ПРАКТИКА: КОРЕНЬ. 4 страница

Рис. Насекомоядное растение кувшинолистник (непентес):

/ — филлодий; 2 — усик; 3 — крышечка; 4 — кувшинчик

из тела насекомых, которые в листьях под влиянием особых фер­ментов растворяются и поглощаются растениями.

Видоизменения листьев. Видоизменения, или метаморфозы, листьев -явление довольно частое. Листья видоизменяются в усики (горох, чипа), колючки (кактус, крыжовник), филлодий (австралийская акация), чешуйки (иглица) и т. д. Большинство видоизменений связано с приспособлением растений к экономному расходованию влаги.

У многих растений верхняя часть листа или весь лист нередко превращается в простые или ветвистые усики. Усики-прицепки, при помощи которых растение со слабыми, тонкими стеблями при­крепляется к окружающим предметам и способствует сохранению вертикального положения стеблей (горох, различные виды вики, чины). У некоторых растений листья превращаются в острые иглы-колючки, которые служат, как и стеблевые колючки, органами защиты (барбарис, чертополох, кактус и др.).

Изменение листа, известное под названием филлодия, представ­ляет собой листовидно расширенный черешок. Во время засухи при недостатке воды филлодий выполняет функции листа (неко­торые виды акации).

В сухих степях и полупустынях на сильно засоленных и песчаных почвах обитают растения, у которых листья имеют вид чешуек, и поэтому растения кажутся безлистными (анабазис безлистный, эфедра и др.).

Анатомическое строение листа. Как уже отмечалось, лист раз­вивается из зачатка (бугорка), который образуется экзогенно на конусе нарастания стебля. Верхушечный рост листа очень скоро прекращается, и дальнейшее его формирование осуществляется за счет вставочной меристемы, находящейся в основании пластинки. Лист имеет только первичное строение и неспособен к вторичному утолщению.

В отличие от стебля и корня, которым свойственна лучевая симметрия, лист, будучи плоским органом, имеет дорсовентральное (двухстороннее) строение. В типичных случаях верхняя и нижняя стороны пластинки отличаются своими анатомическими особен­ностями, которые тесно связаны с выполняемыми листом физиоло­гическими функциями.

Вследствие большой пластичности лист является очень измен­чивым органом. Так, на одном растении листья разных ярусов су­щественно отличаются один от другого. Это касается не только их морфологии, но и количественно-анатомических показателей — размеров клеток, числа устьиц и т. п. С увеличением высоты при­крепления листа его клетки становятся мельче, тогда как количе­ство устьиц постепенно возрастает (закон Заленского).

На анатомическое строение листа большое влияние оказывают также условия произрастания растения интенсивность осве­щения, влажность и другие факторы среды. Различные системати­ческие группы растений — отделы, классы, семейства — наряду с другими признаками часто отличаются и анатомическими особен­ностями листьев.

С троение л и с т а двудольного растения. Сверху и снизу лист покрыт эпидермисом. Для верхнего эпидермиса характерны небольшое количество устьиц и наличие бесструктурной прозрачной пленки — кутикулы, которая представляет собой застывший кутин. Благодаря мощному слою кутикулы листья многих растений — брусники, фикуса, камелии и др. — имеют блестящую поверхность, хорошо отражающую солнечные лучи, что защищает растения от перегрева.

В нижнем эпидермисе сосредоточено большинство устьиц, он обычно не имеет кутикулы, но часто покрывается восковым налетом или густым опушением. Такое строение эпидермиса листа предохраняет растение от потери влаги, так как снижает интенсивность транспирации.

Рис. Анатомическое строение листа свеклы: / — верхний эпидермис; 2 — столбчатая паренхима; 3 — межклетник; 4 — губчатая парен­хима; 5 — нижний эпидермис; 6 — устьице; 7 — дыхательная полость; 8 — проводящий пучок; 9 — мезофилл

Через устьица осуществляются 2 важные функции листа —газо­обмен и транспирация. На 1 мм² поверхности листа обычно нахо­дится 100...300 устьиц, но у некоторых растений число их значи­тельно больше.

Между верхним и нижним эпидермисом заключена мякоть листа -мезофилл. Он состоит из основной ассимиляционной паренхимы и обычно подразделяется на 2 типа тканей — столбч а т у ю, или палисадную, примыкающую к верхнему эпидермису, и губчатую, граничащую с нижним эпидермисом. Клетки палисадной ткани имеют вытянутую форму, содержат большое количество хлоропластов и расположены плотно, без межклетников. Чаще всего палисадная ткань состоит из 2 рядов клеток. Основная ее функция — фотосинтез. Губчатая ткань пред­ставлена более пли менее округлыми клетками, расположенными очень рыхло, с большими межклетниками. В клетках губчатой ткани содержится меньшее количество хлоропластов, чем в клетках столбчатой ткани, и фотосинтез идет в ней менее интенсивно. Помимо процесса фотосинтеза, в губчатой ткани осуществляются газооб­мен и транспирация, а также отток ассимилятов в проводящие пучки, которые пронизывают мезофилл.

Проводящие пучки листа, называемые обычно жилками, колла­теральные, закрытые. Очень редко в главной жилке после формиро­вания листа некоторое время сохраняется камбий. Флоэма обращена в сторону губчатой ткани, ксилема — в сторону столбчатой ткани. У некоторых растений проводящие пучки окружены специальными обкладочными клетками, которые выполняют функцию передачи питательных веществ из ассимиляционной ткани листа в ситовидные трубки флоэмы.

Рис. Анатомическое строение листа мака (кукурузы);

/ — моторные клетки; 2 — устьице в верхнем эпидермисе; 3—хлоренхима; 4— проводя­щий пучок; 5 — нижний эпидермис

Механические ткани в листе представлены склеренхимой, со­провождающей проводящие пучки со стороны флоэмы и ксилемы. Склеренхимные волокна листьев некоторых растений (агавы, но­возеландского льна и др.) имеют практическое значение, так как обладают большой прочностью и значительной длиной. Под эпидер­мисом часто встречается колленхима, а и мезофилле — отдельные опорные клетки с утолщенными оболочками,

У некоторых растений листья характеризуются одинаковым ана­томическим строением мезофилла как и верхней, так и в нижней стороне пластинки. Такие листья называются изолатеральными.

Строение листа злака. Листья злаков не имеют дифференциации мезофилла на губчатую и столбчатую ткань, он со­стоит из однородной ассимиляционной ткани — хлоренхимы. В эпидермисе находятся устьица, расположенные правильными рядами, с замыкающими клетками своеобразной формы. Каждая замыкающая клетка имеет вытянутую форму; в ее пузыревидно расширенных концах, покрытых более тонкой оболочкой, содержатся хлоропласты. Остальная часть клетки толстостенная. При насыщении водой концы замыкающих клеток раздуваются, толстостенные участки их раздвигаются, и это обусловливает раскрывание устьичной щели.

У многих злаков (пшеница, кукуруза и др.) некоторые клетки эпидермиса отличаются более крупными размерами, тонкой оболоч­кой и наличием большой центральной вакуоли. Это моторные, или двигательные, клетки. Обычно они расположены веерообразно на дне небольших углублений, образующих бороздки, и выполняют

Рис. Анатомическое строение листа сосны (хвоинки):

1 — эпидермис; 2 — устьице; 3 — гиподерма; 4 — складчатая паренхима; 5 — флоэма; б — смоляной ход; 7 — эндодерма; 8— склеренхима; 9 — ксилема; 10 — трансфузионная парен­хима

важную функцию, связанную с предохранением растения от избы­точной транспирации. При недостатке влаги тонкостенные моторные клетки теряют тургор и, спадаясь, вызывают складывание пластинки. При насыщении водой они увеличиваются в объеме, и листовая пластинка снова распрямляется. У злаков, обитающих в засушливых условиях степей (ковыль, типчак), пластинка листа обычно свернута в трубку, нижний эпидермис, не имеющий устьиц, оста­ется снаружи, а верхний — с устьицами, оказывается внутри трубки, что значительно понижает интенсивность испарения.

Строение листа хвойного растения. Хвоя сосны, как и многих других вечнозеленых хвойных растений уме­ренной зоны, хорошо приспособлена к экономичному расходованию влаги в зимний период. Она имеет игловидную форму, что способ­ствует значительному сокращению испаряющей поверхности. Хвоя отличается своеобразным анатомическим строением. Эпи­дермис ее состоит из толстостенных клеток с очень небольшой полостью. На внешнюю сторону листа выделяется кутин, образующий довольно мощный слой кутикулы. Устьица расположены на дне глубоких бороздок, заполненных зернышками воска. Под эпидер­мисом находится слой гиподермы, имеющий клетки с утолщенными и одревесневшими стенками.

Мезофилл хвои состоит из однородной ассимиляционной ткани, получившей название складчатой паренхимы. Она представлена клетками, оболочки которых образуют складки, за­ходящие в полость клетки. Цитоплазма с содержащимися в ней хлоропластами образует обычно в клетках хвои постенный слой, располагаясь вдоль клеточной оболочки. Такое строение клеток складчатой паренхимы в значительной степени увеличивает ассими­ляционную поверхность мезофилла хвои. В центре хвои располо­жены 2 проводящих пучка, окруженных трансфузионной паренхи­мой. Клетки трансфузионной паренхимы проводят воду и органи­ческие вещества, а также осуществляют связь между проводящими пучками и мезофиллом. К пучкам в некоторых местах примыкают толстостенные клетки склеренхимы. Центральная часть хвои от­делена от мезофилла кольцом клеток эндодермы,также имеющих утолщенные и одревесневшие оболочки. В мезофилле проходят смоляные ходы, окруженные склеренхимой и выстланные эпителиаль­ными клетками, выделяющими смолу в полость хода.

Лист и урожай. Лист является тем основным органом растения, в котором происходит чудодейственный процесс природы — фото­синтез.

Все агротехнические мероприятия (вспашка, сроки и нормы посева, прополка, внесение удобрений и др.), проводимые человеком вовремя и правильно, способствуют лучшему развитию растений, более активному процессу фотосинтеза, а следовательно, форми­рованию более высоких урожаев растений.

Использование листьев. Листья употребляются в пищу (капуста, салат, лук, щавель, шпинат и др.), широко используются в качестве сырья в промышленности (табак, чай, мята и др.). В медицине для приготовления лекарств применяются листья белладонны, мяты, шалфея, алоэ, наперстянки и др. В огромном количестве листья употребляются в корм животным.

ЛЕКЦИЯ 13.

1. Размножение растений. Бесполое, вегетативное, половое (типы полового процесса).

2. Чередование поколений и смена ядерных фаз в цикле развития высших растений.

Каждое растение, достигнув определенного возраста, при­ступает к размножению, т. е. воспроизведению себе подобных особей. Способность растений, как и всякого живого организма, к размножению обеспечивает сохранение и увеличение численности видов.

Различают 3 способа размножения растений: бесполое, вегета­тивное и половое. В процессе исторического развития растительного мира бесполое размножение возникло раньше полового и вегета­тивного.

Бесполое размножение.

Бесполое размножение — это размножение растений при по­мощи спор. Спора представляет собой особую клетку микроскопи­ческих размеров, которая при отделении от материнского растения способна прорастать без слияния с другой клеткой и образовывать новое растение, сходное с материнским. Оболочка спор утолщена, но не равномерно, через слабо утолщенные места оболочки спора прорастает. Цитоплазма спор богата питательными веществами. Споры образуются как у низших (бактерии, водоросли, грибы), так и у высших растений (мхи, папоротники). По характеру строения различают споры и зооспоры. Споры образуются сухопутными растениями, они неспособны передвигаться самостоятельно и благо­даря малому размеру легко переносятся ветром, водой, животными и человеком. Зооспоры — также микроскопически малые клетки, но в отличие от спор они имеют жгутики, при помощи которых свободно передвигаются в воде. Зооспоры образуются низшими водными растениями и некоторыми грибами. Формируются споры в специальных органах — спорангиях, а зооспоры — в зооспорангиях. Споры и зооспоры имеют гаплоидный набор хромосом.

Для обеспечения размножения споровые растения образуют колоссальное количество спор, и в этом заключается биологическое значение бесполого размножения. Например, один экземпляр гриба дождевика образует несколько миллионов спор, из которых прорастает только небольшой процент, большинство спор его попа­дает в неблагоприятные условия и гибнет.

Вегетативное размножение

При вегетативном размножении новые особи развиваются из отдельных вегетативных органов или других частей тела растений. Вегетативное размножение осуществляется благодаря способности растений к регенерации, т. е. свойства восстанавливать из части тела целый организм, сходный с материнским.

Вегетативное размножение свойственно и низшим и высшим растениям. У низших растений оно может происходить делением одноклеточного организма на 2 клетки (одноклеточные водоросли), отделением кусочков от многоклеточного тела — слоевища (много­клеточные водоросли, лишайники) или частями грибницы (боль­шинство грибов). Дрожжевые грибы вегетативно размножаются почкованием. У высших растений вегетативное размножение рас­пространено очень широко и способы его чрезвычайно разнообразны. Оно осуществляется посредством вегетативных органов, их различ­ных видоизменений или частей.

Вегетативное размножение может быть естественным (в природных условиях) и искусственным, когда растения вегетативно размножает человек.

Обычно потомство вегетативно размноженного растения сходно с материнским растением, в основном оно сохраняет признаки исходного растения. В этом за­ключается биологическая осо­бенность вегетативного размно­жения. Пользуясь ею в прак­тике сельского хозяйства, ра­стения часто размножают веге­тативно искусственно в целях сохранения чистоты сорта (картофель, георгин, земляника, зем­ляная груша, роза, малина и др.). Потомство растений, раз­множенных вегетативным спо­собом (черенками, клубнями и т. д.), называется клоном. Особи клона обычно отличаются большей однородностью, чем особи того же растения, размноженные половым путем — се­менами, особенно это бывает ясно выражено у перекрестноопыляемых растений. Часто в практике сельского хозяйства только при клонировании (вегетативном размножении) удается сохра­нить особенности сорта (плодовые деревья, картофель). Неко­торые сельскохозяйственные растения размножаются вегетативным способом в течение многих лет (картофель, земляника).

Особенно большое разнообразие способов вегетативного размно­жения наблюдается у цветковых растений. Эта группа растений в дикорастущем состоянии может размножаться корневищами, лу­ковицами, клубнями, усами, плетями, корневыми отпрысками, де­лением кустов и др. При помощи корневищ вегетативно размножа­ются очень многие многолетние дикорастущие травы (пырей, костер безостый, лютиковые, тростник, бамбук, ирис, ландыш, мать-и-мачеха, тысячелистник и др.).

Надземными ползучими побегами размножаются земляника , лапчатка, будра, камнеломка и др.

В практике плодоводства широко применяется размножение растений прививками, или трансплантацией. Этот способ вегета­тивного размножения заключается в том, что часть одного растения пересаживается на другое растение, на котором она приживается и в дальнейшем дает начало новой особи. Прививками размножают многие культурные сорта плодовых растений.

Многие растения легко размножаются делением куста и раз­личными черенками.