ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫРАСТЕНИЙ
Общие закономерности строения
Орган – часть организма, имеющая определенное строение и выполняющая определенные функции.
Вегетативные органы составляют его тело растения и выполняют его основные функции жизнедеятельности. У прокариот, низших растений и грибов вегетативных органов нет. У высших растений – корень, стебель и лист. Им характерны некоторые общие закономерности:
1) полярность – это различие между противоположными полюсами органа или клетки. Морфологически, верхняя часть растения называется апикальной, а нижняя – базальной. Физиологические различия между полюсами хорошо выявляются при ростовых движениях: из апикального конца вырастают побеги с почками и листьями, из базального – корни. Это явление хорошо известно в садоводстве при размножении растения черенками, а также прорастании семян.
2) симметрия (соразмерность) – это такое расположение частей предметов в пространстве, при котором плоскость симметрии рассекает его на зеркально подобные половины. Различают полисимметричные органы, через которые можно провести 3 и более осей симметрии (стебель, корень), бисимметричные органы, через которые можно провести только две плоскости симметрии (стебель кактуса опунция), а также моносимметричные органы, через которые можно провести только одну ось симметрии (листья, некоторые цветки). Кроме этого есть несимметричные органы (нельзя провести ни одной оси), к ним относятся: лист вяза, цветки валерианы, цветки канны.
3) видоизменения органов (метаморфозы) – это изменение формы, закрепленное генетически, вызванное средой обитания или усилением какой-либо функции (колючки, усики, корнеплоды, луковицы и т.п.)
Онтогенез зародыша и проростка
Зародыш семенных растений находится в семени. В нем заложены основные вегетативные органы. Зародыш состоит из зародышевого корешка и зародышевого побега, который представлен зародышевым стебельком (осью) и зародышевой почечкой. В ней находятся семядоли (две – у двудольных, одна – у однодольных, множество – у хвойных). Также в почечке заложены зачатки следующих за семядолями листьев.
При достаточном количестве влаги, тепла и воздуха, семена прорастают. Первым обычно появляется зародышевый корешок, укрепляющий проросток в почве. Одновременно растет и подсемядольное колено (гипокотиль), проталкивающий корешок. Семядоли, в зависимости от типа, ведут себя по-разному.
В ходе развития проростка из зародышевого корешка образуется главный корень или корень главного порядка. Затем он начинает ветвиться, образуя корни второго, третьего и последующих порядков. Параллельно этому из зародышевой почечки развивается побег первого порядка (главный побег).
Участок стебля между семядолями и первым листом называют подсемядольным коленом (эпикотиль). В большинстве случаев главный побег ветвится, образуя боковые побеги второго, третьего и последующих порядков.
Таким образом, уже в раннем возрасте растение представляет собой совокупность побеговой и корневой систем.
Корень и корневые системы
Корень – это осевой орган, обладающий радиальной симметрией, нарастающий в длину до тех пор, пока сохраняется апикальная меристема. От стебля корень морфологически отличается тем, что на нем никогда не возникают листья. Корень поглощает из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами. Корень закрепляет растение в почве, выполняя «якорную» функцию (удерживающую). Корень является вместилищем питательных веществ, принимает участие в первичном синтезе органических веществ. Иногда выполняет функцию вегетативного размножения (у корнеотпрысковых растений).
Классификация корней
По происхождению:
- главный;
- придаточные;
- боковые.
Главный корень развивается из зародышевого корешка семени, придаточные – на других органах растений, боковые развиваются на главном и придаточном корнях в результате дальнейшего ветвления.
Главный корень под влиянием земного притяжения углубляется в почву вертикаль вниз.
Боковые корни растут либо горизонтально, либо под углом к поверхности почвы. Мелки обрастающие корешки растут во всех направлениях.
По отношению к субстрату (среде обитания):
- земляные (70%), в том числе водные растения, которые закреплены в илистом грунте;
- водные у плавающих водных растений;
- воздушные у растений – эпифитов;
- чужеядные (корни – присоски) у растений-паразитов.
Весьма разнообразны корни и по форме:
- цилиндрический;
- шнуровидный;
- нитевидный;
- узловатый;
- четковидный.
У запасающих корней форма может быть:
- коническая;
- реповидная;
-шаровидная и др.
Корневая система
Корневая система – совокупность всех корней одного растения.
По происхождению корневые системы делят на:
А) система главного корня – развитие из зародышевого корешка, представлена главным корнем первого порядка и боковыми корнями последующих порядков;
Б) система придаточных корней – развивается на стеблях, листьях, иногда – цветках, происхождение этих корней рассматривают как более примитивное, в большей степени их образование свойственно высшим споровым растениям;
В) смешанная корневая система – широко распространена и у однодольных и у двудольных растений, возникает в результате жизнедеятельности сначала зародыша, а затем из оснований побега в базальной части.
По форме корневые системы бывают:
А) стержневые;
Б) мочковатые.
Развитие корней в большей степени зависит от условий обитания. В лесной зоне на подзолистых плохо аэрируемых почвах корни развиваются на глубине 10-15 см. В зонах степи, полупустыни и пустыни у одни растений она поверхностная, (для использования ранневесенней влаги), у других достигает глубины 10-20 метров (например, верблюжья колючка), а третьи растения располагаются во всех ярусах, имея универсальную корневую систему (саксаул). В основном мощность корневой системы намного больше наземной части. Она слагается из диаметра и глубины проникновения.
Функции корней обеспечивают зоны корня – равные части корня по длине, характеризующиеся определенными морфологическими особенностями в зависимости от выполняемой функции. Со временем рост молодого корня у некоторых растений начинается в толщину. Этот рост обеспечивают латеральные меристемы)феллоген и камбий). Таким образом, первичное строение заменяется вторичным.
Особый интерес и хозяйственное значение представляют метаморфозы или видоизменения корней – это приспособленность к определенным условиям существования, часто с изменением формы и функциональности.
1. Микориза: корневые окончания многих растений оплетаются грибницей грибков, образуя грибкокорень (микоризу). Грибы поселяются на корнях как травянистых, так и древесных растений. Каждому виду растения приспособлен определенный вид гриба. Известны многие микоризные грибы, которые образуют съедобные плодовые тела, называемые шляпочными грибами (белый гриб, масленок, подберезовик, подосиновик, трюфель). Микориза представляет собой симбиоз высшего растения и грибов. Грибы, живущие на корнях, используют углеводы, которые образуются в результате фотосинтеза зеленых растений. Грибы доставляют растению из почвы воду и минеральные вещества за счет большой поверхности и сильного ветвления грибницы. Кроме того, грибы питаются органическими веществами почвы, частично передавая их растению, а также вырабатывают важные стимуляторы и витамины.
2. Клубеньки. На корнях бобовых растений обитают бактерии из рода ризобиум. Они проникают в кору корня через корневые волоски, там интенсивно делятся, заполняя полости некоторых паренхимных клеток. В результате этого образуются вздутия, утолщения, выросты, называемые корневыми клубеньками. Между бактериями и высшими растениями существует симбиоз: бактерии используют вещества в корнях растений, но в свою очередь способны фиксировать азот воздуха, превращая его в связанное состояние. Часть этих азотистых веществ используют растения – хозяева. Бобовые насыщают почву азотом, что отличает их от других культур.
3. Втягивающие (контрактильные) корни. Такие корни способны втягивать органы возобновления в почву на определенную глубину. Это создает оптимальные условия для сезонного покоя и последующего развития. Втягивание (геофилия) происходит за счет закрепления верхушки корня в почве и сокращения его нижней части. Это выражено в образовании складок, морщинистости, изменении формы. Характерно для многолетних травянистых растений (гладиолус, лилия тигровая).
4. Досковидные корни – это плоские выросты боковых корней. Характерны для деревьев тропического дождевого леса. Необходимы для закрепления и удержания массы растения.
5. Столбовидные корни (корни-подпорки) характерны для тропических фикусов, образуются из нижних ветвей путем свисания придаточных корней, часть которых остается в воздухе, а часть – проникает в почву, выполняя привычные функции (баньян).
6. Ходульные корни (дыхательные) характерны для сообществ растений, обитающих в приливно-отливной полосе морей и океанов. Такие сообщества называют мангровые леса. Это главным образом вечнозеленые деревья, сильно подверженные воздействию мощных шквальных ветров, волн, а также циклических приливов и отливов. Ходульные корни – это видоизмененные придаточные корни. К определенному возрасту значительная часть ствола разрастается, а вес растения поддерживается в вертикальном положении, образованными как ходули, придаточными корнями от нижних веток крон. Дыхательные корни образуются в виде столбовидных образований от горизонтальных боковых корней. Верхние части столбов выглядывают над поверхностью воды, тем самым поглощая кислород из воздуха. При этом нарушается закон геотропизма, гласящий, что базальная часть всегда растет вниз.
7. Воздушные корни характерны растениям-эпифитам, обитающим в тропических лесах на кронах деревьев. Дерево играет роль подпорки для поднятия к свету, не подвергаются паразитизму. Воздушные корни эпифитов свободно висят в воздухе и поглощают влагу от дождя и росы. Для этого в их строении есть определенные особенности (орхидеи).
8. Запасающие корни. Запас веществ в органах растений приводит к резкому изменению формы – они становятся толстыми, мясистыми, следовательно, у них сильно развита запасающая паренхима. Среди корней запасающими называют:
- корневые клубни, которые имеют овальную, веретеновидную форму и не ветвятся (лилейник рыжий, георгина культурная, батат) – это видоизменения придаточных корней;
- корнеплоды: видоизменения главного корня. Характерны для многих овощных растений.
Очень многие видоизменения корней имеют важное значение в агрономической науке при возделывании культурных растений, при их вегетативном размножении, при ведении системы земледелия и т.п. Корнеплоды – часть овощеводства, особое значение уделяется их хранению для использования населения, а также для семеноводства этих культур.