Видоизменение это в биологии кратко

Обновлено: 02.07.2024

Наряду с типичными у растений часто развиваются видоизменённые побеги, что связано с выполнением ими других функций.

Видоизменения побегов — это приспособления, которые помогают растениям выжить и приспособиться к неблагоприятным обстоятельствам.

У некоторых многолетних трав есть видоизменённые подземные побеги . Образовавшиеся летом питательные вещества откладываются у них в корневищах , клубнях и луковицах . На зиму наземные органы отмирают, а подземные остаются.

1. Корневище — многолетний подземный побег, после зимовки дающий новые побеги. Корневище имеет большое значение при вегетативном размножении, так как у него имеются почки, из которых может вырасти новое растение. Такой видоизменённый побег имеется у крапивы, пиона, пырея, спаржи, ириса, ландыша, печёночницы.

Растение состоит из корня, стебля, листьев, соцветий и плодов. Стебли, почки и листья образуют вегетативный орган – побег. Видоизменения побегов растений способствуют запасу питательных веществ, размножению, защите.

Что это такое?

Стремление к выживанию в определённых условиях меняло строение побегов. Усик, клубень, колючка – результат таких изменений. Примеры эволюции побегов хорошо наблюдаются у сельскохозяйственных растений. Выделяют подземные и надземные побеги.

Надземные

Видоизменения надземных побегов проявляются в виде уплотнения, одеревенения, значительного расширения всего побега или отдельных его частей. Ниже кратко описаны виды и функции преобразований надземных побегов.

Колючки. Одеревеневшие боковые побеги, не имеющие листьев. Острый конец обеспечивает защиту от поедания. Колючки отличаются от шипов, встречающихся у некоторых представителей семейства Розоцветные (шиповник, малина, роза). Шип – это вырост покровной ткани стебля, не привязанный к определённой части побега. Колючки же развиваются в пазухах листьев или из спящих почек. Иногда это видоизменённые листья. Могут быть простыми или разветвлёнными. Примеры – боярышник и барбарис.

Филлокладий. По происхождению и функции напоминает кладодий, но имеет ограниченный рост. Располагается в пазухах чешуйчатых листьев. В некоторых случаях внешне сложно отличить филлокладий от обычных листьев. Примеры – филлантус, иглица, некоторые растения рода Спаржа.
Псевдобульба. Также называется наземным клубнем. Развивается у представителей семейства Орхидные и кольраби. Представляет собой уплотнение над поверхностью земли. Может давать побеги.

У гороха в усики видоизменяются листья, а не целые побеги.

Подземные

Подземные видоизменения побегов играют роль хранилища питательных веществ на случай неблагоприятных условий, а также являются органами вегетативного размножения. Особенности строения подземных побегов приведены в таблице.

Вид побега

Особенности строения

Примеры растений

Вытянутая уплотнённая форма. Имеет чешуйчатые листья, почки, придаточные корни. Может ветвиться.

Ирис, ландыш майский, пырей ползучий, мать-и-мачеха

Картофель, топинамбур, хохлатка

Стебель преобразуется в донце, из которого развивается мочковатые корни. От почек донца отходят мясистые чешуйки, прикрывающие внутренний побег, растущий вверх.

Тюльпан, лук, нарцисс, лилия

Рис. 3. Видоизменённые подземные побеги.

Что такое видоизменение листьев?

Листом является вегетативный растительный орган, состоящий из листовой пластины с черешком. Листья являются самыми пластичными растительными органами. В условиях адаптации к меняющимся факторам окружающей среды весь лист или его отдельная часть могут претерпевать различные метаморфозы, при которых происходят их важные функциональные изменения.

Это приносит существенные изменения внешнего вида листа и особенностей его внутреннего строения. Таким образом, происходит листовое видоизменение. Существует несколько видов листовых видоизменений. Рассмотрим некоторые из них, наиболее распространенные в природе.

– Колючки. Представляют собой превращенные в иголки листья или их части. Обыкновенно, присутствуют на растениях с мясистыми стеблями. Образуются из побега, прилистника или корня. Колючки способствуют сохранению влаги внутри себя и уменьшению испарений. Они надежно защищают растения от набегов травоядных животных. Яркими представителями, наделенными колючками, являются различные кактусы.

– Усики. Когда верхняя листовая часть или целый лист превращаются в вытянутый жгут, закручивающийся на кончике, образуется усик. Усики играют опорную роль, поддерживая растения вертикально к опоре. Усиками снабжены растения семейства бобовых с чечевицей.

– Чешуйка. Представляет собой плотные листья треугольной формы, наслаивающиеся друг на друга. Замыкают верхние части растений, как у лотоса, предохраняют от пересыхания и механического повреждения. Встречаются у кукурузы, древесных почек и луковичных растений.

– Сочные листья. Представляют собой кожистые упругие листья, иногда образующие вилки. Сверху их покрывает слой воскового налета. Данная листовая структура обеспечивает растения запасом питательных элементов с влагой. Встречается у капусты и алоэ.

– Филлодия. Черешок, превращенный в листовую пластину, способный к процессам фотосинтеза. Внешне, представляет собой мельчайшие листочки из двух рядов. Такие видоизменения характерны для засухи, чтобы уменьшать влагоиспарения. Встречаются у австралийской акации.

– Ловушки. Эти листья покрывает вязкие и липкие вещества, приманивающие различных насекомых. Данная листовая конструкция может свернуться или захлопнуться в неожиданный момент. Когда растения нуждаются в дополнительных минеральных веществах, они приобретают такие ловушки. Ловушками вооружены росянки с мухоловками.

Типы листьев

Существует несколько главных листовых типов:

– Листовые отростки. Встречаются у папоротника.

– Хвоя. Представляет собой листья – иголочки.

-Лист. Цветковые растения имеют следующее строение: прилистник с черешком и листовой пластиной.

– Микрофилловый лист. Встречается у плауновидных представителей мира Флоры.

– Оберточный лист. Характерен для многообразия травянистых растений.

Почему происходит видоизменение листьев?

Листья видоизменяются в результате естественного отбора, приспосабливаясь к изменчивым факторам окружающей среды. Обыкновенно, листья играют 3 роли: участвуют в фотосинтезе, в испарении воды и в газообмене. Однако, в частых случаях, приходится листу брать на себя дополнительные функции, чтобы растение выжило в неблагоприятных ему условиях. Слабые стебли способствуют тому, что растение цепляется листьями за опоры, таким образом, образовались усики.

Колючки образовались в условиях засухи, чтобы сократить испарение жидкости и как защита от набегов животных. Бедные и скудные на минералы почвы провоцируют появление у растений ловушек и превращают растения в хищников. Чтобы выжить, росянкам нужно переваривать насекомых, попавших в ловушки, получая, при этом, недостающие минералы. Кожистые и мясистые листья алоэ необходимы для запасов жидкости. В тропическом поясе, наоборот, у растений наблюдаются крупные и широкие листья, которые испаряют больше жидкости. Это наблюдается у филодендронов и монстер.

Колючки как видоизменение листьев

При адаптации к засушливому климату многие растения вынуждены уменьшать испаряемость и в результате этого происходит редукция листов, которая часто способствует полной потере функции фотосинтеза. В пустынях яркими представителями, вооруженными колючками, являются разнообразные кактусы. В результате видоизменений, листья превратились в колючки. Эти метаморфозы способствовали уменьшению испаряемости и приспособили растения к условиям засухи.

Отдельные виды кактусов растут и во влажном климате, имея, одновременно, и колючки и обыкновенные листья. Яркими представителями являются молочай и его разновидности. Барбарис, также, вооружен острыми колючками, которые видоизменились из обыкновенных листьев. Однако, колючки в этом случае играют оборонительную роль. Они защищают цветки и плоды от поеданий травоядными животными. Такими же оборонительными колючками снабжена акация, а также боярышник с терном.

Усик как видоизменение листьев

Яркими представителями, у которых произошло листовое видоизменение в виде усиков является семейство бобовых. Оно характеризуется наличием длинных и тонких побегов и тяжелых и увесистых плодов, что не позволяет им удерживать вертикальное положение.

В результате произошло видовое изменение отдельных листовых пластинок, превратившихся в усики, что обеспечило надежное крепление слабых стеблей растений к опорам. Горох снабжен усиками, превращенными из верхних листиков. Другое название усиков – надземные столоны. Усик позволяет растению осуществлять ряд жизненно важных функций: дополнительной опоры и фиксации, вегетативного размножения и способствует расширению зоны произрастания растений. Усиками снабжены и огурцы с земляникой.

Чешуйка как видоизменение листьев

Чешуйки присутствуют у лука-порея. Луковицы, сидящие глубоко под землей, являются видоизменившимися надземными побегами растения. Данные луковицы имеют плоские стебли, внизу от них отходят придаточные корни. Вверху имеются листья нескольких видов. Молоденькие листочки зеленого цвета отрастают от почек донца. Упругие толстые листья запасают влагу для растения. Сухая чешуя защищает от различного рода повреждений внутреннюю часть луковиц.

Сочная чешуя выполняет роль запасающей функции у луковичных растений, алоэ и капустных вилков. Кроящая чешуя почки служит защитой нежным листочкам в зачаточном состоянии от вредных факторов окружающего мира. Чешуя, покрывающая наружную часть почек и чешуя корневища образовались в результате видовых изменений листа. Наружные кукурузные листья стали оберткой, в результате видоизменений, служащей защитой для початков.

Сочные листья как видоизменение листьев

В условиях засухи, множество растений адаптировались к неблагоприятным условиям с помощью листовых видоизменений. У алоэ с агавами произошло превращение листьев, которые стали толстыми и сочными образованиями. Это необходимо для запасания воды растениями.

Для уменьшения испаряемости листовую поверхность покрывает слой воскового налета с волосками и устьица присутствуют в небольшом количестве. Данное видоизменение не затронуло все главные листовые функции, наоборот, появилась новая дополнительная функция запасания влаги.

Филлодии как видоизменение листьев

В России филлодиями наделена южная чина. Филлодии участвуют в процессах фотосинтеза. Обыкновенные листья при этом редуцированы. Филлодии образовались в результате длительных засушливых периодов. Строением они напоминают листочки с целостными пластинами, плотные и кожистые, на ощупь твердые, покрытые смолянистым веществом. Как правило, видоизменениям подвержены листовидные боковые побеги.

Листья-ловушки как видоизменение листьев

Видоизмененные листья могут нести опасность для различных представителей животного мира. В результате видовых метаморфоз появилась отдельная категория, к которой причисляются насекомоядные растения. Эти растения осуществляют процессы фотосинтеза, равно как и обыкновенные растения. Они автотрофы. Но если возникают неблагоприятные условия и невозможно осуществлять фотосинтез, то они выбирают гетеротрофный питательный способ.

С помощью ловушек, в которые превращаются обыкновенные листья, они могут захватывать мелких насекомых и впоследствии их переваривать. Тропическая саррацения имеет воронковидные листья, окружающие нектарники с тонким ароматом. Когда насекомое приблизится, то моментально попадает в ловушку. Растения выделяют вещество наркотического действия, обездвиживающее насекомых любого размера. Видоизмененными листьями обладает и росянка с ее подвижными щупальцами, кончики которой смазаны липкой жидкостью.

Она способна к привлечению различных насекомых, желающих подкрепиться нектаром и пойманным в ловушки. Ловушками обладают растения, растущие на болотах или торфяниках со скудным, по минеральному составу, почвенным слоем. Ловчие аппараты помогают росянке средней полосы, североамериканской венериной мухоловке и непентесу азиатских тропиков переварить пищу органического происхождения и извлечь из нее необходимый азот и фосфор. По своему строению, ловушки различны, но все они могут поймать и переварить животную добычу, в чем им помогают ферменты, которые выделяются пищеварительными железами.

Значение видоизменения листьев в хозяйстве и природе

Листовые видоизменения происходят в результате адаптации растений к окружающей среде и к климату. Листва большинства деревьев имеет изрезанную форму, что помогает им устоять перед сильнейшими ветрами и ураганами. Такими листьями обладает канадский клен. Засушливый климат наделяет листья небольшими размерами и восковым налетом.

Примером могут служить фикусы. Волосяные покровы множества растений обратились колючками. Это можно увидеть у кактусов. Все эти метаморфозы в условиях засухи помогают значительно уменьшать испарение жидкости. Жаркие тропики, наоборот, наделяют представителей растительного мира крупными и широкими листьями с многочисленными прожилками. Это помогает им испарять большое количество жидкости. Видоизмененные листья, превращенные в колючки защищают растение от набегов вредителей. Листья эвкалиптов могут вырабатывать ядовитые или эфирные вещества, отталкивающие травоядных вредителей.

Лиановидные растения, листочки которых превратились в усики, цепляются с их помощью к различным поверхностям и, тем самым, усиливается стеблевая опора. Такими усиками наделено семейство бобовых. Для сельского хозяйства листовые изменения играют важную роль в плане защиты растений. Усики бобовых и огурцов помогают закрепить лазающие стебли самостоятельно, может не требоваться подвязка растениям. Тонкие чешуи выполняют защитную функцию для репчатого лука и помогают сохранять урожай длительное время.

Сочные чешуйки того же лука служат кладезем полезных питательных элементов. Колючки сохраняют урожай барбариса. Ловушки насекомоядных растений помогают отлавливать и уменьшать популяции вредных насекомых. Листовые видоизменения имеют колоссальное значение. Эти метаморфозы ведут к увеличению жизнестойкости растений и помогают облегчить адаптационные процессы. В процессе листовых изменений различного рода множество наземных растений освоили все климатические зоны, контрастные по степени увлажнения, температурным характеристикам и почвенным свойствам.

Помимо процессов фотосинтеза, дыхательной функции, листовые изменения наделили растения рядом новых функций: защитной от вредителей и различных повреждений, функцией регуляции газообменов и испарений жидкостей и функцией гетеротрофного питания.

Процесс видоизменения побегов растений позволяет накапливать необходимые питательные вещества, защищаться от вредителей или же активно размножаться. В процессе вегетации плоды, соцветия, листья, стебель и корни могут изменять свою форму, что необходимо для обеспечения правильной жизнедеятельности или ухода в анабиоз, который заканчивается при наступлении оптимальных показателей для развития деревьев, кустарников или различных садовых культур.

Основные понятия

Возможность видоизменения побегов объясняется стремлением растений к выживанию в различных условиях. Так как климат непостоянен, флора неизменно подвергается воздействию человека и различных других природных факторов. Поэтому только подстраиваясь под такие изменения, можно сохранить и успешно распространять свой вид растений. Результатом преобразований является появление колючек, клубней, усиков, одеревенелых побегов и так далее.

Лучше всего такие примеры эволюции наземных и подземных побегов изображены на фотографиях садовых и сельскохозяйственных растений. Такие видоизменения могут закрепляться в последующем, являясь уже неотъемлемыми чертами того или иного вида, что наделяет его конкурентными преимуществами, обеспечивая выживаемость даже в суровых условиях. У однолетних растений и флоры субтропиков такое разнообразие видоизменений бывает чаще всего, что объясняется особенностями биологии и быстрыми протекающими процессами в тканях клеток.

Надземные побеги

Видоизменение у надземных побегов — это одеревенение, уплотнение, расширение и сужение веточек и ствола. Чаще всего отмечается минимальное отклонение в развитии, которое в последующем в процессе эволюции быстро закрепляется, становясь характерной чертой того или иного сорта и вида растений. На основании полученных данных об отклонениях в развитии ученые выполняют соответствующие таблицы с измененными признаками, в которых нужно заполнить все графы.

Принято выделять несколько основных видов преобразований надземных побегов:

колючки;
надземные столоны;
усики;
псевдобульба;
филлокладий;
кладодий.

Колючки представляют собой одеревеневшие боковые побеги, лишённые листьев и имеющие острый конец, обеспечивающий растениям защиту от поедания. Принято отличать такие преобразования от шипов, которые встречаются у семейства розовых и представляющих собой вырост покровной ткани у стебля. Колючки развиваются в пазухах листьев, образуясь из спящих почек. Классическими примерами таких растений является барбарис, акация и боярышник.

Усики — это боковой длинный побег, лишённый листьев, который может виться или же закручиваться в спираль. Их основная функция — это опора, которой растение цепляется за окружающие предметы, приподнимаясь над уровнем земли, получая больше света, что и обеспечивает их правильный рост. Такие усики присущи винограду, гороху, арбузу, огурцам и многим другим растениям. Биологи сегодня не знают, почему у отдельных видов имеются такие изменения, и какие из факторов являются основными для появления подобной мутации.

Кладодий — это широкий боковой мясистый побег, который по своей форме напоминает увеличившийся в размерах лист. Он содержит большое количество хлорофилл, выполняя функцию фотосинтеза. Кладодий отличается способностью к продолжительному росту, а у отдельных видов растений на них развиваются колючки, что характерно для опунции и кактусов. Филлокладии по своему внешнему виду напоминает такие мясистые боковые листья побеги, но отличается ограниченным ростом.

Выделяют также псевдобульбы, которые представляют собой небольшие по размеру наземные клубни, развивающиеся у культур семейств кольраби и орхидные. Такие побеги возвышаются над землёй, могут уплотняться, их с удовольствием употребляют в пищу, так как они богаты различными полезными микроэлементами и имеют необычный насыщенный сочный вкус.

Подземные видоизменения

У подземных растений такие видоизменения побегов используются для хранения питательных веществ, которые расходуются при неблагоприятных условиях. Также это один из видов вегетативного размножения, когда из небольшого корнеплода-клубня вырастают десятки новых растений, захватывая все новые и новые территории. У таких растений осенью отмирает надземная часть, а в земле остаются видоизменённые побеги, которые весной с наступлением первых теплых дней начинают давать корни и быстро прорастают.

Особенности корневища

Видоизмененные корневища встречаются у различных многолетних видов, в том числе у пырея, ландыша и крапивы. Он своему внешнему виду они напоминают корень, однако растут преимущественно горизонтально, располагаясь в верхних слоях почвы. Фактически корневище — это побег, имеющий пазушные и верхушечную почку, а также небольшие по своим размерам видоизменённые листья, которые превратились в защитные чешуйки.

Отличительные особенности корневища:

получили небольшое подземное уплотнение;
растут параллельно земле;
имеют многочисленные спящие почки.

Корневища имеет многочисленные придаточные корни, отрастающие по всей его длине. Это позволяет лучше получать из земли питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности всего растения.

За период вегетации в корневище откладываются полезные микроэлементы, которые в последующем с наступлением весны или же подходящих условий используются росточками для роста. Наличие корней и почек позволяет обеспечить возможность вегетативного размножения.

Небольшие чешуи луковицы

Видоизменения побега и появление луковицы характерно для тюльпанов, лилии, чеснока, лука и других растений. Немногочисленные наружные листья модифицируются в сухие чешуи, выполняющие защитную функцию. На донышке у луковицы располагается утолщенный стебель, называемый донцем. В последующем из него отрастают небольшие корешки, которые питают растение, обеспечивая его активный рост надземной части.

В луковицах запас питательных веществ находится во внутренних сочных чешуйках, которые содержат воду и различные сахара. Отрастание корешков в благоприятных условиях может осуществляться как из донца, так и с многочисленных спящих боковых почек.

У отдельных видов имеются так называемые луковички детки. Фактически это небольшие дольки, каждая из которых прорастает, давая жизнь новому отдельному растению.

Мясистые клубни

Видоизменения побегов в клубне характерно для картофеля, топинамбура и других сельскохозяйственных культур. Для их развития требуются столоны, отрастающие в нижней части растения и уходящие в почву. В клубнях аккумулируются органические вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза. В таких видоизмененных побегах содержится большое количество крахмала, который в последующем используется для питания корешков и появившихся росточков.

Клубни представляют собой видоизмененные короткие побеги, которые имеют множество междоузлий и почек глазков. Листья редуцированы, что позволяет все накопленные полезные микроэлементы расходовать на прорастание корней, обеспечивая тем самым активный рост и быстрое размножение растений. В зависимости от конкретного вида и сорта у одного материнского куста может быть несколько десятков таких клубней. В последующем в благоприятных условиях из них прорастают сразу несколько растений, что и обеспечивает максимально быстрое вегетативное размножение.

Видоизменение побегов, в том числе надземной и подземной части растений, позволяет приспособиться к особенностям климата, обеспечивая сохранение видов и их активное вегетативное размножение. В результате таких преобразований появляются корневища, многочисленные клубни, колючки, усики, утолщения стебля, надземные столоны, кладодии и псевдобульба.

Читайте также: