Метаморфозы корней побегов листьев реферат

Обновлено: 05.07.2024

Большинство растений имеют корни типичного строения. Но у многих видов в процессе эволюции корни приспособились к выполнению особых функций, в связи с чем, строение их изменилось. Такие изменения называются метаморфозами.

Запасающие корни. У многолетних растений запасные питательные вещества могут откладываться и в корнях. Если функция запаса становится основной, то такие корни называются запасающими. По происхождению и структуре различают два типа запасающих корней: корнеплоды и корневые шишки (рис. 5.8.).

Корнеплоды образуются за счет разрастания главного корня. В образовании корнеплода принимает участие нижняя часть стебля, причем у свеклы, репы, редиса она составляет большую часть корнеплода, а собственно корень – только нижняя его часть, на котором развиваются боковые корни.

Запасные продукты у корнеплодов (крахмал, инулин, различные сахара) могут откладываться в паренхиме вторичной коры (морковь, петрушка) или в паренхиме древесины (редька, репа, редис). Изредка запасные вещества откладываются в паренхиме, образованной деятельностью нескольких добавочных колец камбия (свекла) – пример третичного строения (установлено, что образование добавочных камбиальных колец стимулируется деятельностью листьев – их число примерно равно числу листьев, деленному на два).

Корневые шишки (корневые клубни)возникают при разрастании боковых корней (у георгина, чистяка, ятрышника, батата). Образовывают придаточные почки и служат не только для перезимовки, но и для вегетативного размножения.

Микориза. Микориза представляет собой мутуалистический симбиоз корней многих растений с гифами грибов (некоторые зигомикоты и аскомикоты, но главным образом базидиальные грибы) (рис. 5.9.). Грибной компонент облегчает корням получение воды и минеральных веществ из почвы, а также, видимо, передает им некоторые органические вещества. Гриб в свою очередь получает от растения углеводы и другие питательные вещества.

Различают эктотрофную микоризу, когда гифы гриба охватывают корень только снаружи, иногда проникая в межклетники коровой паренхимы (сосна, береза, дуб, ива и др.), и эндотрофную микоризу, когда грибной чехол вокруг корня не образуется, а гифы проникают глубоко в корень и внедряются в клетки коровой паренхимы (яблоня, груша, земляника, злаки, орхидные и др. – характерна для большинства покрытосеменных).

Втягивающие или контрактильные корни. Характерны для многих корневищных и луковичных растений, обитающих чаще всего в экстремальных условиях (регионы с сухим жарким климатом или суровой зимой), а также характерны для многих сельскохозяйственных растений (клевер, гречиха, люцерна, морковь, свекла). Укорачиваясь у основания, такие корни (более длинные, чем обычные) способны втягивать луковицы или корневища в почву на оптимальную для их сохранения глубину (рис. 5.10.).

Клубеньки. Клубеньки представляют собой разрастание паренхимной ткани корня (у многих бобовых), вызванное некоторыми видами бактерий из рода Rhizobium (рис. 5.11). Эти микроорганизмы способны фиксировать атмосферный молекулярный азот, переводя его в связанное легкоусвояемое растением состояние. С другой стороны, бактерии используют вещества, находящиеся в корнях растения, а также стимулируют разрастание корней. Благодаря данному симбиозу происходит обогащение почвы азотом.

На корнях ольхи, лоха, облепихи также образуются клубеньки, однако они возникают в результате симбиоза с актиномикотами, которые также способны фиксировать атмосферный азот.

Корни-гаустории, или присоски. Такие корни характерны для паразитических растений (омела, заразиха, повилика и др.), эпифитных лиан (плющ).

У омелы, например, паразитирующей на стволах и ветвях различных древесных растений, образуются длинные цилиндрические или слегка сплюснутые корни, растущие в коре растения-хозяина (рис. 5.12.). От них в проводящую ткань отходят присоски, которые поглощают его питательные вещества (воду и минеральные вещества). Из придаточных почек на этих корнях образуются побеги, пробивающиеся через кору наружу.

Воздушные корни. Объединяют группу корней, разнообразных по морфологии и часто выполняющих особые функции (рис. 5.13.):

– ходульные корни – образуются у растений своеобразных растительных сообществ – мангровых зарослей, а также встречаются у некоторых небольших деревьев тропического дождевого леса, особенно на болотистой почве; они имеются также у некоторых пальм и даже у кукурузы. Образуясь на стволах и ветвях деревьев и стеблях трав (т.е. они придаточные), они растут вниз, укрепляются в почве и прочно удерживают растение. Наиболее эффектны ходульные корни некоторых видов фикуса, образующие экзотическую жизненную форму – баньян;

– досковидные опорные корни наиболее характерны для крупных деревьев тропического дождевого леса. В отличие от ходульных – это боковые корни. Расположенные у самой поверхности почвы или над ней, они развивают более или менее плоские прилегающие к стволу вертикальные надземные выросты, придающие дополнительную опору растению;

– вентиляционные (дыхательные) корни, или пневматофоры, развиваются у ряда тропических деревьев, растущих на бедных кислородом почвах. Они имеются у мангровых деревьев, а также у деревьев, произрастающих в лесах на пресноводных тропических болотах. Образуются из подземных боковых корней и растут вертикально вверх, поднимаясь над почвой или водой (отрицательный геотропизм). Значение пневматофоров заключается, прежде всего, в снабжении подземных частей корня воздухом;

– воздушные корни эпифитных растений (образуются у тропических орхидных, ароидных и бромелиевых). Эпифиты –это растения, поселяющиеся на других растениях (стволах и ветвях) и использующие их как субстрат (не паразитируют). Их воздушные корни свободно висят в воздухе и приспособлены к поглощению капелек дождя или росы (благодаря особой многослойной всасывающей ткани – веламен).

Клетки веламена постепенно отмирают, и поэтому вода всасывается не осмотическим, а капиллярным путем, проникая внутрь через большие поры и сквозные отверстия.

В зависимости от выполняемой функции и условий среды возможны различные метаморфозы побега: корневища, клубни, луковицы, столоны, колючки, усики, кладодии и филлокладии (рис. 38).

Корневище

Корневище — это подземный, многолетний побег, выполняющий функции отложения запасных питательных веществ, возобновления и вегетативного размножения растений. В почве может располагаться вертикально, наклонно, горизонтально. В отличие от корня на нём имеются чешуевидные листья, узлы и междоузлия, почки, дающие начало надземным и подземным побегам, а из узлов образуются придаточные корни. В зависимости от длины междоузлий корневища могут быть длинными и короткими, поэтому и растения называют длиннокорневищными и короткокорневищными.

Клубни

Надземные клубни образуются за счёт сильного разрастания стебля и несут зелёные листья (капуста кольраби).

Луковица

Луковица, как и клубень, представляет собой видоизменённый укороченный мясистый побег, выполняющий запасающую функцию и обеспечивающий вегетативное размножение. Различают подземные и надземные луковицы. Подземные луковицы у лука репчатого, чеснока, тюльпанов, нарциссов. Нижняя часть луковицы представляет собой укороченный стебель, который называется донцем. В его нижней части образуются придаточные корни, а вверх от него отходят видоизменённые листья (мясистые чешуи), в которых накапливаются запасные питательные вещества. Наружные сухие или плёнчатые чешуи также представляют собой видоизменённые листья, выполняющие защитную функцию. На верхушке донца имеется верхушечная почка, из которой на второй год развиваются надземные побеги.

Надземные воздушные луковицы развиваются у чеснока в соцветиях, у лилии в пазухах листьев и тоже служат для вегетативного размножения.

Столоны

Столоны — это однолетние удлинённые горизонтальные побеги с сильно вытянутыми междоузлиями, выполняющие функцию вегетативного размножения и расселения растений на земле. Столоны могут быть надземные и подземные. На надземных столонах образуются зелёные листья (живучка ползучая) или чешуйчатые (земляника). На подземных столонах образуются маленькие бесцветные чешуевидные листья, из его верхушечной почки развиваются новые надземные побеги (седмичник европейский, майник двулистный).

Posted in Биология Tags: Ботаника

Метаморфозы побега — это различные формы видоизменений побегов как надземных, так и подземных. У древесных растений, которые представлены деревьями и кустарниками, существуют многолетние надземные, сильно одревесневшие побеги, не отмирающие на зиму. Деревья имеют хорошо развитый главный стебель или ствол, который может достигать большой высоты, и крону, как правило, состоящую из многочисленных более мелких боковых ветвей. Главный ствол кустарников, наоборот, или имеет слабое развитие, или недолговечен. Из пазушных и придаточных почек в его основании развиваются побеги, достигающие значительного развития (лещина, крушина, жимолость и т.д.).

Каудекс

Каудекс — это многолетняя своеобразная структура побегового происхождения, которая представляет собой одревесневшие нижние участки побегов, переходящие в деревянистый стержневой корень. Обычно развивается у многолетних трав и кустарников с хорошо развитым стержневым корнем. Наиболее часто растения с каудексом встречаются среди зонтичных (бедренец), бобовых (люрины люцерны), сложноцветных (полынь, одуванчик).

Каудекс несет на себе многочисленные почки возобновления, часть из этих почек могут быть спящими. Каудекс, как правило, служит местом отложения запасных питательных веществ. Обычно, каудекс бывает подземным, хотя в редких случаях бывает и надземным.

Листовые рубцы и закономерное расположение почек доказывает, что каудекс имеет побеговое происхождение. Каудекс отличается от корневищ способом отмирания: отмирание идет постепенно от центра к перифериисам орган при этом растрескивается и делится продольно на отдельные участки партикулы. По этой причине процесс членения называют партикуляцией. Необходимо отметить, что для старых растений характерна партикуляция.

Особенно сильно каудекс выражен у полупустынных, пустынных и высокогорных растений. Каудексы некоторых видов растений могут достигать огромных размеров и массы. Например, у представителей рода Пангос до 15 кг и даже выше. В систематическом отношении, каудексовых растений часто встречаются среди бобовых (люцерна), зонтичных (бедренец) и сложноцветных (полынь, одуванчик).

Любопытная лиана (Dioscorea mexicana)

Характерной чертой любопытной лианы (Dioscorea mexicana) (см. рисунок выше) является наличие огромного и многолетнего (более 75 лет) каудекса. Из-за этого растение называют слоновьей диоскореей, хотя ее опробковевший каудекс больше похож на панцырь большой черепахи.

Корневище

Корневище является долговечным подземным побегом растения, выполняющим функции вегетативного возобновления, размножения и очень часто отложения запасов. Как правило, корневище не несет зеленых листьев, но имеет четкую метамерную структуру. В этом его существенное отличие от корня. Узлы корневища выделяют по листовым чешуйкам, рубцам или пазушным почкам. Обычно на корневище формируется множество придаточных корней, которые располагаются или мочками в узлах, или поодиночке. В своей старой части корневище постепенно отмирает, при этом нарастает верхушкой. Если корневище ветвится, образуется целая куртина надземных побегов, фактически принадлежащих одной особи. Подобные куртины называют клоном. Клональная форма роста встречается у многих растений.

В природе существует два способа формирования корневищ.

1. Побег некоторых растений первоначально полностью надземный. Этот побег несет и чешуевидные, и зеленые розеточные листья. Листья со временем отмирают, в свою очередь, стеблевая часть втягивается в почву, где происходит ее утолщение за счет отложения запасных веществ и превращение в корневище. Т.е. структуру побега можно разделить на две фазы: надземную и подземную. В ходе онтогенеза действительно происходит метаморфоз побега, т.е. он претерпевает превращение в буквальном смысле этого слова. Подобные корневища называются погружающимися надземнорожденными. Они характерны, например, для таких растений: медуницы, гравилата, земляники, манжетки и т.д.

Погружающееся надземнорожденное корневище

2. Корневища других растений изначально имеют подземное происхождение. Их фаза роста начинается из почки, расположенной под землей. Это характерно для очень многих многолетних трав и кустарников: купена, пырей, вороний глаз, вероника длиннолистная и т.д. В данном случае корневища, как правило, тонкие и основная их функция — вегетативное размножение.

Корневище подземного происхождения

Клубни и подземные столоны

Клубни и подземные столоны — это утолщения подземного побега, как, например, у картофеля или топинамбура.

Клубневые утолщения развиваются на концах подземных стеблей — столонов. Столоны в отличии от корневищ недолговечны, как правило, в течение вегетационного периода они разрушаются. В клубнях в основном разрастаются паренхимные клетки сердцевины. При этом проводящие ткани слабо развиты и заметны только на границе сердцевины и коры.

Для того, чтобы лучше перенести зиму, клубни снаружи покрываются перидермой с толстым слоем пробки. На клубне есть и листья, которые рано опадают, оставляя рубцы, в виде так называемых глазков клубня. В каждом таком глазке располагается по 2-3 пазушных почки. В последствии из этих почек прорастает только одна. Как только наступают благоприятные условия почки, питаясь запасными веществами клубня, легко прорастают и вырастают в самостоятельное растение. Т.е. третьей ведущей функцией подземных побегов является вегетативное возобновление и размножение. Самые крупные клубни встречаются у окультуренных растений азиатского ямса из семейства диоскорейных (Dioscorea alata). Их вес может достишать до 50кг! По вкусу они похожи на картофель и их употребляют в пищу аналогичным образом.

У некоторых видов растений образуются довольно своеобразные листовые клубни (к примеру, у тонколистного сердечника) Они представляют собой видоизмененные листовые пластинки, которые располагаются на черешках корневищ. У этих листовых клубней есть лопасти, перистое жилкование и даже ткань мезофилла, но приспособлены они для откладывания запасного крахмала и являются бесхлорофильными.

Клубнелуковица

Клубнелуковица встречается у гладиолусов. По внешнему виду она похожа на луковицу.

На рисунках выше: 1 — придаточные корни; 2 — стебель (клубень); 3 — кроющие чешуи; 4 — пазушные почки; 5 — верхушечная цветочная почка; 6 — зачатки листьев

Однако, если ее разрезать вдоль, то на продольном срезе мы увидим, что ее стеблевая часть сильно развита и превращена в клубень. (см. рисунок ниже). Этот клуюень содержит запасные вещества. Снизу у клубнелуковицы вырастают многочисленные придаточные корни, образуя мочковатую систему. В том числе среди них есть и контрактильные или втягивающиеся корни.

Луковица

Еще одним видом сильно укороченного подземного побега является луковица.

В отличии от клубня луковица имеет сравнительно небольшую стеблевую часть, так называемое донце. К донцу крепятся сочные и многочисленные листья, называющиеся луковичных чешуй, которые налегают друг на друга. К примеру, у лука, растущего практически на любом огороде, снаружи эти мясистые чешуи покрыты защитными пленчатыми сухими чешуями. Сочные чешуи луковицы — это на самом деле только низовые питающие листья побега. А верхние зеленые листья располагаются в верхушечной почке донца.

Луковица — сильно укороченный подземный побег

На рисунках выше: К — придаточные корни; Д — донце; П — вегетативная почка; ЦВ — цветонос; Ч — чешуи (кроющие и запасающие); Л — листья

Все луковицы можно разделить на две категории: со столонами (или корневищами) и без столонов.

Характерной чертой луковиц со столонами является то, что они могут размножаться откидышами. Т.е. из донца луковицы отрастают столоны, удлиняющиеся в почве горизонтально. После этого от них на некотором расстоянии от материнской луковицы образуется новая луковица или откидыш. Эта новая луковица укореняется и спустя несколько лет может сама зацвести. Примером растений, относящимся к этой категории, являются дикорастущие виды лука и некоторые тюльпаны.

Луковицы со столонами размножаются откидышами

С луковицами без столонов, я думаю, знакомы все без исключения. В овощеводстве и цветоводстве они служат обычным посадочным материалом.

У чеснока — луковицы без столонов

В пазухах сочных листьев образуются дочерние луковицы, их еще называею зубки или детки. Эти дочерние луковицы развиваются до цветения. Например, много таких луковичек развивается у всем известного чеснока.

Детки или зубки луковицы без столонов

Стеблевые суккленты

Стеблевые суккленты, как правило, обладают мясистыми стеблями, а вот их листья превратились в колючки, что ведет к уменьшению транспирации. Примером таких стеблевых суккулентов являются хорошо известные нам американские кактусы, а также африканские молочаи, менее известные у нас, но очень похожие на кактусы.

Американские кактусы — пример стеблевых суккулентов

Африканский молочай похож на кактус

Кочан

У самой обычной культурной капусты можно наблюдать очень интересный случай метаморфоза почки в суккулентный орган — кочан.

Капуста — это двулетнее растение. В первый год у нее появляются розеточные, немного суккулентные листья, затем почка сильно увеличивается в размерах и превращается в кочан, который мы и употребляем в пищу. Масса кочана может достигать 45 кг. После зимы на второй год существования, как и все двулетники, капуста выкидывает удлиненный цветоносный побег.

Колючки

Здесь речь пойдет о колючках побегового происхождения.

У различных растений довольно часто встречаются разнообразные шипы и колючки. Эти шипы и колючки могут иметь разное происхождение. К примеру, у таких растений, как облепиха, боярышник и дикая яблоня, колючки побегового происхождения, т.е. это видоизмененные укороченные побеги. Часто в начале они развиваются как обычные облиственные побеги, атем одревесневают и утрачивают листья. У таких колючек, как правило, защитная функция является второстепенной, а в первую очередь они предназначены для уменьшения транспирации.

Колючки у растений

Следующий шаг в недоразвитии листьев, а также передачи их функций зеленым стеблям ведет к образованию таких метаморфизированных органов, как филлокладии и кладодии.

Филлокладии

Филлокладии происходят от греческих слов филлон — лист и кладос — ветвь. Представляют собой плоские листоподобные стебли, а иногда даже и целые побеги. Из наиболее известных растений обладающих метаморфозами такого рода, являются иглицы (Ruscus). Растут эти растения в Крыму и на Кавказе, хотя их часто разводят и в домашних условиях. На листопобобных побегах иглицы образуются чешуевидные листья и соцветия (см. рисунок). Понятно, что такого никогда не встречается на нормальных листьях. К тому же, филлокладии как и листья имеют ограниченный рост.

Кладодии

Кладодиями называются уплощенные стебли. В отличие от филлокладиев Кладодии сохраняют способность к длительному росту. Кладодии относятся к видоизменениям, которые встречаются довольно редко, например, у таких растений, как австралийская мюленбекия.

Кладодии имеют способность к длительному росту

Кладодии — достаточно редкие видоизменения

Усики

Здесь пойдет речь об усиках стеблевого происхождения.

Усики стеблевого происхождения

Видоизменение пазушных побегов в усики встречается у некоторых лиан (например, всем известный виноград). Эти растения способны закручиваться вокруг опоры. Их стебель, как правило, не может самостоятельно сохранять вертикальное положение.

Информация о статье:

В статье описаны видоизменения или метаморфозы побегов растений. Перечислены основные их виду, встречающиеся в природе

Кроме основных функций — транспортной и опорной — стебель часто выполняет функции запасания питательных веществ, вегетативного размножения, защиты растений от поедания и др. (рис.1). В связи с этим он видоизменяется, образуя клубни, луковицы, корневища и т. д. Видоизмененные побеги бывают как надземными, так и подземными. У надземных побегов изменяются как отдельные части, так и побег в целом.

Рис.1 Опыт демонстрирующий транспорт веществ по стеблю

Надземные видоизмененные побеги

Столоны — удлиненные ползучие побеги с вытянутыми междоузлиями. У земляники их называют усами (рис.2).

Рис.2 Столоны (усы) земляники

Клубень — видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества. Клубни бывают надземными и подземными. Надземные клубни развиваются, например, у капусты кольраби (рис.3).

Рис.3 Клубень кольраби

Усики позволяют растениям-лианам занимать вертикальное положение. Цепляясь ими за опоры, растения растут вверх (рис. 4). В усик могут видоизмениться часть листа (горох, фасоль) или весь пазушный побег (тыква, арбуз, дыня, огурцы, виноград).

Рис.4 Цепляющиеся усики огурца

Колючки выполняют защитную функцию и меньше испаряют воду. Они ограждают растения от поедания животными и защищают от обезвоживания. У облепихи, верблюжьей колючки, лимона и др. в колючки превратились верхушка побега или весь побег (рис. 5).

Рис.5 Колючки облепихи

Шипы тоже выполняют защитную функцию (роза, крыжовник). Они бывают на листьях и стеблях. В отличие от колючек — это не побеги, а выросты поверхностной ткани. Шиповнику шипы дали название.

Сочные водозапасающие стебли свойственны кактусам, молочаю. В условиях длительного отсутствия дождей они накапливают влагу и растворенные в ней вещества в сочных стеблях. У некоторых кактусов стебли сплющены до голых листоподобных пластинок. Стебли зеленого цвета. В результате фотосинтеза в них образуются органические вещества. У алоэ, молодило, очитка водозапасающую функцию выполняют листья.

Вилок белокочанной капусты — это огромная почка. Наружные сочные листья кочана зеленые, внутри между листьями на стебле расположены небольшие пазушные почки и одна верхушечная. Короткий видоизмененный стебель называется кочерыгой.

Подземные видоизмененные побеги

Видоизмененные подземные побеги могут выполнять функцию переживания неблагоприятных периодов года, вегетативного размножения растений или запасающую.

Корневище (рис.6,7) — подземный побег многолетних растений. Поскольку корневище развивается под землей, оно не похоже на обычный зеленый побег. Внешне темноватое, оно напоминает корень, поэтому его называют корневищем.

Рис.6 Строение корневища

От корня оно отличается следующими признаками:

1) на верхушке корневища (как на любом побеге) имеется почка, а на верхушке корня — корневой чехлик;

2) корневище, как любой побег, имеет узлы и междоузлия. На месте узлов располагаются пленчатые чешуйки — видоизмененные листья. На корнях нет узлов, междоузлий и листьев;

3) из верхушечной и пазушных почек корневища могут развиться молодые подземные и надземные побеги;

4) от узлов корневища отрастают придаточные корни.

Рис.7 Корневище ландыша и ветреницы

Подземные клубни возникают как утолщения на тонком безлистном подземном побеге — столоне (картофель, топинамбур). Место прикрепления клубня к столону является основанием клубня.

Рис.8 Строение и развитие подземного клубня картофеля

Луковицы образуются у лука, чеснока, гиацинта, нарцисса, лилии, подснежника, тюльпана и др. Луковица состоит из сильно укороченного стебля — донца, от которого снизу отходит пучок придаточных корней (рис.9). Наружные листья луковицы — чешуи — сухие и кожистые. Они защищают внутренние мясистые и сочные листья, накапливающие воду и сахара. Из верхушечной и пазушных почек развиваются зеленые надземные побеги и молодые листья.

Рис.9 Строение луковицы

Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем. Клубнелуковицы образуются, например у безвременника, гладиолуса (рис.10).

Рис.10 Клубнелуковицы гладиолуса

Так же как корни и листья, побеги могут видоизменяться. Выделяют подземные и надземные побеги. Утолщенные побеги, в которых накапливаются питательные вещества — клубни. Подземные клубни у картофеля, топинамбура; надземные клубни у капусты кольраби. Сочные длинные побеги — столоны: усы земляники — надземные, у картофеля — подземные, на них развиваются клубни. Корневище — подземный побег с функциями корня (пырей, камыш). Луковица — видоизмененный побег, донце — это стебель (лук, тюльпан, гиацинт), клубнелуковица — разросшееся донце (безвременник, гладиолус). Надземные видоизменения: колючки (облепиха), шипы — выросты покровной ткани (роза, крыжовник), сочные водоносные фотосинтезирующие побеги (кактус, молочай). Кочан капусты — видоизмененная почка.

Читайте также: