Строение и функции стебля. рост, ветвление и расположение листьев на стебле

Разнообразие листьев по внешнему строению

Листья: простые и сложные

По листовой пластинке:

Различают листья простые и сложные.

Простые листья

Простые листья имеют одну листовую пластинку с черешком, которая может быть целостной или расчлененной. Простые листья опадают во время листопада полностью. Они делятся на листья с цельной и расчлененной листовой пластинкой. Листья с цельной листовой пластинкой называются цельными.

Формы листовой пластинки отличаются общим контуром, формой верхушки и основания. Контур листовой пластинки может быть овальным (акация), сердцевидным (липа), игольчатым (хвойные), яйцевидным (груша), стреловидным (стрелолист) и т. п.

Кончик (верхушка) листовой пластинки бывает острым, тупым, притупленным, заостренным, выемчатым, усикообразным и т. п.

Основание листовой пластинки может быть округлым, сердцевидным, стреловидным, копьевидным, клиновидным, неравносторонним и т. п.

Край листовой пластинки может быть цельнокрайним или с выемками (не достигают ширины пластинки). По формам выемок по краю листовой пластинки различают листья зубчатые (зубцы имеют равные стороны – орешник, бук и т. п.), пильчатые (одна сторона зубца длиннее другой – груша), бородчатые (выемки острые, выпуклости тупые – шалфей) и др.

Сложные листья

Сложные листья имеют общий черешок (рахис). К нему крепятся простые листочки. Каждый из листочков может опадать самостоятельно. Сложные листья делятся на тройчатые, пальчатые и перистые. Сложные тройчатые листья (клевер) имеют три листочка, которые короткими черешками крепятся к общему черешку. Пальчатосложные листья подобны по строению предыдущим, но количество листочков больше трех. Перистосложные листья состоят из листочков, расположенных по всей длине рахиса. Бывают парноперистосложные и непарноперистосложные. Парноперистосложные листья (горох посевной) состоят из простых листочков, которые попарно расположены на черешке. Непарноперистосложные листья (шиповник, рябина) заканчиваются одним непарным листочком.

По способу членения

Листья делят на:

1)  лопастные, если членение листовой пластинки доходит до 1 /3 всей ее поверхности; выступающие части называют лопастями;

2)  раздельные, если членение листовой пластинки доходит до 2/3 всей ее поверхности; выступающие части называют долями;

3)  рассеченные, если степень членения доходит до центральной жилки; выступающие части называют сегментами.

Видоизменения побега

Для выполнения дополнительных функций и приспособления к необычным условиям существования стебель и его части видоизменяются. Одним из примеров такой модификации является луковица. Ее стебель тонкий и плоский. Визуально он совсем непохож на этот орган растения. Но это стебель, поскольку на нем расположены почки и придаточные корни.

У пырея, вороньего глаза, валерианы и ландыша стебель располагается под землей. Внешне он напоминает корень. Однако, на стебле этих растений можно отчетливо выделить узлы, на которых находятся редуцированные листья — чешуйки. Такой видоизмененный стебель называется корневище. Он лишен зеленой окраски, поскольку развивается под землей. Поэтому функцию фотосинтеза выполняют листья. Они развиваются весной из почек корневища и являются надземной частью этих растений.

Если междоузлия стебля утолщаются, то формируются стеблевые клубни. У кольраби они надземные. В них откладываются запасные питательные вещества. А вот примером растений с подземными стеблевыми клубнями является всем хорошо известный картофель. Они используются не только как источник углеводов, но и для вегетативного размножения. На каждом клубне расположено несколько почек, которые называются глазки.

У винограда, дыни и огурца развиваются усики. Это вьющиеся стебли, с помощью которых растение обвивается вокруг опоры и крепится к ней. В результате стебель удерживается в определенном положении, которое наиболее благоприятно для протекания фотосинтеза.

Совсем другая функция у усов клубники и земляники. Их тонкие стебли имеют удлиненные междоузлия. Они способны укореняться в узлах и давать начало новым растениям.

Листорасположение у растений — основные термины и понятия

Каждое растение характеризуется не только индивидуальными размерами, формой листьев и цветов. Систематическим признаком выступает также листорасположение (phyllotaxis). Оно определяется порядком закладки зачатков листа в районе конуса нарастания.

Лист – незаменимый орган растения, с помощью которого осуществляется газообмен, транспирация и процессы фотосинтеза. Именно поэтому у него пластинчатая структура, позволяющая максимально дать возможность клеткам «насытиться» солнечным светом. Для растения это – орган дыхания, в процессе которого происходит гуттация и испарения влаги. В то же время в листовых пластинах происходит задержка жидкости и растворенных в ней питательных веществ.

В основе классификации представителей растительного мира лежит много свойств, в том числе особенность расположения листьев на стебле. Существует строгий порядок их закладки, целью которого является обеспечение доступа к солнечному свету. Одни листья располагаются спиралевидно по часовой стрелке, другие – против.

Ботаники заметили и математически выразили даже определенную закономерность – последовательность Фибоначчи, – касающуюся угла их расхождения. Листы могут располагаться под углом 180 градусов (тогда в обороте помещается 2 листа), либо 125 градусов (в обороте — 3 листа), при 154 градусах – 5 листьев, при 115 – 8 листьев.

Общепринятая характеристика листорасположения опирается на три понятия:

• очередное;
• супротивное;
• мутовчатое;
• розеточное.

Ученые связывают столь строгую закономерность расположения листьев на стебле с размерами конуса нарастания, а также особенностями взаимовлияния листовых зачатков друг на друга.

Примечание

Существует также гипотеза, согласно которой каждый зарождающийся листочек создает вокруг себя невидимое энергетическое поле. Оно способно тормозить близкое развитие прочих листовых пластин и стимулировать их развитие на определенном расстоянии.

Зрительно строгость phyllotaxis не всегда заметна. Чаще листва выглядит единым целым. Однако, если в стеблевом узле залегает более одного листа, появляется закономерная «правильность». Так, попарно расположенные (один напротив другого) листья называются противоположными (по-научному, супротивными). Разновидностью являются варианты чередования расположения пар. Такая особенность характерна, например, для клена, сирени, мяты, шалфея. Листья у них – накрест сидящие.

Стеблевой узел может содержать три листовых пластины (олеандр). Тогда тройные кольца чередуются между собой. Такая же особенность характерна для растений с четырьмя, шестью, десятью листьями в узле. Чередование ближайших кружков обязательно. Рассмотренный вариант получил название кольчатого (или кольчаторасположенного).

Интересно, что при мысленном проведении линий, соединяющих все кольчаторасположенные листья между собой, вырисовывается несколько вертикалей, для которых введен специальный термин – ортостихи.

Бывают варианты, что листья просто разбросаны, т.е. в листовом узле он содержится лишь один. Для таких случаев также существует закономерность: при проведении от любого, например, расположенного снизу, листа поочередно соединяющей мысленной линии, она примет винтовой характер. Проекция такой линии на плоскость будет выглядеть спиралью. Эта закономерность обосновывает термин – спиральнорасположенные.

При следовании по спирали снизу вверх неизменно достигается виток, расположенный над первым. Для одних растений, например, липы, такой лист третий по счету (над 2-м находится 4-тый и т.д.). Для других, например, ольхи, четко над первым листом находится четвертый, над вторым – пятый и т.д.

Вертикальные линии, мысленно соединяющие такие прикрывающие друг друга листья, по своей численности будут четко повторять число листьев, которые располагаются между парами перекрывающих.

Между ортостихами можно замерить также горизонтальное расстояние. Для каждого растения оно индивидуально. Длина соединяющего отрезка будет равна кусочку спирали, пролегающему между двумя прикрывающими листьями. Такой отрезок имеет свое название – полный цикл.

Следовательно, любой вариант листорасположения определяется числом рядов размещения листьев (ортостих).

Что такое ствол?

Отличаются растения также количеством и расположением стеблей. У кустарников он начинает ветвиться от самой поверхности почвы. В результате формируется сразу несколько боковых побегов. Типичными примерами кустарников являются смородина, японская вишня, шиповник, крыжовник.

У полыни и шалфея от многолетней нижней части каждый год отрастают травянистые побеги. Таким образом, они одревесневают лишь частично. Такие структуры называются полукустарниками.

А вот у деревьев есть только один главный стебель. Он называется ствол. На нем из вегетативных почек развиваются боковые побеги, совокупность которых называется крона.

Примечания

Эволюционное возникновение листа

Лист в эволюции растений возникал 2 раза. В девоне возник энационный лист, называемый также филлоидом и микрофиллом. Он возникал как чешуевидный вырост на побеге, служивший для увеличения площади фотосинтезирующей поверхности. Этот вырост нужно было снабжать водой и забирать из него продукты фотосинтеза, поэтому в него проникла проводящая система. Сейчас такие листья характерны для плауновидных и псилотовидных. Листовой след микрофилла причленяется к стеле без образования листовых лакун. Закладывается он в апикальной меристеме. Во второй раз возник теломный лист или макрофилл. Он возник на базе группы теломов, расположенных в одной плоскости, которые уплощились и срослись. Фактически такой лист рассматривается как плосковетвь. Данный вид листа характерен для хвощей, папоротников, голосеменных и цветковых.
Есть также точка зрения, что энации — это редукция макрофиллов.

Разнообразие стеблей

По направлению роста и расположению в пространстве также различают несколько типов стеблей. Большинство из них являются прямостоячими. Такая особенность обеспечивает наиболее выгодное листорасположение для осуществления фотосинтеза.

Стебли бобовых обвиваются вокруг опоры и цепляются за нее с помощью видоизмененных листьев. А вот у клубники и земляники они ползучие. После плодоношения эти растения формируют усы. Это ползучие стебли с длинными междоузлиями. Их основной функцией является вегетативное размножение растений.

По продолжительности жизни различают одно- и многолетние растения. Все они являются травянистыми. Однолетние живут на протяжении только нескольких месяцев. Особенностью строения их стеблей является то, что вегетативные и генеративные органы они формируют уже на первом году жизни.

У двухлетних растений в течение первого года развиваются только побег и стебель. К осени в них накапливается значительный запас воды и питательных веществ. За их счет растения переносят неблагоприятные условия. Весной двухлетние растения зацветают, формируя затем плоды и семена.

Среди многолетних растений встречаются травянистые жизненные формы, кустарники и деревья. Все молодые стебли имеют зеленый цвет и осуществляют процесс фотосинтеза. Далее у древесных форм в покровной ткани накапливаются вещества, придающие им прочность.

Самые-самые

Среди стеблей разных растений можно выделить настоящих рекордсменов. Самым высоким из них является эвкалипт, который достигает невероятного показателя — 100 метров. А вот стебель баобаба славится своей толщиной. Некоторые экземпляры этого растения имеют 9 м в диаметре. Самым маленьким является стебель ряски с длиной 0,5 мм.

Есть среди стеблей и долгожители. К примеру, это танзанский баобаб, которому уже 5 тысяч лет, а также более молодой индийский фикус (баньян) — 3 тысячи лет.

В Америке произрастает удивительное дерево Пандо. Визуально оно выглядит как роща и насчитывает 47 тысяч стеблей. На самом деле, это одно дерево с общей корневой системой.

Итак, стебель — это осевая часть побега. Этот орган является вегетативным и выполняет следующие функции:

• опорная — соединяет в единый организм все части растения;
• транспортная — осуществляет движение воды от корня к листьям и в обратном направлении;
• запасающая — обеспечивает наличие веществ, необходимых для того, чтобы растение смогло пережить неблагоприятные условий и дальнейшем нормально развиваться;
• репродуктивная — реализует вегетативное размножение.

Какие органы называют вегетативными

Корень

Определение

Корень — это осевой и чаще всего подземный орган высших сосудистых растений.

Корень может расти в длину без ограничений, а также имеет положительный геотропизм (то есть, растет по направлению к центру земного шара). Все корневые разветвления составляют целостную корневую систему растения.

Принято выделять три типа корней в системе:

1. Главный — самый длинный корень, появляется из семенного корешка.
2. Боковые — отходят от главного, закладываются эндогенно (за счет внутренних процессов).
3. Придаточные — сформированные на стебле, но не относящиеся к побеговой системе растения, закладываются внутри коры стебля.

Существует два вида корневых систем, которые в течение жизни растения могут меняться.

1. Стержневая (аллоризная).
2. Мочковатая (гоморизная).

Стержневая система характерна более для двудольных растений и представляет собой главный корень и ответвления боковых корней.

Мочковатая же больше характерна для однодольных растений и состоит из придаточных корней.

Корни обеспечивают минеральное питание и водоснабжение организма растения.

Побег

Определение

Побеги — это стебли с листьями. Совокупность всех побегов представляет собой побеговую систему растения.

Их рост не ограничен, так как меристемы (образовательные ткани), расположенные на вершине побега, откладывают клетки только в одну сторону.

Почки представляют собой укороченный побег. Они, как и обычные побеги, бывают и вегетативными, и генеративными.

Листостебельные побеги обеспечивают фотосинтез растения.

Лист

Определение

Листья — это боковые вегетативные органы второго порядка.

Их рост ограничен их формой и количеством побегов, на которых они расположены. Имеют пластинчатую структуру и выполняют множество важных функций:

• фотосинтез;
• газообмен;
• транспирация (движение воды по растению и ее испарение через листья);
• дыхание;
• гуттация (выделение воды);
• задержание воды и полезных веществ.

Лист состоит из таких основных тканей, как:

• эпидермис — слой клеток, предотвращающий вредное воздействие внешней среды и излишние испарение;
• мезофилл (паренхима) — внутренняя ткань, содержащая хлорофилл, выполняет свою основную функцию — фотосинтез;
• сеть жилок — проводящие пучки, состоящие из сосудов и ситовидных трубок, по ним происходит перемещение воды, растворенных солей, сахаров и механических элементов;
• устьица — комплексы клеток, которые в основном расположены на нижней поверхности листа, помогают в процессах транспирации и газообмена.

Стебель

Определение

Стебель — это надземная ось растения с неограниченным ростом вверх.

Его основные функции:

• опорная. Таким образом он выносит листья к свету;
• проводящая. Стебель обеспечивает движение воды под действием корневого давления и капиллярного натяжения;
• запасающая;
• ассимиляция. Обыкновенно ее выполняют молодые стебли, которые еще не одревеснели.

Видоизменения листьев

Эволюционные метаморфозы затронули не только форму листьев. У некоторых растений эти органы изменились кардинально. На это повлияли в первую очередь климатические условия среды обитания.

Тропический пояс

Произрастающие в экваториальных лесах растения сразу выделяются формой и размерами своих листовых пластин. В тропиках господствует древесная растительность, предоставляющая возможность выжить только теневыносливым травам и кустарникам. Пластины листьев растений тропического пояса имеют большие размеры — они широкие и очень крупные.

Это связано с тем, что одной из важнейших функций листа является испарение лишней влаги (транспирация). В условиях высокой влажности это жизненно необходимо, так как позволяет предотвратить процесс гниения. Таким образом, листовые пластины растений тропиков можно легко отличить от тех, что произрастают в других климатических поясах планеты. Это яркий пример того, как живой организм приспосабливается к особенностям места обитания.

Колючки и хвоинки

Колючки также представляют собой листовые видоизменения. Они появились во время эволюции у видов, произрастающих в засушливых поясах планеты. Отличным примером такого видоизменения является кактус. Растению для выживания необходимо минимизировать потери влаги.

Однако следует помнить, что колючки кактуса и, например, боярышника представляют собой различные видоизменения листьев. У акации, барбариса и других похожих растений колючки — это изменившиеся прилистники, а не пластины. Их главной задачей является защита цветков и плодов от поедания животными.

Как и колючки кактуса, они позволяют замедлить процесс испарения влаги. Более того, в зимний период устьица таких листочков запечатываются.

Усики и чешуйки

Усики — также видоизмененные листочки, которые являются отличительной чертой растений семейства бобовых. В большинстве случаев их побеги имеют большую длину, но при этом тонкие. Созревшие плоды, напротив, весьма массивные. Вполне очевидно, что побегам сложно удерживать их, находясь в вертикальном положении, которое является наиболее эффективным с точки зрения процесса фотосинтеза.

В результате некоторые пластинки сложного листа эволюционировали в усики, с помощью которых растение крепится к ближайшей опоре и поддерживает свой стебель в требуемом положении.

Чтобы выяснить, почему почечные чешуйки представляют собой видоизмененную листовую пластину, следует рассмотреть строение луковицы на примере порея. Луковица этого растения представляет собой видоизмененную надземную часть побега. Этот факт несложно объяснить. Побег растений состоит из трех элементов:

• стебля;
• почек;
• листьев.

Аналогичные элементы присутствуют и у луковицы. Ее плоский стебель называется донцем. От него вниз отходит пучок придаточных корешков. В верхней части расположено несколько типов листьев. В молодом возрасте они имеют зеленый цвет и развиваются из почек, находящихся на донце.

Листья хищных растений

Некоторые растения только внешне выглядят безопасными. На практике они представляют серьезную опасность для других живых существ. В природе существует группа насекомоядных растений. При этом в их листьях протекает и процесс фотосинтеза. Если же условий для него нет, то они меняют способ питания.

Насекомые отлавливаются с помощью видоизмененных листочков. Так, в тропиках произрастает растение саррацения. Ее листья имеют форму воронки и окаймляют ароматные цветы

Именно их нектар и привлекает внимание различных насекомых. Приблизившись к цветку, жертва скользит по воронке и попадает в ловушку

Листья саррацении выделяют токсин, способный обездвижить даже больших насекомых. Чтобы защитить пищеварительные ферменты от дождя, верхняя часть воронки имеет форму капюшона.

Это довольно простая тема, и учащимся не потребуется много времени, чтобы разобраться в ней. Для получения хорошей оценки школьникам предстоит рассказать, какие видоизменения листьев им известны, перечислить их и привести примеры. Возможно, ученикам придется решить простую задачку, указав, что из перечисленного в списке является видоизменением. В сообщение по теме можно добавить таблицу с известными метаморфозами.

Почки

Почки – это зародышевые побеги с очень укороченными междоузлиями. Они возникли позже, чем стебель и листья. Благодаря почкам происходит ответвление побегов.

Виды почек

Виды почек

По месту расположения почки бывают верхушечными – расположены на верхушке побега, и боковыми или пазушными – расположены в листовых пазухах. Верхушечная почка обеспечивает рост побега, из боковых почек формируются боковые побеги, которые обеспечивают ветвление.

Почки бывают вегетативными (листовыми), генеративными (цветочными) и смешанными. Из вегетативной почки развивается побег с листьями. Из генеративной – побег с цветком или соцветием. Цветочные почки всегда больше по размерам, чем листовые, и имеют округлую форму. Из смешанных почек развиваются побеги с листьями и цветками или соцветиями. Почки, которые закладываются на любой другой части стебля, а также на корнях или листьях, называются придаточными, или адвентивными. Они развиваются из внутренних тканей, обеспечивают вегетативное восстановление и вегетативное размножение.

По наличию чешуек почки бывают закрытые (если чешуйки есть) и открытые (голые, если чешуек нет). Закрытые почки характерны преимущественно для растений холодного и умеренного поясов. Чешуйки у почек плотные, кожистые, могут покрываться кутикулой или смолянистыми веществами.

Большинство почек развивается у растений ежегодно. Почки, которые могут не возобновлять рост побегов на протяжении нескольких лет (даже всю жизнь), но оставаться живыми, называются спящими. Такие почки возобновляют рост побегов при повреждении верхушечной почки, ствола или ветви. Характерны для деревьев, кустов и ряда многолетних трав. По происхождению могут быть пазушными или придаточными.

Внутреннее строение почки

Снаружи почка может быть покрыта коричневыми, серыми или бурыми ороговевшими чешуйками – видоизмененными листьями. Осевой частью вегетативной почки является зародышевый стебель. На нем расположены зародышевые листья и почки. Все части вместе составляют зародышевый побег. Верхушкой зародышевого побега является конус нарастания. Клетки конуса нарастания делятся и обеспечивают рост побега в длину. Вследствие неравномерного роста внешние листовые зачатки направлены вверх и к центру почки, загнуты над внутренними листовыми зачатками и конусом нарастания, покрывают их.

Внутри цветочных (генеративных) почек на зародышевом побеге находится зародышевый цветок, или соцветие.

Когда из почки вырастает побег, чешуйки его отпадают, а на их месте остаются рубцы. По ним определяют длину ежегодных приростов побега.

Функции стебля

Являясь осевой частью, стебель соединяет растение в единое целое. Его можно назвать главной «транспортной магистралью». Стебель осуществляет восходящий и нисходящий ток в растении. В первом случае вода с растворенными в ней минеральными веществами движется от корня к листьям. Нисходящий ток происходит в обратном направлении. Углеводы, которые образовались в результате фотосинтеза, передвигаются от листьев к корню и остальным частям растения.

Что делает стебель еще? Он выполняет также и опорную функцию, поскольку на нем развиваются листья, почки, цветы и плоды. У некоторых растений в клетках его основной ткани накапливается вода. Ярким примером такого явления являются кактусы — типичные обитатели пустынь.

Внутреннее строение листа

Внутреннее строение листа

Снаружи лист покрыт преимущественно однослойным, иногда многослойным эпидермисом (кожицей). Он состоит из живых клеток, большинство из которых лишены хлорофилла. Сквозь них солнечные лучи легко попадают к низшим слоям клеток листа. У большинства растений кожица выделяет и создает снаружи тонкую пленку из жирообразных веществ – кутикулу, которая почти не пропускает воду. На поверхности некоторых клеток кожицы могут быть волоски, шипики, которые защищают листок от повреждений, перегрева, чрезмерного испарения воды. У растений, которые растут на суше, на нижней стороне листка в эпидермисе есть устьица (во влажных местах (капуста) – устьица с обеих сторон листа; у водяных растений (водяная лилия), листья которых плавает на поверхности, – на верхней стороне; у растений, которые погружены полностью в воду, устьиц нет). Функции устьиц: регуляция газообмена и транспирации (испарения воды листвой). В среднем на 1 квадратный миллиметр поверхности приходится 100–300 устьиц. Чем выше лист расположен на стебле, тем больше устьиц на единицу поверхности.

Между верхним и внешним слоями эпидермиса расположены клетки основной ткани – ассимиляционной паренхимы. У большинства видов покрытосеменных различают два вида клеток этой ткани: столбчатую (палисадную) и губчатую (рыхлую) хлорофиллоносные паренхимы. Вместе они составляют мезофилл листа. Под верхней кожицей (иногда – и над нижней) содержится столбчатая паренхима, которая состоит из клеток правильной формы (призматической), расположенных вертикально несколькими слоями и плотно прилегающих одна к другой. Рыхлая паренхима находится под столбчатой и над нижней кожицей, состоит из клеток неправильной формы, которые не прилегают плотно одна к другой и имеют большие межклетники, заполненные воздухом. Межклетники занимают до 25 % объёма листа. Они соединяются с устьицами и обеспечивают газообмен и транспирацию листа. Считается, что интенсивнее процессы фотосинтеза происходят в палисадной паренхиме, так как ее клетки имеют больше хлоропластов. В клетках рыхлой паренхимы хлоропластов значительно меньше. В них активно запасается крахмал и некоторые другие питательные вещества.

Сквозь ткани паренхимы проходят сосудисто-волокнистые пучки (жилки). В их состав входят проводящая ткань – сосуды (в самых мелких жилках – трахеиды) и ситовидные трубки – и механическая. Сверху сосудисто-волокнистого пучка расположена ксилема, а снизу – флоэма. По ситовидным трубкам протекают органические вещества, которые образовались в процессе фотосинтеза, ко всем органам растения. По сосудам и трахеидам к листу поступает вода с растворенными в ней минеральными веществами. Механическая ткань придает прочность листовой пластинке, опору проводящей ткани. Между проводящей системой и мезофиллом находится свободное пространство или апопласт.