Форма растений

Листья. У большинства растений функция улавливания солнечной энергии ложится в основном на листья. Внимательно присмотревшись к растению, можно заметить, что его листья расположены таким образом, чтобы на них падало как можно больше света (рис.

18.1). Чаще всего листья бывают широкими и плоскими; благодаря такой их форме к солнцу обращена достаточно большая поверхность при минимальном весе, что облегчает поддержание листьев в пространстве.
Падающий на лист солнечный свет гарантирует растению получение энергии, необходимой для фотосинтеза, однако одновременно он подвергает его риску высыхания: под действием солнечного тепла вода легко превращается в пар, который может затем рассеиваться с поверхности листа в окружающую атмосферу. Клетки, образующие наружный слой листа - эпидермис - покрыты восковой кутикулой, уменьшающей испарение воды (рис. 18.2). Характерный блеск листьев многих комнатных растений обусловлен наличием у них особенно плотной кутикулы.
Кутикула позволяет разрешить одну проблему, но создает другую: она непроницаема не только для водяных паров, но также для двуокиси углерода и для кислорода, которые растение должно получать из атмосферы. Если срезать с нижней поверхности листа эпидермис и рассматривать его в микроскоп, то можно увидеть, что лист пронизан крошечными порами, известными под названием устьиц. Каждое устьице ограничено с двух сторон замыкающими клетками, похожими на губы (рис. 18.2). Эти клетки, изменяя свою форму и размеры, регулируют величину устьица. Изменения, при которых устьица раскрываются, происходят при снижении уровня двуокиси углерода в замыкающих клетках. Обычно это происходит днем, когда двуокись углерода рас-

Рис. 18.1. Листья растения расположены таким и поэтому могут поглощать свет с максималь- образом, что они почти не затеняют друг друга ной эффективностью. (W. Atlee Burpee Со.)

Рис. 18.4. Густая сеть жилок, образованных тательных веществ к другим частям растения, проводящими пучками, пронизывает весь лист, (William Camp.) снабжая клетки водой и обеспечивая отток пи-

ходуется на процесс фотосинтеза, но если искусственно понизить содержание двуокиси углерода в среде, то устьица могут раскрыться и в темноте. В замыкающих клетках в отличие от других клеток эпидермиса имеются хлоропласты. Это дает им возможность поглощать солнечную энергию и использовать ее, чтобы производить изменения, приводящие к открыванию устьиц. Если листья теряют слишком много воды, то начинается быстрая секреция особого гормона, вызывающего в замыкающих клетках изменения, которые приводят к закрыванию устьиц. '
Интересные данные получены при изучении листьев клена, собранных в разных районах Монреаля. Оказалось, что чем больше загрязнен воздух, тем меньше число устьиц на данную площадь поверхности листьев: у листьев, собранных с деревьев, растущих в пригородах, где воздух относительно чистый, на единицу поверхности листа приходится в 10 раз больше устьиц, чем у листьев из сильно загрязненных промышленных районов.
Устьица ведут в имеющиеся в листе воздушные полости, что дает возможность двуокиси углерода поступать в окружающие эти полости фотосинтезирующие клетки. Внутренняя ткань листа - мезофилл - состоит из клеток двух типов, содержащих большую часть хлоропластов органелл, в которых осуществляется фотосинтез (рис. 18.3). Мезофилл пронизан жилками, создающими опорный каркас листа (рис. 18.4). Жилки состоят из проводящей ткани, специализированной для выполнения транспортных функций. Существуют два типа проводящей ткани: ксилема, поставляющая в лист воду и несущая также опорную функцию, и флоэма, по которой образующиеся в листе питательные вещества переносятся в другие части растения. Каждая жилка листа состоит как из ксилемы, так и из флоэмы, и проводящая ткань жилок продолжается в стебли и в корни.
Таким образом, лист с его проводящей тканью, поставляющей воду, устьицами и воздушными полостями, через которые в лист поступает двуокись углерода, большой площадью поверхности, поглощающей солнечный свет, кутикулой, препятствующей испарению воды, и, что самое важное, с клетками

мезофилла, заполненными хлоропластами, хорошо приспособлен для осуществления процесса фотосинтеза.
Следует помнить, что клетки листьев, как и все другие живые растительные клетки, должны дышать, и для этого им необходим кислород. В течение дня при фотосинтезе образуется больше кислорода, чем необходимо для дыхания, однако растение дышит и ночью, когда образования 02 не происходит. Через устьица и воздушные полости между листом и атмосферой происходит обмен двуокисью углерода, кислородом, а также водяными парами. Устьица имеются не только на поверхности листьев, но и в молодых стеблях и в некоторых частях цветка.
Стебель. Стебель растения выполняет много различных функций. Прежде всего он несет на себе листья, подставляя их солнцу. Для выполнения этой функции хорошо приспособлена прочная проводящая ткань стебля. Древесина, например, целиком состоит из ксилемы (см. разд. 19.4). В мягких стеблях травянистых растений проводящая ткань собрана в пучки, причем каждый пучок содержит и ксилему и флоэму (рис. 18.5). Важное значение для выполнения стеблем его опорной функции имеет также содержание воды в других его клетках: вспомните, как поникает цветок, когда его стебель теряет воду и увядает.
Стебли служат также для транспорта различных соединений в листья и из них, и эту функцию опять-таки выполняет проводящая ткань. Проводящая ткань стебля переходит в проводящую ткань корней и листьев, образуя центральный участок пути, соединяющего верхушку побега с кончиком корня; по этому пути вода перемещается вверх, а ассимиляты-вниз, а также разносятся по всем другим частям растения.

Стебли могут выполнять и другие функции. Так, у многих травянистых растений стебли зеленые, и в них протекает процесс фотосинтеза. Стебли кактуса запасают воду и в то же время фотосинтезируют. В подземных стеблях, например, у всем известного картофеля, запасаются и сберегаются от поедания травоядными животными питательные вещества.
Молодые стебли, так же как и листья, защищены от высыхания кутикулой, пронизанной устьицами. Утолщение стебля может привести к разрыву эпидермиса и замещению его толстой защитной корой.
Подземная часть растения. Мы видим не все растение, и если листья тянутся к свету и воздуху, то корни углубляются в почву, выполняя свои собственные задачи. Главные из этих задач-поглощение воды и минеральных веществ, необходимых фотосинтезирующим листьям, а также закрепление в почве самого растения.
Рис. 18.5. Поперечный срез стебля люцерны. Проводящие пучки, по которым происходит транспорт веществ между корнями и листьями, образуют кольцо по периферии стебля. Толстые стенки клеток проводящей ткани обеспечивают прочность стебля. Дополнительную опору создает тургорное давление в более крупных клетках с более тонкими стенками. (Carolina Biological Supply Company.)

Первичный корень образуется при прорастании семени, и у некоторых растений навсегда остается самым длинным и самым заметным в корневой системе; от него обычно отходят небольшие тонкие боковые корни. Такой корень называется стержневым (рис. 18.6,/1). Стержневой корень служит превосходной опорой; а поскольку питательные вещества, транспортируемые от* верхушки растения вниз, попадают главным образом в корень, он служит также идеальным по своему расположению запасающим органом. Многие знакомые нам овощи -морковь, свекла, турнепс, редис - представляют собой стержневые корни такого типа.
Однако у большинства растений первичный корень дает ответвления, быстро обгоняющие его в росте, или же корни вырастают из основания стебля, образуя мочковатую корневую систему, в которой нет выраженного главного корня (рис. 18.6, Б). Мочковатая корневая система, разрастаясь, дает возможность растению поглощать воду и минеральные вещества из большого объема почвы. У древесных растений разрастающаяся вширь корневая система способствует, кроме того, созданию устойчивости. У многих древесных растений проростки имеют в начале жизни стержневые корни, однако со временем у них развиваются сильно разветвленные корневые системы; поэтому нельзя представлять себе сосну или дуб как некую гигантскую морковку.
Воду и минеральные вещества поглощают из почвы тонкие молодые корни, а точнее те их части, которые расположены вблизи кончика корня. У молодых корней нет водонепроницаемой кутикулы, и почвенный раствор-вода и растворенные в ней минеральные вещества - свободно поступает в корень, проникая через кору в межклеточные пространства (рис. 18.7). Живые клетки коры образуют обширную поверхность, соприкасающуюся с окружающим почвенным раствором. Эти клетки поглощают воду и минеральные вещества и передают их к центру корня через плазмодесмы — цитоплазматические мостики, соединяющие соседние клетки (рис. 18.8). В конечном итоге вода и минеральные вещества поступают в ксилему, расположенную в центре корня, а оттуда переносятся в остальные части растения. У более старых крупных корней, расположенных ближе к основанию стебля или стволу дерева, покровы такие толстые, что они неспособны к поглощению и лишь транспорта-

руют воду и минеральные вещества, поглощаемые более мелкими кор ями. Так как больше всего воды и минеральных веществ поглощают участки, находящиеся у кончиков корней, то пересаживать куст или дерево следует с большим комом земли.
В молодых поглощающих зонах у некоторых эпидермальных клеток корней имеются выросты, называемые корневыми волосками. Корневые волоски увеличивают поглощающую поверхность корня; считается, однако, что более важная их роль состоит в закреплении корня в почве.
Корни - не единственная часть растения, находящаяся под землей. Как уже упоминалось, в подземных стеблях могут запасаться питательные вещества (например, у картофеля, цикламенов, ирисов); кроме того, эти стебли могут разрастаться вширь и выбрасывать на некотором расстоянии новые побеги (многие виды сорняков). У лука и других луковичных под землей находится укороченный побег с запасающими питательные вещества листьями. У земляного ореха (арахис), после того как цветки увянут, гинофор внедряется в землю и бобы с семенами образуются уже в почве (рис. 18.9).

Рис. 18.8. Поглощение корнями воды и минеральных веществ. А. Почвенная вода и минеральные вещества поступают в корень, перемещаясь под действием капиллярных сил по межклеточным пространствам и через поры в клеточных стенках (см. разд. 9). Цветом показан почвенный раствор вокруг клеток зпидер- миса и коры. Б. Живые клетки поглощают из почвенного раствора воду и минеральные вещества по плазмодесмам (тяжи живой цитоплазмы, соединяющие клетки друг с другом) и передают их проводящим клеткам ксилемы, расположенным в центральной части корня (см. рис. 10.24). Цветом выделена живая цитоплазма клеток корня, тяжи которой - плазмо- десмы-соединяют клетки друг с другом.

<< | >>

Источник: Кемп П., Арме К.. Введение в биологию. 1988

Еще по теме Форма растений:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лшади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -