Видоизмененные подземные побеги: корневище, клубень, луковица, клубнелуковица. Видоизмененные побеги. Их строение и функции

Корневище - подземный побег многолетних трав, полукустарников и кустарничков. Внешне корневище похоже на корень, но отличается от него горизонтальным расположением в почве, наличием чешуевидных листьев, рубцов от опавших почек и придаточных корней. На верхушке корневища развивается верхушечная почка, а в пазухах чешуй – пазушные почки. Из почек корневища ежегодно развиваются надземные побеги, отмирающие осенью. Внутреннее строение корневища типично стеблевое. Чаще всего, корневище является органом вегетативного размножения, а у ряда растений (кувшинка, ландыш) служит местом хранения питательных веществ.

Клубень видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором запасаются питательные вещества. Они возникают как утолщения на тонком подземном побеге – столоне. Место прикрепления клубня к столону называется его основанием. На клубне имеются верхушечные и боковые почки – глазки. Клубни образуются у таких растений как картофель, топинамбур. Они выполняют запасающую функцию и являются органами вегетативного размножения.

Луковица – укороченный подземный побег с сочными листьями, прикрепленными к короткому стеблю – донцу. На верхушке донца находится верхушечная почка, в пазухах сочных чешуй – боковые почки, дающие начало молодым луковицам- деткам. В сочных чешуях хранятся запасные питательные вещества. Снаружи луковица часто покрыта сухими чешуями, выполняющими защитную роль. Луковицы образуются у репчатого лука, лилии, чеснока, тюльпана.

Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем, где хранятся питательные вещества. Сверху она покрыта сухими пленчатыми листьями. В клубнелуковице хорошо развиты верхушечные и пазушные почки, дающие начало цветоносному побегу и клубнелуковицам-деткам. Клубнелуковицы образуются у безвременника, гладиолуса, шафрана.

Рис.27. А-корневище:1-ландыш,2-пырей; Б-клубни картофеля, В-луковицы:1-репчатый лук,2-лилия-саранка,3-тюльпан; Г-клубнелуковица крокуса.

Лист

Лист – боковой вегетативный орган, растущий от стебля, имеющий двустороннюю симметрию и зону роста при основании. Основные функции листа:

Фотосинтез;

Газообмен;

Транспирация;

Депо запасных питательных веществ;

Орган вегетативного размножения.

Листья большинства растений имеют черешок и листовую пластину. Листья, не имеющие черешка, называются сидячими.

Листья бывают простые и сложные. Простые листья имеют одну листовую пластину. Сложный лист состоит из нескольких листовых пластинок, прикрепленных к общему черешку при помощи собственных черешочков.

Рис.28. Листья простые и сложные: 1-сирень, 2-яблоня, 3-клен, 4-клевер, 5-одуванчик, 6-шиповник, 7-малина, 8-земляника, 9-люпин.

Листья располагаются на стебле в определенном порядке. Листорасположение бывает трех типов: очередное - в стеблевом узле располагаются по одному листу (береза, тополь); супротивное – от узла отходят два листа, расположенные друг против друга (клен, сирень); мутовчатое – от узла отходит не менее трех листьев (бамбук).

Рис.29. Листорасположение: 1- очередное; 2-супротивное; 3- мутовчатое

Кроме того, листья различаются по типу жилкования.Жилки – это сосудисто-волокнистые пучки, хорошо различимые на листовой пластинке. Они выполняют механическую и проводящую функции. Различают три основные типа жилкования: сетчатое, параллельное и дуговое.Сетчатое жилкование подразделяют на перистое: от главной жилки отходят более мелкие (дуб, осина); и пальчатое: главные жилки отходят от основания листовой пластинки (клен). Такое жилкование чаще встречается у двудольных растений. Для однодольных растений более характерно параллельное жилкование: жилки располагаются параллельно друг другу(пшеница, кукуруза); и дуговое – жилки располагаются в виде дуг (ландыш).

Внутреннее строение листа соответствует выполнению им основных функций. С обеих сторон лист покрыт кожицей (эпидермисом), клетки которого бесцветны и прозрачны, что способствует пропусканию света к основным тканям листа. Наружные клетки кожицы, особенно с верхней стороны листа, утолщены и покрыты слоем воска или воскоподобного вещества, что защищает лист от перегрева и излишнего испарения воды. Этому способствует погружение устьиц вглубь листа, различные виды опушения. Среди бесцветных

Рис.30. Внутреннее клеток кожицы имеются парные бобовидные клетки,

строение листа содержащие хлоропласты, между которыми имеется щель. Это

устьица , а щель между ними называется устьичной щелью . На 1кв.мм листа находится 40 -300 устьиц, а иногда и больше. Через устьица осуществляется газообмен при фотосинтезе и дыхании, а также устьица регулируют процесс испарения воды листьями (транспирацию). Под кожицей находится мякоть листа(мезофилл). Она образована основной тканью, которая является фотосинтезирующей и представлена клетками двух типов. Под верхним эпидермисом располагается один или два слоя столбчатой или палисадной паренхимы. Клетки ее заполнены хлоропластами, плотно прилегают друг к другу. Основная функция – фотосинтез. Ниже располагается рыхлая (губчатая) паренхима. Клетки ее расположены беспорядочно, в них меньше хлоропластов, много крупных межклетников. Губчатая паренхима, кроме фотосинтеза, участвует в газообмене и транспирации.

Проводящая ткань листа представлена жилками или сосудисто-волокнистымипучками. Их сосуды проводят воду и минеральные соли, а ситовидные трубки – органические вещества. Механические волокна жилок придают листьям прочность.

При выполнении листьями дополнительных функций и под влиянием условий окружающей среды могут возникать видоизменения листьев. Это могут быть:

- листовые колючки (кактус, барбарис) - выполняют защитную функцию;

- усики (бобовые) - выполняют механическую функцию, поддерживая стебель;

- мясистые листья (алоэ) – накапливают и сохраняют влагу;

- ловчие листья (росянка, мухоловка) – захватывают насекомых и переваривают их.

С наступлением осени в листьях замедляются процессы фотосинтеза и испарения. Листья «стареют» и становятся балластом для растения. Старение связано с накоплением в их клетках большого количества минеральных веществ и продуктов обмена. Поэтом у сбрасывание листьев имеет для растений оздоровительное значение. Осенью листья меняют окраску, что связано с разрушением хлорофилла. Омертвение листьев приводит к образованию отделительного слоя в основании черешка и их опадание. Листопад – закономерное физиологическое явление у растений, обеспечивающее уменьшение испарения влаги осенью и зимой, когда корни хуже всасывают воду. Опавшие листья – хорошее органическое удобрение, кроме того, они защищают корни от вымерзания. Растения, сбрасывающие листья на зиму, называют листопадными.

Видоизменения связаны с выполнением ими особых функций (это резкие, наследственно закрепленные изменения). Наиболее распространенными видоизмененными побегами являются корневище, клубни, луковицы, растущие в земле. В них откладываются запасные питательные вещества, необходимые для перенесения неблагоприятных условий и служащие для естественного вегетативного размножения.

Корневище

Клубень

Луковица

Вывод:

Видоизмененные побеги являются своеобразным кладовым, где накапливаются питательные вещества, содержащие крахмал, сахара, минеральные вещества, фитонциды (вещества, убивающие микробы). Они широко используются в пищу человеком и используются на корм животным. Кроме того они имеют и большое биологическое значение - все являются органами естественного вегетативного размножения, происходящего в природе без вмешательства человека.

У некоторых растений в процессе отдельные части побегов сильно изменились: листья, например, превратились в усики или колючки. Чем же может быть обусловлено такое превращение?

Видоизменение побегов

Видоизменение побегов связано с приспособлением к жизни в разных условиях окружающей среды и выполнением ими дополнительных функций. Впервые видоизменения основных органов растений научно описал в конце XVIII века великий немецкий поэт, философ и ученый Иоганн Вольфганг Гёте. Он разработал теорию метаморфоза (видоизменений) растений. Особое внимание Гёте уделял листьям - самым изменчивым частям побегов. Листья могут приобретать приспособления к разным условиям внешней среды и меняться на одном в течение жизни растения.

Сочные побеги

Растения, живущие в условиях длительного недостатка воды (кактусы Южной Америки, молочаи Африки), имеют сочные побеги . В них запасается вода и создаются органические вещества.

У многих растений, произрастающих в жарких и сухих местах (алоэ, ), вода запасается в листьях. Для уменьшения испарения влаги с поверхности листа толстые листья покрыты восковым налетом.

Листья у кактусов превратились в колючки , которые позволяют значительно уменьшить испарение воды в засушливых условиях.

Листья, видоизмененные в колючки, встречаются и у других растений, например у барбариса. У боярышника, дикой груши, крушины тоже есть колючки, но они произошли из укороченных побегов.

Образование колючек любого происхождения связано с недостатком влаги. У некоторых колючих растений при выращивании в искусственных влажных условиях вместо стеблевых колючек вырастают побеги с листьями.

У многих лазящих растений имеются усики, которые обладают способностью закручиваться вокруг опоры (других растений, изгородей, камней). Стебель у таких растений обычно тонкий и слабый, он не способен самостоятельно сохранять вертикальное положение.

Это видоизмененные листья, часть листа или целые побеги. Так, у в усики превращается верхняя часть листа, у чипы в разветвленный усик превращается вся пластинка, а у винограда - весь побег.

Кочан

Кочан - пример видоизмененной почки. Он образуется только у культурной капусты. Сначала появляются обычные зеленые листья. Затем развертывание листьев из верхушечной почки прекращается. Почка начинает сильно увеличиваться в размерах и превращается в кочан. Листья кочана почти бесцветны. содержат мало хлоропластов, мясисты и накапливают много воды и растворимых запасных веществ. Возникновение кочана связано с происхождением капусты. Родина предкового вида культурной капусты - Средиземноморье.

Поражают своим разнообразием и неповторимостью. Но условия окружающей среды зачастую требуют от представителей этого царства новых приспособлений. Видоизмененные побеги способны выполнять дополнительные функции. Таким образом они обеспечивают более высокую жизнеспособность организмов.

Видоизменения подземных побегов

Метаморфозы эти могут находиться над землей или быть подземными. Видоизмененные подземные побеги наиболее распространены и широко представлены в природе.

Одним из них является корневище. И названием, и внешним видом оно напоминает корень. Но, в отличие от подземного органа, состоит из удлиненных междоузлий и узлов. На стебле корневища расположены придаточные почки, из которых с наступлением благоприятных условий вырастают листья. В узлах находятся и Удлиненный горизонтальный стебель расположен под землей, где перепады температур и засуха меньше оказывают влияние на жизнедеятельность растения. А запас воды и питательных веществ значительно повышает шансы растительного организма на выживание.

Многие сталкивались с ситуацией, когда нужно избавиться от надоевшего пырея, сильно разросшихся ландышей или других растений, имеющих корневище. Сделать это не так просто. Видоизмененные побеги сильно разрастаются, их части часто остаются в земле, образуя новые побеги. Но, с другой стороны, эту способность часто используют для вегетативного размножения растений.

Клубень

Клубень - видоизмененный побег, который также находится под землей и запасает Всем известны имеющие важное хозяйственное значение. Они накапливают большое количество крахмала.

Некоторые ошибочно считают этот видоизмененный побег плодом. На самом деле плоды картофеля образуются на надземных побегах после цветения. Клубень представляет собой утолщенный стебель с верхушечными и боковыми почками - глазками. Прорастая, глазки образуют молодые побеги.

Удлиненные продолговатые и недолговечные побеги также называют столонами.

Такие растения, как шафран и гладиолус, имеют клубнелуковицу - утолщенный стебель с придаточными корнями. Защищает внутреннее содержимое клубнелуковицы слой отмерших листьев.

Луковица

Лук, чеснок, тюльпан и лилия имеют другое видоизменение - луковицу. На плоском стебле, который называется донцем, находятся почки. Из них развиваются несколько видов чешуевидных листьев. Одни из них толстые и мясистые. Они запасают воду с питательными веществами, обеспечивая жизнь растению. Сверху их защищают сухие пленчатые листья. Из на донце вырастают молодые листья лука, так называемый зеленый лук. Луковицы также характерны для растений степной природной зоны. В условиях холодной малоснежной зимы и жаркого засушливого лета это видоизменение дает возможность растению под землей в таком виде пережить неблагоприятный период.

Надземные видоизменения побегов

Видоизмененные побеги растений могут также находиться и над землей. Так, на ветвях боярышника и терна находятся колючки - укороченные и одревесневшие видоизмененные побеги. Они представляют собой результат разветвления и заострения стебля, надежно защищая своих обладателей от поедания животными. Растения с колючками имеют вкусные, сочные плоды с яркой окраской, поэтому дополнительная защита им просто необходима.

Клубника и земляника имеют дополнительное приспособление для вегетативного размножения - удлиненные побеги усы. Они закрепляются в почве, образуя новое растение.

Усы нельзя путать с усиками винограда. Они имеют совсем другое функциональное назначение. При помощи усиков растение крепится к опоре, занимая наиболее выгодное положение по отношению к солнцу. Такое приспособление характерно также для тыквы, огурца, арбуза.

Видоизменения побегов по направлению роста

В зависимости от условий произрастания побеги также могут видоизменяться. У древесных и травянистых растений чаще всего встречаются прямостоячие стебли, направленные к солнцу. Ползучие и стелющиеся стебли очень быстро нарастают, устилают поверхность почвы побегами с листьями. Это обеспечивает им благополучное существование. Растения с вьющимися стеблями называют лианами. Они характерны для тропических и влажных экваториальных лесов, хотя часто встречаются и в условиях умеренного пояса. Для крепления к опоре лианы используют особые приспособления: крючки, прицепки, щетинки.

Внутреннее строение видоизменений побега

Несмотря на внешние отличия, различные видоизменения сохраняют все черты внутреннего строения. К примеру, клубень картофеля, являясь утолщенным стеблем, сверху покрыт корой. Именно ее мы счищаем, когда чистим картошку. На продольном срезе клубня отчетливо видна темная полоса - древесина. А в сердцевине, рыхлой основной ткани, активно откладываются запасные питательные вещества.

Если клубни картофеля на продолжительное время оставить на свету, они начнут зеленеть. Это свидетельствует о том, что бесцветные пластиды лейкопласты, в которых накапливается крахмал, на свету превращаются в зеленые пластиды хлоропласты. Такой продукт нельзя употреблять в пищу, поскольку он содержит ядовитый для организма алкалоид соланин, вызывающий отравление.

Функции видоизмененных побегов

Именно видоизмененные побеги обусловливают выживание растений в неблагоприятных условиях. Запасая ценные питательные вещества, они позволяют растениям выживать в период засухи. Двулетние и многолетние растения выживают только благодаря наличию луковиц и корневищ. Их листья, которые появляются на поверхности весной и развиваются все лето, с наступлением холодной осени отмирают. А подземная часть живет, питаясь запасами утолщенных стеблей. С наступлением тепла растение вновь возобновляет рост.

Многие видоизменения побега служат для вегетативного размножения, достаточно быстро увеличивая количество ценных растений. Это свойство активно используется человеком в сельском хозяйстве.

Происхождение цветка

Цветок - это видоизмененный побег. Доказать данный факт очень просто. Он развивается из специализированной генеративной почки. Характерные черты эта часть побега приобретает для выполнения важнейшей дополнительной функции - осуществления полового размножения растений. Для этого и нужен цветок. Видоизмененный побег значительно укорочен по сравнению с обычными стеблями. Основными его частями являются в которых находятся половые клетки - спермии и яйцеклетка соответственно. Яркая окраска лепестков цветка нужна для привлечения опыляющих насекомых. Мелкие цветки собраны в группы - соцветия. Так они гораздо заметнее, да и аромат их распространяется сильнее.

После опыления и оплодотворения на месте цветка образуется плод. Он состоит из семян и околоплодника. Семена дают начало новому растению, а околоплодник питает и согревает их.

Кроме того, цветок - это видоизмененный побег, который на протяжении многих веков доставляет людям эстетическое наслаждение, вдохновляя поэтов и музыкантов.

Видоизмененные побеги являются одним из основных приспособлений высших растений к условиям окружающей среды. В процессе эволюции они появились для повышения жизнеспособности растительных организмов в связи с необходимостью появления новых функций в постоянно меняющихся условиях жизни.

Распространенными видоизменениями побегов покрытосеменных растений являются корневища, луковицы и клубни. Обычно они образуются у многолетних травянистых растений как органы, в которых откладываются запасные питательные вещества. У таких растений на зиму отмирают зеленые надземные части, однако в почве остаются видоизмененные побеги. Весной за счет содержащихся в них питательных веществ у растений вновь развиваются обычные надземные побеги.

Кроме запасания питательных веществ, видоизмененные побеги выполняют и другую функцию. С их помощью растения могут вегетативно размножаться.

Корневище

Видоизмененный побег корневище встречается у многих многолетних растений (крапивы, ландыша, пырея и др.). Корневище находится в верхних слоях почвы, напоминает корень, но стелится горизонтально.

Корневище - это побег, так как оно имеет верхушечную и пазушные почки, а также листья, которые видоизменены в чешуйки. Сходство с корнем корневищу придают придаточные корни, которые отрастают от него по всей длине.

За вегетационный период растением в корневище откладываются запасные питательные вещества. За их счет на следующий год из почек корневища вырастают новые молодые побеги.

С помощью частей корневища, содержащих почки и корни, возможно вегетативное размножение растений.

Луковица

Видоизмененный побег луковица характерен для лука, тюльпана, лилии и других растений. На дне луковицы имеется уплощенный стебель, который называется донцем . От донца отрастают видоизмененные в чешуи листья двух типов. Наружные листья изменены в сухие чешуи, которые выполняют защитную функцию. Внутренние толстые и сочные чешуи содержат запасные питательные вещества (в луковицах среди прочих веществ содержится много различных сахаров) и воду. У луковиц от донца также растут почки.

В благоприятных условиях снизу от донца луковицы отрастают придаточные корни, в результате чего формируется мочковатая корневая система. Из почек может вырасти побег, но они также могут развиться в так называемые луковички-детки. Каждая такая луковичка может дать начало отдельному новому растению. Таким образом, осуществляется вегетативное размножение с помощью луковиц.

Клубень

Видоизмененный побег клубень можно наблюдать у таких растений как картофель и топинамбур, а также некоторых других.

Клубень формируется на верхушке другого видоизмененного побега - столона . Столоны отрастают от нижних частей надземных побегов и уходят в почву. Органические вещества, синтезируемые зелеными частями растения в процессе фотосинтеза, перемещаются по столонам в их верхушки, и таким образом здесь образуются клубни. В клубнях накапливается много крахмала.

Клубень - это хоть видоизмененный, но побег. Он имеет короткие, но разросшиеся в толщину междоузлия и множество почек, которые называются глазками . Листья у клубней редуцированы. Глазки находятся в углублениях клубня, причем в каждом таком углублении может быть несколько глазков-почек.

Та часть клубня, которая соединена со столоном, называется основанием клубня. С противоположной стороны от основания находится верхушка клубня. Глазков больше ближе к верхушке. Чаще всего верхушечный глазок-почка развивается в молодой зеленый побег.