За счет чего растут побеги однодольных растений
Обновлено: 05.10.2024
Стебель вырастает из зачаточного стебля почки. Если это главный стебель растения, то он развивается из зародышевой почечки семени.
После того, как почки набухают и у них раздвигаются защитные чешуйки, начинает расти стебель и разворачиваться листочки. У растущего из почки стебля постепенно увеличивается длина междоузлий.
На самом верху побега находится так называемая верхушечная почка. В ней есть конус нарастания. Деление клеток конуса нарастания приводит к росту стебля в длину.
Конус нарастания состоит из образовательной ткани. Ее клетки способны к постоянному делению.
На более нижних клетках конуса нарастания появляются зачаточные листья, клетки стебля перестают делится и начинают расти. В результате растет сам стебель, и получается что он растет своей верхней частью. Так если нанести на всю длину стебля метки, то через некоторое время расстояние между метками на его верхушке увеличится, так как здесь клетки продолжают расти в длину. В то время как ниже по стеблю расстояние между метками может не измениться.
Однако стебли растут в длину не всегда только за счет конуса нарастания. У многих растений наблюдается вставочный рост, при котором удлиняются междоузлия побега. Обычно при этом делятся и растут клетки оснований междоузлий.
Если у стебля удалить его верхушку вместе с конусом нарастания, то прекратится его рост в длину. Но при этом стебель начнет ветвится, т. е. начнут вырастать боковые побеги.
Рост стебля в толщину
Рост стебля в толщину обеспечивается за счет деления клеток камбия. Рост в толщину наблюдается у деревьев и кустарников, а также у многолетних трав. У деревьев камбий находится под корой. Камбий состоит из образовательной ткани.
Рост стебля в толщину происходит в благоприятный период года. В умеренных широтах это происходит в теплый период. В это время клетки камбия активно делятся.
У деревьев те клетки камбия, которые находятся ближе к коре, становятся клетками луба. Те, что ближе к древесине, становятся древесиной. При этом за вегетационный сезон у дерева клеток древесины образуется больше, чем клеток луба.
В древесине, которая нарастает весной, развиваются достаточно толстые сосуды с тонкими стенками. Сосуды же осенней древесины, наоборот, тонкие с более толстыми оболочками.
Поскольку зимой стебель в толщину не растет, а весной начинают образовываться снова крупные клетки, то на спиле ствола видны отчетливые переходы от мелких клеток к крупным. Клетки древесины одного года называются годичным кольцом. По количеству годовых колец можно определить возраст дерева.
Годичные кольца разных лет могут отличаться между собой. Одни могут быть более узкие, другие — более широкие. Такое различие обусловлено разными погодными условиями. Если год был хороший, дерево получало достаточно влаги и света, то годовое кольцо будет широким. Также ширина каждого отдельно взятого годового кольца не одинакова. С южной стороны кольца обычно шире, чем с северной. Это связано с тем, что с северной стороны камбий обычно меньше прогревается, и поэтому хуже делятся его клетки.
Побег растет в длину обычно верхушкой вследствие деятельности верхушечной меристемы. Кроме того, побеги многих растений существенно удлиняются благодаря росту вставочной меристемы. Если побег растет неопределенно долго за счет одной и той же верхушечной меристемы, то такое нарастание называют моноподиальным. Однако у многих растений верхушечная меристема функционирует ограниченное время, обычно в течение одного вегетационного периода. Тогда в следующий сезон рост побега продолжается за счет: ближайшей боковой почки. Происходит так называемое перевершинивание. Такое нарастание побега называют симподиальным.
Стебель.
Стебель — это осевая часть побега растений, состоящая из узлов и междоузлий. Стебель выполняет главным образом опорную (механическую) и проводящую функции, обеспечивая наиболее благоприятное для фотосинтеза расположение листьев и двустороннее передвижение растворенных веществ (от корней к листьям, от листьев к другим органам). Кроме того, в стеблях могут откладываться запасные питательные вещества, вода (кактусы); часто стебель является ассимиляционным органом, служит для защиты растения от поедания животными (колючки боярышника, дикой груши), для вегетативного размножения.
Стебель, как и корень, растет в высоту (длину) за счет деления и роста клеток конуса нарастания верхушечной почки.
По степени одревеснения различают стебли травянистые и деревянистые. Травянистый стебель существует обычно один вегетационный период и отличается слабым утолщением, деревянистый — многолетний, способный утолщаться неопределенно долго.
Классификация:
По расположению относительно уровня почвы
· надземные
· подземные
По степени одревеснения
· травянистые
· деревянистые (например, ствол — главный многолетний стебель дерева; стебли кустарников называют стволиками)
По направлению и характеру роста
· прямостоячие (например, подсолнечник)
· лежачие (стелющиеся) — стебли лежат на поверхности почвы, не укореняясь (вербейник монетчатый)
· приподнимающиеся (восходящие) — нижняя часть стебля лежит на поверхности почвы, а верхняя поднимается вертикально (сабельник)
· ползучие — стебли стелются по земле и укореняются благодаря образованию в узлах придаточных корней (будра плющевидная)
· цепляющиеся (лазящие) — прикрепляются к опоре с помощью усиков (горох)
· вьющиеся — тонкие стебли, обвивающие опору (луносемянник)
По форме поперечного сечения
· округлые
· сплюснутые
· трёх—, четырёх—, многогранные (гранистые)
· ребристые
· бороздчатые (желобчатые)
· крылатые — стебли, у которых по острым граням тянутся плоские травянистые выросты (чина лесная) или низбегающие на стебель основания листьев (окопник лекарственный
Анатомическое строение стеблей однодольных растений.
Для стеблей однодольных растений характерно резко выраженное пучковое строение: многочисленные закрытые (без камбия) проводящие пучки рассеяны по всей толще стебля. Пробковый камбий также не образуется, вследствие чего у однодольных растений нет перидермы.
Первичная кора однодольных растений развита слабо, преимущественно паренхимная. Часто здесь развивается и склеренхима. Клетки эндодермы обычно не отличаются от остальных клеток коры, но иногда имеют пятна Каспари на радиальных стенках или подковообразные утолщения. При сильной редукции первичной коры склеренхимный перицикл превращается в субэпидермальные тяжи (как в стеблях злаков). За исключением древовидных агавовых, вторичное утолщение однодольным растениям несвойственно (отсутствие камбия). Большая толщина стеблей некоторых однодольных (например, пальм) объясняется деятельностью апикальной меристемы проростка. По мере развития растения она сильно увеличивается в объеме и строит все более мощный стебель. Как только она достигнет наибольшего постоянного размера, диаметр стебля становится постоянным и он приобретает форму правильного цилиндра.
Стебель кукурузы имеет типичное для однодольных растений строен. С поверхности он покрыт эпидермой, в которой имеются устьица. Под эпидермой находится тонкий слой хлорофиллоносных паренхимных клеток первичной коры.
Далее расположен центральный цилиндр. Он начинается перициклом, состоящим из склеренхимы. Кольцо перициклических волокон обеспечивает механическую прочность. Местами они примыкают к эпидерме, так как первичная кора в стебле кукурузы развита слабо.
Основная часть центрального цилиндра представляет собой паренхиму, пронизанную проводящими пучками. В них ксилема, расположенная ближе к центру, подковой охватывает флоэму, образуя коллатеральный пучок. В сформировавшемся пучке не остается клеток, способных к делению (камбий не формируется), поэтому пучки закрытые. Часть протоксилемы разрушается, и образуется водоносный канал. Проводящие пучки окружены склеренхимной обкладкой. Мощность ее и толщина стенок волокон тем больше, чем ближе к периферии стебля находятся пучки. Это увеличивает механическую прочноть стебля на изгиб. Отсутствие камбиального утолщения и сильное развитие листьев, из которых в стебель входит большое число пучков, привели к такой структуре стебля, при которой пучки распределены по всему поперечному сечению, формируя атакостель. Крупные пучки входят в стебель на большую глубину и идут вниз, проходя несколько междоузлий. Впоследствии они изгибаются к периферии и соединяются с пучками близлежащих листьев. Более мелкие пучки отклоняются слабее, иногда они идут вдоль стебля непосредственно под эпидермой. Сердцевины как структурно обособленной ткани нет.
Вторичное утолщение несвойственно однодольным растениям, у которых отсутствует камбий. Лишь у древовидных агавовых (драцен, алоэ и др.) отмечено значительное вторичное утолщение за счет деятельности меристематической зоны на периферии стебля.
Стебли однодольных растений характеризуются: первичным строением в течение всей жизни; наличием лишь первичной покровной ткани — эпидермы слабо выраженной первичной корой, состоящей из хлорофиллоносной паренхимы; пучковым строением центрального цилиндра; разбросанным расположением коллатеральных проводящих пучков; отсутствием в пучках камбия (пучки закрытые).
На ранних этапах развития стебель двудольных имеет первичное строение. В результате деятельности первичных меристем конуса нарастания формируются эпидерма, первичная кора, центральный цилиндр.
У двудольных растений в отличие от однодольных не все клетки прокамбия превращаются в первичную ксилему и первичную флоэму. Деятельность камбия обеспечивает возникновение вторичных элементов в стебле; т. е. переход от первичного к вторичному анатомическому строению.
Вторичное строение характерно для всех двудольных, хвойных растений — трав и деревьев. Разнообразие типов строения стеблей обусловлено прежде всею расположением проводящих тканей, которое определяется заложением прокамбия и деятельностью камбия.
Прокамбий в процессе дифференциации конуса нарастания закладывается в виде тяжей. Если тяжи разделены достаточно широкими рядами паренхимы, то формируется пучковое или переходное строение стебля, если тяжи прокамбия сближены настолько, что сливаются в цилиндр, то формируется непучковое (сплошное) строение.
Пучковое строение стебля встречается у некоторых травянистых растений (укроп, клевер, лютик, горох, люцерна). В качестве примера характерного пучкового строения рассмотрим строение стебля клевера лугового.
Под эпидермой расположена первичная кора, представленная хлорофиллоносной паренхимой. Наружный ряд ее клеток — пластинчатая колленхима, внутренний — клетки крахмалоносного влагалища (эндодермы). Граница между первичной корой и центральным цилиндром хорошо заметна благодаря склеренхиме перициклического происхождения.
Склеренхима образует полудуги над открытыми коллатеральными пучками, расположенными по кругу. В составе пучка — первичная флоэма, примыкающая к склеренхиме, вторичная флоэма, камбий, вторичная ксилема и первичная ксилема. Пучковый камбий смыкается с межпучковым, образуя цельное меристематическое кольцо. Межпучковый камбий отложил внутрь одревесневающую паренхиму, которая соединила проводящие пучки. Возникло кольцо (трубка) одревесневших тканей, обеспечивающее высокую прочность стебля. Однако проводящие ткани остались разобщенными в виде пучков. Сердцевина стебля представлена паренхимой.
Вторичные изменения связаны с работой камбия. Клетки камбия делятся параллельно поверхности стебля, при этом внутрь откладывается в 10—20 раз больше клеток, чем наружу. Внутрь камбий формирует элементы вторичной ксилемы (древесины), наружу откладывается вторичная флоэма (луб). Местами камбий откладывает в обе стороны паренхимные клетки сердцевинных лучей.
Стебли двудольных растений в отличие от стеблей однодольных характеризуются: вторичным строением, очень рано возникающим вслед за первичным; развитием кроме эпидермы вторичных покровных комплексов — перидермы и корки; развитой первичной корой, дифференцированнной на хлорофиллоносные колленхиму (в экзодерме), паренхиму (в мезодерме) и крахмалоносное влагалище (эндодерма); пучковым или непучковым (сплошным) строением; правильным расположением коллатеральных или биколлатеральных проводящих пучков; наличием камбия (пучки открытые).
Таблица: Побег (лист, стебель, почка)
ПОБЕГ
Побег — это надземная часть растения. Вегетативный побег закладывается в процессе развития зародыша, в котором он представлен почечкой. Почечкa — это стебелек и листовые зaчaтки, может считaться первой почкой рaстения. Aпикaльнaя меристемa почечки при рaзвитии зaродышa формирует новые листья, a стебель удлиняется и дифференцируется нa узлы и междоузлия.
Побег — сложный орган, состоящий из стебля, листьев, почек. У стебля есть узлы и междоузлия. Узел — участок стебля, на котором находятся лист и почка. Участок стебля между узлами — междоузлие. Угол, образованный листом и стеблем выше узла, называют листовой пазухой. Почки, занимающие боковое положение на узле, называют боковыми (или пазушными). На верхушке стебля находится верхушечная почка.
Видоизменения побега могут выполнять различные функции: запасающую и функцию вегетативного размножения (клубни, корневище, луковица), защитную (колючки), служить opганом прикрепления (усики) и т.д.
- Клубни — укороченные и утолщенные подземные побеги с почками (картофель).
- Корневище — подземный побег, напоминающий корень, несет чешуевидные листья и почки, часто образует надземные побеги и придаточные корни (пырей).
- Луковица — укороченный стебель (донце), окруженный сочными листьями (лук репчатый).
- Колючки — средство защиты (дикая яблоня).
- Усики — средство прикрепления (виноград).
ЛИСТ
Лист — плоский боковой орган побега.
Внешнее строение листа. У двудoльных растений лист сoстoит из плoскoй расширеннoй пластинки и стеблевиднoгo черешка с прилистниками. Для листьев oднoдoльных растений характернo oтсутствие черешкoв, oснoвание листа, у них расширенo, вo влагалище, oхватывающее стебель. У злакoв влагалищем пoкрытo все междoузлие: Листья двудoльных растений бывают прoстые и слoжные. Прoстые листья имеют oдну листoвую пластинку, инoгда сильнo расчлененную на лoпасти. Слoжные листья имеют нескoлькo листoвых пластинoк с выраженными черенками. Перистoслoжные листья имеют oсевoй черешoк, пo oбе стoрoны кoтoрoгo распoлoжены листoчки. Пальчатoслoжные листья имеют листoчки, oтхoдящие веерoм oт верхушки oснoвнoгo черешка.
Внутреннее стрoение листа. Снаружи листа нахoдится кoжица из бесцветных клетoк, пoкрытая вoскoпoдoбным веществoм — кутикулoй. Пoд кoжицей распoлoжены клетки стoлбчатoй паренхимы, сoдержащие хлoрoфилл. Глубже нахoдятся клетки губчатoй паренхимы с межклетниками, запoлненными вoздухoм. В паренхиме распoлoжены сoсуды прoвoдящегo пучка. На нижней пoверхнoсти листьев кoжица имеет устьичные клетки, участвующие в испарении вoды. Испарение вoды прoисхoдит для предoтвращения перегрева листа через устьица эпидермы (кoжицы). Этот процесс называется транспирацией и обеспечивает постоянный ток воды от корней к листьям. Скорость транспирации зависит от влажности воздуха, температуры, света и т.д.
Под воздействием этих факторов меняется тургор замыкающих клеток устьиц, они зaмыкaются или смыкaются, зaдерживaя или усиливaя испaрение воды и гaзообмен. В процессе гaзообменa в клетки поступaет кислород для дыхaния или выводится в aтмосферу в процессе фотосинтезa.
Клеточное строение листа.
Видоизменения листьев: усики — служaт для зaкрепления стебля в вертикaльном положении; иглы (у кaктусa) игрaют зaщитную роль; чешуйки — мелкие листочки, потерявшие свою фотосинтезирующую функцию; ловчий aппaрaт — листья снaбжены столбчaтыми железaми, выделяющими слизь, которaя используется для зaхвaтa мелких нaсекомых, попaвших нa лист.
СТЕБЕЛЬ
Стебель — это осевая часть побега, несущая листья, цветы, соцветия и плоды. В этом заключается опорная функция стебля. К другим функциям стебля относятся; транспортная — проведение воды с растворенными в ней веществами от корня к наземным органам; фотосинтезирующая; запасающая — отложение в его тканях белков, жиров, углеводов.
Ткани стебля:
- Прoвoдящая: внутреннюю часть кoры представляют ситoвидные трубки и клетки-спутницы луба (флoэма), ближе к центру распoлoжены клетки древесины (ксилеме), пo кoтoрым oсуществляется транспoрт веществ.
- Пoкрoвная — кoжица у мoлoдых и прoбка у старых oдревесневших стеблей.
- Запасающая — специализирoванные клетки луба и древесины.
- Oбразoвательная (камбий) — пoстoяннo делящиеся клетки, дающие напалo всем тканям стебля. За счет деятельнoсти камбия стебель растет в тoлщину, и oбразуются гoдичные кoльца.
Видоизменения стеблей: клубень — запасающий подземный побег; вся масса клубня состоит из запасающей паренхимы вместе с проводящей тканью (картофель); луковица — укороченный конический стебель с многочисленными видоизмененными листьями — чешуями и укороченным стеблем — донцем (лук, лилия); клубнелуковицы (гладиолус, крокус и др.); кочан — сильно укороченный стебель с толстыми, перекрывающими друг друга листьями.
Клеточное строение стебля:
ПОЧКА
Почка — зачаточный укороченный побег, из которого могут развиваться новые побеги (вегетативные почки) или цветки (генеративные почки). Из почки весной вырaстaют новые побеги. Рaзличaют верхушечные, пaзушные, (рaсположены в пaзухaх листьев) и придaточные почки. Придaточные почки обрaзуются зa счет деятельности кaмбия и других обрaзовaтельных ткaней в рaзных местaх — нa корнях, стеблях, листьях.
Вегетативная почка состоит из укороченного стебля и зачаточных листьев; иногда покрыта защищающими видоизменёнными листьями — почечными чешуями. Выделяют верхушечные и боковые (пазушные) вегетативные почки. Верхушечная почка находится на верхушке стебля и состоит из клеток конуса нарастания и обеспечивает рост побега в длину, а также формирование листьев и боковых почек. Боковые почки образуются в пазухах листьев. С помощью фитогормонов, которые образуются в верхушечной почке, тормозится рост и развитие боковых (спящих) почек, которые начинают расти только при повреждении или отмирании верхушечной почки.
Генеративные почки крупнее вегетативных; они несут меньше зачаточных листьев, а на верхушке зачаточного стебля расположены зачатки цветка или соцветия. Генеративная почка, заключающая один цветок, называется бутоном. На междоузлиях стебля, корнях и листьях могут образовываться придаточные почки, обеспечивающие вегетативное размножение.
Однодольные растения широко распространены по миру. Представителей этого класса можно встретить на всех материках и континентах. В процентном соотношении на их долю приходится четвертая часть от всех цветковых растений мира.
Общая характеристика
Однодольные растения представлены в природе достаточно широко. Специалисты различают не менее 60000 видов, которые объединены более чем в 80 семейств. Наиболее распространены растения травянистого типа. Но есть среди представителей этих семейств древесные и кустарниковые виды, лианы. Они распространены в тропиках (бамбук, пальма, орхидея, алоэ).
Класс Однодольные растения свое название получил из-за количества семядолей в зародыше. Считается, что произошли они от примитивных двудольных видов. Относятся к покрытосеменным цветковым растениям. Разводятся как красивые садовые культуры. Одни выделяются яркими цветами (гладиолусы, ирисы), другие выращиваются из-за листьев (монстера, агава). Отдельная группа представлена культурами, являющимися основным источником продовольственного зерна и круп.
Часть растений имеют скромные размеры (до 6 мм), а есть среди представителей класса настоящие гиганты. Так, королевская пальма нередко достигает в высоту 70 м. Ротанговый каламус, относящийся к разновидности лазающих, может вырастать до 150 м и более.
Большая часть растений относятся к наземным видам (лилии, тюльпаны, тимофеевка, пырей). Есть и представители водного образа жизни (рогоз, ряска, рдест), а также обитающие в прибрежной зоне (аир, белокрыльник, частуха). Встречаются растения-эпифиты, которые селятся в кронах деревьев (орхидея).
Спецификация
В общей сложности однодольные растения разделяют на 7 порядков: Лилейные, Осоковые и Злаковые, Орхидные, Имбирные, Ароидные и Пальмовые, Частуховые и Рдестовые, Эриокаулоновые. Центральным звеном класса считаются представители Лилиецветных. От них шла эволюция. С одной стороны, усложнялся цветок, чтобы приспособиться к опылению насекомыми. Другое направление связано с упрощением. Цветки приспосабливались к опылению с помощью ветра.
По другой спецификации класс Однодольные растения разделяют на 5 основных порядков. Центральным все так же считаются Лилиецветные. Затем следуют Злакоцветные и Осокоцветные. Завершают классификацию Ситниковые и Пальмоцветные.
Различают дикорастущие и культурные виды. Часть злаковых относят к промысловым, но есть среди представителей класса и злостные сорняки, с которыми трудно бороться (пырей, мятлик). Много видов выращивают и используют для декоративных целей. Часть однодольных растений являются лекарственными, некоторые, в том числе и из этой группы, ядовиты.
Особенности
Строение однодольных растений отличается от представителей класса двудольных. Первая особенность – корневая система. Она мочковатого типа и формируется за счет придаточных ответвлений от основного стержня. Главный корень быстро перестает расти. От него образуются боковые придатки, которые образуют систему корней в верхнем грунтовом слое.
Стебель однодольных растений редко ветвится. Камбий в нем отсутствует, из-за этого нет утолщений, наблюдающихся у представителей двудольных видов. Стеблевые пучки сосудов расположены беспорядочно и имеют замкнутую систему. Листья имеют дуговидное или параллельное жилкование. Своей частью они охватывают стебель. Прилистники отсутствуют.
Цветок по строению обоеполый (за редким исключением). Присутствует один пестик и по большей части шесть тычинок. Цветок может быть как крохотного, так и крупного размера. Околоцветник чаще всего сросшийся, но встречается и свободный. Чашечка венчиковидная. Плод – коробочка, у некоторых видов образуется ягода. Семена в своем составе содержат эндосперм.
Признаки однодольных растений
Группа по большому счету монолитная. В основном это представители травянистой формы жизни. На что стоит обращать внимание при осмотре растения – это корневая система, листья и цветы. Также можно определить принадлежность к классу по плоду, если иметь его в наличии.
Признаки однодольных растений дают возможность отнести того или иного представителя к этому классу, однако рассматривать их нужно не по отдельности, а комплексно. Цветок и околоцветник, как правило, имеют количество лепестков, кратное трем. Тычинки определяются по такому же принципу. В редких случаях может наблюдаться кратность, равная двум. Но никогда лепестков и тычинок не бывает пять.
Важно обращать внимание на листья. По типу их жилкования часто можно легко отнести растение к тому или другому классу. У однодольных лист имеет дуговое или параллельное их расположение. Черешка он не имеет и часто охватывает основанием стебель.
Зародыш из семядоли прорастает подземно, наверх ее не выносит. Корневая система мочковатая, придаточные корни расположены в верхнем слое. Стебель не утолщается, так как не имеет камбия. В нем слои сердцевины и коры слабо выражены.
Однодольные и двудольные растения: различия
Основное, но не абсолютное отличие – количество семядолей. Если молодое растение после прорастания образует ярко выраженный стержневой корень, то это представитель класса двудольных. Сетчатое или перистое жилкование листа, а также наличие черешка свидетельствует о том, что это вид не из семейства однодольных. У них также не может быть прилистников.
Однодольные и двудольные растения на срезе стебля имеют разное расположение проводящих волокон. Оно может быть кольцевым или хаотичным. Если имеет место равномерное их распределение по кругу, то следует относить растение к классу двудольных. То же самое следует делать, если есть четкое разделение структуры стебля на сердцевину, кору и промежуточный слой. Пятилистный цветок или кратное этому числу количество лепестков также свидетельствует о принадлежности не к классу однодольных.
Значение
Однодольные растения играют важную роль в жизни человека. С одной стороны, это их промысловое значение. Хлеб, крупы, кукуруза, луковичные – это важнейшие продовольственные культуры, без которых невозможно представить жизнедеятельность человека. А еще это сахарный тростник, финиковые и кокосовые пальмы, ананасы.
Другие виды этого класса выращиваются людьми для декоративных целей. И их значение также трудно переоценить, так как представить жизнь без ярких и нарядных тюльпанов, гиацинтов, гладиолусов, орхидей и многих других видов невозможно.
Бамбук относится к строительному материалу и в отдельных регионах является основным источником такого сырья. Многие растения из этого класса используются для кормления скота. Часть из них является сорными. Некоторые ядовиты. Есть среди представителей однодольных и лекарственные виды, использующиеся при болезнях желудочно-кишечного тракта и для заживления ран.
Читайте также: