МОРФОЛОГИЯ И АНАТОМИЯ СЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ

ВЕГЕТАТИВНЫЕ И ГЕНЕРАТИВНЫЕ ОРГАНЫ РАСТЕНИЙ

Важнейшим событием в эволюции растительного мира был выход растений на сушу. Произошло это более 400 млн лет тому назад, в начале палеозойской эры. Предшественниками наземных растений были водоросли, возникшие в водной среде и обитавшие в ней много миллионов лет. Жизнь в достаточно однородной водной среде не способствовала их морфологической эволюции — тело водорослей так и осталось с момента их возникновения до наших дней не разделенным ни на органы, ни на ткани. Такое тело растений, не дифференцированное на органы и ткани, называют талломом, или слоевищем.

Выход растений на сушу сопровождался серьезными изменениями условий их обитания и к обособлению у них двух полюсов питания — почвенного и воздушного, что привело к значительной перестройке организации их тела. У первых наземных растений произошло разделение тела на органы. Орган — часть тела растения, выполняющая определенные функции и имеющая определенное строение. Надземная часть растений обеспечивала прохождение процесса фотосинтеза, и у первых наземных растений — риниофитов — была вначале представлена системой цилиндрических осей — теломов, которые позже у их потомков трансформировались в настоящие побеги. Нижняя часть тела первых растений, находившаяся в заболоченной почве побережий, обеспечивала их почвенное питание — поглощение воды с растворенными в ней минеральными веществами. Сначала растения поглощали воду с помощью ризоидов — многоклеточных или одноклеточных нитевидных выростов, которые образовывались на нижней части их тела. Позже на появившихся побегах стали развиваться органы, отвечающие за поглощение воды, — корни. Корни, образующиеся на побегах, называют придаточными. Таким образом, в морфологической эволюции растений корни появились позже побегов, а первые корни были придаточными.

Побеги и корни — вегетативные органы растения. Из них состоит тело растения, они выполняют основные функции его жизнедеятельности. Теофраст считал, что тело растений состоит из трех вегетативных органов — корня, стебля и листа. Такое представление о строении тела растения сохранилось до нашего времени. Однако современные морфологи считают более верным говорить о наличии у растения всего двух вегетативных органов — корня и побега, исходя из того, что стебель и лист образуются из одной верхушечной меристемы (образовательной ткани) и друг без друга в теле растения никогда не встречаются.

Кроме вегетативных органов у высших растений выделяют генеративные, или репродуктивные, органы. К ним относятся цветок, плод и семя. Генеративные органы обеспечивают воспроизведение особи в ряду последующих поколений.

Органам растений присущи некоторые общие свойства: полярность, симметрия, тропизм.

Черенок ивы (Salix sp.), ориентированный нормально (А) и нижним концом вверх (Б) (по В. Пфефферу, 1881)

Рис. 1. Черенок ивы (Salix sp.), ориентированный нормально (А) и нижним концом вверх (Б) (по В. Пфефферу, 1881)

Полярностью называют морфологические и физиологические различия между противоположными концами (полюсами) организма или органа. Полярность обычно проявляется вдоль оси организма или органа. Наиболее сложная полярность наблюдается у высших растений в связи с их жизнью в двух средах. Полярность у них проявляется в обособлении двух полюсов питания и разделении тела на корень и побег. Проявляется она и в различиях между нижним (базальным) и верхним (апикальным) концами какого-либо органа.

Морфологические и физиологические различия четко проявляются, например, у побеговых черенков, которыми часто размножают многие культивируемые растения. Если такой черенок посадить в почву верхней частью, то из ее пазушных почек начнут развиваться побеги, а на нижней части черенка, находящейся над землей, образуются придаточные корни (рис. 1).

Под симметрией понимают такое положение частей предмета в пространстве, при котором плоскость симметрии разделит предмет на две зеркально подобные половины. У растительного организма симметрия проявляется как во внешнем, так и во внутреннем строении. Она проявляется в расположении листьев относительно стебля или расположении проводящих пучков в стебле. Выделяют несколько типов симметрии (рис. 2). Симметрия называется радиальной, если через предмет можно провести более двух плоскостей симметрии. У растений такой тип симметрии типичен для стебля прямостоячего (ортотропного) побега, ак- тиноморфного цветка. При билатеральной (двухсторонней) симметрии через предмет можно провести только две плоскости симметрии. Такая симметрия характерна, например, для стебля кактуса опунции, зародыша двудольных растений. Моносимметричны у растений дорсо- вентральные листья, стебли плагиотропных побегов, зигоморфные цветки — через них можно провести только одну плоскость симметрии. Крайне редко у растений встречаются асимметричные органы, через которые нельзя провести ни одной плоскости симметрии, например цветок канны индийской, листья вяза, бегонии.

Виды симметрии (по В.Х. Тутаюк, 1980, с изм.)

Рис. 2. Виды симметрии (по В.Х. Тутаюк, 1980, с изм.):

А — радиальная симметрия плода лимона (Citrus limon); Б — билатеральная симметрия семени ореха грецкого (Juglans regia)', В — радиальная симметрия стебля клевера (Trifolium sp.); Г— радиальная симметрия цветка водосбора {Aquilegia 5р.);Д— асимметрия листа вяза (Ulmus sp.)', Е — моносимметрия листа платана восточного (Platanus orientalis)

Тропизмами называют особенности ростовых движений растений, с помощью которых они ориентируются в пространстве по отношению к важнейшим факторам внешней среды. Название тропизма обусловлено фактором, его вызывающим. Наиболее четко у растений проявляются фототропизм (реакция на свет), геотропизм (реакция на земное притяжение), хемотропизм (реакция на химические вещества), гидротропизм (реакция на воду) и т.д. Если рост организма или органа идет навстречу раздражающему фактору, тропизм называют положительным, если в противоположную сторону — отрицательным. Например, обычно корни растут в направлении к центру Земли, т.е. для них типичен положительный геотропизм, а побеги — наоборот: стремятся к солнцу, т.е. они обладают отрицательным геотропизмом и положительным фототропизмом (гелиотропизмом). Направление роста органов обуславливается действием гормонов — регуляторов роста, которые синтезируются самим растением (ауксинов, цитокининов и др.). Регуляторы роста влияют на скорость деления клеток и интенсивность их роста в длину лишь на одной из сторон органа, что и вызывает его изгиб и изменение направления роста. Органы растения, растущие вертикально относительно поверхности земли, называют ортотропными (например прямостоячие побеги). Органы, располагающиеся параллельно поверхности земли, называют плагиотропными (например, листья, ползучие и стелющиеся побеги).

Для побегов многих растений характерно свойство апикального доминирования, при котором конус нарастания побега, находящийся в верхушечной почке, подавляет развитие побегов из боковых почек, находящихся в пазухах листьев. У одних растений апикальное доминирование выражено очень сильно, у других значительно слабее. Полагают, что рост побегов из пазушных почек замедляется гормоном ауксином, который вырабатывается клетками конуса нарастания побега и, спускаясь по стеблю, тормозит процесс ветвления. В растениеводстве при выращивании растений, продуктивные органы которых — листья, апикальное доминирование может приводить к значительным потерям урожая. Для устранения этого негативного явления применяют специальный прием — декапитацию, заключающийся в удалении верхушки побега. В прежние времена декапитацию проводили вручную (механическая декапитация), что было весьма трудоемко. Сегодня декапитацию проводят, обрабатывая посевы или посадки химическими веществами (химическая декапитация).

Вегетативные органы растения часто могут в сильной степени видоизменяться в связи с выполнением определенных функций, обеспечивающих лучшее приспособление растений к условиям окружающей среды. Такие наследственно закрепленные изменения формы и функции органов называют метаморфозами. Существуют метаморфозы корня, побега в целом или его частей — стебля или листа.

Исходя из происхождения органов, их разделяют на аналогичные и гомологичные. Аналогичные органы выполняют одинаковые функции и морфологически похожи, но имеют разное происхождение. Например, колючки, защищающие растения от поедания животными, могут представлять собой видоизменения (метаморфозы) побега, листа или корня. Клубень картофеля и батата представляют собой соответственно метаморфозы побега и корня. Сходство аналогичных органов обусловлено явлением конвергенции — появлением сходных признаков у разных органов в связи с приспособлением к одинаковым условиям внешней среды.

Гомологичные органы имеют одинаковое происхождение, но различны морфологически и выполняют разные функции. Это метаморфозы какого-нибудь одного органа. Например, колючка боярышника и усик огурца — видоизмененные побеги.

Контрольные вопросы

Что такое орган растения? Какие органы растения называют вегетативными? Что такое полярность?Какие типы симметрии встречаются у растений? Что такое апикальное доминирование? Чем гомологичные органы отличаются от аналогичных?

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >