Стебель.
В типичных случаях это - осевой полисимметричный орган неограниченного роста, несущий листья и почки; увеличение в длину происходит путем верхушечного и вставочного роста, ветвление и из наружных тканей (экзогенно).
Стебель обеспечивает связь между листьями и корнями, обусловливает образование мощной ассимиляционной поверхности листьев и наилучшее размещение их по отношению к свету, служит вместилищем запасных продуктов. Стебли (как и корни) древесных растений могут достигать возраста 4 - 6 тыс. лет (мамонтово и драконово деревья). У некоторых трав возраст стебля ограничен всего 30 - 45 днями (растения-эфемеры).
Макроскопическое строение.
Форма поперечного сечения стебля чаще всего бывает цилиндрической, но у травянистых растений встречаются стебли трехгранные (осоки), четырехгранные (яснотковые), крылатые (чина лесная), плоские (рдест).
Длина стеблей колеблется в больших пределах: от 280 - 300 м (лазящие стебли ротанговых пальм) до 1,5 мм (водное растение вольфия).
Микроскопическое строение.
Наземные условия обитания, более разнообразные и контрастные, чем почвенные, обусловили более сложное и многообразное строение стебля по сравнению с корнем.
Первичное строение . На верхушке стебля расположена первичная меристема (конус нарастания). На уровне зачаточных листьев закладывается прокамбий, формирующий первичную флоэму и ксилему. Наружу от прокамбия обособляется первичная кора, внутрь - сердцевина. Поверхностный слой клеток конуса нарастания дифференцируется в эпидерму. Так возникает первичное строение. При первичном строении ткани стебля, как и корня, делят на два комплекса: первичную кору, покрытую эпидермой, и центральный цилиндр.
Первичную кору составляют следующие ткани: механическая, расположенная под эпидермой; паренхима, значительная часть клеток которой содержит хлоропласта; эндодерма - внутренний слой первичной коры, клетки которого часто содержат крахмальные зерна, и тогда его называют крах мало поеным влагалищем.
Наружный слой центрального цилиндра называют перициклом. Он состоит из одного или нескольких рядов паренхимных клеток, из которых могут возникать вторичные меристемы - камбий и феллоген, придаточные корни и почки. Иногда перицикл наряду с паренхимой содержит и склеренхиму (перициклические волокна). Внутрь от перицикла располагаются проводящие ткани, возникающие из прокамбия. В центре расположена сердцевина, состоящая из крупноклеточной тонкостенной паренхимы, где могут откладываться запасные продукты.
У голосеменных и двудольных покрытосеменных прокамбий закладывается отдельными тяжами, расположенными по окружности. Следовательно, проводящие ткани при первичном строении также располагаются отдельными пучками по окружности и разделены участками паренхимы, образующими первичные сердцевинные лучи. У однодольных тяжи прокамбия, а также дифференцирующиеся из него сосудисто-волокнистые пучки располагаются произвольно по всей толще центрального цилиндра, включая сердцевину.
Вторичное строение . Как и у корня, оно связано с возникновением вторичной меристемы - камбия, поэтому бывает только у голосеменных и двудольных покрытосеменных. Камбий закладывается в центральном цилиндре между первичной флоэмой и первичной ксилемой. Он образуется из прокамбия и паренхимы первичных сердцевинных лучей. В центробежном направлении камбий дифференцируется во вторичную кору, состоящую из вторичной флоэмы (вторичного луба) с типичными для нее элементами: ситовидными трубками, сопровождающими клетками, лубяными волокнами, лубяной паренхимой, а также из паренхимы сердцевинных лучей. В центростремительном направлении камбий откладывает вторичную древесину, состоящую из сосудов, трахеид, древесинных волокон, древесинной паренхимы, а также паренхимы сердцевинных лучей. Элементов вторичной древесины обычно откладывается намного больше, чем элементов вторичной коры. В результате деятельности камбия стебель разрастается в толщину. При переходе во вторичное строение первичная кора стебля продолжает функционировать и отмирает не сразу, как у корня. Таким образом, при вторичном строении стебель состоит из эпидермы, или пробки, первичной и вторичной коры, камбия, вторичной и первичной древесины, сердцевины.
Структурное разнообразие вторичного строения стеблей обусловлено разнообразием первичной структуры, а также особенностями деятельности камбия. Наиболее широко распространены следующие типы вторичного строения стебля: непучковое, переходное, пучковое.
При непучковом строении прокамбий закладывается цилиндром и вскоре преобразуется в камбий. Следовательно, и при первичном, и при вторичном строении элементы флоэмы и ксилемы располагаются также сплошным цилиндром. Этот тип строения свойствен древесным растениям (хвойным и лиственным), а также некоторым травянистым (подмаренник, ипомея, лен и др.).
У сосны в центре стебля находится небольшой участок тонкостенных паренхимных клеток - сердцевина. К периферии от нее располагается древесина (ксилема), занимающая большую часть стебля. Она состоит из трахеид, образующих концентрические, слои — годичные кольца. Годичное кольцо возникает из-за периодичности функционирования камбия, который весной дифференцируется в тонкостенные трахеиды с большой полостью, выполняющие проводящую функцию, а летом и осенью - в толстостенные трахеиды с малой полостью, выполняющие в основном механическую функцию. В древесине повсюду, но преимущественно в осенних участках годичных колец, расположены смоляные ходы. Массив трахеид пересекают по радиусу сердцевинные лучи, состоящие из одного ряда живых паренхимных клеток. По ним осуществляется передвижение веществ в горизонтальном направлении.
Таким образом, древесина сосны, как и других хвойных, имеет достаточно однородную и поэтому примитивную организацию: ни сосудов, ни древесинных волокон нет, а древесинная паренхима представлена только клетками сердцевинных лучей и эпителиальными клетками смоляных ходов.
Между древесиной и вторичной корой расположен камбий. Вторичная кора состоит из вторичной и первичной флоэмы и перициклической зоны. Между ситовидными клетками находятся более крупные округлые клетки лубяной паренхимы. Сердцевинные лучи и во флоэме состоят из одного ряда клеток, однако более крупных, чем в ксилеме. Снаружи от вторичной коры располагаются крупные клетки паренхимы первичной коры, среди которых заметны большие смоляные ходы.
Пробку составляют слои клеток с тонкими опробковевающими стенками, чередующиеся со слоями клеток с толстыми одревесневающими стенками.
Стебель липы имеет типичное для древесных двудольных растений строение. В центре расположен небольшой участок сердцевины, состоящий из тонкостенной паренхимы. Сердцевина окружена толстым слоем древесины. На границе с сердцевиной древесина образует небольшие выступы. Это участки первичной древесины, состоящие в основном из кольчатых и спиральных сосудов. Вторичная древесина, как и у сосны, имеет годичные кольца, весенние участки которых состоят из сосудов преимущественно с большим диаметром, летне-осенниеиз сосудов малого диаметра с преобладанием трахеид и древесинных волокон.
Вокруг древесины находится камбий, за которым располагаются участки флоэмы в виде трапеций, состоящие из слоев ситовидных трубок с сопровождающими клетками и лубяной паренхимы, чередующихся со слоями лубяных волокон. Между участками флоэмы находятся широкие сердцевинные лучи, сужающиеся в древесине до одного ряда клеток. За флоэмой и сердцевинными лучами - перициклическая зона из чередующихся по кругу групп лубяных волокон (против участков флоэмы) и паренхимы (против сердцевинных лучей). Участки флоэмы, паренхима сердцевинных лучей и перициклическая зона составляют вместе вторичную кору.
Снаружи от вторичной коры начинается первичная кора. К перициклической зоне примыкает эндодерма, которая у древесных растений выражена слабо и почти не отличается от следующей за ней паренхимы, состоящей из крупных клеток, в которых нередко имеются друзы оксалата кальция. Снаружи от паренхимы расположены пластинчатая колленхима и перидерма.
У некоторых растений (дуб, тис и др.) с возрастом в более старой части древесины накапливаются продукты обмена веществ - дубильные соединения, смолы, камеди, соли, в связи с чем она приобретает темный цвет. Это так называемая ядровая древесина. Светлый же слой древесины, расположенный ближе к коре, называют заболонью.
У стебля льна на поверхности расположены крупные клетки эпидермы, покрытые кутикулой. За эпидермой лежит небольшой слой мелких клеток хлорофиллоносной паренхимы коры. Первичная кора заканчивается волнистым рядом более крупных клеток эндодермы. Внутрь от эндодермы находятся плотные группы толстостенных крупных клеток, округлых или многогранных. Это лубяные волокна перициклического происхождения, ради которых и возделывают лен. Далее к центру расположен тонкий слой флоэмы, а за ней - камбий. Вторичная ксилема состоит из крупных пористых сосудов, трахеид и древесинных волокон. На границе с сердцевиной расположены мелкие кольчатые и спиральные сосуды первичной ксилемы. Ксилему пересекают сердцевинные лучи из паренхимных клеток с одревесневающими стенками. Сердцевина состоит из крупноклеточной паренхимы, которая в центре разрушается, образуя полость.
При переходном строении прокамбий закладывается отдельными тяжами, первичное строение пучковое. Камбий образуется из прокамбия и паренхимы первичных сердцевинных лучей. Пучковый камбий дифференцируется в элементы вторичной флоэмы и ксилемы. Межпучковый камбий дифференцируется, так же как и пучковый, в элементы флоэмы и ксилемы и образует новые пучки, расположенные между прежними. Постепенно те и другие разрастаются и могут сливаться. В результате деятельности межпучкового камбия в более старой части стебля появляется сплошной слой древесины и луба. Такое строение имеют травянистые растения (подсолнечник, топинамбур, бодяк и др.).
У стебля подсолнечника снаружи расположена эпидерма с крупными многоклеточными волосками, под ней находится механическая ткань - колленхима, а под колленхимой - небольшой слой паренхимы первичной коры, заканчивающийся извилистым слоем эндодермы. В паренхиме имеются схизогенные смоляные ходы. Таким образом, первичная кора состоит из колленхимы, основной паренхимы, эндодермы.
Внутрь от первичной коры расположен центральный цилиндр. Он начинается перициклической зоной, состоящей из участков склеренхимы, чередующихся по кругу с тонкостенной паренхимой. Тяжи склеренхимы расположены не произвольно, а в комплексе с коллатеральными проводящими пучками, они прилегают к флоэмной части пучка. Пучки открытые, расположены равномерно по окружности стебля. Несколько вогнутая зона пучкового камбия, выходя за пределы пучка, формирует выпуклую дугу межпучкового камбия. Широкая зона камбия - свидетельство активной его деятельности. Действительно, за два месяца стебель подсолнечника утолщается в 8 - 10 раз. Межпучковый камбий возникает из паренхимы сердцевинных лучей после того, как из прокамбия сформируются проводящие пучки и начинается деятельность пучкового камбия. Межпучковый камбий образует элементы нового проводящего пучка: ксилему к центру стебля и флоэму к его периферии. Постепенно новые и старые пучки разрастаются и сливаются. В результате деятельности межпучкового камбия образуются сплошной слой ксилемы с острыми выступами, вдающимися в сердцевину, и сплошной слой флоэмы. Крупноклеточная паренхима сердцевины составляет основную массу стебля.
При пучковом строении различие заключается в деятельности камбия. Пучковый камбий преобразуется в элементы вторичных флоэмы и ксилемы, межпучковый - только в паренхиму, образующую сердцевинные лучи. Таким образом, и при вторичном строении сохраняется пучковое расположение проводящих тканей. Такое строение можно наблюдать у ряда травянистых растений (кирказон, тыква, чистотел и др.).
У стебля кирказона эпидерма покрыта слоем кутикулы. Под ней расположена колленхима, чаще пластинчатая, иногда уголковая. Паренхима состоит из крупных тонкостенных клеток. В некоторых из них имеются кристаллы оксалата кальция в виде друз. Заканчивается первичная кора эндодермой.
Клетки наружного слоя центрального цилиндра - склеренхимы перициклического происхождения - на поперечном разрезе многоугольные, плотно прилегают друг к другу, стенки их толстые, пронизаны простыми порами. Внутренняя граница кольца склеренхимы волнистая, над пучками она приподнимается, между пучками опускается.
Коллатеральные проводящие пучки расположены в один ряд по кругу. Флоэма отличается от окружающей ее паренхимы более мелкими клетками. Она состоит из ситовидных трубок, сопровождающих клеток и тонкостенной лубяной паренхимы. Первичная флоэма, расположенная в наружной части пучка, деформирована. Вторичная ксилема, образованная камбием, включает сосуды большого диаметра (сетчато-пористые), древесинные волокна и древесинную паренхиму. Первичная ксилема, расположенная на границе с сердцевиной, состоит из небольшого числа кольчатых и спиральных сосудов малого диаметра и трахеид.
В пучке между ксилемой и флоэмой лежит камбиальная зона. Пучки разделены первичными сердцевинными лучами. На более поздних фазах роста в паренхиме сердцевинных лучей также образуется камбий. Тяжи межпучкового камбия примыкают к пучковому камбию, образуя сплошной камбиальный цилиндр. Межпучковый камбий дифференцируется только в паренхиму сердцевинных лучей.
Сердцевина состоит из рыхло расположенных паренхимных клеток. В некоторых из них также есть друзы.
Структура стеблей у травянистых двудольных растений более разнообразная, чем у деревьев и кустарников, что служит показателем их высокой специализации. К особенностям строения стеблей травянистых растений в отличие от древесных надо отнести: отсутствие или слабое развитие феллогена, значительную паренхиматизацию, ослабление деятельности камбия, редукцию механических и отчасти проводящих тканей.
Особенности строения стебля однодольных покрытосеменных . Как и корень, стебель имеет лишь первичное строение. Тип строения пучковый. Сосудисто-волокнистые пучки закрытые. На поперечных срезах они как бы беспорядочно рассеяны по всей основной паренхиме. Отчетливая граница между первичной корой и центральным цилиндром часто отсутствует. Для обеспечения механической прочности стебля наряду со склеренхимой пучков служат утолщенные и одревесневающие стенки клеток эпидермы и паренхимы. Хотя у однодольных камбий не образуется, некоторые из них (в основном древесные лилейноцветные) имеют вторичное утолщение за счет возникшего из перицикла кольца утолщения.
У стебля ржи под эпидермой расположен слой механической ткани, прерываемый участками хлорофиллоносной паренхимы. Над ней в эпидерме можно заметить устьичные аппараты. В более старых участках стебля стенки клеток хлорофиллоносной паренхимы одревесневают, как и стенки клеток эпидермы. В механической ткани, ближе к границе с основной паренхимой, находятся небольшие проводящие пучки. В основной паренхиме более крупные закрытые коллатеральные проводящие пучки располагаются в шахматном порядке в два, реже в три ряда. Первичная кора не выражена. В центре стебля сердцевина не сохраняется. При увеличении толщины стебля за счет роста клеток она разрывается и образуется полость, свойственная стеблям большинства злаков. Такой стебель называют соломиной.
Стебель кукурузы не имеет полости. Он заполнен основной паренхимой, по всей толщине пронизанной проводящими пучками. Под эпидермой расположен тонкий слой механической ткани. Первичная кора, как и у ржи, не выражена. Проводящие пучки закрытые коллатеральные. Во флоэме нет лубяной паренхимы, ситовидные трубки и сопровождающие клетки на поперечном срезе имеют вид сеточки. Ксилема содержит 3 - 5 сосудов, из них два крупных. Под сосудами имеется полость. Ксилема полуобъемлет флоэму. Пучок окружен слоем склеренхимы.
Библиография:
Конспект лекций кандидата биологических наук Суркова Виктора Александровича.
Разберём на примере дерева. Стебель дерева состоит из коры, древесины и сердцевины. Эти слои хорошо просматриваются на поперечном срезе ствола дерева. Кора – это внешний мягкий слой, кнутри расположена прочная древесина, а рыхлая волокнистая сердцевина заполняет центральную часть стебля.
Кора в свою очередь делится на три слоя – кожицу, пробковый слой и луб.
Кожица практически прозрачна и является наружным слоем только растущей части стебля. Позже ее отмершие ткани опадают. Пробковый слой формируется под кожицей. Он состоит из мертвых клеток, мембраны которых содержат особенное вещество, задерживающий газы и воду. Предназначение пробкового слоя
- защита лежащие под ним клетки дерева от резких колебаний температур и обезвоживания.
Хорошо развит пробковый слой у пробкового дуба, произрастающего в тропиках и субтропиках. Каждое десятилетие с него можно снять пробковый слой толщиной до 0,1 метра.
Для дыхания живых клеток стебля
необходим воздух. Он проходит внутрь стебля через отверстия в пробковом слое, так называемые чечевички. Их функция сходна с функцией устьиц. Можно заметить эти чечевички на внешней стороне коры, они выглядят, как тонкие полосы или белесоватые бугорки. Чтобы создать такую чечевичку, клетки коры в определенном месте быстро делятся, и после разрыва стебля появляется отверстие.
Луб
представляет собой внутренний слой коры светло- желтого цвета. Его основная функция – обеспечение прочности стебля. Лубяной слой очень тяжело разорвать по ширине, но вдоль стебля он без особых усилий распадается на тонкие волокна больших размеров в длину.
Лубяную часть стебля
часто применяют в хозяйстве, например, из луба липы производят рогожу и мочалки.
Самый большой объем ствола приходится на древесину, это основа ствола и ветвей дерева. Она превосходит по толщине кору во много раз. В состав этого слоя входят клетки с уплотненными (одревесневшими) оболочками, причем они все отличаются по форме и размерам. В древесине имеются своеобразные сосуды, образованные в результате соединения удлиненных и зауженных клеток. Сосуды служат для перемещения воды с растворенными солями минералов внутри стебля. Те волокна, у которых оболочки толстые и прочные, называются древесными. Благодаря им, стебель дерева прочный.
Известно, что расположение сердцевины
- в центральной части стебля дерева. В ее состав входят клетки больших размеров с тонкими оболочками, причем они разграничены межклеточными пространствами, превышающими объемы самих клеток. Клетки сердцевины служат своеобразным складом питательных веществ растения.
Что такое камбий?
Наверное, каждый замечал, что содрав со стебля кору, наружная поверхность древесины оказывается скользкой и липкой. Разгадка проста: прослойка между корой и древесиной – это камбий, состоящий из живых клеток с тонкими хрупкими оболочками. Отрывая кору, мы нарушаем целостность этих клеток, их цитоплазма попадает на поверхность древесины, создавая ощущение влажной, липкой субстанции. Камбий считается образовательным слоем. Ведь рост стебля в толщину обусловлен делением клеток камбия, причем изнутри формируются клетки древесины, а снаружи – коры.
Растительный мир - одно из самых удивительных и необычных чудес на нашей планете. Растения отличаются друг от друга порой настолько сильно, насколько они различны по отношению к животным. Единственное, что объединяет некоторые из них - стебель. Разумеется, что это достаточно сложная и разнородная структура, функции которой весьма разнообразны. А потому в рамках этой статьи мы рассмотрим строение стебля.
Это основная стержневая часть растения. На ней крепятся листья, которые на стебле выносятся к свету, по его каналам к ним поступают растворы вода и минеральные соли. Следует помнить, что именно в нем может осуществляться откладывание питательных веществ «про запас». Помимо этого, строение стебля предполагает развитие на нем плодов, семян и цветов, которые служат для размножения растительного организма.
Основными структурными единицами являются узел и междоузлие. Узлом называется тот участок, прямо на котором располагаются листья или почки. Таким образом, между двумя соседними узлами расположено междоузлие. Пространство, которое образуется в промежутке между узлом и черешком листа, называется пазухой. Соответственно, те почки, которые располагаются в этой области, называются пазушными. На самой вершине растущего стебля имеется почка, которую называют верхушечной.
Если немного отступить от основного направления статьи, то можно рассказать кое-что интересное. Знаете ли вы, что междоузлия каких растений достаточно велики, чтобы из них можно было делать даже небольшие бочонки? Некоторых видов бамбука, разумеется! Эта гигантская трава обладает настолько прочными стеблями, что из них делают не только посуду, но также отличные плоты. Стебли у бамбука полые, прочные, почти не гниют, что и обусловило выбор многих мореплавателей еще в далекой древности.
Всем известно, что стебли деревянистых и сильно отличаются по Так, у разнообразных трав, которые распространены в зоне умеренного климата, он живет не больше одного сезона. Стебель же деревянистых растений может сохраняться не один век. Во всем мире известна сосна остистая Прометей, которая произрастала на территории нынешних Соединенных Штатов (индекс WPN-114). Срублена она была в 1964 году. Согласно данным ее возраст составлял… 4862 года! Даже Рождество Христово это дерево встретило, будучи уже в весьма «почтенном» возрасте!
Какие еще особенности стоит знать, изучая строение стебля? Стволом называется главный стебель, у кустарников, которые имеют сразу несколько точек роста, такие образования называются стволиками. Напомним, что существует сразу несколько их типов. Приведем ту классификацию видов стеблей, которая принята на сегодняшний день.
Весьма распространена прямостоячая разновидность. Сразу вспоминаются практически все деревья, немалая часть трав. При этом строение стебля растения отличается прекрасно развитой механической частью, но при этом совершенно необязательно, чтобы его ткани были полностью одеревеневшими. Пример - подсолнечник, кукуруза, у которых ствол все же достаточно гибкий и живой. У злаков надземная часть стебля называется соломиной. Как правило, внутри он полый (за исключением узловых зон). Впрочем, полые разновидности широко распространены среди бахчевых культур, зонтичных растений и т.д.
У некоторых трав имеется ползучий стебель. Его характерная черта - способность узлового укоренения. Прекрасный пример - лесная земляника.
Лазающий и вьющийся тип, который во многом является разновидностью предыдущего, широко распространен среди лиан. Среди этих растений также имеются травянистые и деревянистые виды. Все они отличаются огромной скоростью роста, за счет чего армирующая механическая часть попросту не успевает развиваться, а потому лиана крайне нуждается в опоре.
Вьющиеся, согласно своего названия, обвивают основу. Любопытно, что у каких-то видов усики обвивают основу по часовой стрелке, а у каких-то - в противоположном направлении. Бывают и такие растения, стебли которых с равным успехом могут изгибаться во все стороны. В отличие от них, цепляющиеся разновидности поднимаются по опоре, вцепляясь в мельчайшие трещины и неровности на ее поверхности своими усиками (хмель, плющ).
Если взять растение и разрезать его, то на вид строение стебля в этом случае чаще всего будет напоминать окружность. Разумеется, природа этим не ограничивается:
Но не стоит предполагать, что это многообразие может быть бесконечным. Излишне широкие асимметричные стебли нередко возникают вследствие каких-то серьезных аномалий и нарушений в развитии. Вот какие существуют типы строения стеблей.
Как мы знаем, растение для нормальной жизни обязательно должно обеспечиваться водой и растворами минеральных солей. Одной из наиболее важных функций стебля как раз и является их транспорт. Если срезать ветвь березы или клена в самом начале сокодвижения, то в этом можно легко убедиться, так как с поверхности среза будет обильно стекать древесный сок.
Практически все тело растений пронизано Причем все они дифференцированы: вода и водные растворы поднимаются по одним, а органические вещества - по другим каналам. В растениях эти структуры нередко пронизаны пучками механических тканей, которые обеспечивают необходимую им прочность.
Все органические питательные вещества откладываются в специализированных клетках, которые играют запасающую роль. Собственно, именно ради этих веществ человек и приручил растения: он добывает из них масла и жиры, ценнейшее сырье для химической, перерабатывающей и пищевой промышленности.
Как правило, все эти соединения откладываются в молодых побегах, семенах и плодах растений. Думаем, что всем известен картофель, батат или арахис, в случае которых все происходит именно так. Что же касается деревьев, то органические вещества чаще всего накапливаются в сердцевине. Так, именно из этой части некоторых видов пальм добывают ценное сырье для химической промышленности (парафины, масла).
Самые молодые, недавно выросшие стволики растений сначала покрыты нежной кожицей. Впоследствии она полностью замещается пробкой. Ее клетки полностью отмирают, от них остаются только пустые «футляры», заполненные воздухом. Таким образом, кожица и пробка относятся к категории покровных тканей, причем пробка является многослойной структурой.
Вопреки общераспространенному мнению, она образуется уже на первом году жизни растения. С увеличением его возраста растет и толщина пробкового слоя. Все покровные ткани предназначены природой для защиты растительного организма от неблагоприятных воздействий и явлений внешней среды.
Нужно помнить, что все эти данные имеют немаловажное значение в некоторых отраслях промышленности. Прежде всего в деревообработке. Так, при обработке древесины всегда следует помнить, что те части, в которых при жизни дерева преобладали молодые и быстро делящиеся клетки, лучше не использовать. Собственно, верхушки при деревообработке выбрасывают именно по этой причине. Вот как важна в обычной жизни биология! Строение стебля весьма сложно, но знать его нужно обязательно.
Так, эти ткани предотвращают излишнее испарение, что особенно важно в зонах с суровым и жарким климатом, защищают растение от проникновения в его толщу пыли и вредоносных микроорганизмов, которые могут вызвать болезнь и гибель организма. Для газообмена на поверхности покровных тканей имеются крошечные устьица, через которые растение «дышит».
На пробке же можно заметить крошечные бугорки с отверстиями, которые называются чечевичками. Они образуются из особенно крупных клеток основной ткани, которые отличаются впечатляющим размером межклеточного пространства.
Под покровной оболочкой (а не на поверхности) находится кора, внутренний слой которой называется лубом. Кроме того, внутреннее строение стебля включает в себя ситовидные структуры и клетки-спутницы. Помимо них, там же находятся специальные клетки, в которых запасаются питательные вещества.
Вытянуты в длину, с отмершим в процессе развития содержимым и одеревеневшими стенками, выполняют несущую, механическую роль. От них зависит прочность стебля, его сопротивление на излом. Ситовидные структуры - это вертикально расположенные ряды живых клеток, с разрушенными ядрами и цитоплазмой, которая плотно прилегает к внутренней оболочке. Их стенки пронизаны сквозными отверстиями. Ситовидные клетки относятся к проводящей системе растения, по которой проходит вода и растворы питательных веществ.
Во внутреннее строение стебля входит также камбий, отличающийся длинными, вытянутыми и плоскими клетками. Они активно делятся в весенний и летний периоды. Основной частью стебля является непосредственно древесина. Очень похожа по своему строению на луб, также образована клетками различной формы и функционального назначения, которые образуют несколько тканей (множество проводящих структур, механические и основные ткани). Годовые кольца деревьев образованы всеми этими клетками и тканями.
Так изучает строение стебля 6 класс в обычной общеобразовательной школе. К сожалению, образовательная программа не так часто уделяет внимание сердцевине. А ведь она образована крупными клетками с тонкой стенкой. Они неплотно прилегают друг к другу, так как играют запасающую и накопительную роль. Если вы когда-нибудь видели сердцевину древесного ствола, то наверняка помните «усики», которые расходятся от нее в разные стороны.
А ведь они играют важнейшую роль! Именно по этим тяжам, которые являются крупными скоплениями проводящих структур, питательные вещества идут в луб и прочие части растительного организма. Чтобы вы лучше себе представляли строение стебля (двудольных растений в том числе), мы приведем основные данные в форме таблицы.
Название структурной единицы | Характеристика |
Кожица | Ей снаружи покрыты молодые побеги растения. Выполняет защитную функцию, подготавливает место для образования пробки, которая состоит из мертвых клеток, заполненных воздухом. Является покровной тканью. |
Устьице для газообмена | Они имеются в кожице, через отверстия устьиц происходит активный газообмен растения с окружающей средой. В пробковом слое ту же функцию выполняют чечевички, небольшие бугорки с отверстиями. Они образованы из крупных клеток основной ткани. |
Пробковый слой | Основная покровная структура, которая появляется уже на первом году жизни дерева. Чем растение старше, тем толще становится пробковый слой. Он образован слоем мертвых клеток, внутреннее пространство которых полностью заполнено воздухом. Защищает стебель растения от неблагоприятных воздействий окружающей среды. |
Кора | Расположена под защитой покровного слоя, внутренняя ее часть называется лубом. В его состав входят ситовидные структуры, клетки-спутницы, а также запасающие клетки, в которых откладывается запас питательных веществ. |
Камбиальный слой | Клетки длинные и узкие. Весной и летом наступает период интенсивного деления. Собственно, за счет камбия и растет стебель растения. |
Сердцевина | Центрально расположенная функциональная структура. Ее клетки отличаются крупными размерами, тонкостенные. Выполняют запасающую и питательную функции. |
Усики (лучи) сердцевины | Расходятся от сердцевины в радиальном направлении, проходят через все слои дерева до луба. Их основной являются клетки основной ткани, служат в качестве транспортных путей для питательных веществ. |
Эта таблица «Строение стебля растения» поможет вам запомнить основные составные части, разобраться в их функциональной значимости. Как ни странно, но сведения из нее могут пригодиться и в повседневной жизни.
А сейчас мы разберем анатомическое строение стебля. Как ни странно, но эта тема чрезвычайно часто вызывает затруднения у тех учащихся, которые изучают курс ботаники. В общем-то, если вы хотя бы в общих чертах знаете функциональное назначение различных структур стебля, то и со строением сможете разобраться без каких-то особенных усилий. Проще говоря, строение и функции стебля неразрывно связаны, так что их следует изучать вместе.
В проводящих тканях развиты проводящие структуры (ситовидные клетки), при помощи которых питательные вещества доставляются во все части растения. В основной части ствола имеется большое количество механических тканей, которые отвечают за прочностные характеристики. В молодых побегах содержится развитая система меристем.
При помощи обычного светового микроскопа можно увидеть, что верхушечные меристемы дают начало прокамбию, а также вставочным меристемам. Именно за счет них начинает формироваться первичная структура стебля. У некоторых растений она сохраняется на протяжении длительного времени. Камбий, который является вторичной структурой, формирует вторичное же строение стебля.
Рассмотрим особенности строения стебля. Точнее, его первичной структуры. Следует различать центральный стержень (стелу), а также кору первичного порядка. Снаружи эта кора покрыта покровной тканью (перидерм), а под ней имеется ассимиляционная ткань (хлоренхима). У нее очень важная роль, так как она играет роль своего рода мостика между корой и механическими тканями (колленхимой и склеренхимой).
Центральный стержень со всех сторон защищен слоем эндодермы. Большую его часть занимают проводящие тяжи, образовавшиеся в результате слияния проводящих и механических тканей, о которых мы только что говорили. Сердцевина состоит из практически неспециализированной паренхимы. За счет того, что ее клетки плохо прилегают друг к другу (о чем неоднократно писалось выше), в ней нередко образуются воздушные полости, объем которых может быть весьма значительным.
Камбий формирует вторичную ксилему и флоэму. Связано это с тем, что первичная кора постоянно отмирает, а потому нуждается в замене, которую и предоставляет камбиальная ткань. Напоследок стоит упомянуть о том, что строение стеблей во многом зависит не только от вида растений, но и от тех условий, в которых они произрастают. Вот так должен изучать строение стебля 6 класс.
На поперечном срезе стебля хорошо различимы 3 зоны:
¨ самый узкий наружный - кора;
¨ камбий;
¨ самый широкий - древесина;
¨ в центре - сердцевина.
1. Кора имеет несколько слоев:
а) верхний слой –эпидермис (сохраняется 3-4 года), с возрастом заменяется пробкой (клетки расположены в несколько рядов) – покровная ткань; выполняет защитную функцию; в пробке весной есть маленькие бугорки с отверстиями - чечевички, выполняющие функцию дыхания, осенью отверстия закупориваются. С возрастом пробка и отмершие ткани между ее слоями образуют корку.
б) внутренний слой коры – луб (флоэма), в состав которого входят ситовидные трубки с клетками-спутницами (проводящая ткань ), лубяная паренхима (основная ткань ) и лубяные волокна (механическая ткань ); лубяные волокна выполняют опорную функцию, ситовидные трубки – транспортную. По ним осуществляется нисходящий вертикальный ток: органические вещества передвигаются от листьев к корню, плодам, семенам.
2. Между корой и древесиной располагается камбий (образовательная ткань). Его клетки делятся, но увеличения в толщину камбия не происходит, т. к. из 2 дочерних клеток образовавшихся при делении, только 1 сохраняет способность к дальнейшему делению, а 2-ая откладывается к лубу или к древесине.
Камбий активен весной и летом, клетки его делятся энергично, образуя крупные клетки древесины (сосуды), а в конце лета менее активно, образуя мелкие клетки (механическая ткань), что обуславливает образование годичных колец древесины (все слои клеток древесины, образовавшиеся в один вегетационный период).
3. Древесина (ксилема) - основная часть стебля. Состоит из проводящей ткани (сосуды), основной (паренхима) – между сосудами и волокнами, механической (древесные волокна) – между сосудами.
По сосудам осуществляется восходящий вертикальный ток воды и минеральных солей от корня к листьям. Древесные волокна выполняют опорную и механическую функцию.
4. Центральная часть - сердцевина. Образована округлыми клетками с большим числом включений (основная ткань), с тонкими оболочками. Функция - накопление питательных веществ (крахмал, жиры).
Сердцевинные лучи осуществляют транспортную функцию (горизонтальный ток воды, минеральных солей и органических веществ). Они тянутся от центра через древесину и кору.
Особенности строения стеблей травянистых растений:
- у двудольных - проводящие пучки, состоящие из флоэмы, камбия и ксилемы располагаются кольцом в основной ткани; хорошо развита кора (клетки ее могут содержать хлоропласты, клетки механической ткани) и сердцевина; у некоторых (тыква, огурец) сердцевина разрушается с образованием воздухоносной полости.
- у однодольных – проводящие пучки располагаются по всей толще стебля, отсутствует сердцевина , стебель практически не растет в толщину (нет камбия); стебель, с воздухоносной полостью внутри – соломина (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза).
Передвижение воды и растворенных в ней веществ в растениях происходит благодаря:
Корневому давлению;
Транспирации (испарение создает большую сосущую силу в клетках листа и поддерживает постоянный ток воды);
Силе сцепления между молекулами воды.
& 4. Внешнее строение листа. Функции листа. Особенности внутреннего строения листа в связи с его функциями.
Лист – боковой плоский вегетативный орган высших растений, образующийся на стебле, имеющий двухстороннюю симметрию, ограниченный верхушечный рост и выполняющий ф-ции ф.с.,транспирации (испарение воды), газообмена . Лист состоит из пластинки и черешка (стеблевая часть).
1. По способу прикрепления к стеблю различают листья:
Ø черешковые (береза), черешок может менять положение, поворачивая листовую пластинку к свету; в черешке проходят проводящие пучки; у некоторых растений у основания черешка находятся прилистники (в виде пленок, чешуек, маленьких листочков) – для защиты молодых листьев. Прилистники: сохраняются в течение всей жизни и выполняют ф-цию ф.с. (горох, чина луговая);пленчатые прилистники опадают в стадии молодого листа (липа, береза, дуб); видоизменены в колючки (карагана древовидная, белая акация).
Ø сидячие (черешка нет) – прикрепляютя основанием листовой пластинки (лен, алоэ, гвоздика, традесканция); у некоторых – основание листа разрастается и охватывает стебель, образуя влагалище (рожь, пшеница и др.);
Ø низбегающие - одуванчик;
Ø пронзенные - лотос.
2. По форме листовой пластинки:
а) округлые (клевер, осина), б) овальные (вишня, груша), в) стреловидные (стрелолист), г) яйцевидные (яблоня), сердцевидная (сирень, липа), линейная (пшеница, ячмень).
3. По краю листовой пластинки:
а) цельный (тополь); б) зубчатый (крапива); в) пильчатый (яблоня, береза); г) выемчатый (фиалка).
4. Изрезанность листовой пластинки:
а) лопастная (клен, дуб); б) рассеченная (тысячелистник, полынь); в) раздельная (мак, одуванчик).
5. По жилкованию (расположение жилок в листовой пластинке – элементы проводящей и механической ткани ):
Ø у однодольных растений (пшеница, кукуруза, ирис) –линейное или параллельное;дуговое ( любка, ландыш, подорожник, купена лекарственная).
Ø у двудольных растений - пальчато-сетчатое (каштан, клен) и перисто-сетчатое (ива, рябина, береза, дуб, калина, примула).
6. По степени сложности:
а) простые - 1 листовая пластинка и черешок (береза, ива, липа, осина, сирень, пшеница), иногда имеют прилистники; б) сложные - на одном черешке несколько листовых пластинок (рябина, каштан, акация желтая, земляника, клевер, люпин); пальчатосложные (каштан); - перистосложные (рябина, малина) – парно- и непарноперистые.
6. по размеру:
До 10м и более (некоторые пальмы), до 2м в поперечнике (плавучие округлые с загнутыми вверх краями у виктории в водах реки Амазонки); несколько мм. – у вереска.
Листорасположение:
Очередное или спиральное (ива, колокольчик, яблоня, тополь);
Супротивное – попарно, друг против друга (клен, сирень, яснотка белая);
Мутовчатое – по три и более (вербейник обыкновенный, подмаренник, вороний глаз).
Движение листьев. Листовые пластинки поварачиваются к свету, т.к. затененная сторона черешков растет быстрее, чем освещенная.
На ветках деревьев и кустарников черешки листьев имеют разную длину и мелкие листья располагаются между крупными. Такое размещение листьев называется листовой мозаикой (вяз, клен, липа, орешник, плющ).
Лист выполняет следующие функции:
¨ фотосинтез;
¨ транспирация (испарение воды);
¨ газообмен;
¨ накопление питательных веществ (лук, капуста);
¨ накопление воды (алоэ);
¨ защита от поедания животными, от засухи (колючки);
¨ улавливание и переваривание насекомых (росянка);
¨ укрепление стеблей на субстрате (усики гороха);
¨ орган вегетативного размножения (фиалка, бегония).
С внутренним строением листа связаны следующие функции: фотосинтез, транспирация и газообмен.
1. Сверху и снизу лист покрыт кожицей (эпидермисом). Клетки кожицы (1 слой) прозрачны, бесцветны, они защищают основную ткань листа от повреждений. Сверху кожица может быть покрыта воском или воскоподобным ве-вом – кутином, который защищает лист от перегрева и излишнего испарения воды, препятствует проникновению микроорганизмов.
2. С нижней стороны листа, расположенного перпендикулярно солнечным лучам (береза, липа, мать-и-мачеха); с обеих сторон листа, расположенного ребром к свету (эвкалипт, ирис, осоки, некоторые злаки) у сухопутных, и с верхней стороны у водных (кувшинки, кубышки) в кожице располагаются парные полукруглые замыкающие клетки устьиц. Между клетками располагается устьичная щель. На 1 мм 2 приходится 40-300 устьиц. Через устьице осуществляется газообмен и транспирация. Особенностью замыкающих клеток устьиц является неравномерное утолщение их оболочек: наружная стенка тонкая, эластичная, способная выпячиваться от щели; внутренняя - более толстая, тоже способна менять своновится прямой или вогнутой.
Механизм смыкания и расширения устьиц зависит от тургорного состояния устьичных клеток:
На свету, в замыкающих клетках устьиц (есть хлоропласты) происходит фотосинтез, и в эти клетки из соседних клеток поступает вода и тургорное давление в них возрастает, стенки клеток растягиваются, устьице открывается и вода испаряется.
В темноте тургорное давление ослабевает, стенки замыкающих клеток выпрямляются, устьице закрывается.
Транспирация (испарение воды) способствует:
Охлаждению растений (терморегуляционная);
Поднятию воды из корня в листья, т.е. поддерживает восходящий ток (из-за силы сцепления молекул воды друг с другом в растении существует непрерывный столб воды, а также подъем воды по сосудам обеспечивается и корневым давлением);
Повышению концентрации минеральных ве-в в клетке, необходимых для ф.с.
3. Между верхней и нижней кожицей заключена мякоть листа (мезофилл),ассимиляционная ткань (паренхима), содержащая много хлоропластов. Различают 2 разновидности:
а) палисадная (столбчатая) ткань состоит из вытянутых клеток, прижатых друг к другу, расположенных в один или несколько рядов ближе к верней поверхности. Клетки содержат большое количество хлоропластов, основная функция - фотосинтез.
б) губчатая ткань: клетки неправильной формы, расположены рыхло, залегают в более низких слоях мезофилла. Клетки содержат мало хлорофилла, между клетками образуются межклетники. Основные функции - газообмен, транспирация, фотосинтез (в меньшей степени).
В клетках листа одновременно идут ф.с. и дыхание. В процессе ф.с. обр. органические ве-ва, часть из которых поступает в стебель и листья, а часть идет на дыхание, для чего используется кислород, выделяемый при ф. с. Днем процесс ф. с. преобладает над дыханием, ночью – только дыхание. У растений, обе стороны листа которых освещаются равномерно, мякоть листа не дифференцируется на столбчатую губчатую паренхиму.
4. В толще листа есть сосудисто-волокнистые пучки (жилки). По сосудам ксилемы в лист поступает вода и минеральные соли, а по ситовидным трубкам флоэмы из листа отводятся продукты фотосинтеза. В проводящих пучках флоэма обращена к нижней стороне листовой пластинки, ксилема – к верхней. Проводящие пучки листа содержат также механическую ткань – волокна - укрепляют и придают упругость листу (листья новозеландского льна – сизаля, джута используются для получения мешков и канатов). Функция - механическая, транспортная.
Приспособления к уменьшению испарения являются:
Небольшие размеры листьев (вереск);
Защитный слой воска (очиток, молодило);
Волоски на поверхности, которые отражают солнечные лучи (кошачья лапка, коровяк, шалфей);
Клетки, запасающие воду (молодило, агава, алоэ, каланхое, очитки);
Жесткую структуру листа за счет механической ткани, листья рано опадают, что снижает испарение (саксаул черный, джузгун);
Видоизменения листа в колючки (кактусы, барбарис);
Свертывание листа (ковыль), или складывание (фасоль).
Листопад и его значение.
Растения по продолжительности жизни листьев делят на вечнозеленые и листопадные.
Опадение листьев называется листопадом.
Летнее-зеленые – летом зеленые, на зиму сбрасывают листву (в нашем сенном климате).
Зимне-зеленые или весенне-зеленые (в климатических зонах с засушливым климатом).
Вечнозеленые растения: растения тропиков (пальмы, фикус, маслина, лавр), растения умеренных и холодных поясов (хвойные - сосна, ель, пихта; кустарнички – брусника, черника, клюква, вереск; под снегом зимуют листья копытня европейского, грушанок).
Летне-зимне-зеленые – листья меняют весной и осенью, а на зиму уходят с зелеными листьями (земляника садовая, земляника лесная, кислица).
Приспособления у вечнозеленых (зимующих) растений (например,хвоя сосны): накопление в листьях большого количества сахаров или масел. Вечнозеленость имеет биологическое значение – способность быстро возобновить ф.с., т.к. не надо тратить время и энергию на образование листьев.
Листопад.
Биологическими часами наступающего листопада является уменьшение продолжительность светового дня.
- листопад – приспособление к уменьшению испарения в зимний или засушливый период, когда корни не могут всасывать из почвы воду;
Разрушение зеленого пигмента – хлорофилла (еще летом);
В листьях накапливаются отходы (кристаллы минеральных солей), от которых растения избавляются, сбрасывая листву;
Опавшие листья – удобряют почву;
Опавшие листья – утепляют поверхностные корни;
В подстилке из листьев дозревают семена древесных растений.
& 5.Строение цветка. Строение тычинки и пестика. Соцветия, их биологическое значение.
Цветок - генеративный орган, укороченный видоизмененный побег с ограниченным верхушечным ростом, в котором образуются гаметы, происходит опыление, оплодотворение, развитие плодов и семян.
1. Цветоножка и цветоложе - видоизмененные стебли в цветке:
а) цветоножка - это стебелек на котором сидит цветок (может отсутствовать у сидячих цветков);
б) цветоложе - верхняя расширенная часть цветоножки, на цветоложе размещаются все остальные части цветка;
2. Чашелистики, лепестки, тычинки и плодолистики, образующие пестик - видоизмененные листья в цветке:
а) чашелистики (зеленые листочки) образуют чашечку; она защищает внутреннюю часть цветка от повреждения; может участвовать в фотосинтезе и служит для распространения семян.
б) совокупность лепестков образуют венчик, выполняющий функцию защиты и привлечения насекомых; если через венчик можно провести несколько осей симметрии - цветок называется правильным (капуста, тюльпан, колокольчик, вишня, яблоня, тыква)); если через венчик можно провести 1 ось или нельзя ни одной - цветки называются неправильными ( горох, шалфей, клевер, акация белая, фиалка); Чашелистики и лепестки могут быть свободными (яблоня, вишня, груша) или сросшимися (колокольчик, тыква, огурец, картофель, клевер).
в) чашечка с венчиком составляют околоцветник (функция защиты и привлечения насекомых-опылителей); бывает:
- сложный (двойной) – когда состоит из чашечки и венчика (яблоня, груша, белая акация, колокольчик, картофель);
- простой – если представлен или венчиком (тюльпан), или чашечкой (свекла);
г) за венчиком располагается большое количество тычинок;
д) центральную часть цветка занимает пестик (пестики);
Тычинки и пестики - это репродуктивные элементы цветка , они определяют пол цветка, и в их частях образуются гаметы.
е) цветки, имеющие и тычинки и пестики - обоеполые (вишня, яблоня, роза, тюльпан, лилия); а цветки, несущие только тычинки или только пестики - однополые (тычиночными или пестичными: крапива). Если женские и мужские цветки (или обоеполые) размещаются на одном растении, такие растения называются однодомными (тыква, огурец, кукуруза, яблоня), если на разных растениях – двудомными (тополь, ива, облепиха, клен американский).
3. Пестик образован одним или несколькими плодолистиками.(согласно стробиллярной теории предшественниками пестиков являются мегаспорофиллы). Состоит из 3-х частей:
а) завязь - нижняя расширенная часть, из которой образуется плод; внутри завязи есть семяпочка (семяпочки), содержащие женские гаметы; она при помощи семяножки прикрепляется к внутренней стенке завязи, имеет покров, под которым находится ядро семяпочки; через покров к ядру ведет каналец - пыльцевход.
б) столбик - вытянутая часть пестика, отходящая от завязи (может быть один или несколько);
в) рыльце - расширенная верхняя часть пестика, служит для удержания пыльцы при опылении; часто липкое, что способствует прилипанию пыльцы; если столбик отсутствует, то рыльце располагается прямо на завязи (сидячее рыльце у мака ).
В пестике происходит образование и созревание женских половых клеток, оплодотворение, образование плодов и семян. Семязачатки представляют собой мегаспорангии, в которых формируются мегаспоры; мегаспора прорастает и образует женский гаметофит с женской гаметой – яйцеклеткой; женский гаметофит редуцирован до 7 клеток.
| По общим очертаниям листовой пластинки | |
| Округлые | У осоки |
| Овальные | У подорожника |
| Ланцетные | У вербы |
| Яйцевидные | У груши |
| Почковидные | У копытень |
| Сердцевидные | У фиалки |
| Стреловидные | У стрелолиста |
| Копьевидные | У щавелю |
| По форме верхушки листовой пластинки | |
| Тупые | У калужницы |
| Острые | У вербы |
| Заостренные | У лещины |
| Выемчатые | У ольхи |
| По форме основы листовой пластинки | |
| Кленовидные | У тополя |
| Стреловидные | У стрелолиста |
| Копьевидные | У березки |
| Сердцевидные | У фиалки |
| По форме края листовой пластинки | |
| Цельнокрайние | У сирени |
| Зубчатые | У крапивы |
| Пильчатые | У клубники |
| Выемчатые | У лободы |
| По расчленению листовой пластинки | |
| Нерасчлененные | У яблони, вишни, ландыша, подорожника |
| Лопастные (если выемки достигают не более ¼ ширины листовой пластинки) | У клена остролистного (пальчатолопастный), у дуба обыкновенного (перистолопастный), у печеночницы (тройчатолопастный) |
| Разделенные (если выемки превышают 184 ширины листовой пластинки) | У череды трехраздельной (тройчаторазделенный), у видов герани (пльчаторазделенный), у пастушьей сумки (перисторазделенный) |
| Рассеченные (если выемки доходят до центральной жилки) | У аниса (тройчаторассеченный), у некоторых лютиков (пальчаторассеченный), у валерианы (перисторассеченный) |
Сложными называют листья, у которых к одному общему черешку (рахису) прикреплены два, три или несколько отдельных листовых пластинок (листьев) с собственными черешками. Каждый лист во время листопада опадает самостоятельно.
Виды сложных листьев
