Органы цветковых растений

Растения — сложные живые организмы, имеющие взаимосвя­занные и согласованно функционирующие органы. Различают ве­гетативные и генеративные органы. Вегетативные органы (корень, стебель, лист) служат для поддержания индивидуальной жизни растения, обеспечения его роста и развития, генеративные органы (цветок, плод и семя) — для полового воспроизведения растений.

Корни укрепляют растения в почве, придают им устойчивость, поглощают из почвы необходимые для жизни растения воду и ра­створенные в ней питательные вещества, которые направляются по стеблю к листьям. Кроме того, корень может служить вместили­щем запасных питательных веществ. В нем синтезируются многие органические соединения, значительная часть которых выделяется в почву и исполь­зуется почвенной микрофлорой (грибы, бактерии) и другими растениями. У корнеотпрысковых растений корни выполняют функцию вегетативного размножения. Раз­личают главный корень, который образует­ся из зародышевого корешка, придаточные корни, развивающиеся на стеблях и листь­ях, и боковые корни,представляющие со­бой ответвления любых корней. Верхушка растущего корня покрыта своеобразным за­щитным покровом — корневым чехликом, клетки которого постоянно обновляются (рис. 2). Он прокладывает корню проходы в почве. Под чехликом находится зона деле­ния (конус нарастания),представленная де­лящимися клетками верхушечной образо­вательной ткани. Далее расположена зона растяжения, в которой клетки интенсивно растут, вытягиваясь вдоль оси корня, и на­чинают дифференцироваться. Следующая за ней зона всасывания содержит большое ко­личество корневых волосков — наружных выростов клеток кожицы длиной до 20 мм, функция которых состоит в поглощении воды и минеральных солей из почвенного раствора. Здесь же формируются проводящие ткани корня, по ко­торым в расположенной выше зоне проведения транспортируются питательные вещества. Корневых волосков эта зона не имеет и покрыта опробковевшими тканями. У некоторых растений корни могут сильно видоизменяться. Обычно это связано с накоплением питательных веществ. При этом корни становятся толстыми и мя­систыми. Особенно часто встречается утолщенный запасающий главный корень, называемый корнеплодом (морковь, свекла, репа, редька, редис и т.д.).

Рис. 2. Внутреннее строение корня: 

1 — корневой чехлик; 2 — зона деления (конус на­растания); 3 — зона рас­тяжения; 4 — зона всасы­вания; 5 — зона проведе­ния и образования боко­вых корней.

Совокупность всех корней растения называется корневой сис­темой. По форме различают стержневую корневую систему, в ко­торой главный корень сильно развит и выделяется среди осталь­ных корней, имочковатую корневую систему, в которой главный корень отсутствует или незаметен среди многочисленных прида­точных корней (рис. 3).

Рис. 3. Корневая система растений: А — стержневая; Б — мочковатая

Лист обычно состоит из лис­товой пластинки и черешка, но у листьев некоторых растений черешок отсутствует (например, растения сем. Мятликовых). Та­кие листья называют сидячими. У разных растений листья разли­чаются по форме листовой пластинки (сердцевидные, ланцето­видные, овальные и т.д.), форме ее края (цельнокрайние, зубча­тые и др.), расположению жилок (у листьев двудольных растений жилкование обычно перистое или пальчатое, у листьев одно­дольных — параллельное или дуговое). Различают также листья простые, имеющие одну листовую пластинку, опадающую осенью целиком, исложные, распадающиеся после отмирания на от­дельные части. Сложные листья бывают пальчато- и перисто-сложными.

Порядок прикрепления листьев на стебле называется листо­расположением. При очередномлисторасположении листья растут на стебле по одному, чередуясь друг с другом, при супротивном — по два друг против друга, при мутовчатом — прикрепляются к стеблю пучками, состоящими из нескольких листьев.

Стебель — осевой вегетативный орган растения, который со­единяет два полюса питания растения — корни и листья, обеспе­чивая обмен между ними необходимыми питательными веществами. Он выносит листья к свету, служит опорой для генеративных ор­ганов, может запасать питательные вещества. Стебли различают по расположению в пространстве (прямостоячие, стелющиеся, вьющиеся, лазающие и т.д.), степени одревеснения (травянистые и деревянистые), продолжительности жизни, длине (до 300 м у некоторых тропических лиан).

Стебель с расположенными на нем листьями и почками назы­вается побегом. Участки стебля, на которых развиваются листья, называются узлами, а участки стебля между двумя узлами — меж­доузлиями.

Побеги у некоторых видов растений, так же как корни, могут видоизменяться, приспосабливаясь к выполнению дополнительных, например, запасающих функций. Особенно важное значе­ние имеют утолщенные подземные побеги, служащие для вегета­тивного размножения. К ним относятся корневище(пырей ползу­чий, сныть, ландыш), клубень (картофель), луковица (лук, чес­нок).

Почка — это зачаточный побег, состоящий из укороченного стебля со сближенными зачаточными листьями. На верхушке уко­роченного стебля почки находится конус нарастания, состоящий из верхушечной образовательной ткани. За счет деления его клеток стебель растет в длину, образуются другие органы. Почки бывают вегетативными, генеративными {цветковыми) и смешанными.

Цветок — орган семенного размножения, укороченный видо­измененный побег, приспособленный для образования половых клеток (гамет), опыления, оплодотворения и формирования се­мян и плодов. Цветок включает следующие части: цветоножку, на которой могут быть прицветники (листья, сопровождающие цвет­ки), расширенное цветоложе, чашечку, венчик, тычинки и пес­тик (рис. 4). Чашечка и венчик образуют околоцветник. У многих ветроопыляемых растений около­цветник мелкий, невзрачный, в то время как у растений, опыля­емых насекомыми, он хорошо развит, белый или ярко окрашен­ный. Тычинки состоят из тычи­ночной нити и пыльника. В пыль­нике образуется большое коли­чество пыльцы (мужской гамето-фит). Пестик состоит из нижней расширенной части — завязи и верхней суженной — столбика ирыльца. Внутри завязи находится семяпочка (семязачаток), в кото­рой формируется зародышевый мешок (женский гаметофит). Столбик выносит из цветка рыль­це, что способствует лучшему улавливанию пыльцы.

Рис. 4. Схема строения цветка:

1 — завязь; 2 — столбик; 3 — рыльце; 4 — пыльцевые зерна, образующие пыльцевые трубки; 5 — тычиночная нить; 6 — поперечный разрез пыль­ника тычинки; 7 — продольный раз­рез пыльника; 8 —семяпочка

16

По строению различают рас­тения с обоеполыми (картофель, рожь) и раздельнополыми цветка­ми, в которых есть или только тычинки, или только пестики. Ра­стения с раздельнополыми цвет­ками могут бытьоднодомные, если на одном растении находятся мужские и женские цветки (кукуруза, огурец), идвудомные, если мужские цветки развива­ются на одном растении, а женские — на другом (конопля, обле­пиха, тополь).

Соцветия. Цветки часто собраны в соцветия. У ветроопыляемых растений это позволяет эффективнее улавливать пыльцу. Соцве­тия насекомоопыляемых растений более заметны для насекомых, чем отдельные цветки. Соцветия бывают простыми и сложными (рис. 5). К простым относятся: кисть (капуста),простой колос (по­дорожник), початок (кукуруза), простой зонтик (лук, яблоня), головка (клевер),корзинка (подсолнечник), щиток (груша). К слож­ным соцветиям, имеющим ветвящуюся главную ось, относят ме­телку (овес), сложный колос (пшеница, рожь), сложный зонтик (укроп).

Семя — орган размножения цветковых растений, который об­разуется из семяпочки в результате двойного оплодотворения. Оно состоит из зародыша и кожуры. Зародыш — это зачаточное расте­ние, имеющее корешок, стебелек, почку и семядоли (первые ли­стья зародыша). У однодольных растений (зерновые хлеба) семя­доля одна, у двудольных (зернобобовые) — две. Семя однодоль­ных включает также специальную запасающую ткань — эндосперм (мятликовые, пасленовые, гречишные). У двудольных растений запас питательных веществ сосредоточен в семядолях.

Рис. 5. Схемы наиболее распространенных соцветий:

1 — кисть; 2 — метелка; 3 — простой колос; 4 — сложный колос; 5 — початок; 6 — простой зонтик; 7 — сложный зонтик; 8 — головка; 9 — корзинка

Плод — вместилище семян. Плоды состоят из околоплодни­ка, который образуется в основном из стенок завязи и семян. Околоплодник одних плодов сочный, мясистый. Это сочные пло­ды. К ним относятся ягода(плоды винограда, томата, картофеля), костянка (плоды вишни, сливы, черемухи), яблоко (плоды ябло­ни, груши), тыквина (арбуз, дыня). Другую группу составляют плоды с сухим околоплодником: боб (горох, бобы), стручок, стру­чочек (капуста, редька, ярутка), коробочка (мак, лен), орех (ле­щина, липа), зерновка(рожь, овес, пшеница), семянка (подсол­нечник) (рис. 6). Встречаются и сложные {сборные) плоды, форми­рующиеся из цветка с несколькими пестиками (сборная костянка у малины, сборная семянка у земляники и т.д.). Распространению плодов и семян дикорастущих форм растений способствуют ве­тер, насекомые, животные.

Рис. 6. Разнообразие плодов растений:

1 — семянка; 2 — листовка; 3 — боб; 4 — стручок; 5 — стручочек; 6, 8, 9— коробоч­ки; 7 — двусемянка;10 — костянка. 

Систематика растений

Все сельскохозяйственные растения относятся к отделу покры­тосеменных, или цветковых. Он подразделяется на два класса: Дву­дольные и Однодольные. Двудольные растения имеют обычно стерж­невую корневую систему, сетчатое жилкование листьев, зароды­ши их семян содержат две семядоли. Однодольные растения, как правило, формируют мочковатую корневую систему, у них дуго­вое или параллельное жилкование листьев, зародыши семян со­держат только одну семядолю. Каждый класс включает ряд се­мейств. Главная отличительная особенность растений разных семейств — строение их цветков. В класс Двудольных входят сем.

Размножение растений

Цветковые растения размножаются двумя способами: половым и бесполым — вегетативным.

Вегетативное размножение основано на способности отдельных частей растений и даже отдельных клеток давать начало новым организмам. Этим путем может размножаться большинство дре­весных, кустарниковых и многие травянистые растения. Различа­ют следующие способы вегетативного размножения: отводками (виноград, крыжовник и др.), усами (земляника), корневыми от­прысками (малина), луковицами (лук, чеснок, тюльпаны, лилии), клубнями (картофель, топинамбур), корневыми клубнями (геор­гины), черенками (смородина, крыжовник), корневищами (пы­рей ползучий), делением куста (флокс), прививками (плодовые культуры).

Половое размножение цветковых растений связано с образо­ванием гаплоидных мужских и женских половых клеток — гамет. В результате слияния гамет (оплодотворения) образуется дипло­идная клетка — зигота, из которой развивается зародыш — зача­ток нового организма, основная часть семени.

Рост и развитие растений

Рост и развитие — явления, тесно связанные между собой, но не тождественные. Под ростом следует понимать увеличение мас­сы и размеров тех или иных органов растений, под развитием — качественные изменения, происходящие в их конусах нарастания, которые ведут к образованию половых органов, цветению и пло­доношению.

У растений существуют фазы развития, или фазы образования вегетативных и генеративных органов. У

Физиология растений

Для жизни растений необходимы определенные условия внеш­ней среды. Основные из них — солнечный свет, тепло, вода, эле­менты питания из почвы, диоксид углерода и кислород из возду­ха. Они влияют на все физиологические процессы, происходящие в тканях растений.

Фотосинтез и дыхание

Фотосинтез — важнейшая жизненная функция зеленых расте­ний, результат которой — первичный синтез органического ве­щества. Для осуществления фотосинтеза необходим одновремен­ный приток света, тепла, воды, диоксида углерода из воздуха и питательных веществ из почвы (элементов минерального пита­ния). Сущность фотосинтеза заключается в том, что под действи­ем энергии солнечного луча, поглощаемой хлоропластами листь­ев и других зеленых органов растений, вода разлагается (фотолиз воды). При этом образуется свободный кислород, который выде­ляется в окружающую среду, а водород присоединяется к углеро­ду диоксида углерода, восстанавливает его и в результате образу­ются органические вещества: углеводы, белки, кислоты, витами­ны, фитогормоны и др. Фотосинтез — сложный многоступенча­тый процесс, протекающий с участием многих ферментов. В нем выделяют световую и темновую фазы. Световая фаза осуществля­ется только на свету.

Одновременно с созданием органического вещества в расте­ниях происходит противоположный процесс —дыхание. Дыхание сопровождается расходом органического вещества с высвобожде­нием заключенной в нем энергии химических связей, необходи­мой растениям для поглощения из почвы воды вместе с раство­ренными в ней питательными веществами и подачи их к листьям, для осуществления процессов роста и многих других жизненных функций. При дыхании органы растений поглощают кислород и выделяют диоксид углерода.

Отношение растений к теплу

Приток тепла необходим для набухания и прорастания семян, формирования всходов, поглощения растениями воды и питатель­ных веществ, роста, формирования органов и прохождения всех этапов развития. Поэтому температура окружающей среды оказы­вает большое влияние на все стороны жизни растений.

По отношению к теплу все сельскохозяйственные растения делят на две основные группы: растения умеренного пояса и теп­лолюбивые растения южных широт. Растения первой группы, ис­торически сформировавшиеся в условиях умеренного климата (гор­чица, горох, пшеница, рожь, ячмень, овес, лен и др.), отлича­ются малой требовательностью к теплу. Теплолюбивые растения южных широт (рис, кукуруза, фасоль, просо, хлопчатник, арбузы, дыни, огурцы и др.) более требова­тельны к теплу. Для прорастания их семян нужна температура 8 — 15 °С, а для цветения 15 — 20 °С.

Воздушным питанием растений называют поглощение из воздуха листьями и другими зелеными частями растений диоксида углеро­да для образования органического вещества в процессе фотосинте­за. Среднее содержание диоксида углерода в воздухе обычно со­ставляет около 0,03 % (объемных). В приземном слое его может быть больше. Увеличение различными приемами (прежде всего внесени­ем органических удобрений) содержания диоксида углерода в при­земном слое воздуха в поле или в теплицах до 0,3 — 0,5 % усилива­ет фотосинтез растений и заметно повышает их урожай.

При корневом питании воду и все необходимые элементы мине­рального питания растения поглощают из почвы с помощью кор­невой системы. Из воды, являющейся источником водорода, а также диоксида углерода воздуха растения создают углеводы (са­хар, крахмал и клетчатку), на долю которых приходится до 90 % всех сухих органических веществ растений. Для образования бел­ков растениям необходимы еще азот, сера и фосфор. Большую роль в обмене веществ растений играют также калий, кальций, магний, железо. В меньшем количестве поглощаются марганец, бор, цинк, медь, молибден, иод, кобальт, которые принято на­зывать микроэлементами. Недостаток в почве хотя бы одного из элементов питания резко ухудшает рост и развитие растений и понижает их продуктивность. При отсутствии любого из перечис­ленных элементов растения могут погибнуть.