Видоизменения побегов. Видоизменение листьев Подготовьте сообщение о видоизменениях листьев растений
Обычно лист выполняет три функции:
- фотосинтез (органическое питание);
- транспирация (испарение воды);
- газообмен с окружающей средой.
Но бывают случаи, когда лист берет на себя дополнительные, не свойственные ему функции. Тогда его строение резко меняется, и мы вновь говорим о видоизменениях
.
1. Если стебель растения слабый, то лист может выполнять опорную функцию, цепляясь за окружающие предметы. Например, усики у гороха.
2. У кактусов листья видоизменяются в колючки. такая форма листа позволяет резко сократить испарение воды и защищает от поедания животными.
Колючки барбариса - тоже видоизмененные листья
3. Листья-ловушки характерны для "хищных" растений. пожалуй, это наиболее интересное и экзотическое видоизменение. Как ни странно, в "ловушки" листья видоизменяются не из-за того, что растение жаждет крови жертв, а из-за того, что произрастает на крайне бедных минеральными веществами почвах. Например, наша "землячка" Росянка живет на торфяных болотах, где и почвы-то никакой нет.
Вот и приходится получать необходимые для жизни минеральные вещества из тел различных насекомых. А фотосинтез у таких растений никто не отменял. Поэтому и тип питания у них можно назвать миксотрофным.
У Венериной мухоловки половинки листа, покрытые шипами, могут двигаться и поворачиваться. когда на такой лист садится насекомое, половинки захлопываются, и жертва оказывается в западне, где и переваривается под действием пищеварительных соков, выделяемых железками листа.
У Кувшиночника (непентес) листья имеют форму кувшинчика с крышкой. По краям такого кувшина приманка в виде нектара, а на дне - пищеварительный сок. Стенки кувшинчика очень скользкие, и упавшее туда насекомое наружу выбраться уже не сможет.
Видеосюжет о плотоядных растениях:
4. Иногда листья, окружающие цветки и целые соцветия, – яркие, бросающиеся в глаза, как, например, белые или красные покрывала початков у аронниковых (калла, антуриум) или красные, белые и розовые верхушечные листья у пуансеттии. Их легко принять за лепестки, тогда как настоящие цветки таких видов могут быть сравнительно мелкими и невзрачными.
Если корни помимо главных функций выполняют какие-либо добавочные, то они претерпевают соответствующие изменения во внешнем и внутреннем строении.
Корни могут служить органом, запасающим питательные вещества. Такие корни
сильно утолщаются. Если вещества запаса накапливаются в главном корне, то
образуются корнеплоды, например, такие как у моркови и свеклы.
Если же утолщения возникают в придаточных корнях, то их называют корневыми
шишками, или корнеклубнями. Корнеклубни образуются у георгина, топинамбура,
таволги.
Корни высших растений также ступают в симбиоз с грибами и образуют так называемую микоризу. Микориза бывает эктотрофная и эндотрофная. В первом случае гриб только охватывает корень снаружи, заменяя ему корневые волоски. При эндотрофной микоризе гифы проникают внутрь клеток корня (у орхидей). Предполагается, что грибы вырабатывают ферменты, которые растворяют запасные продукты клеток и органические вещества почвы.
Видоизменения корня. Вследствие обретения новых функций органы способны видоизменяться.
Корнеплод - утолщение главного корня, связанное с отложением в нем запаса
питательных веществ (морковь, свекла, редис и т. п.).
Корневые клубни (корнеклубни) - утолщение боковых или дополнительных корней,
связанное с отложением запаса питательных веществ (батат, георгин и т. п.).
Дыхательные корни (пневматофоры). Это боковые корни, которые растут вверх и поднимаются над поверхностью воды, почвы. Формируются у растений (мангровые деревья), которые растут на чрезмерно увлажненных почвах, болотах, с низким содержанием кислорода. Поэтому растения с помощью таких корней получают кислород непосредственно из воздуха. Дыхательные корни богаты аэренхимой.
Корни-прицепки. Это дополнительные короткие корни, которые развиваются на растениях с вьющимся стеблем (плющ, фикус цепкий и т. п. - прим.. Корни растут на стебле. С их помощью растение цепляется за трещины, опоры и поднимается выше.
Опорные корни. Встречаются у больших деревьев (вяз, бук, тополь, тропические и т. п.). Представляют собой боковые корни. На боковых корнях, которые проходят возле поверхности почвы, развиваются плоские треугольные и прилегающие к стволу вертикальные надземные отростки, которые напоминают доски, прислоненные к деревьям.
Втяжные, или контрактильные корни. У некоторых растений происходит резкое сокращение корня в продольном направлении у его основания (например, у растений, которые имеют луковицы). Втяжные корни распространены у покрытосеменных растений. Они обусловливают плотное приляганиек земле розеток (например, у подорожника, одуванчика и т. п.), подземное положение корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивают некоторое углубление клубней. Таким образом, втяжные корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве. Втяжные корни в Арктике обеспечивают переживание неблагоприятного зимнего периода цветочными почками.
Видоизменение листа
Листья разных растений очень разнообразны по своей структуре и функциям.
Причины, приводящие к появлению видоизменений листьев, могут быть различными. Главной из них являются условия произрастания. Так, растения влажных тропических лесов (например, фикус, бегония, филодентрон) имеют крупные листья, испаряющие много воды. Листья же растений большинства засушливых мест обитания приспособлены к уменьшению испарения. Например, у кактуса листья превратились в колючки, а у побегов начинает преобладать функция запаса воды. Растения с такими побегами называют суккулентами (лат. суккус - сок, сочный). У суккулентов вода может запасаться в стеблях (стеблевые суккуленты) или в листьях (листовые суккуленты). У некоторых растений (сельдерей, ревень) видоизменяются черешки листьев, которые становятся толстыми и мясистыми; в них запасаются питательные вещества.
Видоизменения листьев
| Видоизменение листьев | Функции видоизмененных листьев | Примеры |
| Усики | Закрепление лазающего стебля | Горох, вика, чина |
| Чешуи тонкие | Защитная функция | Репчатый лук |
| Чешуи сочные | Запасание питательных веществ | Репчатый лук |
| Колючки | Уменьшение испарение влаги, защита от поедания животными | Кактус, верблюжья колючка, барбарис |
| Ловчие аппараты насекомоядных | Улавливание и переваривание насекомых | Росянка, непентес, венерина мухоловка |
У тех растений, которые растут у водоемов, к примеру, у натурции, тростника обыкновенного, наблюдается так называемый «эффект лотоса». Это проявляется как крайне низкая смачиваемость поверхности листьев этих растений. При попадании воды на листья или лепестки данных растений формируются шарообразные капли, которые стекая с листа, увлекают за собой грязь и пыль, тем самым очищая поверхность листовой пластинки. Появление этого эффекта обусловлено особенностями микроскопического строения листа растений рода Лотоса.
Многие лиственные деревья имеют сильно изрезанные листья, например, клен. Это
приспособление позволяет противостоять сильным порывам ветра.
Растения, произрастающие в засушливом климате, имеют множество приспособлений
для выживания в неблагоприятных условиях. Это волосяной покров на листьях,
который способен удерживать влагу и препятствовать ее испарению. Такую же
функцию выполняет восковой налет на листовой пластинке некоторых видов растений.
Блестящая поверхность крупных уплощенных листьев фикуса из семейства Тутовых
имеет свойство отражать солнечный свет. Это растения родом из Юго-Восточной
Азии, где климат засушливый и жаркий.
Также практически все виды кактусов приспособлены к длительным засушливым периодам. Поэтому эти растения имеют листья, преобразованные в колючки, для уменьшения испарения воды и защиты от вредителей. У кактусов функция фотосинтеза переходит от листа к стеблю, что вместе с уменьшением размеров листа предотвращает потерю влаги. У тех растений, которые в природных условиях растут на хорошо освещенных местах, выработалось такое приспособление на листьях, как полупрозрачные окна, исполняющие роль фильтра света до того, как он достигнет внутренних слоев листа. Так происходит у фенестрарии. В мясистых сочных листьях алоэ, очитка накапливается вода, которую организм растения расходует при недостатке влаги во внешней среде. Таким же образом листья лука трансформировались в луковицу, что помогает растению удерживать воду и питательные вещества.
Листья некоторых растений имеют зубчики по краям. Это приспособление
необходимо, так как повышает выраженность протекания процессов фотосинтеза и
транспирации (в ходе чего понижается температура в этих отделах - прим.
сайт). Это приводит к
конденсации влаги на заострениях листьев и образованию капель росы.
Листья многих растений преобразованы в ходе эволюции с целью защиты растения от
уничтожения другими живыми организмами. Так, в листьях могут вырабатываться
феромоны, яды, ароматические масла, к примеру, у эвкалипта. А в листья других
растений включены кристаллизированные минералы, что отпугивает травоядных
животных.
У гороха, чины, некоторых видов горошка появились усики из преобразованных в процессе эволюции листьев. Такое приспособление служит для усиления опорной функции стебля растения. Растение, цепляясь усиками за опоры, поднимается вверх, вынося листья к свету.
Видоизмененные листья некоторых растений трансформировались в лепестки для
лучшего осуществления опыления с помощью насекомых, которых привлекают эти части
тела растения. А преобразование листьев в ложные цветки и кроющий лист позволяет
заменить недостающие органы у молочая.
Растения-хищники обитают на почвах, бедных минеральными солями. Всего
насчитывается около 500 видов. Наиболее известны растения: росянка, жирянка,
росолист, венерина мухоловка, непентис.
Последнее растение, обитающее в тропических лесах, способно ловить не только насекомых, но даже мелких животных – мышей, лягушек, пресмыкающихся.
Росянка и пузырчатка превратились в растения-хищники, благодаря трансформации листьев, которые стали ловчими аппаратами для насекомых, которыми растения питаются.
У хищных растений (росянка (Drosera), жирянка, росолист и др.) листья покрыты многочисленными желёзками, выделяющими липкую прозрачную жидкость, привлекающую насекомых и приклеивающую их к листу. При попадании насекомого на ловушку у растения усиливаются выделения из желёзок; при этом железистые волоски изгибаются по направлению к телу насекомого (росянка) или заворачиваются края ловчего листа, на котором оно находится (жирянка). У других растений ловчий аппарат представлен или пассивно улавливающими насекомых урнами (непентес (Nepenthes), саррацения, дарлингтония и др.) или активно действующими ловушками (дионея, альдрованда, пузырчатка и др.).
Таким образом, благодаря видоизменению листьев, растения приспосабливаются к существованию в неблагоприятных условиях внешней среды.
Лист - один из самых пластичных органов растения. В процессе приспособления к условиям среды обитания у всего листа или его части может произойти смена главной функции. Это приводит к качественным изменениям во внешнем облике и внутреннем строении листа, то есть возникают видоизменения или метаморфозы листа (рис. 32).
Колючки
Это видоизменение характерно для растений, обитающих в сухом и жарком климате, хотя нередко они возникают и у растений других климатических зон. Колючки уменьшают транспирацию и защищают растения от поедания животными.Метаморфоз всего листа в колючку характерен для кактусов. У многих астрагалов, эспарцетов в колючку превращается рахис сложного листа, у белой акации - прилистники.
Это нитевидные образования, чувствительные к прикосновению и приспособленные для лазания. У вики, чечевицы, гороха в усик преобразуются верхняя часть рахиса и несколько верхних листочков. У чины безлистной все листочки редуцируются, а рахис представляет собой единственный усик (функцию фотосинтеза берут на себя прилистники.
Ловчие аппараты
Встречаются у растений, произрастающих на болотистых, торфяных, бедных минеральными веществами почвах. При помощи ловчих аппаратов росянка в средней полосе, венерина мухоловка в Северной Америке, непентес в тропической Азии используют богатую азотом и фосфором органическую пищу, переваривая животных. Строение ловчих аппаратов различно (кувшинчики непентесов, ловушки венериной мухоловки, листья росянки), но все они способны улавливать и переваривать насекомых и других мелких животных с помощью ферментов, выделяемых особыми пищеварительными железками.
Рис. 32. Видоизменения листа:
1 - усик чины безлистной; 2 - колючка молочая блестящего; 3 - ловчий аппарат непентеса.
Листопад
При достижении листьями предельных размеров в них начинаются процессы старения, приводящие к гибели листа. По мере старения в листьях снижается интенсивность фотосинтеза и дыхания, уменьшается содержание в тканях белкового азота и РНК. Начинают преобладать процессы распада, а не синтеза. Органические вещества оттекают из старых тканей листа. Одновременно с этим в листьях накапливаются некоторые соли, например кристаллы оксалата кальция.
Верным признаком старения листа является изменение его окраски. Листья теряют зеленую окраску в результате деградации хлоропластов. Пожелтение и покраснение листьев связано с накоплением в них каротиноидов и антоциана.
У однодольных и травянистых двудольных листья постепенно отмирают и разрушаются, оставаясь на стеблях. У деревьев и кустарников
л
Рис. 33. Образование
отделительного слоя: 1 -
древесина; 2 - сердцевина; 3 - луб; 4 -
перидерма; 5 - отделительный слой; 6 -
проводящий пучок; 7 - черешок листа.
Листопад - важное приспособление растений к уменьшению испарения влаги. Также он предохраняет растения от механических повреждений в зимний период.
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 Розовые (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, жёлтая акация, барбарис.
Рис. 1. Колючки акации.
- Усики . Длинный боковой побег, не имеющий листьев. Может закручиваться в спираль на конце или ветвиться. Усики выполняют опорную функцию: растение цепляется за предметы, приподнимаясь от земли. Присущи растениям семейства Тыквенные (огурцу, арбузу, тыкве), винограду и страстоцвету голубому.
- Надземные столоны
.
Называются усами (не путать с усиками). Часто образуются весной и являются органами размножения. Отходят от основания стебля и стелятся по земле. Из верхушки уса вырастает новое растение. От нижней части отходят корни, а от верхней - побеги с короткими междоузлиями, образовывая розетки. За год столоны отмирают, а молодое растение пускает собственные усы. Типичными представителями являются земляника, клубника, живучка ползучая.
- Кладодий . Это боковой широкий, зачастую мясистый побег, напоминающий лист. Содержит хлорофилл и выполняет функцию фотосинтеза. Способен к продолжительному росту. У некоторых растений из почек кладодия развиваются колючки. Примерами являются кактус-декабрист, опунция, кармихеля южная, мюленбекия плоскоцветочная.
- 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.
Рис. 2. Опунция.
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 |
|
Корневище |
Вытянутая уплотнённая форма. Имеет чешуйчатые листья, почки, придаточные корни. Может ветвиться. |
Ирис, ландыш майский, пырей ползучий, мать-и-мачеха |
|
Округлая форма. На поверхности находятся «бровки» (рубцы от отмерших листовых чешуек) и «глазки» (почки). |
Картофель, топинамбур, хохлатка |
|
|
Луковица |
Стебель преобразуется в донце, из которого развивается мочковатые корни. От почек донца отходят мясистые чешуйки, прикрывающие внутренний побег, растущий вверх. |
Тюльпан, лук, нарцисс, лилия |
1. Простые листья имеют одну листовую пластинку, которая может быть разных форм: сердечком, как у сирени, овально-фигурную, как у дуба, вытянутую с острыми уголками, как у черемухи.
2. Сложные листья имеют несколько листовых пластинок. Они крепятся к общему черешку - рахису. Такие листья сформировались у ясеня, каштана, боярышника, малины, рябины. Сложные листья бывают трех типов:
· тройчатосложные - состоящие из трех пластинок, как у той же малины, клевера или кислицы;
· пальчатосложные - состоят из нескольких пластинок, расходящихся от единого центра, напоминают ладонь, хотя количество «пальцев» может быть разным: каштан, люпин.
· перистосложные листья - листочки симметричными парами расположены по обе стороны рахиса, как у акации, грецкого ореха. Если сложный лист заканчивается одним непарным листиком на вершине - это непарноперистосложный тип листа (рябина, ясень). Если же на конце «лишнего» листа нет, перед нами парноперистосложный тип (горох, шиповник).
Разнообразие листовых пластинок
Природа создала огромное разнообразие форм листа. Виды растений в пределах одного рода могут иметь лист совершенно разной формы, как, например, у фикусов: сравните инжир и фикус Бенджамина. Давайте рассмотрим примеры разных форм листа по двум признакам - какова общая форма листовой пластинки и какой абрис имеет ее край.
Форма пластинок
1. Округлые (сенполия, кувшинка, осина).
2. Яйцевидные (крапива, граб, жасмин, кофейное дерево).
3. Линейные (пырей, осока, пшеница, амариллис, гладиолус).
4. Широколанцетные (ландыш, антуриум, хоста, аспидистра).
Форма края листовой пластинки
1. Цельный край (сирень, подорожник).
2. Зубчатый (яблоня, манжетка).
3. Пильчатый (крапива, рябина, осина, сныть).
4. Выемчатый (монстера, клен).
5. Городчатый (будра, дуб).
Жилкование листовой пластинки
Причудливые линии на поверхности листа - иногда тонкие, прихотливо запутанные, иногда толстые и немногочисленные - это жилки. По жилкам идет как восходящий, так и нисходящий ток воды и микроэлементов. Отчетливо разглядеть жилкование можно на так называемых скелетизированных листьях: они продаются в отделах сухих цветов, в живой природе встречаются поздней осенью, а можно их сделать и самостоятельно, удалив верхние слои листа. Жилкование бывает разных типов.
1. Перистое или сетчатое - по центру листа идет одна главная плотная жилка, вся листовая пластинка покрыта тонкими переплетенными жилками (дуб, крапива, осина).
2. Пальчатое - несколько центральных жилок расходятся веером, от них уже отходят мелкие (клен остролистый, манжетка). Два первых типа жилкования наблюдаются у двудольных растений.
3. Параллельное - крупные прямые жилки идут от основания листа к его кончику (просо, пшеница, ирис).
4. Дуговое - жилки изогнуты дугами, кроме прямой центральной (ландыш, подорожник). Третий и четвертый тип жилкования наблюдается у однодольных растений.
Видоизменения листьев
В процессе эволюции лист пережил множество экспериментов природы, меняя свой внешний вид, приспосабливаясь к окружающим условиям. То разнообразие, которое мы сейчас наблюдаем - результат естественного отбора. Перечислим основные видоизменения.
1. Колючки - у кактусов занимаются конденсацией влаги.
2. Усики - у гороха и чины позволяют растению «ползти», цепляясь за любую опору.
3. Ловчие приспособления насекомоядных растений, например, генлисеи и росянки.
4. Филлодии - имеют разросшийся плоский черешок с функцией фотосинтеза, листовая пластинка редуцирована (австралийские акации).
5. Чешуйки - мелкие, недоразвитые листья, как у ландыша, гороха, а также на корневище пырея.
6. Кроющие чешуи почек - в зимующих почках большинства растений.
7. Кроющие чешуи луковиц и клубнелуковиц (лилия, чеснок, крокус, безвременник).
8. Сочные чешуи луковиц (лилия, тюльпан).
9. Мясистый сочный лист (алоэ, агава).