три пластинки; например, клевер (Trifolium), бобовник (Laburnum).
    • Перстонадрезные листья напоминают перистые, но пластинки у них не полностью разделены; например, некоторые рябины (Sorbus).

Клеточное строение листовой пластинки

Лист

Листовая пластинка имеет множество клеток разной величины и формы, то есть имеет клеточное строение.

Клетка состоит из цитоплазмы и ядра. Клетка растений, в отличие от животной клетки, характеризуется наличием твёрдой оболочки, состоящей из клетчатки. В клетке имеются также особые (бесцветные или окрашенные) тельца - пластиды. Например, зелёные пластиды - хлоропласты. В растительной клетке содержатся, кроме того, крахмальные зёрна, капельки масла и др. вещества.

Лист покрыт почти одинаковыми клетками, которые плотно прилегают друг к другу. Это клетки кожицы. Кожица - один из видов покровной ткани растения. Она ещё называется эпидермисом.

Эпиде́рма (эпиде́рмис, ко́жица) — внешняя первичная покровная ткань растений. Состоит из одного (редко - нескольких) слоя клеток, плотно примыкающих друг к другу. Клетки эпидермиса бесцветны и прозрачны. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного происхождения (кутикулой). Защищает от вредного воздействия среды, излишнего испарения воды, проникновения болезнетворных организмов.

Поверхностный налет воска, который формирует верхний слой кутикулы, на листе цветной капусты.

Кутикула растений (надкожица) — слой воскоподобного вещества кутина, покрывающий поверхность некоторых надземных органов многолетних растений (главным образом эпидерму листьев, стеблей и плодов).

Среди бесцветных клеток эпидермиса встречаются расположенные пáрами зеленые замыкающие клетки. Между этими клетками находится щель. Эти клетки и щель между ними называются устьицем.

У́стьице — это по́ра, находящаяся на нижнем или верхнем слое эпидермиса листа, через которую происходит испарение воды и газообмен с окружающей средой. Через устьичную щель внутрь листа проникает воздух и выходят в атмосферу пары воды, кислород и углекислый газ.

Двудольные растения, как правило, в нижней части листа имеют больше устьиц, чем в верхней. Это объясняется тем, что верхняя часть горизонтально-расположенного листа, как правило, лучше освещена, и меньшее количество устьиц в ней препятствует избыточному испарению воды. Листья с устьицами, расположенными на нижней стороне, называются гипостоматическими.

У однодольных растений наличие устьиц в верхней и нижней части листа различно. Очень часто листья однодольных растений расположены вертикально, и в этом случае количество устьиц на обоих частях листа может быть одинаково. Такие листья называются амфистоматическими.

У плавающих листьев (например, у кувшинки) на нижней части листа устьица отсутствуют, так как они могут впитывать воду через кутикулу. Листья с устьицами, расположенными на верхней стороне, называются эпистоматическими. У подводных листьев устьица отсутствуют совсем.

Устьица хвойных растений обычно спрятаны глубоко под эндодермой, что позволяет сильно снизить расход воды зимой на испарение, а летом — во время засухи.

У многих мхов настоящие устьица отсутствуют.

Строение листовой пластинки. Показаны палисадная (сверху, плотно упакованные клетки) и губчатая (снизу, рыхло расположенные клетки) части мезофилла, расположенные между верхним и нижним эпидермальными слоями

Устьица также различаются по уровню расположения относительно поверхности эпидермиса. Некоторые из них расположены вровень с другими эпидермальными клетками, другие подняты выше или погружены ниже поверхности. У однодольных, листья которых растут преимущественно в длину, устьица образуют правильные параллельные ряды, тогда как у двудольных они располагаются беспорядочно.

Количество устьиц на листе огромно. К примеру, на 1 мм2 листа подсолнечника насчитывается 220 устьиц, а листа клена — 550.

Бо́льшую часть внутренности листа между верхним и нижним слоями эпидермиса составляет мезофи́лл (другое название - "паренхи́ма"). В норме мезофилл образован клетками вырабатывающими хлорофилл, поэтому употребляется и другое название — хлоренхима.

Мезофилл состоит из нескольких слоев клеток. Один из них примыкает к верхнему эпидермису (кожице). Этот слой называется палисадным.

Палисадный слой состоит из плотно упакованных, вертикально-расположенных клеток, находящихся прямо под верхним слоем эпидермиса. Клетки этого слоя содержат гораздо больше хлоропластов, чем в нижнем губчатом слое. Длинные клетки цилиндрической формы, как правило, уложены в один — пять слоёв. Они, находясь близко к границе листа, расположены оптимально для получения солнечного света. Небольшие устьица между клетками используются для поглощения углекислого газа. Растения должны адаптировать свою структуру для оптимального получения света при различных природных состояниях, таких как солнце или тень — солнечные листья имеют многослойный палисадный слой, в то время как теневые и старые, лежащие близко к земле листья имеют только один палисадный слой.

Ниже палисадного слоя лежат более округлые или неправильной формы клетки; они неплотно прилегают друг к другу. Это губчатый слой. Пространства между этими клетками называются межклетниками. Межклеткники заполнены воздухом.

Растительные клетки листостебельного мха с видимыми хлоропластами (сильно увеличено)

Клетки губчатого слоя упакованы рыхло и, вследствие этого, губчатая ткань обладает большой внутренней поверхностью благодаря развитой системе межклетников, сообщающихся друг с другом и с устьицами. Рыхлость губчатой ткани играет важную роль в газообмене листа кислородом, углекислым газом и парами воды.

Клетки мезофилла зелёные, потому что в их цитоплазме содержатся зелёные пластидыхлоропласты.

Хлоропласты — пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений, харовых и зелёных водорослей. Хлоропласты имеют сложную внутреннюю структуру.

Хлорофилл можно легко вытянуть из клеток листа, положив лист в горячий спирт. Лист станет бесцветным, а спирт окрасится в ярко-зеленый цвет.

Рассматривая под микроскопом внутреннее строение листа, можно обнаружить в ней разрезанные поперёк жилки. Жилки — это проводящие пучки листа, и расположены они в губчатом слое мезофилла. Сильно вытянутые клетки с толстыми стенками — это волокна. Они придают листу прочность. По сосудам передвигаются вода и растворённые в ней минеральные вещества (осуществляется восходящий ток). Эти сосуды называются ксилемами. Ситовидные трубки, в отличие от сосудов, образованы живыми длинными клетками. Поперечные перегородки между ними пронизаны узкими каналами и выглядят как сита. По ситовидным трубкам из листьев передвигаются растворы органических веществ, синтезируемых листьями. Эти ситовидные трубки называются флоэмами. По флоэмам из листьев происходит транспорт продуктов фотосинтеза к частям растения, где происходит их использование (подземные части) или накопление (зреющие семена, плоды). Обычно ксилема лежит поверх флоэмы. Вместе они образуют основную ткань, называемую "сердцевиной листа".

Растения и свет

Бутон подсолнечника

В основном, растения улавливают свет листовыми пластинками.

Для того, чтобы лучше поглощать солнечный свет, листья особым образом распологаются на стебле растения. Например, у одуванчика и подорожника листья собраны в прикорневые розетки, поэтому солнечный свет падает на каждый лист.

Листовые черешки многих растений изгибаются, поворачивая листовую пластинку к свету (это свойство называется гелиотропизмом). Это явление можно наблюдать у подсолнечника. Его бутоны (до зацветания) изменяют свою ориентацию с востока на запад в течение дня. У комнатных растений тоже можно наблюдать это явление. Например, если растение с листьями обращёнными к свету, повернуть наоборот, то через некоторое время листовые пластинки повернутся к свету и расположатся в виде листовой мозаики, почти не затеняя друг друга.

На ветвях некоторых растений (например липа, кустарники) просветы между большими листьями заняты меньшими по размеру. У клёна например, лопасти одних листьев заходят в вырезы других. У прикорневых листьев одуванчика можно наблюдать то же явление, что и у клёна. Листовая мозаика — одно из приспособлений растения для лучшего использования света.

Обычно, в тенистых местах не встречаются растения, произрастающие на открытых солнечных участках. Такие растения, попадая на сильно затененный участок, погибают из-за нехватки солнечного света. Другие же растения могут развиваться только в тени; пересаженные, казалось бы, в лучшие условия освещения, они скоро погибают.

Образование крахмала в листьях на свету

В семенах растений имеется запас веществ, которыми питается развивающийся зародыш. Среди некоторых других веществ в семени содержится крахмал.

Крахмал - углевод, образуется в клетках зелёных растений в процессе фотосинтеза из двуокиси углерода(углекислый газ) и воды. Крахмал - вещество белого цвета, нерастворимое в холодной воде. В горячей набухает, превращаясь в клейстер. Резервное питательное вещество; откладывается в плодах (напр., зерновка хлебных злаков), в подземных частях стеблей растений (в клубнях картофеля и др.), откуда его и получают. Крахмал играет большую роль в питании человека и животных, являясь основным углеводом пищи.

Мы уже знаем, что в клетках листа имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл. В хлоропластах образуется сахар, затем крахмал. Сахар образуется только в хлоропластах листьев и только на свету. Эти вещества образуются в процессе фотосинтеза.

Фотоси́нтез - процесс углеродного питания зелёных растений, осуществляемый при помощи световой энергии, поглощаемой хлорофиллом. В результате фотосинтеза растения из углекислоты и воды синтеризуют (химический си́нтез - получение сложных веществ из простых, с помощью химических реакций) богатые энергией органические вещества. эти вещества служат пищей для всех других организмов и обеспечивают существование на Земле всего органического мира. В результате фотосинтетической деятельности растений в прошлые геологицеские эпохи в недрах и на поверхности Земли накопились громадные запасы восстановленного углерода и органических продуктов в виде каменного угля, нефти, горючих газов, сланцев, торфа, а атмосфера обогатилась кислородом. [Пр. 1]

Поглощение листьями на свету углекислого газа и выделение кислорода

Лист герани с белой бесхлорофильной каёмкой листа.
На утолщённых концах листьев Фризии прекрасной (Живые камни) располагаются бесхлорофильные клетки, наполненные полупрозрачной жидкостью.

Итак, в хлоропластах листьев зелёных растений образуется сахар, а потом крахмал. Этот процесс называется фотосинтезом.

Органическое вещество - сахар, образуется в зеленых частях растения, в листьях и только на свету. Он появляется в хлоропластах, то есть в пластидах с хлорофиллом, если в окружающем растение воздухе присутствует углекислый газ. Для образования сахара нужны: углекислый газ (поступающий их окружающей атмосферы внутрь листа через устьица) и вода, которую поглощают корни из почвы; затем сахар превращается в крахмал.

Не во всех клетках листа образуется крахмал. В структуре листовой пластинки бывают клетки, которые не имеют хлоропластов. Эти клетки обычно отчётливо видны. Герань пёстролистная имеет как раз такие листья. Её назвали "пестролистной" из-за белых участков на пластинке листа, не имеющих хлорофилла (по краю пластинки листа проходит белая каемка). Как мы уже знаем, сахар (который потом превращается в крахмал) может образовываться только в хлоропластах (и только на свету).

Для того, чтобы из листьев попасть в другие части растения, крахмал, под действием особых веществ снова преобразуется в сахар и оттекает из листьев в другие органы растения. Там сахар может вновь превратиться в крахмал.

Дыхание листа

Растения образуют органические вещества из неорганических только на свету. Эти вещества используются растениями для питания. Но растения не только питаются. Они дышат, как все живые существа. Так же как и животные, растения дышат кислородом и выделяют углекислый газ.

Дыха́ние - процесс окисления органических веществ у большинства животных и растительных организмов, являющийся основным источником необходимой для их жизни энергии; внешнее проявление дыхания - обмен газов с окружающей атмосферой, т. е. поглощение из неё кислорода и выделение в неё углекислоты. У одноклеточных животных и низших растений обмен газов при дыхании совершается путём их диффузии через поверхность клеток. У высших растений газообмену способствует многочисленные межклетники, пронизывающие всё их тело. Межклетники листьев и молодых стеблей сообщаются с атмосферой через устьица, межклетники одревесневших ветвей - через чечевички.

Чечеви́чки - небольшие отверстия в коре древесных растений; заполнены более или менее рыхло лежащими клетками и служат для газообмена.

На свету в растении протекают два противоположных процесса. Один процесс — фотосинтез, другой — дыхание. Углекислый газ растениям нужен для того, чтобы перерабатывать неорганические вещества в органические. Кислород же, нужен для дыхания.

Вместе с углекислым газом (при фотосинтезе) растения на свету поглощают из окружающего воздуха и кислород, необходимый растениям для дыхания, но в гораздо меньших количествах, чем при дыхании.

Дыхание в живых клетках растения происходит непрерывно. Растению, как и животным, дыхание жизненно необходимо.

Испарение воды растениями

Транспира́ция (от лат. trans и лат. spiro — дышу, выдыхаю) - процесс испарения воды растением. Вода испаряется с поверхности листьев через клеточные стенки эпидермальных клеток и покровные слои (кутикулярная транспирация) и через устьица (устьичная транспирация). Особенно много воды испаряют молодые листья.

Испарение спасает растение от перегрева. Температура сильно транспирирующего (испаряющего) листа может быть примерно на 7 С° ниже температуры нетранспирирующего (неиспаряющего) завядшего листа.

Вода испаряется растениями, в основном, через устьица. Водяной пар внутри листа проходит к устьицам по межклетникам. Это называется устьичная транспирация(устьичное испарение).

Устьичная транспирация

Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм². Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Но количество испаряемой воды регулируется открыванием и закрыванием устьиц.

Кутикулярная транспирация

Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации.

Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев.

Разные растения испаряют разные количества воды. Это зависит от строения и размера их листьев. Кукуруза например, за сутки испаряет ~800 г воды (немного меньше литра), капуста ~ 1 л, а береза — больше 60 л воды. Одно и то же растение при определённых условиях испаряет разное количество воды. Растения находящиеся в тени испаряют воды меньше, чем на свету. При сильном сухом ветре испарение идёт сильнее, чем в тихую погоду.

Если растению достаточно воды, то его устьица открыты и днём, и ночью. У некоторых растений днём устьица открыты, а на ночь закрываются. Если воды недостаточно, то устьица таких растений закрыты даже днём и выделение водяного пара прекращается. Когда у растения становится достаточно воды, то устьица снова открываются.

Видоизменения листьев

В процессе эволюции листья адаптировались к различным климатическим условиям. Известные разновидности видоизменённых листьев(см. Лист. Статья из Википедии):

Разрезанный лист алоэ.
  • Листовые колючки — могут быть производными листовой пластинки — одревесневшие жилки (барбарис), или в колючки могут превращаться прилистники (акация). Такие образования выполняют защитную функцию. Колючки могут образовываться и из побегов. Отличия: колючки, образованные из побегов, растут из пазух листа.
  • Усики образуются из верхних частей листьев. Выполняют опорную функцию, цепляясь за окружающие предметы (пример: чина, горох).
  • Филлодии — черешки, приобретающие листовидную форму, осуществляющие фотосинтез.
  • Ловчие листья — это видоизменённые листья, служащие ловчими органами хищных растений. Механизмы ловли могут быть разными: капельки клейкого секрета на листьях (росянка), пузырьки с клапанами (пузырчатка) и т. д.
  • Мешковидные листья образуются вследствие срастания краёв листа вдоль средней жилки, таким образом, что получается мешок с отверстием наверху. Бывшие верхние стороны листьев становятся внутренними в мешке. Получившаяся ёмкость служит для хранения воды. Через отверстия внутрь вростают придаточные корни, поглощающие эту воду.
  • Суккулентные листья - листья, служащие для запасания воды (алоэ, агава). См. Суккуленты.

Листья могут выполнять функции защиты, запаса веществ и другие:

  • Поверхность листа избегает смачивания и загрязнения — так называемый «эффект лотоса».
  • Изрезанные листья уменьшают воздействие ветра.
  • Волосяной покров на поверхности листа удерживает влагу в засушливом климате, препятствует её испарению.
  • Восковой налёт на поверхности листа также препятствует испарению воды.
  • Блестящие листья отражают солнечный свет.
  • Уменьшение размера листа, вместе с передачей функции фотосинтеза от листа к стеблю уменьшает потерю влаги.
  • В сильноосвещённых местах у некоторых растений полупрозрачные окна фильтруют свет перед тем, как он попадёт во внутренние слои листа. Например, как у Фризии прекрасной.
  • Толстые, мясистые листья запасаются водой.
  • Зубчики по краю листьев характеризуются повышенной интенсивностью фотосинтеза, транспирации (в итоге и пониженной температурой), в результате чего на заострениях конденсируются пары воды и образуются капли росы.
  • Ароматические масла и яды вырабатываемые листьями, отпугивают травоядных животных (как у эвкалипта).
  • Включение листьями в свой состав кристаллизированных минералов отпугивает травоядных животных.

Листопад

Листопадный клён остролистный осенью

Осенью листья листопадных растений желтеют и краснеют из-за разрушения хлорофилла. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит в период роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе.

В этом листе жилки всё ещё зелёные, в то время как остальная ткань красная

Во время фотосинтеза хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Но в течение сезона роста, растения непрерывно восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными.

Поздним летом жилки, переносящие соки в лист и из листа, постепенно закрываются. Это происходит по мере того, как в основании каждого листа формируется пробковый клеточный слой. И чем больше становится этот слой, тем сильнее затрудняется поступление воды и минералов в лист. Сначала медленно, но осенью этот процесс ускоряется. В течение этого времени количество хлорофилла начинает снижаться. Пробковый слой вырастает между основанием черешка и побегом, на который крепится лист. Когда пробковый слой становится достаточно большим, крепление черешка листа к побегу становится слабым, и порыв ветра срывает его.

Часто жилки и небольшое пространство вокруг остаются всё ещё зелёными, даже когда расположенные между ними ткани уже давно изменили цвет.

Дубовый лес зимой. Дуб - листопадное растение.

Цвет листьев зависит от пигментов, содержащихся или вырабатывающихся в листе. Жёлтый или оранжевый пигмент в листьях находится всегда, но пока хлорофилл преобладает, их не видно. Жёлто-оранжевый пигмент называется каротином. Когда осенью хлорофилл разрушается, каротин становится виден. Пигмент антоциан, который ответственен за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в них не начнёт снижаться уровень хлорофилла.

Клеточные стенки имеют коричневый цвет. Они становятся заметными, когда отсутствуют видимые красящие пигменты.

Листопад растениям нужен для того, чтобы сократить количество испаряемой воды. Зимой вода в почве замерзает и находится в состоянии льда, поэтому не может проникнуть в клетки корней. А листья испаряют воду постоянно. Если деревья не сбрасывали бы листву, то они бы засыхали.

При опадании листьев, растение сбрасывает ненужные, а иногда и вредные вещества, накопившиеся в листьях к осени.

Кроме этого, при отсутствии листвы увеличивается продуваемость растений, что сохраняет их стволы и побеги от повреждений, вызываемых снежными штормами и массой прилипшего снега.

Называя некоторые растения вечнозелеными, надо помнить, что листья этих растений не вечны. Они живут несколько лет и постепенно опадают. Но на новых побегах этих растений вырастают новые листья.

Строение стебля

Стебель — составная часть побега. Это удлинённый побег, служащий механической осью. На стебле располагаются ветки, листья, почки и цветы. Стебли различаются:

По расположению относительно уровня почвы

  • надземные
  • подземные

По степени одревеснения

По направлению и характеру роста

  • прямостоячие (например, подсолнечник)
  • лежачие (стелющиеся) — стебли лежат на поверхности почвы, не укореняясь (вербейник монетчатый)
  • приподнимающиеся (восходящие) — нижняя часть стебля лежит на поверхности почвы, а верхняя поднимается вертикально (сабельник)
  • ползучие — стебли стелются по земле и укореняются благодаря образованию в узлах придаточных корней (будра плющевидная)
  • цепляющиеся (лазящие) — прикрепляются к опоре с помощью усиков (горох)
  • вьющиеся — тонкие стебли, обвивающие опору (луносемянник)

По форме поперечного сечения

  • округлые
  • сплюснутые
  • трёх—, четырёх—, многогранные (гранистые)
  • ребристые
  • бороздчатые (желобчатые)
  • крылатые — стебли, у которых по острым граням тянутся плоские травянистые выросты (чина лесная) или низбегающие на стебель основания листьев (окопник лекарственный).

Корни поглощают воду и минеральные вещества. Из корней вода и минеральные вещества передвигаются в стебель, по стеблю - во все остальные органы растения. Из листьев во все органы растения оттекают переработанные из углекислого газа, воды и солнечного света органические вещества. Из чего же состоит стебель, и как эти особенности позволяют воде с растворёнными в ней веществами передвигаться по нему?

Если мы посмотрим на поперечный срез ветки, или спил какого-нибудь дерева, то мы без труда различим три основных слоя. Самый первый, наружный слой — обычно темный — это кора. Она состоит и различных тканей, расположенных слоями.

Второй слой — плотный и самый широкий — древесина, или ксилема.

Третий слой — обычно рыхлая сердцевина. Она может быть хорошо заметна у одних растений (осина, бузина), и трудно различима у других (берёза, дуб), - потому, что у таких растений она очень плотная.

Полезно рассмотреть срез какой-нибудь, молодой ветки под микроскопом. Например, срез трёхлетней ветки липы.

Два первых слоя — кожица и пробка. Это покровные ткани, защищающие клетки, находящиеся глубже, от излишнего испарения и проникновения атмосферной пыли с микроорганизмами, которые могут вызвать заболевание растения.

В кожице стебля (как и в кожице листа), находятся уже известные нам устьица через которые осуществляется газообмен. Чечевички — маленькие бугорки с отверстиями — развиваются в пробке. Они выполняют те же функции, что и устьица.

В стволе пробкового дуба развивается очень мощная, толстая пробка. Она широко используется для разных хозяйственных нужд. Есть и другие деревья, у которых тоже развивается толстая пробка.

Под пробкой у ветки липы находятся клетки первичной коры, а ещё глубже — луб, или флоэма.

В состав луба входят ситовидные трубки (по которым и перемещаются растворы органических веществ), и толстостенные лубяные волокна. Эти клетки вытянуты, содержимое их разрушено, стенки одревесневшие. Они служат механической тканью стебля. В стеблях некоторых растений лубяные волокна развиты особенно хорошо и очень прочны. Из лубяных волокон льна изготавливается льняное полотно, а из лубяных волокон липы — мочало и рогожа.

Древесина — расположена глубже луба. Если потрогать пальцами поверхность только что спиленной древесины, можно почувствовать, что она влажная и скользкая. Это потому, что между лубом и древесиной располагается камбий.

Камбий — узкие длинные клетки с тонкими оболочками расположенные одним слоем. При спиливании дерева клетки камбия рвутся, их содержимое вытекает и увлажняет поверхность древесины.

Камбий — очень важная часть стебля. Клетки камбия делятся, в результате чего по обе стороны от него вырастают новые слои клеток. Клетки, отложенные в сторону коры, становятся клетками луба, а клетки, отложенные в сторону древесины, - клетками древесины. Камбий считается образовательной тканью, от которой зависит утолщение стебля.

Древесина — основная часть ствола дерева. Она состоит из клеток разной формы и величины. В состав древесины входят клетки, которые выросли из камбия. Но эти клетки уже отмершие, с одеревеневшими, в основном толстыми оболочками. Одревеснение клеток происходит путём пропитывания целлюлозной оболочки клеток веществом, которое называется лигнин. После одревеснения, оболочки клеток становятся более крепкими, твёрдыми и упругими;

Сердцевина состоит обычно из рыхлой ткани, состоящей из крупных клеток с тонкими оболочками. В сердцевине откладываются в запас питательные вещества.

Рост стебля в толщину. Годичные кольца

Годичные кольца ясеня обыкновенного

Стебли деревьев, кустарников и многолетних трав растут в толщину посредством деления клеток камбия. Стволы многовековых дубов, в обхвате достигают 10-ти м. Встречаются баобабы, диаметр ствола которых, достигает 40 м.

Клетки камбия делятся в теплое время года. Когда клетки камбия делятся, клеток древесины образуется значительно больше, чем клеток луба. Камбий вступает в период покоя к концу осени. Весной, когда возобновляется сокодвижение, клетки снова делятся. Весной из новых клеток образовавшихся из камбия, в древесине образуются сосуды с широкими просветами и относительно тонкими оболочками. Осенью же, наоборот, узкопросветные, а их оболочки — более толстые.

Годичное кольцо прироста составляют все слои клеток, которые выросли за весну, лето и осень.

Осенние клетки отличаются от находящихся рядом с ними весенних клеток тем, что осенние клетки мелкие, а весенние крупные. Поэтому на поперечном срезе древесины граница между годичными кольцами у многих деревьев хорошо заметна.

Если посчитать число годичных колец, можно узнать возраст спиленного дерева. Так же можно определить возраст срезанной ветки. Некоторые дубы доживают до возраста в 1000 лет. По толщине их годичных колец можно определить, в каких условиях росло дерево в тот, или иной год своей жизни. Если найти на срезе узкие годичные кольца, то можно понять, что в этот год ему недоставало влаги, света и что оно плохо питалось.

По годичным кольцам можно определить стороны света. Обычно, годичные кольца шире с той стороны дерева, которая обращена к югу, а со стороны севера они Уже. Это потому, что на северной стороне дерева клетки камбия растут хуже. С северной стороны они чаще и сильней охлаждаются(с севера дует холодный ветер) и слабее обогреваются.

Есть такие растения, которые годичных колец не образуют. Например, баобаб, драконово дерево и некоторые другие. Такие деревья растут в тропиках, где всё время тепло. Эти деревья растут круглый год, и у них нет периодов интенсивного весенне-летнего роста камбия, и осенне-зимнего покоя. Поэтому их возраст определить довольно сложно.

Передвижение по стеблю воды и минеральных веществ

Воду, с растворёнными в ней минеральными веществами, растение поглощает из почвы. Эти вещества впитываются корнем, поднимаются по сосудам вверх и поступают в стебель, листья, плоды и семена.

Чтобы узнать каким путём вода и минеральные вещества попадают из корня в другие органы растения, можно провести опыт.

Для этого надо срезать побег с ветки какого-нибудь дерева или куста. Налить в сосуд воду, покрасить её какой-нибудь краской, хорошо растворяющейся в воде, и поставить побег в эту воду. Через некоторое время будет видно, что чернила окрасили только древесину.

Минеральные вещества, растворённые в воде, поднимаются по стеблю побега точно также, как вода с растворённой в ней краской. Растворы минеральных веществ и подкрашенная вода поднимаются от корня вверх по сосудам древесины.

Если вместо срезанного побега в воду поставить растение, имеющее длинные черешки(например, листья герани), то можно увидеть, как вода поднимается по черешку в листья, окрашивая их жилки.

Сосуды от корня проходят вверх по стеблю, ответвляются в листья, и вновь разветвляются там. По этим-то сосудам вода и поступает в листья.

Корневое давление и испарение воды листьями имеет большое значение для поднятия воды в стебель. На место испарившейся воды, в листья поступает новая.

Передвижение по стеблю органических веществ

Образовавшийся в листьях крахмал преобразуется в сахар и поступает во все органы растения. Каким образом сахар(органические вещества), образовавшийся в листьях, распространяется по всему растению?

Вспомним, что стебель дерева или кустарника состоит из сердцевины, древесины, камбия, луба, первичной коры, пробки и кожицы (или коры, если это более старый стебель). Органические вещества передвигаются по лубу.

Если с какой-либо части стебля срезать часть коры и обнажить древесину, то на поверхности среза всегда образуется раневая пробка. Находящиеся под раневой пробкой клетки энергично делятся. Они используют органические вещества, накопившиеся перед надрезом. Через некоторое время на этом месте образуется кольцеобразный наплыв, заживляющий рану. Из такого наплыва у одних растений развиваются придаточные корни, а у других - почки.

Часть органических веществ используется для питания растения и роста его новых органов, а другая часть откладывается в запас. У однолетних растений - в клетках плодов и семян, а у двулетних и многолетних - в клетках плодов семян и стеблей. Корнеплоды картофеля, моркови, свеклы, брюквы, репы и многих других растений - это кладовые питательных веществ. Деревья и кустарники большую часть запасов питательных веществ откладывают в сердцевине и древесине. Весной эти запасы передвигаются в воде в растворённом виде к почкам.

Корневище. Клубень. Луковица.

Видоизменённые побеги - это корневища, клубни и луковицы.

Корневище — это видоизменённый побег, обычно подземный, с верхушечными или пазушными почками, придаточными корнями. У дерева корневищем называют основной корень (продолжение ствола), а также часть корней, выступающую на поверхности земли. Внешне корневище напоминает корень, но у него, как у надземных побегов, есть верхушечные и пазушные почки и плёнчатые чешуйки - видоизменённые листья. От корневища отрастают придаточные корни. Весной, из верхушечных и пазушных почек корневища развиваются молодые надземные побеги. Для своего развития они используют питательные вещества, отложенные в корневище ещё осенью. Кусочек корневища с почкой и придаточными корнями, посаженные в почву, разовьются в новое, самостоятельно существующее растение.

Клу́бень (лат. túber) — видоизменённый укороченный побег растения, имеющий более или менее шаровидную форму в результате разрастания одного или нескольких междоузлий. Клубни развиваются, как правило, на концах столонов — боковых вытянутых побегов корневища. Как и на большинстве вегетативных побегов, на клубне можно обнаружить пазушные почки (у картофеля их обычно называют «глазки»). Клубни содержат большие запасы питательных веществ, в основном, крахмала. Клубень имеет короткие междоузлия, не содержит хлорофилла, но если его выставить на свет, может зеленеть. Это показатель высокого содержания яда соланина, который вырабатывается в клубне картофели при воздействии на него солнечного света.

То место, где клубень картофеля соединён со столоном, называют основанием. Больше всего почек(глазков) у клубня на противоположном от основания конце. Глазки находятся по 2-3 в каждом углублении. Всё строение клубня картофеля убеждает нас в том, что клубень - это видоизменённый подземный побег.

Из листьев картофеля по стеблям в столоны непрерывно поступают органические вещества. В виде крахмала они откладываются в верхушках. Верхушки растут, становятся всё толще и к осени становятся крупными клубнями. В том, что в клубне есть крахмал, можно убедиться нанеся каплю слабого раствора йода на срез клубня. При соединении крахмал и йод синеют.

Не только картофель имеет клубни. Батат, ямс, маниока, морковь, сельдерей, репа, редька, брюква, турнепс и многие другие также имеют клубни. Также клубни ещё называют корнеплодами.

Значение растений в жизни человека

Catalpa bignonioides Aurea B.jpg

Мы уже знаем, что зелёные растения усваивают солнечную энергию в процессе фотосинтеза.

Растение питается, растёт, цветёт, затем у него созревают плоды и семена. Тело растения, все его клетки и органы состоят из органических веществ.

Для питания всех органов, и для построения новых клеток, растения используют органические вещества, которые образовывают в процессе фотосинтеза. Человек и животные тоже потребляют органические вещества. Без зелёных растений не было бы пищи, необходимой для жизни всех живых существ.

Хвойный лес. Грузия, Абастумани.

Растения обогащают атмосферу Земли кислородом, необходимым для дыхания, и поглощают из воздуха углекислый газ. Количество кислорода на Земле напрямую зависит от количества зелёных растений, которые преобразовывают его из углекислоты и солнечного света.

В лесах, лугах, степях обитают животные. Они находят здесь пищу, устраивают гнёзда, норы и т. п.

Растениями питаются человек и животные. Растения служат источником топлива, строительных материалов и сырья для промышленности.

Растения, существовавшие тысячи, сотни тысяч и даже миллионы лет назад образовали залежи угля и торфа.

В качестве сырья и топлива человек использует не только растения, окружающие его в настоящее время, но и остатки растений, существовавших тысячи, сотни тысяч и миллионы лет тому назад. Эти растения образовали залежи каменного угля и торфа.

Сады, парки, скверы, леса вокруг городов - зелёные насаждения - необходимы человеку. Вот основные свойства зелёных насаждений:

  • поглощение углекислого газа и выделение кислорода в ходе фотосинтеза;
  • понижение температуры воздуха за счёт испарения влаги;
  • снижение уровня шума;
  • снижение уровня загрязнения воздуха пылью и газами;
  • защита от ветров;
  • выделение растениями фитонцидов — летучих веществ, убивающих болезнетворные микробы;
  • положительное влияние на нервную систему человека.

Растения надо беречь. Многие люди рвут дикорастущие травы, ломают деревья и кустарники, рубят деревья в лесах. И при этом забывют о том, что срубить дерево быстро, а чтобы вырастить его - потребуется много лет. Например, самый большой и самый старый дуб в Европе находится в Белоруссии в Беловежской пуще. Его возраст оценивается в 800 лет. Высота составляет 46 метров, а диаметр достигает более двух метров.

Для того, чтобы изготовить 60 кг бумаги, надо срубить взрослое дерево. Поэтому к книгам надо отноститься бережно. Сохраняя бумагу и собирая макулатуру, мы сохраняем леса.

Примечания

  1. "Энциклопедический Cловарь (в трёх томах), выпускаемый Главной редакцией Большой Советской Энциклопедии. Москва. 1953 г. Главный редактор - Б. А. Введенский".

Ссылки