Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення Кредитно-модульна система організації
| Вид материала | Документы |
- Інтерактивний комплекс навчально методичного забезпечення дисципліни, 1905.86kb.
- Інтерактивний комплекс навчально-методичного забезпечення Рівне 2009, 2677.41kb.
- Комплекс навчально-методичного забезпечення дисципліни Склад навчально-методичного, 286.92kb.
- Методичні рекомендації щодо формування навчально-методичних комплексів дисципліни при, 464.22kb.
- Про робочу програму навчальної, 272.95kb.
- Кредитно-модульная система обучения, 74.26kb.
- 2. кредитно-модульна система організації навчального процесу, 526.46kb.
- Про Календарний план роботи деканатів, кафедр, навчально-методичного відділу з організації, 14.05kb.
- Методичні рекомендації щодо створення навчально-методичного комплексу (нмк) навчальної, 49.48kb.
- Методична підготовка майбутніх інженерів-педагогів в галузі проектування навчально-методичного, 179.33kb.
Органи вищих рослин. Основні закономірності розміщення органів
Унаслідок подальшої диференціації первісного тіла перших примітивних вищих рослин у процесі їх еволюції спочатку виникли вегетативні, а пізніше, в найбільш високоорганізованих, генеративні органи. Провідну роль при цьому, як і при виникненні різних типів тканин, відіграв процес виходу рослин на сушу та їх адаптація до умов надземно-повітряного середовища.
На основі аналізу викопних решток рослин вважають, що органи виникли з сукупності теломів – циліндричних осьових органів перших надземних рослин, які отримали назву ринієфіти. Весь листкостебловий пагін вищих рослин утворився в результаті об’єднання груп теломів і розділення функцій між циліндричними осьовими органами – стеблами та плоскими бічними органами – листками. Досить важливе значення в еволюції рослинного світу мало виникнення бруньок – замкнутих вмістилищ верхівкових меристем, які захищені листковими зачатками та бруньковими лусками. Корені, на думку вчених, виникли з теломів, які були розпростерті на поверхні ґрунту, а потім заглибились у нього.
Під органом рослини розуміють частину її тіла, що має певну будову та виконує відповідні функції.
У складі тіла вищих рослин виділяють два основні вегетативні органи: корінь і пагін. У свою чергу пагін складається зі стебла, бруньок і листків. Такий поділ відповідає первісній диференціації тіла надземних рослин. Крім того, всі елементи пагона онтогенетично виникають із єдиного масиву меристеми й один без іншого існувати не можуть. У найбільш високоорганізованих груп рослин на пагоні виникають генеративні органи, що представлені в покритонасінних рослин квіткою, плодами та насінням.
У розміщенні органів вищих рослин можна прослідкувати окремі закономірності, що виражаються в полярності та симетрії. Полярність у розміщенні органів полягає в тому, що в тілі рослин є дві протилежно розміщені частини, які наростають у протилежних напрямках. На одному з кінців рослини розміщується підземна частина, що представлена різними типами коренів. На протилежному кінці знаходяться пагонові системи, що представляють собою надземну частину. В тілі рослин виражена не тільки морфологічна або структурна полярність, але й фізіологічна; вони між собою найтіснішим чином пов’язані й обумовлюють одна одну. Залежно від еволюційного рівня розвитку того або іншого організму полярність може проявлятись у більш простій або в досить складній формі. Симетрія в розміщенні органів полягає в тому, що через тіло рослини та її окремі органи можна провести площини симетрії. Вона проявляється як у зовнішній, так і в внутрішній будові органів. Радіально-симетричними є такі органи, як корінь, стебло, багато плодів і квітів. Двосиметричними або бісиметричні органами, коли через них можна провести дві взаємо-перпендикулярні площини, є окремі квіти та плоди, а також плоскі пагони деяких кактусів і зародки двосім’ядольних рослин. Односиметричними або моносиметричними є органи, через які можна провести лише одну площину симетрії й тоді частини органа або органи мають дві протилежні сторони (наприклад, листок, окремі квіти, більшість насінин). Зустрічаються також несиметричні або асиметричні, неправильні органи, через які не можна провести ні однієї осі симетрії (наприклад, листки або квіти окремих видів).
^ Корінь, його функції та морфологія
Корінь – це осьовий радіально-симетричний, переважно підземний вегетативний орган вищих рослин із необмеженим ростом у довжину.
Основною функцією кореня є опора та закріплення рослини в ґрунті, а також поглинання поживного ґрунтового розчину (мінеральне живлення). Побічними функціями кореня є: утворення мікоризи й бульбочок; синтез окремих речовин (наприклад, ауксинів); дихання; запасання поживних речовин; виділення специфічних речовин; участь у процесах алелопатії – хімічної взаємодії між окремими рослинами за допомогою специфічних фізіологічно-активних речовин.
Корінь не розділений на вузли та меживузля, на ньому не утворюються листки й екзогенні бруньки. За формою корені бувають ниткоподібними, шнуроподібними, веретеноподібними, циліндри-чними, конусоподібними, ріпоподібними, кулястими, шишкуватими.
За глибиною проникнення в ґрунт корені також сильно відрізняються – від декількох сантиметрів до декількох десятків метрів.
За функціями виділяють скелетні або опорні (з добре розвинутими механічними тканинами), ростові (швидко ростуть, але мало галузяться), всмоктуючі, втягуючі, запасаючі, мікоризні корені.
^
Спеціалізація та метаморфози кореня
Утворення метаморфозних або спеціалізованих коренів пов’язане з виконанням ними нетипових або особливих функцій. Тому такі корені мають специфічну зовнішню та внутрішню будову. Найчастіше виділяють такі основні метаморфози коренів або групи спеціалізованих коренів вищих рослин із мікроорганізмами ґрунту: корені-підпорки, ходульні корені, епіфітні корені, корені-гаусторії або корені-присоски, дихальні корені або пневматофори, фотосинтезуючі корені, коренеплоди, коренебульби, мікоризні корені, корені з бульбочками.
Корені-підпорки або стовпоподібні корені представляють собою додаткові корені, що закладаються на горизонтальних гілках рослин. Вони ростуть униз, укорінюються й утворюють власну кореневу систему. Ці корені досить товсті, нагадують стовпи й добре утримують крону. Одне дерево, таким чином, може розростатися до значної площі, утворюючи ніби гай. Такі корені утворюються, наприклад, у бенгальського фікуса або баньяна.
Ходульні корені утворюються у видів мангрової рослинності, що населяють тихі, мілкі та мулисті морські береги в зоні припливів і відпливів. За походженням вони є додатковими й звисають униз, відходячи від гілок мангрових дерев. Такі корені забезпечують їм стійкість і кращий розподіл маси на одиницю площі. Мангрові дерева з ходульними коренями зустрічаються в тропічних лісах, на болотах (наприклад, пандануси, деякі види пальм). Дошкоподібні опорні корені розвиваються у великих дерев тропічного дощового лісу, насамперед із його найвищого ярусу. Такі корені бічні й формуються в основі стовбура дерева у вигляді трикутних вертикальних плоских виростів, схожих на дошки, що прилягають до стовбура. Завдяки дошкоподібним кореням маса дерева розподіляється на більшу площу. Слабо виражені дошкоподібні корені можуть формуватися й у дерев помірного поясу – бука, в’яза, тополі.
Епіфітні корені (їх ще називають повітряними) розвиваються в рослин, які поселяються, ростуть і розвиваються на стеблах інших рослин, не паразитуючи на них, а використовуючи їх як опору. Такі рослини називаються епіфітами. Епіфітні корені на своїй поверхні мають спеціальну тканину – веламен, яка дозволяє кореням вбирати дощову воду або воду з дуже вологої атмосфери. Веламен знижує втрати води, забезпечує механічний захист розташованих під ним тканин; крім того, в деяких випадках він може функціонувати як фотосинтезуюча тканина. Епіфітні корені досить поширені в тропічних лісах і часто формуються у видів родин – Зозулинцеві, Бромелієві, Ароїдні.
Корені-гаусторії або корені-присоски проникають у провідні тканини інших рослин і таким чином від них поглинають поживні речовини. На кінці гаусторії мають довгі волоскоподібні ряди клітин, які розростаються аж до деревини або провідного пучка, утворюючи розгалуження. Такі корені формуються в паразитичних (петрів хрест, повитиця, вовчок) або напівпаразитичних (омела, перестріч, дзвінець) рослин.
Дихальні корені або пневматофори розвиваються в деяких тропічних дерев (наприклад, авіценнії, тропічного кипарису), що зростають на болотистих узбережжях океанів. Ці корені ростуть вертикально над поверхнею ґрунту, а на кінці мають систему отворів, які пов’язані з аеренхімою. Повітря з аеренхіми поступає в підводні органи рослин і таким чином покращує їх газообмін.
У деяких видів (наприклад, у водяного горіха) розвиваються зелені асиміляційні корені, що виконують функцію фотосинтезу. Вони мають вигляд перисторозсічених ниток, які плавають у воді. Фотосинтезуючі корені утворюються й в омели, де вони представлені довгими циліндричними або дещо сплющеними утвореннями, що мають хлорофіл.
Коренеплоди виникають у частини видів рослин, найчастіше дворічних (наприклад, у буряка, моркви, петрушки, редиски), як утворення, що виконують запасаючу функцію. Коренеплід є складним за морфологічною природою утворенням, оскільки тут приймають участь корінь і стебло – підсім’ядольне коліно або гіпокотиль і надсім’ядольне коліно або епікотиль. У складі коренеплоду виділяють три частини: головку, шийку та власне корінь. Коренеплоди характеризуються яскраво вираженим вторинним потовщенням із сильно розвиненою запасаючою паренхімою та атрофованою склеренхімою.
Подібними до коренеплодів є коренебульби (іноді їх ще називають кореневими шишками), що також виконують запасаючу функцію. Вони мають на верхівці додаткові бруньки або вони тут легко утворюються. Коренебульби утворюються в георгінів, пшінки, батату, в багатьох видів орхідей. Від зовнішньо подібних до них стеблових бульб вони відрізняються відсутністю редукованих листкових лусок.
Унаслідок симбіозу рослин із ґрунтовими грибами та бактеріями розвиваються спеціалізовані мікоризні корені та корені з бульбочками.
До теми 9-10: Пагонові системи. Стебло
Бруньки, їх будова й типи
Брунька є зачатковим, ще нерозвиненим пагоном. У середині бруньки знаходиться апекс, який утворений апікальною меристемою, що забезпечує формування й ріст усіх органів пагона.
Розрізняють вегетативні, генеративні (квіткові) та вегетативно-генеративні бруньки. Вегетативна брунька складається з серії зачаткових метамерів або зачаткових листків, які розміщені один над одним на зачатковій осі. З такої бруньки розвивається стебло з листками та новими бруньками. Зовнішні або нижні листкові зачатки всередині бруньки внаслідок нерівномірного росту більш-менш загнуті над внутрішніми або верхніми й прикривають їх і конус наростання пагона. Вузли в бруньці дуже зближені й у пазухах листкових зачатків уже можуть бути закладені зачатки бруньок наступного порядку. Генеративні бруньки містять у собі тільки зачатки суцвіття без зелених асиміляційних листків або одиночні квітки (в цьому випадку бруньку називають бутоном). У вегетативно-генеративній бруньці закладений ряд метамерів, а конус наростання перетворений у зачаткову квітку або суцвіття.
Бруньки також бувають відкритими та закритими. Закриті бруньки містять зовні спеціалізовані брунькові луски, що виконують захисну функцію – вберігають меристемні частини бруньки від висихання й пом’якшують негативний вплив різких перепадів температури. Закриті зимуючі бруньки формуються в дуба, берези, липи, ліщини, вільхи, бузини та деяких інших дерев і чагарників, а також в окремих видів багаторічних трав’янистих рослин (наприклад, грушанка, копитняк). Якщо бруньки позбавлені спеціально видозмінених лусок і зовнішні листкові зачатки мало відрізняються від внутрішніх, то їх називають відкритими. Такі бруньки мають весною та літом ростучі пагони тих дерев і чагарників, які зимою мають закриті бруньки, а також однорічні та багато багаторічних трав’янистих рослин. Відкриті бруньки мають, як правило, деревні рослини тропічних і субтропічних зон планети.
За розміщенням на стеблі пагона виділяють верхівкові та бічні бруньки. Бічні бруньки бувають пазушними, якщо розміщені в пазухах листків, і додатковими, якщо розміщені в будь-якому іншому місці пагона. Пазушні бруньки, що тривалий час не розвиваються, називаються сплячими. Пазушні бруньки можуть розміщуватись у вузлі поодиноко або групами. В останньому випадку виділяють серіальні або вертикально-рядкові бруньки, якщо вони розміщені в один ряд уздовж осі пагона (наприклад, у жимолості татарської, горіха грецького, робінії білої), колатеральні або горизонтально-рядкові бруньки, якщо вони розміщені в ряд упоперек пагона (наприклад, у вовчих ягід звичайних) та кільчасті, якщо вони розміщені колом (наприклад, у сливи домашньої).
^ Розвиток пагона із бруньок. Системи пагонів. Типи галуження пагонів, їх положення в просторі
За рахунок апекса, що міститься всередині бруньки, відбувається послідовне наростання пагона в довжину. Апекс представляє собою активно працюючий ростовий центр, який забезпечує формування всіх органів і первинних тканин пагона. В апексі бруньки, подібно до апекса кореня, знаходяться ініціальні клітини. При цьому у вищих спорових рослин присутня тільки одна ініціальна клітина, а в голонасінних і покритонасінних рослин ініціальні клітини розміщуються окремими шарами. В голонасінних рослин в апексі виділяють центральну материнську клітину, стрижневу (колончасту або серцевинну) меристему та периферичну або флангову меристему. В покритонасінних рослин також виділяють стрижневу та периферичну меристеми або, відповідно, туніку та корпус.
Розвиток пагона починається з виникнення листкових примордіїв, які закладаються акропетально. Закладання примордіїв починається з дистальної частини бруньки. Спочатку вони мають вигляд невеликих горбочків, які наростають своєю верхівкою. В більшості випадків в основі такого зачаткового листка знову утворюється зачаткова брунька. Причини послідовного виникнення нових примордіїв поки що не знаходять достатнього пояснення. Була запропонована концепція гістогенів, згідно якої зачаток листка формує навколо себе поле, яке в свою чергу індукує появу нових листкових зачатків. Проміжок часу між вичлененням на апексі двох послідовних метамерів пагона, називається пластохроном.
Перетворення бруньки в пагін розпочинається з розростання листкових примордіїв і росту меживузлів. Листки, що прикривають у бруньці конус наростання, ростуть нерівномірно й вигинаються назовні, відходячи від осі пагона. Найбільш зовнішні луски закритих бруньок при цьому не ростуть або ростуть слабко, швидко підсихають і відпадають, коли брунька починає розпускатись. Внутрішні луски, що розміщені вище вздовж осі бруньки, перед опаданням деякий час ростуть основами, тому в них весною різко відрізняються верхня темна підсохла частина, що зимувала на повітрі, та жива, блідо-зелена або рожева нижня, що була схована під нижніми лусками, а тепер стала рости. В зелених асиміляційних листків при виході з бруньки сильно розростаються пластинка й черешок (якщо листки черешкові). Меживузля ростуть вставним (інтеркалярним) ростом. Якщо вони ростуть інтенсивно, то отримується подовжений пагін. Якщо ріст меживузлів загальмований, то пагін залишається вкороченим. Внаслідок послідовного розгортання наявних у бруньці листкових зачатків і росту стебла на конусі наростання вегетативного пагона можуть продовжуватись формуватися нові листкові зачатки, так що брунька на верхівці ростучого пагона продовжує існувати як морфологічно відмежована його частина, котра самооновлюється й відтворюється.
Пагін, який розвивається з бруньки впродовж одного вегетаційного періоду, називають річним. Багаторічна ж рослина може розглядатися як система послідовно утворених річних пагонів. У багаторічних рослин головне стебло й кожну його бічну гілку також можна вважати окремим пагоном.
Із верхівкових бруньок наростає головний пагін, а за рахунок бічних пазушних бруньок виникають і розвиваються нові бічні пагони, за рахунок яких і галузиться головний пагін. Перший пагін, який є пагоном першого порядку, виникає за рахунок розвитку зародкової брунечки насінини. Так формується система пагонів, серед яких головний пагін буде пагоном першого порядку, його бічні пагони – пагонами другого порядку, а з подальшим галуженням будуть формуватися пагони третього, четвертого й вищих порядків. Пагін кожного порядку здатний до верхівкового росту доти, доки зберігає діяльність конус наростання його верхівкової бруньки. Верхівковий ріст властивий не тільки для головного, але й для пагонів інших порядків. Таким чином, пагін у цілому представляє собою систему пагонів різного порядку, що відрізняються віком, ступенем розвитку й іншими особливостями.
Завдяки наявності різних типів бруньок, пагін має здатність до галуження. Галуження забезпечує значне збільшення поверхні контакту надземної частини рослини з повітряним середовищем, що сприяє кращому протіканню процесів дихання, транспірації та фотосинтезу.
Залежно від здатності до галуження виділяють галузисті (більшість видів вищих рослин), слабкогалузисті (види родин Тонконогові, Осокові) та негалузисті (види родин Лілійні, Пальмові, Амарилісові) рослини. Залежно від місця найбільш виражено галуження пагонів виділяють акротонне (галуження найбільш виражене на верхівці рослини), мезотонне (галуження в основному відбувається в середній частині) та базитонне (галуження в основному відбувається в нижній частині рослини) галуження.
За способом галуження виділяють дихотомічне, анізотомічне, моноподіальне, симподіальне та псевдодихотомічне галуження рослин. У процесі онтогенезу рослини типи галуження можуть змінюватись.
При дихотомічному галуженні верхівкова брунька пагона поділяється на двоє й дає початок двом однаковим пагонам, верхівкові бруньки яких згодом також поділяються на двоє і т. д. Таким чином формується вилчасте розгалуження. Іноді верхівкова брунька може поділятись на три або більше частин, у результаті чого утворюється не два, а більше однакових пагонів. Дихотомічне галуження характерне в основному для окремих видів водоростей. Якщо при поділі верхівкової бруньки виникають два, але неоднакові пагони, один із яких більш розвинений, а інший відстає в рості, то це галуження називають анізотомічним. Таке галуження характерне, наприклад, для плаунів. При моноподіальному галуженні головний пагін весь час наростає в довжину за рахунок верхівкової бруньки, він є моноподієм. Бічні пагони виникають нижче верхівкової бруньки головного пагона, вони менше розвинуті й не переростають його. Моноподіальне галуження характерне, наприклад, для таких рослин, як ялина, сосна, дуб, тополя, жимолость, крушина, мак, буркун. При симподіальному галуженні верхівкова брунька зупиняється в рості й відмирає. Подальше наростання вертикального пагона продовжується за рахунок бічної бруньки, як правило, однієї з найближче розташованої до відмерлої. Відбувається так зване перевершинювання. При цьому пагін, який розвивається з такої бруньки і є пагоном другого порядку, стає пагоном заміщення. Він приймає напрямок росту головного пагона й як би його продовжує. В міру росту цього пагона його брунька також відмирає й перевершинювання повторюється. В результаті повторюваних перевершинювань вертикальний пагін рослини представляє собою симподій – складену вісь із пагонів різного порядку. Симподіальне галуження характерне, наприклад, для таких рослин, як береза, липа, ліщина, купина, медунка. В рослин із супротивно розташованими бруньками після відмирання верхівкової бруньки формується два супротивні пагони заміщення. Вони утворюють розвилку над залишком або рубцем відмерлої верхівки, створюючи уявлення ніби дихотомічного галуження. Таким способом виникає псевдодихотомічне галуження пагона, що зустрічається, наприклад у клена, бузку, кінського каштана.
За напрямком росту виділяють ортотропні (мають вертикальну орієнтацію й характеризуються від’ємним геотропізмом), плагіотропні (мають горизонтальну орієнтацію) та анізотропні (ростуть під різним кутом до вертикального пагона) пагони.
^ Функції стебла. Морфологія стебла
Стебло – це основа пагона, що сполучає між собою всі його частини, а також корінь. Воно представляє собою вісь пагона, на якій розміщуються всі інші його частини. Стебло має, як правило, радіально-симетричну будову.
Стебла виконують дві основні функції – несучу та провідну. Стебла сполучають усі частини пагона в єдину систему. Завдяки стеблу забезпечується збільшення поверхні рослини шляхом його галуження, утворення та найвигідніше розташування листків і генеративних органів. Стебло забезпечує висхідний і низхідний рух води та розчинених у ній речовин. Молоді пагони виконують функцію фотосинтезу. Видозмінені стебла виконують ще й додаткові функції, наприклад, нагромадження та зберігання поживних речовин у багаторічних стеблах, а також запасання води у спеціалізованих стеблах, зачіплювання за інші рослини, захист, забезпечення вегетативного розмноження рослин.
Стебла рослин досить різноманітні й відрізняються за багатьма ознаками. За консистенцією стебла бувають трав’янистими або дерев’янистими, порожнистими (соломина) або виповненими (з серцевиною). За формою поперечного розрізу стебла бувають округлі або циліндричні (в більшості видів рослин), чотиригранні (види родин Глухокропивові, Ранникові), тригранні (види родини Осокові), багатогранні (види лободи, щавлю), сплющені (наприклад, тонконіг стиснутий, ситник членистий). Багато стебел мають зовні різного типу утворення у вигляді волосків, шипиків, колючок і т. п., можуть мати також крилоподібні утворення (наприклад, чина лісова).
За характером росту та розміщенням у просторі виділяють наступні види стебел: прямостоячі (міцні, переважно ортотропні стебла з добре вираженими меживузлями; більшість видів вищих рослин); повзучі (переважно плагіотропні стебла, що вкорінюються у вузлах, із добре вираженими меживузлями; наприклад, живучка повзуча, суниці, жовтець повзучий, перстач гусячий); виткі (закручуються навколо опори за годинниковою стрілкою або навпаки; наприклад, хміль звичайний, березка польова, повитиця, квасоля звичайна); лазячі або чіпкі (стебла з погано розвинутою механічною тканиною, що зачіплюються за опору за допомогою вусиків; наприклад, огірки, гарбуз звичайний, горох посівний); сланкі (стебла з досить погано розвинутою механічно тканиною, що стеляться по поверхні ґрунту, не вкорінюючись; наприклад, остудник голий, моховинка лежача, звіробій сланкий, стелюшок); висхідні (нижня частина стебла стелиться по поверхні ґрунту, верхня – спрямована вертикально; наприклад чебрець, зірочники, вероніка лікарська); вкорочені (стебло погано виражене, з дуже зближеними вузлами, короткими меживузлями та зібраними в прикореневу розетку листками, утворює квіткову стрілку; наприклад, подорожник, кульбаба, лілійник, підсніжник).
^ Вторинне потовщення стебла та річні кільця
Вторинне потовщення дерев’янистих рослин пов’язане з виникненням і подальшою періодичною активністю камбію. Камбій закладається між первинною флоемою та первинною ксилемою. Внаслідок поділу та наступної диференціації клітин камбію ближче до периферії стебла він утворює клітини вторинної флоеми або лубу, а до центру – клітини вторинної ксилеми або деревини. Однак, клітин ксилеми відкладається приблизно в чотири рази більше, ніж клітин флоеми. Тому в стеблі дерев’янистих рослин деревина займає основну його частину. Навесні в деревині утворюються широкі судини ксилеми, більше паренхімних клітин, менше волокон лібриформу. Наприкінці літа формуються дрібні товстостінні судини й трахеїди, а також волокна лібриформу з більш товстими оболонками, майже не утворюються клітини деревинної паренхіми. Наприкінці осені діяльність камбію припиняється до настання весни. Після зимового періоду спокою знову відкладаються великі клітини деревини. Тому межа між осінніми та весняними шарами деревини, як правило, чітко виражена й утворює річне кільце. На поперечному розрізі світлі ділянки річного кільця представляють весняну деревину, а темні – літню та осінню. В багаторічних дерев’янистих рослин таких кілець може бути досить багато й кожне таке кільце здебільшого відповідає одному року життя дерева. Ширина кілець певною мірою свідчить про сприятливість погодних умов.