Вегетативные органы растений

К вегетативным органам растений относятся корень, стебель и лист. Эти части растения выполняют основные функции питания и обмена веществ с внешней средой.

Корень — подземный осевой вегетативный орган высших растений, обладающий положительным геотропизмом (гравитропизмом).

Функции:

- Закрепление растения в почве;

- Всасывание воды с растворенными минеральными солями (корневое питание) и транспорт к надземным частям растения;

- Синтез физиологически активных веществ (фитогормонов, витаминов, ферментов, аминокислот);

- Симбиоз с клубеньковыми бактериями и грибами (микориза/грибокорень);

- Вегетативное размножение;

- Запасание органических веществ;

- Некоторые обеспечивают газообмен между растением и атмосферным воздухом (дыхательные корни).

Классификация корней по происхождению:

Главный корень – развивается из зародышевого корешка семени;

Придаточные корни – образуются на побеге (стебле, листьях, видоизменениях побега);

Боковые корни – образуются на главном и придаточных корнях.

Корневая система — это совокупность корней одного растения.

Стержневая

Хорошо выражен главный корень, представлена главным и отходящими от него боковыми , характерна для Голосеменных и большинства Двудольных растений*.

*Исключение: подорожник, земляника и лютик относятся к Двудольным, но имеют мочковатую корневую систему.

Мочковатая

Главный корень не выражен или отсутствует (отмирает/не развивается), представлена придаточными и отходящими от них боковыми корнями, характерна для большинства Однодольных.

А - стержневая корневая система, Б - мочковатая корневая система

Поверхностная

Характерна для однолетних и некоторых многолетних растений (кактусов) – собирают и используют влагу с поверхностного слоя почвы (от росы и дождей). Имеется у растений дождевых лесов и болотистой местности (т.к. в данных местах плохая аэрация (насыщение кислородом) почвы), у растений тундры.

Глубинная

Характерна для растений, живущих в условии дефицита влаги (например, у верблюжьей колючки), корни уходят на глубину в несколько десятков метров (примерно 15-25), достигая грунтовых вод.

• является конусом нарастания корня;

• локализована апикальная меристема.

Функция: деление клеток, обеспечивает рост корня в длину.

Растяжение (рост) клеток за счет увеличения объема цитоплазмы (в основном за счет увеличения объема вакуолей).

Формирование первичного строения корня (появление флоэмы и ксилемы).

Функция: дифференцировка клеток – специализация (разделение) по различным функциям.

Имеет короткоживущие (живут около 15 дней) выросты покровной ткани (ризодермы) – корневые волоски, увеличивающие площадь всасывания веществ.

Функция: всасывание воды и растворенных в ней минеральных веществ.

• проведение (транспорт) веществ к надземной части растения;

• закладка боковых корней (ветвление корней);

• самая протяженная зона корня (длиной в десятки сантиметров), т.к. является единственной зоной, длина которой изменяется в ходе роста корня.

Все остальные зоны просто перемещаются в пространстве вслед за растущим кончиком корня, т.е. их длины имеют практически фиксированные значения.

Не является зоной корня. Слой из живых тонкостенных клеток, покрывающий конус нарастания корня (зону деления). Некоторые клетки (статоцисты) имеют статолиты, представленные лейкопластами (амилопластами) с крахмальными гранулами. Статолиты позволяют растению определять («узнавать») направление вектора силы тяжести и обеспечивают изменение роста растения в соответствии с ним, т.е. обеспечивают положительный геотропизм (гравитропизм).

Функции:

• защита зоны деления (апикальной меристемы);

• обеспечение продвижения корня в почве за счет ослизнения клеток;

• обеспечивает положительный геотропизм.

Побег — это надземный осевой орган высших растений, состоящий из стебля с листьями и почками.

Почка — это укороченный зачаточный побег.

Почечные чешуи – видоизмененные листья, защищающие почку от высыхания, механических повреждений, перепадов температур и болезнетворных микроорганизмов.

Почки, у которых имеются почечные чешуи – закрытые, у которых отсутствуют – открытые.

Стебель — надземный осевой орган растения.

Первичное строение

Однодольные:

Проводящие пучки расположены диффузно (хаотично/беспорядочно/рассеяно). Пучки закрытого типа - не имеют камбия.

Двудольные:

Проводящие пучки расположены упорядоченно (по кругу). Пучки открытого типа – имеют камбий.

Характерно для древесных двудольных растений.

Состоит из:

— Сердцевина - состоит из паренхимы и запасает питательные вещества;

— Древесина (ксилема) - формирует годичные кольца древесных растений;

— Камбий - обеспечивает рост стебля в толщину - внутрь образует ксилему (древесину), наружу – флоэму (луб).

Кора состоит из:

• луб (флоэма);

• пробка (перидерма);

• остатки кожицы.

Годичное кольцо — прирост древесины за один вегетационный период (год).

Камбий в зависимости от времени года образует различные сосуды древесины:

В теплое время года (летом и весной) камбий образует щирокопросветные и тонкостенные сосуды – более светлая и рыхлая древесина. В холодное время года (осенью и зимой) камбий образует узкопросветные и толстостенные сосуды – более плотная и темная древесина.

В зоне экваториальных тропических лесов не выражены времена года, т.е. климат примерно одинаков, и клетки древесины образуются одинакового размера на протяжении всего года, следовательно, годичные кольца образовываться не будут.

Лист — это боковой уплощенный орган растений, обладающий двусторонней симметрией.

Функции:

газообмен и транспирация (испарение воды с поверхности);

удаление вредных веществ во время листопада;

запасание питательных веществ и влаги, обеспечение защиты растения (у видоизмененных листьев).

Внешнее строение листа

Листовая пластинка

Основная часть листа:

• плоская и обычно расширенная.

Черешок

соединяет листовую пластинку с основанием листа;
обеспечивает транспорт между листовой пластинкой и стеблем;
регулирует ориентацию листовой пластинки по отношению к свету, создавая листовую мозаику, необходимую для максимально эффективного улавливания света, при этом не затеняя друг друга.

Лист, имеющий черешок – черешковый; без черешка – сидячий.

Основание листа

Нижняя часть листа (место его прикрепления к стеблю). Лист с разросшимся основанием – влагалищный – охватывает часть стебля растения.

Прилистники - парные листовидные выросты у основания листа, защищают молодые листья. У многих растений могут отсутствовать или рано отмирают.

Форма листьев

Листорасположение

Жилкование – распределение жилок (сосудисто-волокнистых пучков) в листе.

Виды жилкований:

Кожица (эпидерма/эпидермис):

• покрывает лист с верхней и нижней стороны;

• как правило, покрыта кутикулой (толще у верхнего слоя);

• на нижней стороне располагаются устьица;

• имеет выросты - трихомы.

Мезофилл - столбчатый (палисадный): клетки плотно сомкнуты, имеют большое количество хлоропластов, расположенных по периферии ◦ находятся под эпидермой верхней стороны листа.

Функция: фотосинтез.

Губчатый слой - клетки рыхло расположены, имеется много межклетников.

◦ находится под столбчатым.

Функции: газообмен и транспирация, фотосинтез.

Сосудисто-волокнистый (проводящий) пучок - жилка.

Образуют:

верхнюю часть – ксилема;

нижнюю часть – флоэма.

Окружен механическими волокнами (склеренхима) • проводящие элементы также окружены колленхимой.

Замыкающие клетки устьиц имеют хлоропласты и неравномерно утолщенные клеточные стенки – наиболее утолщены и практически не поддаются растяжению стенки, которые обращены друг к другу (в зоне устьичной щели).

Изменения размера устьичной щели (открытие и закрытие) обусловлено тургорными явлениями:

• Днем (в солнечную погоду) замыкающие клетки активно фотосинтезируют, в результате чего повышается концентрация органических веществ, и вода по закону осмоса стремится внутрь клеток. Повышается тургор клеток – они набухают и выгибаются, а устьичная щель открывается;

• Ночью (при отсутствии света) фотосинтез прекращается и органические вещества тратятся только на энергетические процессы, в результате чего их концентрация в клетках уменьшается, и вода по закону осмоса покидает клетки. Клетки теряют тургор (уменьшаются) и устьичная щель закрывается.

Интенсивность транспирации зависит от ряда факторов:

1. От степени освещенности, температуры среды – прямая зависимость: при повышении температуры (и освещенности) повышается интенсивность транспирации;

2. От количества потребляемой воды – прямая зависимость: при повышении количества доступной воды повышается интенсивность транспирации;

3. От влажности воздуха – обратная зависимость: чем более насыщен воздух водяными парами (т.е. влажность повышена), тем ниже уровень транспирации;

4. От ветра – обратная зависимость: ветер, сдувающий с поверхности слой влажного воздуха, усиливает транспирацию;

5. От площади поверхности испарения (т.е. от количества, размера и формы листьев) – прямая зависимость: чем больше площадь поверхности, тем интенсивнее транспирация;

6. От количества устьиц – прямая зависимость: чем больше устьиц, тем интенсивнее транспирации.

7. От глубины расположения устьиц – обратная зависимость: чем глубже расположены устьица, тем ниже интенсивность транспирации;

8. От наличия воска, трихом (и иных приспособлений) – обратная зависимость: при наличии толстого слоя воска или повышенной опушенности интенсивность транспирации ниже;

9. От стороны листа: интенсивность испарения воды (транспирации) выше с верхней стороны листа и ниже с нижней.

Листопад – опадение листьев в результате изменения длины светового дня.

Механизм листопада:

С наступлением осени солнечного света становится меньше и в листьях разрушается зелёный хлорофилл. Желто-оранжевые пигменты (каротиноиды) в клетках листьев начинают проявляться и листья меняют окраску.

Происходит отток остатка органических веществ из листа. Начинается формирование слоя опробковевающих клеток в стебле. У основания листа формируется разделительный слой, который прекращает связь растения с листом. С порывом ветра лист опадает и на его месте формируется листовой рубец.

Значение листопада: Снижение интенсивности транспирации (уменьшение испаряющей поверхности за счет опадения листьев) , чтобы растение не погибло от обезвоживания в зимний период, так как в холодное время года почва промерзает и транспорт раствора из почвы в корень замедляется. Защита от обламывания и поломки крупных ветвей под тяжестью снега, который бы скапливался на облиственных побегах. Опавшие листья утепляют поверхность почвы, защищая растения и их корневую систему от морозов. Удаление вредных и ненужных веществ. Листовой опад будет разлагаться и повышать плодородие почвы.