какие функции выполняют колючки и усики у растений
Побег
Побег
У однодольных растений на начальных этапах развития побега формируется первичная структура стебля, сохраняющаяся в течение всей жизни. У многолетних двудольных растений и голосеменных эта структура претерпевает ряд изменений, так что постепенно из первичной структуры стебля формируется вторичная.
Срез стебля
Стебли различных растений имеют разную анатомическую организацию, но строение стебля семенных растений необходимо запомнить. Оно приведено ниже.
Характер ветвления побега
Способ расположения побега в пространстве
Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Видоизменения побегов
Длительная эволюция привела к появлению уникальных механизмов адаптации растений к условиям среды, в частности к развитию видоизмененных побегов. Видоизмененные побег необходим растению для выполнения важных функций, таких как: вегетативное размножение, накопление питательных веществ, защита, прикрепление к субстрату.
Видоизмненные побеги бывают двух типов: надземные и подземные. Важно понимать, что где бы побег не находился, он будет удовлетворять формуле приведенной выше: побег = стебель + листья + почки. Не забывайте ее, она крайне вам пригодится!
Давайте перейдем к классификации видоизменений побегов.
Корневища подразделяются на длинные и короткие. К длиннокорневищным растениям относятся: пырей ползучий, ландыш майский, мать-и-мачеха, горошек мышиный.
Видоизмененные листья в луковице представлены двумя типами: сухие чешуевидные листья выполняют защитную функцию, покрывая луковицу снаружи, и сочные чешуевидные листья, расположенные внутри луковицы, накапливают запасные питательные вещества и воду. Имеется у лука репчатого, чеснока, тюльпана, подснежника, нарцисса.
С нижней стороны отходят придаточные корни, сверху расположены 1 или 2 точки роста. Внешне клубнелуковицу покрывают сухие чешуевидные листья, внешне она напоминает луковицу. Имеется у гладиолуса, шафрана, безвременника.
Хорошо выражена запасающая функция стебля, имеются чешуевидные листья и почки в пазухах листьев, у картофеля почки называют «глазки». Столоны (подземные корневища) картофеля образуют новые клубни, за счет разрастающейся верхушечной почки.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Многообразие и видоизменения побегов
Кроме основных функций — транспортной и опорной — стебель часто выполняет функции запасания питательных веществ, вегетативного размножения, защиты растений от поедания и др. (рис.1). В связи с этим он видоизменяется, образуя клубни, луковицы, корневища и т. д. Видоизмененные побеги бывают как надземными, так и подземными. У надземных побегов изменяются как отдельные части, так и побег в целом.
Рис.1 Опыт демонстрирующий транспорт веществ по стеблю
Надземные видоизмененные побеги
Столоны — удлиненные ползучие побеги с вытянутыми междоузлиями. У земляники их называют усами (рис.2).
Рис.2 Столоны (усы) земляники
Клубень — видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества. Клубни бывают надземными и подземными. Надземные клубни развиваются, например, у капусты кольраби (рис.3).
Рис.3 Клубень кольраби
Усики позволяют растениям-лианам занимать вертикальное положение. Цепляясь ими за опоры, растения растут вверх (рис. 4). В усик могут видоизмениться часть листа (горох, фасоль) или весь пазушный побег (тыква, арбуз, дыня, огурцы, виноград).
Рис.4 Цепляющиеся усики огурца
Колючки выполняют защитную функцию и меньше испаряют воду. Они ограждают растения от поедания животными и защищают от обезвоживания. У облепихи, верблюжьей колючки, лимона и др. в колючки превратились верхушка побега или весь побег (рис. 5).
Рис.5 Колючки облепихи
Шипы тоже выполняют защитную функцию (роза, крыжовник). Они бывают на листьях и стеблях. В отличие от колючек — это не побеги, а выросты поверхностной ткани. Шиповнику шипы дали название.
Сочные водозапасающие стебли свойственны кактусам, молочаю. В условиях длительного отсутствия дождей они накапливают влагу и растворенные в ней вещества в сочных стеблях. У некоторых кактусов стебли сплющены до голых листоподобных пластинок. Стебли зеленого цвета. В результате фотосинтеза в них образуются органические вещества. У алоэ, молодило, очитка водозапасающую функцию выполняют листья.
Вилок белокочанной капусты — это огромная почка. Наружные сочные листья кочана зеленые, внутри между листьями на стебле расположены небольшие пазушные почки и одна верхушечная. Короткий видоизмененный стебель называется кочерыгой.
Подземные видоизмененные побеги
Видоизмененные подземные побеги могут выполнять функцию переживания неблагоприятных периодов года, вегетативного размножения растений или запасающую.
Корневище (рис.6,7) — подземный побег многолетних растений. Поскольку корневище развивается под землей, оно не похоже на обычный зеленый побег. Внешне темноватое, оно напоминает корень, поэтому его называют корневищем.
Рис.6 Строение корневища
От корня оно отличается следующими признаками:
1) на верхушке корневища (как на любом побеге) имеется почка, а на верхушке корня — корневой чехлик;
2) корневище, как любой побег, имеет узлы и междоузлия. На месте узлов располагаются пленчатые чешуйки — видоизмененные листья. На корнях нет узлов, междоузлий и листьев;
3) из верхушечной и пазушных почек корневища могут развиться молодые подземные и надземные побеги;
4) от узлов корневища отрастают придаточные корни.
Рис.7 Корневище ландыша и ветреницы
Подземные клубни возникают как утолщения на тонком безлистном подземном побеге — столоне (картофель, топинамбур). Место прикрепления клубня к столону является основанием клубня.
На клубне картофеля имеются листья-чешуйки, которые быстро отмирают, оставляя рубцы («бровки»), А рядом, в углублениях разросшегося стебля, — пазушные почки глазки (рис.8). В клубнях накапливаются запасные вещества, преимущественно крахмал. Размножают картофель целыми клубнями или глазками с частью клубня. Из них развиваются 2 вида побегов: надземные с листьями и цветками и подземные — столоны. На столонах образуются новые клубни.
Рис.8 Строение и развитие подземного клубня картофеля
Луковицы образуются у лука, чеснока, гиацинта, нарцисса, лилии, подснежника, тюльпана и др. Луковица состоит из сильно укороченного стебля — донца, от которого снизу отходит пучок придаточных корней (рис.9). Наружные листья луковицы — чешуи — сухие и кожистые. Они защищают внутренние мясистые и сочные листья, накапливающие воду и сахара. Из верхушечной и пазушных почек развиваются зеленые надземные побеги и молодые листья.
Рис.9 Строение луковицы
Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем. Клубнелуковицы образуются, например у безвременника, гладиолуса (рис.10).
Рис.10 Клубнелуковицы гладиолуса
Так же как корни и листья, побеги могут видоизменяться. Выделяют подземные и надземные побеги. Утолщенные побеги, в которых накапливаются питательные вещества — клубни. Подземные клубни у картофеля, топинамбура; надземные клубни у капусты кольраби. Сочные длинные побеги — столоны: усы земляники — надземные, у картофеля — подземные, на них развиваются клубни. Корневище — подземный побег с функциями корня (пырей, камыш). Луковица — видоизмененный побег, донце — это стебель (лук, тюльпан, гиацинт), клубнелуковица — разросшееся донце (безвременник, гладиолус). Надземные видоизменения: колючки (облепиха), шипы — выросты покровной ткани (роза, крыжовник), сочные водоносные фотосинтезирующие побеги (кактус, молочай). Кочан капусты — видоизмененная почка.
Побег и почка
Стебель
Функции колючек кактуса
Шипы, по своей сути являются аналогами листьев у обычных растений. Это почечные, но с измененным видом, чешуйки. Во многом, именно благодаря им эти жители пустынь и получили такую популярность в обычных домашних условиях. Давайте внимательно изучим все функции колючек кактуса, а также поймем так ли они необходимы на самом деле.
Несомненно, что самыми яркими и эффектными носителями шипов являются выходцы из Мексики и южных районов США. Это огромнейшие по размерам представители семейства суккулентов — ферокактусы. Их шаровидная форма и крупные иглы, достигающие в длину до 25 см впечатляют даже видавших многое профессионалов-кактусистов. Толщина их шипов порой составляет 1-1,5 см.!
Для чего нужны колючки кактусу
Самым первым на ум приходит ответ, что естественно, для обороны. Это безусловно так, но только лишь отчасти. В дикой природе существует целая масса видов вообще не имеющих иголок на стебле. Как быть с этим фактом? Тут необходимо вспомнить, что абсолютное большинство из них имеют длинные волосы. Иногда их длина достигает 20-25 см. Наиболее интересным и эффектным представителем этого сообщества является цефалоцереус. Именно по этой причине его часто содержат в своих коллекциях.
Действительно, за счет этих опасных наростов наши любимцы защищаются от агрессоров и пытаются защитить накопленную внутри драгоценную влагу. Именно она в засушливое время стоит на вес золота.
Например, рассмотрим опунцию. Она покрыта просто адским изобретением. Её маленькие иглы очень легко впиваются в кожу и застревают там. Это происходит по причине того, что колючки имеют обратно направленные зазубрины по типу рыболовного крючка. Вытащить их бывает очень проблематично ввиду их сверх малого размера. Однако, дискомфорт они доставляют весь серьезный. Таким образом это растение не дает обидчику воспринимать себя как легкую добычу в пищу и успешно защищает свой накопленный запас воды внутри. Полакомиться такой едой не захочет ни одно травоядное животное.
Давайте взглянем на другого представителя. Маммиллярии. Это великолепные, красочные экземпляры. Уколоть сильно они попросту не могут — особо нечем. Их преимущество у некоторых видов, это нежные, белые шипчики, которыми они защищаются от солнечных ожогов. Естественный ореол обитания таков, что агрессоров рядом попросту нет. Произрастают в основным на скальных обрывах и оврагах куда животным попасть весьма затруднительно.
Единственная опасность для них кроется в прямых солнечных лучах на высоких скалах. Палящее солнце и сильнейшая жара и пекло. Это может погубить даже самый приспособленный вид. Тут на помощь и приходят эти мягкие игловидные наросты. Они укутывают суккулент в белоснежное одеяло, не допуская перегрева. Более того, в ночное время благодаря им, растение улавливает конденсат и утреннюю росу. Благодаря строению из капилляров внутри, наши пустынные друзья способны запасать и впитывать влагу во внутренние ткани.
Подводя итог, получается, что эти «усы» являются:
Зачем ещё нужны колючки
Также, в некоторых местах нашей планеты дождей может не быть год и даже больше. Однако, там часто случаются туманы. Именно за счет колючек и получается выжить. Они являются в таких случаях единственным, надежным источником для получения живительной влаги. Удивительно, но они притягивают молекулы воды за счет электростатического напряжения и последующего разряда. Капля постепенно как бы стекает к ареоле. Там тоже происходит процесс впитывания. Оставшаяся часть воду утекает вниз по стеблю к корням.
Было бы неправильно не вспомнить и о самой главной функции этих листоподобных отростков. Размножение. Кактус использует всех кто «пробегает мимо». Это может быть животное, которое хотело полакомиться нашим колючим другом. Или же просто проходивший рядом койот. В любом из этих случаев, растение цепляет одну из своих деток. Такой пассажир может переместиться на весьма внушительное расстояние и прижиться уже на совершенно новом месте. Упав на землю, наш пассажир пустит корни и даст новую жизнь. Именно так и происходит миграция разных видов и смена ореолов обитания.
Не менее интересную функцию выполняют эти усики у лесных представителей. Например, зигокактусы. Этим видам они помогают цепляться за деревья и другие опоры
Как видите, на вид обычный шип выполняет целый список важнейших свойств и предназначений. Без них наши любимцы не выжили бы и дня.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Видоизменения листа
Для большинства растений характерны видоизменения листьев. Колючки, усики, хвоя, чешуйки, сочные или слаборазвитые листья, образуются в результате воздействия на растения условий окружающей среды.
Из за нехватки влаги листовые пластинки листьев кактуса полностью превратились в колючки, одновременно выполняя роль защиты. Из за сурового климата листья сосны и других голосеменных превратились в хвою. Из за избытка влаги листья капусты и лука приобрели сочную структуру.
Полное превращение листовой пластинки в колючки так же наблюдается у барбариса. Только прилистники видоизменяются в колючки у белой акации и др.
Листья, видоизмененные в усики. У гороха, некоторых сортов фасоли и других растений центральная жилка листа, а также мелкие листочки видоизменены в усики. Усики помогают слабым стеблям закрепиться за опору и способствуют их выносу на свет (рис.1).
Рис.1 Видоизменения листьев
Листья, видоизмененные в чешуйки или обертки, выполняют функции защиты. Чешуйки, покрывающие почки снаружи, чешуйки корневищ — все это видоизмененные листья. Они защищают внутреннюю часть почки и луковицы от повреждений. Листья, видоизмененные, как у кукурузы, в обертку, защищают снаружи ее початок (рис.2).
Рис.2 Листья обертки кукурузы
Сочные листья. Листья лука, капусты толстые и сочные, поскольку в них запасаются питательные вещества. Запасы расходуются на рост побегов. В сочных листьях алоэ, агавы и других растений накапливается влага. Это помогает растениям переживать любую засуху.
Листья, видоизмененные в ловушки для насекомых. У растений-хищников (рис.3), которые питаются насекомыми, листовая пластинка видоизменяется в ловушку. Известно более 450 видов растений, у которых листья представляют собой ловушки. Они растут на глинистых почвах, в стоячих водоемах, озерах, где ощущается дефицит соединений азота и минеральных солей. Поэтому эти растения высасывают необходимые органические вещества из тел насекомых. Особые железки листьев-ловушек выделяют сладкий сок, который привлекает их.
Рис.3 Листья ловушки
Разные виды растений имеют разные типы ловушек. У одних они напоминают кувшин с крышкой (непентес), у других листовая пластинка разделена на две лопасти, имеющие вид створки (венерина мухоловка). На поверхности каждой лопасти расположены чувствительные волоски. У третьих листья покрыты волосками, выделяющими липкий сок (росянка).
На болотах Акмолинской, Костанайской, Северо-Казахстанской областей встречается росянка. Листовая пластинка ее покрыта железистыми волосками, кончик каждого волоска содержит клейкую жидкость. Клейкие капельки в любое время дня блестят, как роса.
Мелкие насекомые (мухи, комары), садясь на лист, прилипают к нему. Железистые волоски, а затем и пластинки листа, раздражаемые движениями пытающегося улететь насекомого, постепенно склоняются к нему, выделяя особый сок, который содержит ферменты, способствующие перевариванию насекомого. Когда через несколько дней пластинка и волоски листа раскроются, от насекомого останется лишь покров. Железистые волоски вновь начинают выделять жидкость.
Самый оригинальный капкан — у венериной мухоловки. Ее лист состоит из двух створок с длинными зубцами, на каждой из которых расположены чувствительные шипики. Стоит прикоснуться к ним, как лопасти начинают сближаться, листовая пластинка складывается по средней жилке, как книга. Через 10-30 секунд добыча зажата между створками, и особые железки переваривают ее в течение нескольких дней.
Слаборазвитые листья — видоизменения, связанные с необходимостью приспосабливаться к экономичному испарению влаги. У растений, произрастающих в пустынных и полупустынных местностях с огромным дефицитом влаги в почве, а также у растений, ведущих паразитический образ жизни, листья слабо развиваются либо вообще отсутствуют (саксаул, жузгун, повилика, эфедра и др.) (рис.4).
Вы познакомились с вегетативными органами растения, узнали о выполняемых ими функциях. Так, если повредить корень растения, все надземные органы погибнут, оставшись без воды и питательных веществ. Чтобы корень не испытывал недостатка в воздухе и воде, почву необходимо периодически увлажнять и рыхлить.
Одна из главных вегетативных частей растения — лист. В одном листе дерева насчитывается более 50 млн клеток. Давайте посмотрим, что произойдет, если мы сорвем только один лист:
1)миллионы клеток прекратят свою жизнедеятельность;
2)пострадает не только лист, но и все живые организмы, поскольку листья вырабатывают пита-тельные вещества для всех живых существ;
3)в процессе образования органических веществ выделяется кислород. Срывая лист, мы уменьшаем объем кислорода в воздухе.
Внешнее и внутреннее строение листа
Учитывая это, давайте запомним, что без растений не будет жизни на Земле.
Для выполнения особых функций листья некоторых растений могут видоизменяться. Листья-колючки экономят влагу и защищают растения от поедания (кактус, барбарис). Усики помогают цепляться стеблям (горох, фасоль). Чешуи почек, корневищ, луковиц или листья-обертки кукурузы, защищают внутренние части чего-либо. Сочные листья могут запасать питательные вещества (лук, капуста). Ловчие листья насекомоядных растений ловят мух и мошек для питания (росянки, венерина мухоловка). Слаборазвитые листья — для экономии влаги (саксаул, жузгун, эфедра).
Видоизменения побегов растений в биологии: усики и клубень, их функции
В биологии клубень, луковица и корневища являются видоизменениями побегов растений. Они присутствуют у многолетних и считаются органами, в которых откладываются питательные вещества. Для них характерно отмирание зеленых надземных частей. В почве остаются подземные побеги.
Основные характеристики
Разнообразие составных частей связано со стремлением растений выживать в разных условиях обитания. В результате преобразований появляются колючки, клубни, усики и другие органы. Для надземной части характерно уплотнение, одревеснение, сужение либо расширение веток, ствола. Подобные изменения за счет эволюции быстро закрепляются за определенным видом, становясь его характерной чертой.
С помощью полученных данных ученые могут заполнить таблицы с измененными признаками. Биологи различают следующие основные виды преобразования надземных частей:
Необходимо знать, что первые элементы представлены в виде боковых побегов, у которых нет листьев. Колючки защищают растения от поедания. Подобные преобразования отличаются от шипов. Пример таких растений: акация, барбарис, роза. У некоторых классов в результате метаморфоза (процесс преобразования каких-то частей организма, к примеру, стебля, корня) появляются усики. Они представлены в виде длинных побегов без листьев.
Их главная функция — опора для растения. С помощью усиков оно цепляется за окружающие предметы. Усики являются составной частью винограда, арбуза, огурца, гороха. Почему у конкретных видов появляются определенные изменения, биологи не знают.
Надземные структуры
К надземным видоизменениям побегов относятся столон, кладодий. Укороченная часть растения — колючка. У нее нет листьев и острой верхушки. Колючка защищает организм от поедания животным. Она является составной частью дикой груши, боярышника. У тыквы и дыни наблюдаются усики.
С их помощью они цепляются за сорняки и другие объекты, придавая опору, обеспечивая рост вверх. Горизонтальные подземные или надземные побеги представлены в виде столона. Он растет из утолщенного корня. Подземная часть присутствует у картофеля, а надземная — у земляники, костянки.
Листовидный уплощенный стебель, который выполняет функцию листьев, называется кладодием. Подобное строение характерно для кактуса, плосковеточной мюленбекии. К видоизмененным побегам относится филлокладий. По строению он схож на кладодий. Но его отличительной чертой считается наличие плоских листообразных структур, которые быстро прекращают свой рост. Такое строение присуще для колючей иглицы.
У подземных растений видоизменения побегов необходимы для хранения питательных компонентов. Они используются, когда ухудшаются условия обитая. Некоторые организмы размножаются вегетативным путем, но с помощью видоизменений. Из клубня вырастают новые растения, захватывая дополнительные территории.
Осенью происходит отмирание надземной части. Видоизмененные побеги, которые остаются в земле, весной дают корни. Им свойственно быстро прорастать.
Грунтовые части
Подземные видоизменения представлены в виде корневища, луковицы, клубня. Подобное строение наблюдается у ландыша, крапивы, пырея. Само корневище считается побегом, так как имеет почки, листья в виде чешуйки. Оно схоже на корень.
За период вегетации в корневище происходит запас питательных веществ. Они используются на следующий год для роста новых побегов. Одновременно элементы корневища с почками обеспечивают вегетативное размножение. К видоизмененным побегам относится луковица. Она наблюдается у тюльпана, лука, лилии. Особенности строения луковицы:
При благоприятных условиях снизу отрастают придаточные корни. Таким способом образуется мочковатая корневая система. Из почек появляется побег. Луковичка способствует появлению новому растению.
Для картофеля и топинамбура характерен клубень. Он образуется на верхушке столона, а отрастает от надземной части. Он уходит в почву. Органические компоненты легко перемещаются при фотосинтезе по столонам. Таким способом появляются клубни, в которых накапливается крахмал.
Они короткие, но быстро разрастаются, способствуя появлению глазок. Они появляются в специальных углублениях. Для листьев характерна редуцированность. Видоизмененные подземные и надземные части позволяют растениям быстро адаптироваться к засухе, ветру, дождю. Таким способом сохраняется вид и обеспечивается активное размножение его представителей.