Строение цветкового растения: корень, цветок и плод

Реферат

на тему: «Строение цветкового растения: корень, цветок и плод»

КОРЕНЬ — ВЕГЕТАТИВНЫЙ ОРГАН. КОРНЕВЫЕ СИСТЕМЫ

 

Корень — осевой подземный орган, радиально симметричный, нарастающий в длину благодаря делению и последующему росту клеток в области верхушечной образовательной ткани.

Функции корня. Корень укрепляет растение в почве, поглощает из нее воду и минеральные соли, накапливает в клетках запасные вещества, синтезирует ряд жизненно важных для растения соединений (аминокислоты, гормоны, витамины и др.); втягивает в почву у многолетних растений основания побегов с почками возобновления; проводит растворы питательных веществ по проводящим тканям; дает начало (при наличии придаточных почек) новым надземным (корнеотпрысковым) побегам, которые, отделяясь от материнского, становятся самостоятельными растениями. Движение растворов по сосудам в восходящем направлении обеспечивается так называемым корневым давлением, активным нагнетанием растворов в сосуды живыми клетками корня.

Зоны корня. Верхушка корня (конус нарастания) защищена чехликом (колпачком), образованным несколькими слоями клеток. Под колпачком находится зона деления; над ней — зона активного роста; здесь клетки растут, значительно увеличивая свои размеры. Затем они начинают изменяться (дифференцироваться) и приобретают вид и свойства, которые соответствуют той ткани, в состав которой они войдут. Эту часть корня называют зоной дифференциации. За ней, выше по корню, находятся постоянные ткани, первичные по происхождению, так как начало им дали клетки первичной верхушечной образовательной ткани. Это — покровная ткань, или ризодерма, основная и проводящая ткани. Часть клеток ризодермы образует выросты — корневые волоски. Благодаря корневым волоскам, врастающим в почву, увеличивается всасывающая поверхность корня и возрастают его опорные свойства. Участок корня с ризодермой называют зоной всасывания или зоной корневых волосков. Выше этой зоны покровная всасывающая ткань (ризодерма) отмирает и слущивается. Однако протяженность зоны (1—4 мм) не сокращается, так как со стороны зоны дифференциации идет ее восстановление по мере роста корня в длину. Выше зоны всасывания, где ризодерма отсутствует, защитную функцию выполняет наружный слой клеток коры — экзодерма. Защитные качества экзодермы повышаются в результате опробковения ее оболочек; клетки этой ткани плотно прилегают друг к другу.

За зоной всасывания следуют зона ветвления (здесь отрастают боковые корни) и проведения веществ. Между зонами корня резких границ нет.

Внутреннее строение корня. Под микроскопом на поперечном срезе корня в зоне всасывания видно его строение на клеточном и тканевом уровнях (рис. 12). На поверхности корня — ризодерма, под ней — кора. Наружный слой коры — экзодерма, вовнутрь от нее — основная паренхима. Ее тонкостенные живые клетки выполняют запасающую функцию, проводят растворы питательных веществ в радиальном направлении — от всасывающей ткани к сосудам древесины. В них же происходит синтез ряда жизненно важных для растения органических веществ. Проведение веществ в коре осуществляется по симпласту (через протопласт клеток) и по апопласту (по межклетникам и оболочкам клеток). Внутренний слой коры — эндодерма. Растворы питательных веществ, поступающие из коры в центральный цилиндр, через клетки эндодермы проходят только по симпласту. Пройти растворам по апопласту через эндодерму невозможно из-за отсутствия межклетников и наличия у эндодермальных клеток видоизмененных оболочек, не пропускающих растворы.

Кора окружает центральный цилиндр корня. Она граничит со слоем клеток, долго сохраняющих способность к делению. Это перицикл. Клетки перицикла дают начало боковым корням, придаточным почкам (они есть, например, на корнях облепихи, осины, осота полевого, малины) и вторичным образовательным тканям (если таковые закладываются). Вовнутрь от перицикла, в центре корня, находятся проводящие ткани: луб и древесина. Вместе они образуют радиальный (по взаимному расположению луба и древесины) проводящий пучок.

Разнообразие корней по происхождению. Корни по происхождению разные. Это — главный корень, начало которому дает корень зародыша семени; его еще называют корнем I порядка; боковой корень — корень, возникший сбоку на другом корне благодаря его ветвлению. Боковые корни могут быть II порядка (появляются сбоку на корне I порядка), III порядка и т. д. Придаточный корень образуется на побеге.

Корневая система. Совокупность всех корней растения называют корневой системой. По форме она может быть мочковатой (например, у лютика едкого, первоцвета весеннего, пшеницы мягкой) и стержневой (у лопуха большого, клевера горного, одуванчика лекарственного) (рис. 13). Мочковатая корневая система образована придаточными корнями; главный корень отсутствует, а если он сохраняется, то не выделяется среди придаточных; ветвясь, придаточные корни дают начало боковым. В стержневой корневой системе преобладающим является главный корень; все другие корни занимают подчиненное положение.

ВИДОИЗМЕНЕНИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ ОРГАНОВ

 

Видоизменения надземных побегов. Их функции. Столоны — удлиненные ползучие побеги, часто с чешуевидными листьями, живущие не более года и дающие начало новым особям. У земляники в быту такие побеги называют «усами». Колючка — видоизмененный побег (боярышник, облепиха) или его часть, обычно верхушка (облепиха) или только лист (барбарис), которые выполняют защитную функцию. Усик — видоизмененный побег (виноград, тыква) или лист (горох, горошек), выполняющий опорную (цепляющуюся) функцию. У водозапасающих побегов функцию запаса воды выполняют ткани стебля (кактус) или ткани листьев (молодило).

Видоизменения подземных побегов. Их функции. Столоны — удлиненные побеги обычно с чешуевидными листьями. Побеги сохраняются меньше года; их верхушка видоизменяется или в клубень (картофель, седмичник европейский), или в луковицу (пролеска двулистная, тюльпан шренка). Возможно выполнение запасающей функции листьями столона — утолщенными чешуевидными или основаниями зеленых (адокса мускусная). У столона ярко выражена функция расселения растений по территории и размножения.

Корневище — многолетний подземный побег, удлиненный (пырей ползучий, горошек мышиный) или укороченный (чина весенняя, купена), с чешуевидными или зелеными листьями (или с теми и другими). Он выполняет функцию запаса питательных веществ, расселения и размножения растения, переживания неблагоприятного периода в году.

Клубень — побег с утолщенным стеблем и чешуевидными листьями. Выполняет функцию размножения, запаса питательных веществ, переживания неблагоприятного периода. Клубни свойственны картофелю, топинамбуру.

Луковица — побег с чрезвычайно укороченным стеблем — донцем, сочными листьями, выполняющими запасающую функцию; пазушные почки, видоизменяясь, превращаются в дочерние луковицы — детки; они обеспечивают размножение растения. В состоянии луковицы растение переживает неблагоприятный для вегетации период (лилия, гиацинт).

Видоизменения корней. Их функции. Корнеплод — сложный видоизмененный орган; в его образовании участвуют основание главного корня и основание стебля главного побега. Доля корня и стебля у корнеплодов разных растений неодинаковая: у моркови значительно преобладает корень, у столовой свеклы — стебель. Корнеплод выполняет запасающую функцию.

Корневые клубни — утолщенные придаточные корни (весь корень — у чистяка лютичного или его часть — у любки двулистной). Они выполняют запасающую функцию и нередко — функцию размножения. В последнем случае корневой клубень, отходящий от стебля, обычно его узла, связан с пазушной почкой, с которой и отделяется от материнского растения.

Корни опорные (столбовидные) — придаточные корни, образующиеся на ветвях дерева. Они растут вниз, а достигнув почвы, углубляются в нее (фикус бенгальский). Корни опорные — ходульные, отходят от нижней части стебля и служат дополнительной опорой (панданус, кукуруза). Корни опорные — досковидные, образуются в нижней части ствола и служат дополнительной опорой для дерева (фикус каучуконосный). Корни опорные — прицепки (например, у плюща), обеспечивающие удержание побега на вертикальной поверхности: стене, заборе, стволе другого растения.

Воздушные корни эпифитов (растений, которые поселяются на других растениях и используют их как опору) впитывают влагу и растворенные в ней вещества из воздуха (представители семейства орхидных, ананасовых).

Корни-присоски, поглощающие питательные вещества из тканей другого растения. Такие корни свойственны растениям-паразитам, живущим за счет других растений, на которых паразитируют (заразиха). Такие корни есть и у полупаразитов (погремок, марьянник). Полупарази-ты имеют зеленые побеги и способны к фотосинтезу, однако при этом паразитируют на корнях другого растения.

ЦВЕТОК — ГЕНЕРАТИВНЫЙ ОРГАН. СОЦВЕТИЯ

Цветок — орган семенного размножения. В цветке различают следующие части от периферии к центру: околоцветник, тычинки, пестик (или пестики). Околоцветник состоит из чашечки и венчика. Чашечка окружает венчик, который находится внутри чашечки. Такой околоцветник называется двойным. Иногда околоцветник не разделен на чашечку и венчик. Это околоцветник простой.

Так, яблоня, горох, колокольчик, картофель — растения с двойным околоцветником. Тюльпан, ландыш, лук, дуб, береза — растения с простым околоцветником. Верба, тополь — растения без околоцветника (цветки «голые»).

Чашечка иногда состоит из отдельных чашелистиков. Тогда ее называют раздельнолистной. У других растений чашелистики срастаются друг с другом. Тогда чашечка сростнолистная. Также и венчик может быть раздельнолепестным и сростнолепестным. Так, яблоня, шиповник, лютик, герань — растения с раздельнолепестным венчиком; колокольчик, табак, сирень — растения со сростнолепестным венчиком.

Часто через цветки можно провести несколько плоскостей симметрии. Такие цветки называют правильными (лилия, гвоздика, огурцы). Иногда можно провести только одну плоскость. Такие цветки называют неправильными (шалфей, горох, львиный зев).

Тычинка состоит из пыльника на тычиночной нити. Внутри пыльника образуется пыльца. Количество тычинок в цветке может быть самое разнообразное: у орхидей — 1; у пшеницы и других злаков — 3; у вишни — до 30; у шиповника — до 100; у некоторых кактусов — до 1000.

Пестик чаще в цветке один (реже их несколько). Пестик состоит из рыльца, столбика и завязи. В завязи образуются семязачатки, а после опыления и оплодотворения — семена. Завязь бывает верхняя и нижняя. Верхняя завязь располагается выше остальных частей цветка. Она свободная, ее легко выделить из цветка. Нижняя завязь находится под остальными частями цветка. Ее нельзя выделить, не разрушая цветок. Горох, картофель, редька, гвоздика — растения с верхней завязью. Подсолнечник, огурцы, колокольчик — растения с нижней завязью.

Цветки, которые имеют тычинки и пестики, называются обоеполыми. Есть растения, у которых тычинки и пестики располагаются в разных цветках. Такие цветки — либо тычиночные (мужские), либо пестичные (женские). Женские и мужские цветки иногда находятся на одном и том же растении (однодомные) или на разных (двудомные). Например, тыква, береза, кукуруза — растения однодомные. Тополь, верба, конопля — растения двудомные.

Все части цветка находятся на цветоложе — осевой части цветка. Часто под цветком хорошо заметна цветоножка. Если цветоножки отсутствуют, цветки называют сидячими (например, подорожник).

Соцветия. Цветки редко образуются поодиночке. Обычно они собраны в более-менее компактные группы — соцветия. Соцветия могут быть простые и сложные. Простые соцветия имеют только главную ось. Сложные соцветия помимо главной оси имеют и боковые оси, на которых и расположены цветки.

Число цветков в соцветиях самое разное, как и размеры соцветий. Самые крупные соцветия у пальм и агав — до десятков тысяч цветков и 14 м в длину.

ОПЫЛЕНИЕ И ОПЛОДОТВОРЕНИЕ

Опыление — перенос пыльцы с тычинок на рыльце пестиков. Различают следующие виды опыления.

Перекрестное опыление — перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльца пестиков другого. В умеренных широтах оно происходит посредством ветра или насекомых-опылителей. Последних привлекает пыльца и сладкий сок — нектар. Признаки цветков насекомоопыляемых растений: обоепол ость цветков; крупные размеры цветков или крупные заметные соцветия, иногда сами похожие на цветки (васильки, ромашки); яркая окраска околоцветника; клейкая пыльца; крупные размеры пыльцевых зерен; сильный запах.

Запах особенно важен для привлечения насекомых, он ощущается ими иногда на расстоянии в несколько километров. Часто насекомых привлекают запахи, для нас совершенно неприятные (тухлой рыбы, навоза).

Одни цветки посещаются самыми разнообразными насекомыми, другие — немногими, иногда даже одним видом. Есть определенная приуроченность групп насекомых к типам цветков. Мухи посещают цветки в компактных соцветиях с открыто расположенными нектарниками. Шмели — неправильные, часто двугубые цветки с нектаром в основании не очень длинной трубки венчика. Бабочки опыляют правильные сростнолепестные цветки с сильным ароматом. Трубка венчика иногда очень длинная, но хоботки у бабочек могут достигать 10 и даже 20 см.

Признаки цветков ветроопыляемых растений: мелкие размеры; невзрачный, часто простой околоцветник; нередко раздельнополые цветки; отсутствие запаха; мелкая сухая пыльца. Ветроопыляемые растения часто растут большими скоплениями (березовые рощи, заросли тростника).

Самоопыление очень распространено у культурных растений. Для дикорастущих оно очень важно как резерв опыления (например, идут дожди — насекомые не летают).

Искусственное опыление осуществляется человеком, во-первых, для выведения новых сортов, во-вторых, для повышения урожая. Например: кукуруза — ветроопыляемое однодомное растение. Мужские цветки в соцветиях в метелках, женские — в початках. В безветренную погоду пыльца осыпается, поэтому полезно собирать пыльцу, а затем наносить на рыльца женских цветков.

Оплодотворение. Пылинки (пыльцевые зерна) образуются в большом количестве внутри пыльников. Когда они вскрываются, пыльцевые зерна освобождаются и могут попасть на рыльца пестиков. Пылинки очень разнообразны по размерам (самые крупные 0,5 мм в диаметре), форме, строению поверхности. Каждому виду растений свойственны свои пыльцевые зерна. Детально изучив пыльцу, ученые могут сказать, к какому растению она относится, но это можно выяснить лишь с помощью очень сильных микроскопов и специальных методов обработки пыльцы.

На рыльце пестика пыльца прорастает, образуя длинные и тонкие пыльцевые трубки. Они растут по направлению к семязачаткам, которые находятся в завязи.

Снаружи семязачатка находятся покровы из нескольких слоев клеток. Внутри расположен зародышевый мешок из нескольких клеток. Одна из них — женская гамета — яйцеклетка, другая, в центре зародышевого мешка, — центральная клетка.

На переднем конце пыльцевой трубки имеются две мужские гаметы — спермин. Сами двигаться они не могут, а продвигаются к зародышевому мешку благодаря росту пыльцевой трубки. Она проникает в зародышевый мешок через канал в покровах — через пыльцевход. Затем происходит двойное оплодотворение:

1-й спермий + яйцеклетка - зигота -> зародыш

2-й спермий + центральная клетка —> эндосперм

Таким образом, эндосперм у цветковых растений возникает после оплодотворения, а не до него, как у голосеменных.

Семязачаток превращается в семя, которое состоит из следующих частей: семенная кожура, возникшая из покровов семязачатка; эндосперм, появившийся после слияния центральной клетки с одним из спермиев; зародыш, сформировавшийся из зиготы. Из стенки завязи образуется стенка плода, называемая околоплодник.

Двойное оплодотворение (открыл его С. Г. Навашин в 1898 г.) происходит только у цветковых растений.

ПЛОД — ГЕНЕРАТИВНЫЙ ОРГАН

Плоды могут быть односемянные и многосемянные, сочные и сухие. Обычно вскрываются сухие многосемянные плоды, а остальные не вскрываются. Назовем основные типы плодов.

Костянка — сочный односемянный плод с тремя слоями околоплодника: наружный — кожица, средний — сочная мякоть, внутренний — косточка; внутри плода находится семя (примеры: вишня, слива, персик).

Ягода — многосемянный или односемянный плод с сочной мякотью, но без косточек (могут быть только семена с твердой кожурой). Примеры: помидор, виноград.

Яблоко — многосемянный плод с сочной мякотью, в котором принимают участие кроме завязи другие части цветка (яблоня, груша, рябина).

Тыквина — сочный, многосемянный плод, с толстым кожистым наружным слоем околоплодника. К тыквинам принадлежат сочные крупные плоды, достигающие нескольких десятков килограммов (тыква, огурец, дыня, арбуз).

Боб — сухой многосемянный плод, без перегородки внутри, вскрывающийся двумя створками (горох, бобы, соя).

Стручок — сухой многосемянный плод, с перегородкой внутри, вскрывающийся двумя створками (например, капуста, горчица).

Коробочка — сухой многосемянный плод, вскрывающийся дырочками, несколькими створками, зубчиками, крышкой (например, мак, тюльпан, гвоздика).

Зерновка — сухой односемянный плод, с тонким околоплодником, срастающимся с семенной кожурой (например, рожь, пшеница, кукуруза).

Семянка — сухой односемянный плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с семенной кожурой (например, подсолнечник, одуванчик).

Орех — сухой односемянный плод с очень твердым околоплодником (например, орешник, липа).

Желудь — сухой односемянный плод с более мягким кожистым околоплодником (например, дуб).

Плоды и семена распространяются следующим образом:

- по воде (кокосовая пальма, различные водные растения);

- по воздуху (плоды березы, клена, ясеня имеют крылышки; плоды одуванчика, бодяка снабжены летучками из волосков);

- посредством животных (сочные плоды с яркой окраской поедаются птицами, а семена, защищенные кожурой, не перевариваются и выбрасываются с пометом); сухие тяжелые плоды (орехи, желуди, каштаны) перетаскиваются белками, бурундуками, которые ими питаются; сухие плоды с прицепками, как череда, гравилат, цепляются к шерсти животных и к одежде человека; семена с сочными придатками активно распространяются муравьями (например, чистотел, кислица); саморазбрасыванием (так называемые плоды баллисты активно разбрасывают семена, как бы стреляют семенами: недотрога, бешеный огурец, желтая акация).