37. Эволюция тела растительных организмов. Органы высших растений. Вегетативные органы, морфолого-анатомическая и функциональная целостность.
Необходимость усложнения тела и расчленения его на разные органы у водорослей отсутствует, так как все их клетки находятся в одинаковых условиях (температурный режим, освещенность, минеральное питание, газообмен). Каждая клетка водоросли обычно содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.
Однако, выйдя на сушу, предки современных высших растений попали в совершенно иные условия: кислород, необходимый для дыхания, и углекислый газ, используемый для фотосинтеза, растения должны были получать из воздуха, а воду – из почвы. Новая среда обитания не была однородной. Возникли проблемы, которые надо было решать: защита от высыхания, поглощение воды из почвы, создание механической опоры, сохранение спор. Существование растений на границе двух сред – почвы и воздуха – привело к возникновению полярности: нижняя часть растения, погружаясь в почву, поглощала воду с растворенными в ней минеральными веществами, верхняя часть, оставаясь на поверхности, активно фотосинтезировала и обеспечивала все растение органическими веществами. Так появились два основных вегетативных органа современных высших растений – корень и побег.
Такое расчленение тела растений на отдельные органы, усложнение их структуры и функций происходило постепенно в процессе длительной эволюции растительного мира и сопровождалось усложнением тканевой организации.
Первой появилась покровная ткань, обеспечившая защиту растения от высыхания и повреждений. Подземная и наземная части растения должны были иметь возможность обмениваться различными веществами. Вода с растворенными в ней минеральными солями поднималась вверх из почвы, а органические вещества перемещались вниз, к подземным частям растения, не способным к фотосинтезу Это требовало развития проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. В воздушной среде надо было противостоять силам гравитации, выдерживать порывы ветра– это потребовало развития механической ткани.
Орган – это часть организма, имеющая определенное строение, расположение и выполняющая конкретную функцию. Для каждого органа характерна определенная внешняя (морфологическая) и внутренняя (анатомическая) организация. Целостный организм растения состоит из совокупности органов, тесно связанных и объединенных между собой в единое целое и в структурном, и в функциональном отношениях.
Вегетативными органами высших растений являются корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают фотосинтез и дыхание, рост и развитие, поглощение и проведение в теле растения воды и растворенных в ней минеральных солей, транспорт органических веществ, а также участвуют в вегетативном размножении.
38. Корень: определение, функции, виды корней, типы корневых систем. Специализация и метаморфозы корней.
К о р е н ь как подземный орган сформировался у плаунов, хвощей и папоротников. Это обычно ортотропный, радиально-симметричный осевой орган. Корень выполняет следующие функции: поглощает из почвы воду и минеральные вещества; укрепляет растения в почве; резервирует питательные вещества; синтезирует некоторые органические соединения; обеспечивает вегетативное возобновление при наличии придаточных почек; связывает растение с другими организмами почвы. Корень отличается от стебля тем, что не имеет листьев, узлов и междоузлий; не обладает интеркалярным ростом; конус верхушечного нарастания — апекс корня — защищен корневым чехликом.
По происхождению и функциям различают главный корень, боковые и придаточные корни. Главный корень развивается из зародышевого корешка семени и обладает положительным геотропизмом. Обычно на нем из перицикла развиваются боковые корни первого порядка, на них — второго порядка и т. д. На стебле, листьях и их метаморфозах образуются придаточные корни.
Совокупность всех корней растения составляет его корневую систему. Главные и боковые корни формируют стержневую корневую систему. Она преобладает у двудольных и голосеменных растений. Если же главный корень не развит или рано отмирает, что характерно для однодольных растений, тогда придаточные корни формируют мочковатую корневую систему. У некоторых травянистых двудольных растений достаточно хорошо развиты все виды корней, т. е. корневая система смешанная.
Корни морфологически разнообразны, способны видоизменяться в зависимости от выполнения специфических функций, преобразований под воздействием внешних факторов и др. К метаморфозам корня, выполняющим запасающую функцию, относятся корнеплоды, стеблекорнеплоды, корнеклубни.
Корнеплоды и стеблекорнеплоды образуются обычно у двулетних растений и включают три составные части различного происхождения и формы: головку, шейку и собственно корень. Головка — это укороченный стебель, несущий прикорневую розетку листьев и листовые почки. Под головкой расположена шейка — это гипокотиль (подсемядольное колено). Собственно корень — нижняя часть корнеплода. У различных растений каждая из этих составляющих частей корнеплода видоизменяется, укорачивается или утолщается в различной степени, имеет своеобразную форму. Это зависит от того, в какой части наиболее интенсивно развивается запасающая ткань, в которой резервируются питательные вещества.
Корнеклубни, или корневые шишки — утолщенные придаточные или боковые корни. Придаточные корни, остающиеся некоторое или долгое время в воздухе, называются воздушными. У растений, растущих на избыточно увлажненных почвах, обедненных кислородом, развиваются дыхательные корни. У растений, растущих на побережье океанов, в полосе отливов, развиваются ходульные корни. Для предохранения зимующих частей растений от резких температурных колебаний втягивающие корни затягивают их в почву. Высшим растениям-паразитам и полупаразитам свойственны гаустории — корни-присоски, или прицепки, развивающиеся в тканях растения-хозяина. При симбиозе корней с грибами, обеспечивающими поглощение питательных веществ, образуется микориза, или грибокорень. Скопления азотфиксирующих бактерий на корнях высших растений образуют клубеньки. Они переводят свободный азот в растворимые соединения, обогащают почву азотом.
Источник
Строение тела растения. Основные органы
Основной план строения тела растения в морфологии истолковывался по-разному. Ранее принималось, что тело растения состоит из нескольких «основных частей» или органов, ≈ корня, стебля, листа, цветка, семяпочек, волосков. Позднее число этих основных органов было сведено к трем (так называемая «железная триада» органов (кстати, она вошла во все школьные учебники) ≈ корень, стебель и лист. В настоящее время стебель и его придаточные органы рассматриваются как единое целое ≈ побег. Вопрос об эволюционном происхождении органов растения решался длительное время. Одни ученые считали для надземных органов первичным стебель, другие ≈ лист. И только открытие псилофитов позволило вполне однозначно утверждать, что у растений основных вегетативных органов два: корень и побег.
Таким образом, строение тела высшего растения можно представить так:
Мы начинаем изучение органов растения именно с корня не случайно. Дело в том, что корни растений, в сравнение с побегом, существуют в более инертной, менее пластичной среде ≈ в почве, поэтому имеют и более простое строение; в то время, как побег развивается в нестабильной, динамичной воздушной среде. С другой стороны, о строении и функциях корня и о различных его модификациях мы знаем гораздо меньше, чем о стебле и листе и это, в первую очередь, связано с техническими трудностями, возникающими при изучении подземных органов. Что же такое корень с анатомо-морфологической точки зрения? Какими признаками его можно охарактеризовать? Первый (1) признак я уже называл: корень ≈ это один из двух основных вегетативных органов; 2) второе: как правило, корень обладает радиальной симметрией, причем характер симметрии более резко выражен в первичном строении; 3) корень ≈ открытая система роста, он, как и стебель, продолжительное время нарастает в длину за счет деятельности апикальной (верхушечной) меристемы, но 4) в отличие от стебля точка роста корня прикрыта чехликом, поэтому апикальная меристема работает на две стороны: наращивая корень и пополняя чехлик; 5) как и стебель, корень способен ветвиться, но боковые корни эндогенны, они закладываются внутри корня в особом слое — перицикле, в то время, как боковые выросты стебля имеют экзогенное происхождение; 6) корень совершенно безлистен, на нем никогда не развиваются листья, ни простые, ни метаморфизированные; 7) корень имеет особый всасывающий слой, состоящий из корневых волосков; 8) корень имеет особую опробковевшую внутреннюю кору ≈ эндодерму; 9) проводящие и механические ткани в корне сосредоточены в центре, а в стебле ≈ вынесены на периферию; 10) на поперечном срезе через корень первичного строения большую часть его объема занимает первичная кора, а меньшую часть стела (центральный осевой цилиндр); в стебле же все наоборот; 11) корень нарастает только верхушкой, в то время как для побега характерен еще и вставочный (интеркалярный) рост.
Сразу следует оговориться, что ни один из этих признаков не выдерживается с абсолютной строгостью: то есть, встречаются, например, корни, не имеющие лучевой симметрии, или корни без чехлика; в некоторых случаях боковые корни развиваются экзогенно. И даже безлистность корня далеко не абсолютна, так у некоторых эпифитных орхидей корни принимают внешний облик листьев и фотосинтезируют, правда, сохраняя при этом ряд характерных для корней анатомоморфологических черт. Вместе с тем, иногда у органов побегового происхождения развиваются структуры присущие корню. Например, листовые черешки хохлатки полой покрыты волосками ничем не отличающимися от корневых. Отсутствие резких анатомо-морфологических различий между корнем и побегом становится понятным, если вспомнить их общее происхождение от примитивных осевых органов древнейших сухопутных растений. Корень можно охарактеризовать как орган и с позиции функциональной. В типичном случае функциями корней являются 1) всасывание воды с раствором минеральных веществ из почвы и подача их в стебель (функция питания); 2) закрепление, заякоривание растения в почве; кроме того, 3) в корнях синтезируются многие специфические аминокислоты, гормоны, алкалоиды, откладываются запасные вещества; 4) корни большинства растений взаимодействуют с грибами (микориза). Типичные корни имеют некоторые дополнительные физиологические особенности, отличающие их от стебля: 1) корень положительно (+) геотропичен, то есть растем вертикально вниз под действием силы тяжести; 2) отрицательно (-) фототропичен, это проявляется в том, что корни уклоняются от падающих лучей света в противоположную сторону и 3) положительно (+) гидротропичен, то есть, ориентирует свой рост в почве в сторону большей влажности. Переходя к изучению строения корня, прежде всего, рассмотрим строение молодого корневого окончания.
Источник