ТЕМА: Стебель, побег. Морфофизиологические особенности. Основные метаморфозы.

Самостоятельная работа № 5

 

 

Цель занятия: Изучить морфологические особенности стебля во взаимосвязи с его основными функциями. Разобрать основные классификации стебля. Проанализировать основные структурные элементы побегов. Рассмотреть и продемонстрировать на конкретных примерах гербарного материала основные метаморфозы стебля лекарственных растений.

1. Морфологические и функциональные особенности стебля.

Стебель – осевой, вегетативный орган высших растений, обладающий неограниченным ростом, положительным гелиотропизмом. Разобрать основные морфологические части стебля, его основные и вспомогательные функции. Привести примеры на лекарственных растениях.

 

 

 

Рис. 1. Схема растения. Подпиши части растения

 

1 – главный корень; 2 – боковой корень; 3 - семядольный лист; 4 - гипокотиль; 5 – эпикотиль; 6 – узел; 7 – пазуха; 8 – пазушная почка; 9 – междоузлие; 10- лист; 11 – цветок; 12 – верхушечная почка; 13 – стебель.

 

Пояснение к некоторым терминам. Гипокотиль – часть оси зародыша, расположенная ниже места прикрепления семядолей. Эпикотиль - участок стебля проростка (или зародышевой почечки) растения между семядольным узлом и узлом первого настоящего листа.

 

Функции стебля. Основная – осуществление воздушного питания. Стебель выполняет роль проводника минеральных и органических веществ между листвой и корнями. Опорная функция характеризуется развитием скелетных и полускелетных осей древесных и кустарничковых форм: примеры растений – дуб черешчатый, стебель брусники и черники.

Запасающая функция: развитие луковиц (черемша или лук медвежий), корневищ (мать-и-мачеха, солодка гладкая).

Вегетативное размножение: формирование поросли у малины, смородины; размножение корневищами пырея ползучего.

 

 

1.1. Типы стеблей в зависимости от расположения их в пространстве. Схематично изобразить основные типы стеблей: прямостоячие, приподнимающиеся (восходящие), лежачие, ползучие, лазающие, вьющиеся, цепляющиеся. Под каждым их схематическим изображением перечислить виды лекарственных растений, характерных для данного типа стебля.

 

Типы стеблей по положению в пространстве
Прямостоячий	Приподнимающийся (восходящий)	Лежачий, стелющийся	Ползучий	Лазающий или цепляющийся	Вьющийся
Дурман обыкновенный, крапива двудомная, полынь горькая	Чабрец, горец птичий	Чабрец, якорцы стелющиеся	Ландыш майский, мать-и-мачеха, вахта трехлистная	Плющ, горошек	Хмель люпиновый, вьюнок полевой, обвойник греческий

 

Рис. 2. Типы стеблей по положению в пространстве.

 

1.2. Типы ветвления стебля. Разобрать особенности основных типов ветвления стебля: моноподиальное, симподиальное, дихотомическое, ложно-дихотомическое. Изобразить в виде схем основные типы ветвления стебля. Привести примеры растений, иллюстрирующие разные виды ветвления стебля.

 

 

 

Рис. 3. Типы ветвления побегов. Подпиши рисунок

А и Б – дихотомическое ветвление. Пример: плаун-баранец, омела белая.

В и Г – монопоидальное ветвление. Пример: сосна лесная, болиголов пятнистый.

Д и Е – симпоидальное ветвление, тип монохазия. Пример: липа кавказская, ивы, береза.

Ж и З: симпоидальное ветвление по типу дихазия. Сирень обыкновенная.

 

 

2. Побег, основные структурные элементы и функциональные особенности.

Побег – стебель, несущий листья и почки. Разобрать на гербарном материале и таблицах основные структурные элементы побега: междоузлия, узлы, почки. Привести примеры лекарственных растений по степени развития междоузлий побегов: укороченные (с короткими междоузлиями), удлиненные (с вытянутыми междоузлиями).

 

Примеры лекарственных растений по степени развития междоузлий побегов:

1.укороченные. Одуванчик лекарственный, ландыш майский. Иглы боярышника, крушины слабительной служат примерами укороченных видоизмененных побегов.

2.Удлиненные. Ветки березы, сосны, осины. Могут формироваться как удлиненные, так и укороченные побеги.

 

 

2.1. Почка – зачаточный побег. Разобрать основные типы почек: вегетативные, вегетативно-генеративные, генеративные (цветочные). Изучить их строение. Препаровальной иглой снять почечные чешуи и рассмотреть под лупой зачаточные побеги. Найти стебель, зачатки листьев и соцветий. Зарисовать отдельно вегетативную и вегетативно-генеративную почки. Обозначить основные структурные элементы.

 

Рис. 4. Строение вегетативной и вегетативно-генеративной почек сирени. Подпиши рисунок.

1 – вегетативная почка; 2 и 3 – вегетативно-генеративные почки: 1 – зачаточный лист, зачаточная пазушная почка, 3 – конус нарастания, 4 – зачаточный стебель, 5 – почечная чешуйка, 6 – зачаточное соцветие или цветок.

 

 

3. Метаморфозы стебля. К метаморфозам стебля относят: корневища, клубни, луковицы, клубнелуковицы, усы, усики, столоны, колючки. Изучить строение метаморфизированных надземных и подземных побегов. Зарисовать видоизмененные стебли с указанием названия растений и метаморфизированных органов. Акцентировать внимание на изменение функций стебля при его метаморфозе как яркий пример приспособительных механизмов в эволюции растений. Привести примеры стеблевых метаморфозов, являющихся источником ценного лекарственного сырья.

 

Рис. 5. Основные метаморфозы стебля. Подпиши рисунок.

А – корневище: 1 – надземный побег, 2 – корневище, 3 – придаточные корни.

Б: столоны и клубни картофеля: 4 – столон, 5 – клубень.

В – клубнелуковица: 1 – кроющая чешуя, 2 – верхушечная почка, 3 – листья, 4 – пазушные почки, укороченный стебель – донце, 6 –корни.

Г – луковица.

 

Основные метаморфозы стебля.

1.Корневища. Выполняют функции вегетативного размножения длинные тонкие метаморфозы: корневища пырея ползучего, мать-и-мачехи, ландыша майского. Для толстых и коротких корневищ характерна запасающая функция: цмин песчаный, вахта трехлистная.

 

Лекарственное применение имеют, например, корневища пырея, девясила высокого, морозника кавказского, чемерицы Лобеллиевой.

2. Столоны – надземные или подземные недолговечные боковые побеги, дающие на конце укороченный побег. Органы вегетативного размножения. Например, усы земляники лесной.

3.Каудекс – образование, формирующееся при утолщении надземной части основания побега и верхней части стержневого корня, лишенное листьев. Запасающая функция. Например, каудекс формируется у одуванчика лекарственного, солодки гладкой.

4.Клубни. Из культурных растений типичный пример – картофель, клубни которого имеют и лекарственное значение (больше применение в народной медицине).

5. Луковица. Запасание воды и органических веществ, преимущественно сахаров. Примеры: лук победный, медвежий, репчатый, чеснок.

6. Клубнелуковица. Пример лекарственного растения: безвременник красивый.

7. Усы, усики – видоизмененные части побега. Например, у представителей тыквенных и гороха они листового происхождения, побегового – у винограда.

8. Колючки – видоизмененные побеги. У жостера, астрагала кавказского, верблюжьей травы обыкновенной.

 

ВЫВОДЫ: В рамках данной работы изучены основные структурные элементы побега; виды побегов и стеблей в зависимости от типа роста, ветвления на примерах лекарственных растений Ставропольского края. Побег, стебель характеризуются развитием различных метаморфоз в рамках приспособлений к условиях среды обитания растений. В фармацевтике находят применение побеги и их отдельные органы, а также метаморфозы побегов.

Основные ТЕРМИНЫПО теме:

 

1.Боковая почка – почка, расположенная в пазухе кроющего листа.

2.Верхушечная почка – почка, расположенная на конце (верхушке) побега.

3.Междоузлия – участок стебля между соседними узлами.

4.Клубень - видоизменённый укороченный побег растения, образующийся при разрастании верхушечной или боковой почки, одного или нескольких междоузлий и с редуцированными листьями. Клубни развиваются, как правило, на концах столонов.

5.Конус нарастания - дистальная зона апекса побега, сложенная особыми клетками верхушечной меристемы и ближайшими их производными, за счет деления которых происходит нарастание оси побега. Самая верхняя часть его – точка роста.

6.Корневище – подземный побег, лишенный зеленых листьев. Сохраняет структуру стебля, имеет выраженные междоузлия и недоразвитые чешуевидные листья, придаточные корни. Нарастает за счет меристем верхушечной почки.

7.Корнеклубень – клубневидное разрастание основания стебля, покрытое остатками листьев.

8.Луковица – метаморфизированный подземный, резе надземный побег с укороченным стеблем и мясистыми сближенными листьями.

9.Пазуха - угол между листом и стеблем, на котором он растет.

10.Пазушная почка – тоже, что и боковая почка.

11.Побег – основной орган растения, состоящий из стеблей, листьев и почек и выполняющий основную функцию воздушного питания.

12.Почка – зачаточный побег в состоянии относительного покоя.

13.Стебель - осевой, вегетативный орган высших растений, основной структурный элемент побега.

14.Столон - относительно быстро отмирающий вытянутый боковой побег с удлинёнными междоузлиями, недоразвитыми листьями и пазушными почками, на котором развиваются укороченные побеги.

15.Узел - часть оси побега растений, на которой образуются почка и иногда придаточные корни, от которой отходит лист.

 

Вопросы для самоподготовки:

 

1. Морфофизиологическая характеристика стебля. Стебель – осевая и основная часть побега, несущая листья, почки, генеративные органы. Состоит из узлов, междоузлий. Классификация стеблей по направлению и способу роста (ориентации в пространстве): стебли прямостоячие (дурман обыкновенный, валериана лекарственная), приподнимающиеся (клевер луговой), ползучими (клевер ползучий), стелющимися, вьющимися (горец вьюнковый), цепляющимися (хмель), лазящими. Стебель обычно имеет цилиндрическую форму, в поперечном сечении округлым. Другие формы стебля характерны для представителей конкретных систематических групп. Например, у растений семейства губоцветных - четырехгранный стебель, у осоковых – трехгранный, у злаков – полый в междоузлиях стебель - соломина. Ятрышник широколиственный имеет полый стебель. У древесных растений стебли многолетние. Главный стебель дерева называется стволом, стебли кустарников – стволиками. У многолетних травянистых растений стебли, как правило, живут несколько лет. Характеристики: положительный гелиотропизм; длительный неограниченный рост; радиальная симметрия анатомического строения. Нарастание стебля осуществляется за счет систем меристем: верхушечной конуса нарастания и вставочных, рост в толщину обусловлен за счет вторичных боковых меристем – камбия и феллогена. Анатомия стебля: из клеток верхушечной меристемы побега развивается первичная структура стебля, которая сохраняется лишь у однодольных. Проводящая система стебля формируется за счет проводящих пучков листьев, утолщение стебля достигается за счет увеличения паренхимных клеток – продукта деятельности боковых меристем. Первичное строение стебля голосеменных и двудольных: клетки меристемы дифференцируются на первичную кору и сердцевину с заключенным между инициальным кольцом, клетки которого дают прокамбий. Прокамбий впоследствии образует первичную флоэму и первичную ксилемы, формирующих стелу или основу осевого цилиндра. Также кнаружи от оси прокамбий образует другую образовательную систему – перицикл, который формирует паренхиму. Перицикл имеется у травянистых многолетников, у древесных форм он отсутствует. Первичная структура у голосеменных и двудольных разрушается за счет вторичных изменений стебля и развивается вторичная структура. Её элементы при движении кнаружи: сердцевина, первичная ксилема, вторичная ксилема, камбий, вторичная флоэма, луб, паренхима, колленхима, перидерма.

2. Побег, основные структурные элементы. Основные структурные элементы побега: стебель, листья и почки. Строение побега представлено на рис 1., надземная часть. Представляет собой систему метамер, где метамера – элемент побега, состоящий из междоузлия и узла с листом или почкой. Междоузлия могут быть длинными, и тогда побег называют удлиненным; если же междоузлия короткие, побег называют укороченным. Побег, развивающийся из зародышевого стебелька, называют главным. В узлах его расположены боковые почки, из которых формируются боковые побеги второго порядка, при их ветвлении – третьего порядка и т.д. Так образуется система побегов. Стебель и лист – основные элементы побега, являются органами второго порядка. По степени ветвления побега различают неветвящиеся, слабо ветвящиеся и сильно ветвящиеся растения.

3. Почки: типы, строение, функции, отличительные особенности. Почка – зародышевый побег. Типы почек по характеру зародышевого побега: вегетативная, то есть несущая зародышевый вегетативный побег; генеративная – несущая цветок или соцветие. Но чаще всего встречаются вегетативно-генеративный тип почек. Разного типа почки отличаются по внешнему виду: вегетативные имеют меньший размер, более удлиненные и заостренные, чем генеративные. Типы почек по типу защищенности: закрытые (покрыты почечными чешуями, видоизмененными листьями) и открытые (чешуй не имеют). Строение почек представлено на рис. 4. Функции почек можно сформулировать так: нарастание и ветвление оси растения, что способствует увеличению фотосинтезирующей площади; возобновление и вегетативное размножение растений; формирование габитуса.

4. Надземные и подземные видоизменения стебля. Видоизменения тесно связаны с адаптированностью растений к конкретным условиям обитания. Надземные: Опорные и механические функции: формирование скелетных и полускелетных структур у кустарничковых, древесных форм; формирование усиков и усов (у винограда дикого это видоизмененные соцветия). У многих растений укороченные побеги метаморфизируются в колючки (крушина слабительная, боярышник колючий) и шипы (шиповник обыкновенный). Это связано с приспособлением к недостатку влаги. Косвенная защитная функция. Запасающая функция (накопление не только пластических веществ, но и воды в клетках паренхимы): у листовых суккулентов, стеблевых. Образование кочана. Видоизменения подземных частей побега с примерами подробно приведены в п.3.

5. Основные морфологические признаки стеблей и их метаморфозов при диагностике лекарственного сырья. Основные морфопризнаки стеблей: наличие всех элементов стебля и побегов, развитых в полной мере, видоизмененых или в редуцированной форме (верхушечной и боковых почек, наличие коры у древесных форм, придаточных корней, листьев или видоизмененных остаточных чешуек, междоузлий и т.д).

6. Использование стеблей и их метаморфозов для приготовления лекарственных препаратов. Применение находят все части побегов и метаморфозы побегов: корневища, клубни, луковицы, клубнелуковицы, трава, кора, листья, соцветия, шишки и др. Применение тех или иных органов для изготовления лекарственных средств определяется содержанием лекарственных соединений. Например, кора крушины слабительной и плоды жостера – источник антраценпроизводных и их гликозидов; корневища и корни чемерицы содержат стероидные алкалоиды; трава горицвета – источник гликозидов.

 

 

Студент_______________ Преподаватель________________

Тест. Понятие «Побег»

В приведенных ниже предложе­ниях вместо точек напишите в тетради соответствующие сло­ва.

 

1. Побегом называют стебель с расположенными на нем листьями и почками.

2. Участки стебля между двумя ближайшими узлами одного побега называются междоузлиями.

3. Угол между листом и располо­женным над ним междоузлием на­зывается пазуха листа.

4. Расположение почек и листьев на побегах березы, подсолнечника, малины называют супротивное.

5. Мутовчатое расположение по­чек и листьев у элодеи и молочая полевого, вороньего глаза.

6. У сирени, клена, крапивы ли­стья располагаются на побеге супротивно.

7. На верхушке побега обычно имеется верхушечная почка.

8. Почки, развивающиеся на междоузлиях, листьях и корнях, называются придаточными или адвентивными.

9. На побегах деревьев и кустар­ников под каждой почкой после листопада заметен листовой рубчик.

10. Почки снаружи покрыты по­чечными чешуйками.

11. В центральной части почки находится зачаточный стебель, а на нем — зачаточные листья, верхушка стебля - конус нарастания.

12. Почку называют зачаточным побегом.

13. Почки бывают вегетативны­ми и генеративными.

14. Самую верхнюю часть зача­точного побега называют конус нарас­тания.

15. Из генеративных почек раз­виваются побеги с соцветиями или цветками.

16. Если побег удлиняется благо­даря активному размножению и росту клеток междоузлия, то такой рост побега называют вставочным.