Внутреннее строение листа приспособлено к выполняемым им функциям.

Снаружи листовая пластинка покрыта тонкой прозрачной кожицей (эпидермисом). Кожица состоит из одного слоя живых клеток, плотно прилегающих друг к другу, вверху кожица покрыта слоем воска или воскообразного вещества — кутина, который также выполняет защитную функцию. Защитную роль выполняют и волоски (выросты клеток кожицы). Клетки кожицы имеют крупные вакуоли, цитоплазму с ядром и бесцветными пластидами, которые располагаются около клеточной оболочки.

У листьев, расположенных перпендикулярно солнечным лучам (береза, липа, мать-и-мачеха) устьица расположены в нижнем эпидермисе. В верхнем эпидермисе их нет.

У листьев, которые расположены ребром к свету (эвкалипт, ирис, осоки, некоторые злаки), обе поверхности листа освещаются одинаково и устьица образуются на обеих сторонах листа.

У плавающих листьев (кувшинки, кубышки) устьица располагаются только на верхней стороне листа.

Под кожицей находится хлорофиллоносная паренхима (основная ткань листа). Она представлена столбчатой и губчатой паренхимой. Клетки столбчатой паренхимы имеют удлиненную форму, расположены в два-три плотных слоя под верхним эпидермисом. Здесь интенсивно идет фотосинтез. Клетки губчатой паренхимы имеют округлую или продолговатую форму и содержат меньше хлоропластов. Клетки расположены рыхло, между ними образуются крупные межклетники, заполненные воздухом. Губчатая ткань прилегает к нижнему эпидермису. Здесь активно идут транспирация и газообмен.

В листьях, у которых обе стороны освещаются равномерно (рожь, пшеница, ирис, эвкалипт и др.), основная ткань не дифференцируется на столбчатую и губчатую.

Проводящие и механические ткани листьев представлены ксилемой и флоэмой. Они образуют систему проводящих пучков (жилок). В проводящих пучках флоэма обращена к нижней стороне пластинки листа, ксилема — к верхней. Проводящие пучки листа содержат также механическую ткань — волокна или отдельные клетки с утолщенными одревесневшими оболочками.

10. Видоизмененные побеги выполняют функции запаса питательных веществ, воды, закрепление на опоре, обеспечивают перезимовку растений, защищают от поедания животными и т. д.

Видоизмененные побеги могут быть подземными и надземными. К подземным побегам относятся корневище, клубень, луковица, клубнелуковица.

Корневище — подземный долговечный побег многих трав (ландыш, ветреница, земляника, валериана, ирис). Корневище от корня отличается рядом признаков:

а) на корневище имеются узлы с недоразвитыми листьями и междоузлиями. В узлах на корневище развиваются придаточные корни;

б) молодая часть корневища заканчивается верхушечной почкой.

Клубень — подземный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества (крахмал, реже масла). Клубни стеблевого происхождения встречаются редко — у картофеля, земляной груши (топинамбура). В клубне различают основание и верхушку. На верхушке находится больше почек, при основании их меньше.

Луковица — подземный укороченный побег с сочными чешуевидными листьями, прикрепленными к короткому стеблю, называемому донцем (у тюльпанов, нарциссов, лилий, крокусов). На верхушке донца располагается верхушечная почка, в пазухах сочных чешуи — боковые почки, дающие начало молодым луковицам-деткам.

Клубнелуковица (безвременник, гладиолус) внешне напоминает луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем, к которому прикрепляются чешуевидные небольшие листья (орган накопления запасных питательных веществ). В клубнелуковице хорошо развита верхушечная и пазушная почки, дающие начало цветоносному побегу и дочерним клубнелуковицам-деткам.

Видоизмененные надземные побеги:

а) мясистый запасающий стебель у капусты кольраби;

б) видоизмененная почка (зачаточный побег) — кочан капусты;

в) толстые и мясистые черешки листьев у сельдерея и ревеня;

г) стеблевые суккуленты (кактусы, молочай) — у побегов преобладают функции запаса воды в стеблях;

д) листовые суккуленты (алоэ, агава, каланхоэ, очитки, молодило) запасают воду в листьях;

е) колючки. Листья превращены в колючки у кактусов, барбариса; прилистники у белой акации; черешок листа после опадения листовой пластинки у астрагалов; стебель некоторых боковых побегов у дикой яблони, дикой груши, боярышника; у гледичии боковые побеги целиком превращаются в разветвленную колючку;

ж) усики. У гороха, горошков в усики превращается верхняя часть сложного листа, у винограда — побеги;

з) видоизмененные листья. Ловчие аппараты у насекомоядных растений (росянка, пузырчатка, непентес, венерина мухоловка).

Тест 7

1. Запасающий тип ткани относится к:

а) образовательному;

б) покровному;

в) основному;

г) механическому;

д) проводящему.

2. Главный корень хорошо развит у:

а) мхов;

б) папоротников;

в) покрытосеменных двудольных;

г) однодольных.

3. Расположите в правильной последовательности события, происходящие при росте отдельных частей корня:

a) деление клеток;

b) ответвление боковых корней от главного корня;

c) дифференцировка клеток;

d) растяжение клеток.

а) d — с — а — Ь;

б) а — d — с — Ь.

4. Корнеклубни у георгина — это:

а) видоизменения главного корня;

б) видоизменения придаточных корней;

в) видоизменения побега;

г) видоизменения листьев.

5. Кислород для растений:

а) служит запасом минеральных питательных веществ; удерживает воду;

б) необходим для дыхания корней;

в) высвобождает минеральные элементы из органического материала;

г) служит запасом питательных веществ; улучшает структуру почвы.

6. Питательные вещества из клубней в цветки картофеля транспортируются по:

а) ксилеме; б) флоэме.

7. Симподиальное ветвление характерно:

а) от водорослей до плаунов;

б) для многих голосеменных;

в) для большинства покрытосеменных.

8. За поступление воздуха из атмосферы в лист отвечают(-ет):

а) устьица; б) ксилема; в) флоэма.

9. Супротивное листорасположение характерно для:

а) ивы; б) сирени; в) олеандра.

10. Колючки у барбариса имеют происхождение:

а) стеблевое; б) листовое; в) корневое.

Литература

1. Р.Г.Заяц, И.В. Рачковская и др. Биология для абитуриентов. Минск, «Юнипресс», 2009г., с. 61-86.

2. Л.Н. Песецкая. Биология. Минск, «Аверсэв», 2007г., с.120-131.

3. Н.Д. Лисов, Н.А. Лемеза и др. Биология. Минск, «Аверсэв», 2009г, с.70-127.

4. Е.И. Шепелевич, В.М. Глушко, Т.В. Максимова. Биология для школьников и абитуриентов. Минск, «УниверсалПресс», 2007г., с.236-270.

ЛЕКЦИЯ 8. Размножение цветковых растений.

Вопросы:

1. Вегетативное размножение растений.

2. Цветок: его строение и функции. Соцветия.

3. Опыление цветковых растений.

4. Оплодотворение у цветковых растений.

5. Плоды.

6. Строение семян.

1. Вегетативное размножение растений. Различают естественное и "искусственное вегетативное размножение. Естественное вегетативное размножение:

1) видоизмененными побегами:

а) ползучими побегами размножаются земляника, будра, гусиная лапка, клевер белый, клюква, лютик ползучий;

б) корневищами размножаются пырей, ландыш, купена;

в) клубнями размножается картофель;

г) луковицами, они образуются у луков, тюльпанов;

2) корневыми отпрысками размножаются вишня, слива, осина, сирень, малина, иван-чай, бодяк полевой.,У них развиваются почки на корнях. Побеги, развивающиеся из этих почек, называют корневыми, а сами растения — корнеотпрысковыми;

3) отломившимися ветками размножаются ивы, тополя;

4) листьями размножается сердечник луговой.

Искусственное вегетативное размножение

Люди используют те способы вегетативного размножения, которые существуют в природе: усами размножают землянику, из клубней выращивают картофель, делением куста — кустарники, корневыми клубнями размножают георгины, луковицами — тюльпаны, клубнелуковицами — гладиолусы. Однако человек разработал и способы, которые в природе не существуют: культура тканей, прививка, черенкование. Сущность метода культур тканей заключается в том, что из кусочка образовательной (или другой) ткани или даже из одной клетки на питательной среде выращивают растения.

Прививки наиболее широко применяют у плодовых растений. У яблонь при выращивании их из семян не сохраняются ценные качества исходного растения и они становятся дичками. Различают прививку глазком и прививку черенком. Растение, на которое прививают, называют подвоем, а растение, которое прививают — привоем. Способы прививки черенком: в приклад (камбий на камбий), в расщеп, под кору. Черенком называют часть любого вегетативного органа — побега (стебля, листа), корня. Из черенка путем регенерации вырастает новое растение.

Размножение черенками:

а) зелеными облиственными побеговыми черенками размножают традесканцию, пеларгонию, колеус;

б) безлистыми черенками (участок молодого стебля с несколькими почками) можно размножать крыжовник, смородину, тополь, иву;

в) листовыми черенками размножают бегонии, глоксинии, фиалку узамбарскую, сансевьеру (щучий хвост);

г) корневыми черенками можно размножать малину, бодяк, осот полевой;

д) отводки применяют при размножении крыжовника, липы. При этом нижние ветви пригибают к земле, прижимают их деревянными шпильками и присыпают землей.

Значение вегетативного размножения:

1. При вегетативном размножении новое поколение имеет все качества материнского растения, что позволяет сохранять сорта растений с ценными признаками.

2. При формировании поросли от корней или пня растение уже имеет мощную корневую систему и оно более конкурентоспособное по сравнению с проростками.

3. Вегетативное размножение способствует довольно быстрому расселению растений и таким образом «захвату» новых территорий.

Недостатки:

При многократном повторении вегетативного размножения происходит «старение» исходного растения, что снижает его устойчивость к неблагоприятным условиям среды и болезням.

2. Цветок: его строение и функции. Соцветия

У всех цветковых растений органом семенного размножения является цветок. Только после цветения, опыления и оплодотворения у растений образуются плоды и семена.

Цветок — это видоизмененный укороченный побег, все части которого приспособились для образования плодов и семян (рис. 1). Ось цветка называют цветоножкой, верхняя расширенная часть ее образует цветоложе, к которому прикрепляются все другие элементы цветка. Наружными элементами цветка являются чашелистики. Совокупность чашелистиков — это чашечка. Внутри чашечки располагается венчик цветка, образованный лепестками.

Рис.1. Строение цветков с двойным и простым околоцветником

И чашечка, и лепестки могут быть свободными (яблоня, вишня, груша) или сросшимися (колокольчик, тыква, картофель). Чашечку и венчик вместе называют околоцветником. Он выполняет двойную функцию: защищает тычинки и пестики; привлекает насекомых-опылителей.

Околоцветник бывает двойным, если он состоит из чашечки и венчика (яблоня, груша, колокольчик, картофель), и простым, если представлен или венчиком (тюльпан), или чашечкой (свекла).

Каждая тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника, в котором формируется пыльца (пыльцевые зерна). Пыльцевые мешки являются микроспорангиями, в которых формируются споры. Здесь же в спорангиях споры прорастают, образуя мужские гаметофиты (пыльцевые зерна) с мужскими гаметами — спермиями.

Пестик имеет три части: завязь, столбик и рыльце.

Столбик может отсутствовать, и тогда рыльце называют сидячим (у мака). В завязи расположены семязачатки, содержащие женские гаметы (яйцеклетки).

Семязачатки представляют собой мегаспорангии, в которых формируются мегаспоры. В семязачатке мегаспора прорастает и образует женский гаметофит с женской гаметой — яйцеклеткой. Женский гаметофит у покрытосеменных более редуцирован,чем у голосеменных, и представлен обычно семью клетками. Если у цветка есть и пестики и тычинки, он называется обоеполым, так как имеет женские и мужские гаметы (яблоня, розы, лилия). Некоторые цветки имеют только пестики — их называют пестичными (женскими), или только тычинки, тогда их называют тычиночными, или мужскими.

Если женские и мужские цветки (или обоеполые) размещаются на одном растении, такие растения называются однодомными (тыква, огурец, кукуруза, яблоня), если на разных растениях — двудомными (тополь, ива, облепиха, клей американский).

В каждом цветке можно провести или одну ось симметрии (горох, шалфей, клевер, акация белая, фиалки), тогда цветок называется неправильным, или несколько (тюльпан, колокольчик, вишня, яблоня, тыква), тогда цветок является правильным.

Формулы цветков. Обозначения: Ч — чашечка, Л — лепестки, Р — простой околоцветник, Т — тычинки, П — пестик.

Справа внизу около каждого значка ставят цифрой количество элементов, а слева перед буквами — значки правильности или неправильности и отношение к полу. Формула цветка яблони:

— цветок правильный, обоеполый, с двойным

околоцветником, в котором пять чашелистиков и лепестков, тычинок много (знак бесконечности), пестиков пять сросшихся. Формула цветка белой акации:

т. е. неправильный цветок, с двойным околоцветником, в котором чашелистики срослись все, в венчике два лепестка срослись, а три — свободные. Тычинок десять, сросшихся и один пестик.

Группы цветков называют соцветиями (рис. 2).

Соцветия, имеющие одну ось, на которой на цветоножках или без них располагаются цветки, называются простыми. Соцветия, у которых от главной оси могут отходить оси второго порядка (боковые) с цветками, — сложные соцветия.

Простые соцветия:

• кисть (белая акация, черемуха, ландыш, пастушья сумка);

• простой колос (подорожник, ятрышник);

• початок (кукуруза);

Рис. 2. Типы соцветий

• корзинка (подсолнечник, одуванчик, ромашка, астра);

• головка (клевер);

• простой зонтик (вишня, примула);

• щиток (груша, спирея калинолистная).

Сложные соцветия состоят из простых, расположенных на главной оси:

• метелка (сирень, овес, мятлик, тростник);

• сложный зонтик (укроп, морковь, петрушка);

• сложный колос (рожь, пшеница, пырей). Биологическое значение соцветий состоит в том, что мелкие цветки в них более заметны и насекомые быстрее их находят. Это повышает гарантии опыления. Опыление проходит более продуктивно. Распускаются соцветия не одновременно, поэтому при поздних весенних заморозках, если часть цветков и погибнет, то нераспустившиеся останутся целыми и обеспечат образование семян.

3. Опыление цветковых растений

Опыление — перенос пыльцевых зерен (пыльцы) с тычинок на рыльца пестиков. Различают самоопыление и перекрестное опыление. При самоопылении пыльцевые зерна попадают на рыльце пестика того же цветка. Перенос пыльцы с тычинок одного цветка на рыльце пестиков других называется перекрестным опылением.

Перекрестное опыление может осуществляться насекомыми (яблоня, слива, вишня, мак, тюльпан, акация белая), ветром (осоки, пырей, ольха, орешник, дуб, береза), птицами, водой (элодея, валлиснерия).

При перекрестном опылении зигота образуется из гамет, принадлежащим разным растениям, поэтому новый организм будет иметь признаки двух растений, а значит, более широкий набор приспособительных признаков.

У насекомоопыляемых растений образуется много пыльцы (она служит питанием для многих насекомых), поверхность пыльцевых зерен липкая или шероховатая, околоцветник крупный, яркий; мелкие цветки, как правило, собраны в соцветия.

Для привлечения насекомых у многих растений (клевер, тыква) служат и нектарники, которые выделяют нектар — жидкость с большим содержанием сахаров.

Многие цветки выделяют большое количество эфирных масел — они своим запахом привлекают насекомых (акация белая, розы, некоторые виды лилии, ландыш, черемуха и др.). Запах может быть и неприятный. Цветки с запахом тухлого мяса, навоза привлекают жуков, мух.

Некоторые растения опыляются только каким-то одним видом насекомых. Например, цветки клевера с длинной трубкой опыляются только шмелями, которые имеют длинный хоботок. Они же опыляют и цветки львиного зева, шалфея.

Ветроопыляемые растения, наоборот, имеют простые цветки — околоцветник отсутствует или плохо развит, тычинки длинные, свисающие. Пыльцы образуется много, она мелкая, невесомая и легко переносится ветром.

4. Оплодотворению у цветковых растений предшествует формирование мужского и женского гаметофитов.

Каждая тычинка состоит их пыльника, который содержит четыре пыльцевых мешка, производящих пыльцу, и тычиночной нити, содержащей проводящий пучок, по которому в пыльник поступают питательные вещества и вода.

Пыльцевые мешки содержат микроспороцисты, или материнские клетки микроспор. Каждый микроспороцист претерпевает мейоз и образует четыре пыльцевых зерна (рис. 3).

После мейоза можно видеть тетрады (группы по четыре) молодых пыльцевых зерен. У каждого пыльцевого зерна образуется толстая стенка, поверхность которой имеет узор, специфичный для вида или рода. На этой стадии пыльцевое зерно эквивалентно микроспоре. Его ядро делится надвое путем митоза, образуя генеративное ядро и ядро пыльцевой трубки. После этого содержимое пыльцевого зерна можно рассматривать как эквивалент мужского

Рис. 3. Развитие пыльцевых зерен

гаметофита, поскольку из генеративного ядра в дальнейшем образуются мужские гаметы.

Наружная стенка пыльцевого зерна (экзина), состоит из спорополленина — материала близкого к кутину и суберину, но более стойкого, чем оба этих вещества. Спорополленин — одно из самых устойчивых веществ, существующих в природе, и благодаря этому оболочки пыльцевых зерен сохраняются не изменяясь, на протяжении длительного времени, иногда миллионов лет.

Существует наука — палинология, или наука пыльцевого анализа. Изучая пыльцевые зерна, относящиеся к определенному времени и сохраненные в определенном месте, можно установить, какие там росли растения. Особенно обильным источником пыльцевых зерен служит торф.

В завязи пестика образуется один или несколько семязачатков. Главную часть семязачатка составляет нуцеллус, окруженный двумя защитными покровами — интегументами. На одном конце семязачатка имеется маленькая пора — микропиле. В нуцеллусе, у его микропилярного конца, начинает развиваться одна материнская клетка мегаспоры — материнская клетка зародышевого мешка. Эта диплоидная клетка делится путем мейоза и образует гаплоидную мегаспору, или зародышевый мешок (рис. 4).

Зародышевый мешок растет, его ядро делится путем митоза, и теперь его содержимое можно рассматривать как женский гаметофит. В результате дальнейших митозов образуется восемь ядер; одно из них — ядро женской гаметы. Два полярных ядра перемещаются к центру зародышевого мешка и сливаются, превращаясь в одно диплоидное ядро.

Как только на рыльце попадает пыльцевое зерно, эпидермальные клетки рыльца выделяют раствор сахарозы, который стимулирует прорастание пыльцевого зерна и, возможно, используется для его питания. Сквозь одну из пор, имеющихся в стенке пыльцевого зерна, выходит пыльцевая трубка, которая быстро растет вниз внутри столбика, направляясь к завязи. Ее рост сопровождается секрецией ферментов и регулируется ядром пыльцевой трубки. Рост пыльцевой трубки стимулируют ауксины, вырабатываемые гинецеем, а к завязи ее направляют определенные вещества (хемотропизм).

Во время роста пыльцевой трубки генеративное ядро делится митотически, образуя два мужских ядра, представляющие собой мужские гаметы. В отличие от спермиев низших растений они неподвижны и могут добраться до женской гаметы только с помощью пыльцевой трубки. Пыльцевая трубка проникает в семязачаток через микропиле, кончик трубки разрывается, освобождая мужские гаметы вблизи зародышевого мешка, в который они проникают. Одно ядро сливается с женской гаметой, образуя диплоидную зиготу, а другое — с диплоидным ядром, образуя триплоидное ядро эндосперма. Такое двойное оплодотворение свойственно только цветковым растениям.

Рис. 4. Развитие зародышевого мешка и женской гаметы (в семязачатке)

Процесс двойного оплодотворения был открыт русским ботаником С. Г. Навашиным в 1898г. После оплодотворения семязачаток называют уже семенем, а завязь — плодом.

5. Плоды

Плод характерен только для цветковых растений. Это многоклеточный орган растений, формирующийся из завязи цветка после двойного оплодотворения. Плод состоит из околоплодника и семян.

Плод защищает семена от неблагоприятных воздействий внешней среды, следовательно, гарантия появления новых особей возрастает. Плоды обеспечивают распространение семян птицами, млекопитающими, ветром, водой и т. д.

Снаружи расположен околоплодник, т. е. разросшиеся стенки завязи пестика, под которыми находятся семена. Питательные вещества могут быть в околоплоднике (огурцы, дыня, арбуз, вишня, слива) или в семенах (каштан, орех, фасоль, боб, зерновки злаков).

Классификация плодов

Среди огромного разнообразия плодов наиболее распространены следующие.

Костянка — сочный плод, у которого внутренний слой околоплодника деревянистый и образует косточку, внутри которой расположено семя. Наружный слой околоплодника — кожица, средний — сочная мякоть (вишня, слива, абрикос, черемуха, алыча).

Ягода — сочный многосемянный плод, у которого, в отличие от костянки, нет деревянистого слоя, семена располагаются в сочной мякоти (помидор, виноград, смородина, черника).

Яблоко — сочный многосемянный плод (яблоня, груша, рябина). В образовании плода участвуют кроме завязи и другие элементы цветка (цветоложе, околоцветник).

Зерновка — сухой односемянный невскрывающийся плод с тонким околоплодником, сросшимся с кожурой семени (рожь, пшеница, кукуруза, рис).

Семянка — сухой односемянный невскрывающийся плод с кожистым околоплодником, не срастающимся с кожурой семени (подсолнечник, одуванчик, мать-и-мачеха).

Орех — сухой односемянный невскрывающийся плод с деревянистым околоплодником (орешник, липа, дуб). Нельзя называть орехами плоды грецкого ореха. Его плод — сухая костянка.

Боб — сухой многосемянный плод, в котором семена прикреплены к стенкам плода (горох, фасоль, люпин).

Стручок — сухой многосемянный вскрывающийся плод, у которого семена крепятся к перегородке, разделяющей плод на две части (капуста, редька, репа, пастушья сумка).

Коробочка — многогнездный многосемянный плод, образованный несколькими плодолистиками (хлопчатник, мак).