Стебель

Стебель — осевая часть побега, которая выносит листья к свету, поддерживает генеративные органы, осуществляет транспорт веществ от одних органов к другим, может выполнять запасаю­щую функцию и функцию вегетативного размножения.

Молодые зеленые стебли и стебли кактусов также способны осуществлять функцию фото­синтеза. На поперечном срезе стебли могут иметь округлую, четырехугольную, трехугольную, ребристую и другие формы.

Внутреннее строение стебля. Независимо от формы поперечного сечения и степени одревесне­ния внутреннее строение побега имеет единый план: снаружи они покрыты покровной тканью, под которой располагаются первичная кора и центральный цилиндр с сердцевиной, что не характерно для корня. У травянистых растений покровная ткань в течение всей жизни представлена кожи­цей (рис. 4.33), тогда как у одревесневающих она со временем заменяется пробкой (рис. 4.34).

Первичная кора несет клетки основной и механической ткани, которые выполняют не только защитную, но и запасающую и фотосинтетическую функции.

Центральный цилиндр содержит луб, или флоэму, и древесину, или ксилему, а также серд­цевину. По ситовидным трубкам флоэмы осуществляется нисходящий транспорт воды и раство­ренных в ней органических веществ из листьев в другие органы растения. У древесных растений он может функционировать несколько лет, а затем сплющиваться. В умеренном климате на зиму луб закупоривается во избежание замерзания.

Функцией ксилемы является восходящий транспорт воды и минеральных солей из корня в побег. Ее проводящие элементы также могут функционировать несколько лет, однако позднее они утрачивают проводящую функцию и превращаются в опорные элементы. Между древесиной и лубом у двудольных растений располагается прослойка камбия, который откладывают новые клетки этих тканей, тогда как у однодольных их нет.

Древесину и луб в направлении от сердцевины к первичной коре пронизывают тяжи основной ткани — сердцевинные лучи, имеющие различную ширину. По ним осуществляется радиальный транспорт веществ.

В зависимости от проводящих тканей в центральном цилиндре выделяют два типа строения стебля: пучковое и непучковое. При пучковом строении ксилема и флоэма собраны в отдельные тяжи — проводящие пучки, пронизывающие стебель, что характерено для многих травянистых растений. Характер прохождения пучков у цветковых растений является одним из диагностиче­ских признаков: если пучки расположены по кругу, то это двудольное растение, а если беспоря­дочно — однодольное.

Для древесных и некоторых травянистых растений характерен непучковый тип строения стебля, при котором древесина и луб за­кладываются сплошными кольцами, причем древесина располага­ется ближе к центру стебля, чем луб, а между ними находится кольцо камбия (рис. 4.35). Ежегодно откладывается новое кольцо древесины, вследствие чего на поперечном срезе древесных расте­ний видны годичные кольца, по которым можно подсчитать при­близительный возраст растения. По ним можно также узнать, ка­кие условия были на планете более-менее продолжительное время назад: более широкие годичные кольца свидетельствуют о благо­приятных условиях, а более узкие — о засухах, заморозках и т. д.

В центре стебля располагается сердцевина, представленная основной тканью. Она выполняет запасающую и выделительную функции. Во многих случаях сердцевина разрушается под дей­ствием бактерий и грибов, но у некоторых растений она исчезает как следствие расхождения клеток. Например, в соломине злаков все междоузлия полые, тогда как в узлах сохраняются тоненькие пленки. Такое строение стебля помогает злакам поддерживать колос, который может быть в де­сятки раз тяжелее самой соломины.

Лист

Лист — это боковая часть побега, осуществляющая функцию воздушного питания. Помимо этого он также осуществляет газообмен с окружающей средой через устьица, в том числе транспирацию, может служить запасающим органом и органом вегетативного размноже­ния.

Морфология листа. Лист состоит из листовой пластинки, черешка, основания листа и при­листников и прикрепляется в узле своим основанием к стеблю (рис. 4.36). Основание листа — это расширение черешка, которое может разрастаться и образовывать влагалище, охватывающее сте­бель, как у листьев злаков. При этом влагалище защищает почки и длительно растущие основа­ния междоузлий.

Черешок служит для соединения листа со стеблем. Листья делятся на черешковые и сидячие. Если лист имеет черешок, он называется черешковым, если таковой отсутствует — сидячим.

Прилистники — это парные боковые выросты по бокам осно­вания листа. Обычно они развиваются раньше листовой пластинки и защищают молодой лист, а затем опадают, однако у ряда видов они сохраняются и даже разрастаются настолько, что по размерам превышают сами листовые пластинки. В этом случае они берут на себя фотосинтетическую функцию.

Листовая пластинка — это расширенная плоская наиболее важная часть листа, в которой и происходит фотосинтез.

В зависимости от количества листовых пластинок различают простые и сложные листья. У простых листьев листовая пластинка на черешке только одна, и она опадает вместе с ним, тогда как на сложном листе размещается несколько листовых пластинок, каж­дая из которых может опадать самостоятельно. Сложные листья классифицируют по количеству и размещению листовых пласти­нок. К ним относят пальчатые, непарноперистосложные и пар- ноперистосложные листья. У пальчатых листьев все листовые пластинки отходят от одной точки общего черешка, а у перисто- сложных — из разных точек, у непарноперистосложных листьев этот черешок заканчивается непарным листочком, тогда как у пар- ноперистосложных он отсутствует (рис. 4.37).

Формы листовых пластинок поражают своим разнообразием, среди них есть игловидные, лан­цетные, стреловидные, копьевидные, щитовид­ные, сердцевидные, почковидные, яйцевидные, овальные и т. д. (рис. 4.38). Листовая пластинка может быть цельной или расчлененной. По сте­пени расчлененности выделяют лопастные, раз­дельные и рассеченные листья. Листовой край также не всегда бывает ровным, чаще он пильча­тый, зубчатый, выемчатый и т. д.

Листья различаются и по характеру про­хождения проводящих пучков, или жилок, — жилкованию. Основными типами жилкования являются параллельное, или дуговое, и сет­чатое (перисто-сетчатое и пальчато-сетчатое) (рис. 4.39). Они имеют существенное значение в определении принадлежности растений к клас­сам покрытосеменных (двудольных и однодоль­ных). От основных жилок листа берут начало бо­лее мелкие жилки, соединяющиеся между собой тонкими перемычками.

Окраска, консистенция и другие характери­стики листа также существенно варьируют. Если у алоэ лист мясистый, сизоватый, то у кувшин­ки он тонкий и имеет темно-зеленый цвет. Не­которые листья покрыты опушением, что служит защитой их от избыточного испарения.

Листья бывают крошечными, как у вольфии бескорневой, так и гигантскими многометровыми, как у пальм или виктории ама­зонской, способной выдерживать массу до 40 кг.

Внутреннее строение листа. Снаружи лист покрыт кожицей, снабженной устьицами и покрытой кутикулой. Толщина кожи­цы и покрывающей ее кутикулы, форма замыкающих клеток устьиц, их расположение на листе, а также наличие различных волосков, железок и т. д. зависит от вида растения и условий его произрастания (рис. 4.40).

Мякоть листа представлена основной тканью, выполняющей функцию фотосинтеза. Большинство растений имеют две разно­видности этой ткани — столбчатую и губчатую. Столбчатая, или палисадная паренхима, расположена в 1-2 ряда под верхней кожицей листа, содержит много хлоропластов и осуществляет функцию фотосинтеза. Губчатая, или рыхлая паренхима, образует нижнюю часть листа и имеет большие межклетники. Она обеспечи­вает не только фотосинтез, но и газообмен в листе, в том числе про­цесс транспирации. По ней также осуществляется транспорт веществ из палисадной паренхимы.

Паренхима пронизана проводящими пучками — жилками. По проводящим элементам ксилемы в лист поступают вода и раство­ренные в ней минеральные соли, а по флоэме происходит отток синтезированных в нем органических веществ в молодые растущие и запасающие органы. Механические элементы придают прочность и упругость листовой пластинке. Таким образом, жилки выполняют как проводящую, так и опорную функции.

У многих растений можно наблюдать видоизменения листа, об­условленные выполняемыми ими функциями. К ним относятся ко­лючки кактуса, усики гороха, мясистые листья суккулентов, ловчие листья кувшиночников и др. (рис. 4.41).

Видоизменения побега. Видоизменениям подвержены не только листья и стебли, но и побеги в целом. К ним относятся корневища, клубни, луковицы, столоны, колючки боярышника, усики тыквен­ных, кочаны капусты и даже соцветия.

Корневище — это видоизмененный побег, выполняющий функции запасания и вегетативного размножения. От корня его отличает то, что на нем видны листовые следы, а нарастание происходит в сторо­ну образования надземного побега, тогда как старая часть постепенно отмирает. На корневище образуются многочисленные придаточные корни. Корневища имеются у ириса, купены, ландыша и др.

Клубень — это видоизмененный побег, также выполняющий функции запасания и вегетативного размножения. Он имеет листо­вые следы («бровки») и боковые почки («глазки»). Подземные клуб­ни есть у картофеля, а надземные характерны для капусты коль­раби.

Луковица в основном служит для переживания неблагоприятных условий и вегетативного размножения. Ее стебель сильно укорочен и превращен в донце, а в листьях-чешуях накапливаются питатель­ные вещества в растворенном виде. Почки спрятаны в пазухах ли­стьев. Луковицы характерны для лука репчатого, чеснока и др.

Столоны — это подземные или надземные побеги, служащие для вегетативного размножения. На подземных столонах картофеля за­кладываются и развиваются клубни, а на надземных ползучих сто­лонах («усах») земляники формируются новые розетки.

Цветок

Цветок — это сложный репродуктивный орган покрытосеменных растений, представляющий собой укороченный и видоизмененный побег.

Исключительность цветка как генеративного органа состоит в том, что он совмещает в себе все функции бесполого и полового размножения.

Цветок состоит из цветоножки, цветоложа, околоцветника, тычинок и пестиков (рис. 4.42). При этом цветоножка и цветоложе — это видоизмененный стебель, тогда как остальные части цветка — видоизмененные листья.

В зависимости от размещения на побеге цветки делятся на верхушечные и боковые. Верху­шечными называют цветки, располагающиеся на верхушке побега, а боковыми — находящиеся в пазухе листа.

С помощью цветоножки цветок крепится к побегу. На цвето­ножке могут располагаться один или несколько листочков — при­цветников. Если цветоножка отсутствует, то цветок называется си­дячим.

Цветоложе служит для прикрепления всех частей цветка, в не­которых случаях оно впоследствии разрастается и образует особую структуру, в которой располагаются плоды, как, например, у ши­повника.

Околоцветник служит для защиты генеративной части цветка и привлечения опылителей. Он образован чашечкой и венчиком. Чашечка состоит из чашелистиков, обычно зеленого цвета, служа­щих для защиты тычинок и пестика от повреждения в бутоне. Ча­шелистики могут быть раздельными (свободно- или разделънолист- ная чашечка) и сросшимися (сростнолистная чашечка).

Венчик образован лепестками, как правило ярко окрашен и обеспечивает привлечение опыли­телей. Если лепестки венчика срослись, то венчик называется сростно- или спайнолепестным, в противном же случае — раздельнолепестным.

Околоцветник, имеющий и чашечку, и венчик, называется двойным, а образованный только чашечкой или венчиком — простым. Простой околоцветник, представленный зелеными листоч­ками, называется чашечковидным, характерен для крапивы и конопли. А если он представлен иначе окрашенными листочками — это венчиковидный околоцветник (тюльпан, ветреница). Цветки, вовсе не имеющие околоцветника, называются голыми. Такие цветки присущи в основ­ном ветроопыляемым растениям, в том числе древесным.

В зависимости от формы венчики делят на двугубые, мотыльковые, колокольчатые, воронко- видные, колесовидные, гвоздевидные, язычковые, трубчатые и др. (рис. 4.43).

В цветках могут быть также специальные железки, волоски и нектарники, выделяющие па­хучие вещества — эфирные масла и сладковатую жидкость — нектар, служащие для привлечения опыли­телей.

Непосредственно генеративная сфера цветка представлена тычин­ками и пестиками. Тычинки в цвет­ке могут срастаться или оставаться свободными. Совокупность тычинок в цветке называется андроцеем. Каж­дая тычинка состоит из тычиночной нити, пыльников и связника.

В гнездах пыльников образуется пыльца. Пыльцевое зерно покрыто плотной оболочкой, позволяющей пыльце длительное время сохранять способность к прорастанию. Повы­шение влажности приводит к рас­трескиванию этой оболочки, поэтому большинство растений имеет приспо­собления для защиты пыльцы в цвет­ке от дождя, как, например, поника­ние цветка или самих тычинок.

Пестик является наиболее важ­ной частью цветка, из которой впо­следствии формируется плод. Пестики ли пестики располагаются обычно в центре цветка и состоят из завязи, столбика и рыльца. За­вязь может содержать один или несколько семязачатков, поэтому ее называют одно- или много- гнездной. Совокупность пестиков в цветке называется гинецеем.

Если завязь не срастается с окружаю­щими стерильными частями цветка, а воз­вышается над цветоложем, ее называют верхней (рис. 4.44). Такая завязь присуща бобовым, пасленовым и др. Если происхо­дит полное обрастание завязи элементами околоцветника или цветоложем, что встре­чается значительно реже, она называется нижней, как у тыквенных. Между этими двумя вариантами наблюдается огромное количество промежуточных, которые все вместе получили название полунижней за­вязи (земляника).

Если завязь не срастается с окружаю­щими стерильными частями цветка, а воз­вышается над цветоложем, ее называют верхней (рис. 4.44). Такая завязь присуща бобовым, пасленовым и др. Если происхо­дит полное обрастание завязи элементами околоцветника или цветоложем, что встре­чается значительно реже, она называется нижней, как у тыквенных. Между этими двумя вариантами наблюдается огромное количество промежуточных, которые все вместе получили название полунижней за­вязи (земляника).

Цветок с пестиками и тычинками называют обоеполым. Такие цветки характерны для пода­вляющего большинства покрытосеменных растений, например вишни, яблони, картофеля и мно­гих других. В том случае, если цветок имеет только тычинки, он называется тычиночным, или мужским, а если только пестики — пестичным, или женским. Раздельнополые цветки имеются у кукурузы и тыквы. Однако встречаются и цветки без генеративных органов, как, например, краевые цветки корзинки подсолнечника — они называются стерильными.

В большинстве случаев раздельнополые цветки располагаются на одном растении, и тогда оно называется однодомным, например кукуруза, дуб, бук, ольха, огурец, тыква, дыня, арбуз. У дву­домных же растений мужские и женские цветки находятся на разных растениях — это тополь, облепиха, конопля и др.

Отличительной чертой цветка является упорядоченность расположения его частей: они располагаются не беспорядочно, а чаще всего по спирали или кругами. Вследствие этого через цветок часто можно провести од­ну или несколько плоскостей симметрии. Ес­ли их можно провести несколько, то цветок называется правильным, или актиноморф- ным (капуста, гвоздика, примула), если толь­ко одну — это неправильный, или зигоморф­ный цветок (горох, соя), а если вообще ни одной — асимметричный (валериана лекар­ственная) (рис. 4.45).

Формула и диаграмма цветка. Для удобства в систематике растений используют условные за­писи — формулы и диаграммы цветков.

Формула цветка — это условное обозначение строения цветка буквами, символами и цифра­ми. Тип цветка обозначается следующим образом: — обоеполый (этот значок в формуле часто опускают), ♀ — пестичный, ♂ — тычиночный, ↑ — актиноморфный, ↓ — зигоморфный, — асимметричный цветок. Чашечка обозначается буквой Ч, венчик — Л, тычинки — Т или А, пе­стики — П или Г. Количество членов цветка обозначается по нижнему индексу соответствующей буквы. Если их много, то ставится символ бесконечности. Если они срастаются, то цифра берется в круглые скобки. В случае неравноценности членов цветка их указывают по отдельности и со­единяют знаком «+».

Другим типом схематического обозначения цветка является диаграмма, которая зачастую да­же более информативна, нежели формула, поскольку четко и зримо показывает взаимное рас­положение в цветке всех его членов. Диаграмма цветка — это тип схематического обозначения цветка, который представляет собой проекцию поперечного разреза генеративного органа (рис. 4.46). Ось соцветия в диаграмме обознача­ют маленьким кружком сверху, а кроющий лист — серповидной ду­гой с килем внизу. У верхушечных цветков ось не обозначают. Так же, как и кроющий лист, обозначают прицветники и чашелистики, а лепестки венчика — серповидными дугами, но без киля. Символом тычинок в диаграмме является фигура, напоминающая пыльник или тычиночную нить, а плодолистика — завязь (кроме того, в завязи могут быть обозначены семязачатки). В случае срастания между со­бой фигуры, обозначающих их на диаграмме, соединяют дугами.