Морфология растений

Характерною ознакою  різних органів рослин в цілому є  їх симетрія. Проявляється вона в розміщенні бічних частин по відношенню до осі.

Симетрією називають  таке розміщення частин предмета в  просторі,- при якому площина симетрії розрізає предмет на дві дзеркально подібні (пропорційні) половини.

У рослин симетрія проявляється в закономірностях і внутрішньої, і зовнішньої будови органів, в розміщення бічних органів. Таким є розміщення листків відносно стебла або бічних коренів відносно головного кореня.

В залежності від того, скільки площин симетрії можна провести через рослину або її орган, розрізняють типи симетрії.

Радіальну, або багатосторонню симетрію мають осьові циліндри органи (стебла, корені), плоди, квітки через  які можна провести три і більше площини симетрії. Це полісиметрична структура. Квітки з радіальною симетрією  називають актиноморфними (грец. аktis — промінь, тоrрhе — форма), такими є квітки вишні, тюльпана тощо.

При білатеральній (лат. bi — два, latus -бік, сторона), або двосторонній симетрії через рослину або її частину можна провести лише дві  взаємно перпендикулярні площини симетрії. І симетрію мають стебла опунції, філокактуса, зародки дводольних рослин тощо.

При моно симетрії,або  односторонній симетрії, через рослину  або її частину можна провести тільки одну площину симетрії і поділити на дві пропорційні частини. Таку симетрію зазвичай мають органи з дорзовентральною будовою. Прикладом моносиметричних органів є листки більшості рослин, у яких верхній і нижній боки відрізняються за морфологічною та анатомічною будовою. Квітки, які мають моносиметричну будову, називаються зигоморфними (грец. zygon пара, двоє). Це — горох, робінія, фіалка, шавлія тощо. Зрідка трапляються рослини з асиметричними органами, коли не можна провести жодної площ симетрії. Такими є квітки канни і валеріани, листки в'яза тощо.

Модуль 2.

ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. Морфологічна будова вегетативних органів.

Тема 1. Вегетативні  органи рослин, їх будова і функції.

а) Корінь.

1. Різноманіття будови  кореня. Основні функції кореня.

Головний, бічні і  додаткові корені. Типи та форми  кореня за характером росту. Потужність розвитку кореневої системи і розподіл її в ґрунті залежно від умов існування.

Корінь – це осьовий  орган радіальної будови, який має  здебільшого позитивний геотропізм, невизначено довго наростає в  довжину внаслідок діяльності верхівкової  меристеми (остання покрита звичайно кореневим чохликом) і здатний галузитися.

Корінь виконує такі дуже важливі функції:

1 – поглинання води  і мінеральних речовин із грунту  і передача їх до стебла  і листків;

2 – закріплення рослини  в грунті;

3 – синтез деяких  органічних речовин;

4 – вегетативне розмноження;

5 – запасання поживних  речовин;

6 – симбіоз із бульбочковими  бактеріями, з грибами (мікориза) та ін.

Розрізняють корені різної морфологічної природи: головний, бічні та додаткові. Головним називають корінь, який розвивається із зародкового корінця під час проростання насіння, бічними коренями — розгалуження головного кореня та його гілок, додатковими— корені, які розвиваються на стеблах, листках, старих коренях.

Характерною особливістю  головного та додаткових коренів є ріст донизу (позитивний геотропізм), тим часом як бічні корені ростуть під прямим кутом до головного кореня (трансверзальний геотропізм), а їхні розгалуження взагалі не мають ознак геотропізму, тобто ростуть хаотично.

Сукупність усіх коренів  однієї особини утворює єдину в морфологічному і фізіологічному плані кореневу систему.

Загальновизнаними є  два морфологічних типи кореневої  системи: стрижнева та мичкувата. У  стрижневої кореневої системи добре  розвинутий головний корінь, набагато потужніший, ніж бічні ти додаткові корені. Таку кореневу систему має більшість дводольних та голонасінних рослин. У деяких дводольних (перстач, конюшина та ін.) додаткові корені на горизонтальних пагонах потовщуються, галузяться і утворюють вторинно-стрижневу кореневу систему, яку можна вважати різновидом стрижневої. Кореневу систему, в якої головний корінь не розвинутий або за діаметром мало відрізняється від бічних і додаткових коренів, називають мичкуватою. Всі елементи цієї системи розвинуті більш-менш однаково. Така коренева система притаманна однодольним рослинам.

За формою корені мало відрізняються між собою. Здебільшого  підземні корені нитковидні або шнуровидні, а в поперечнику — округлі. Зустрічаються також корені конусовидні, ріпчасті, веретеновидні, довгасті та інші.

У кореневій системі  більшості рослин чітко розрізняють  ростові та всисні корені. Ростові  корені потужніші, товстіші. Вони швидко видовжуються і просуваються вглиб  ґрунту. Зона розтягування в них  добре виражена: енергійно працюють апікальні меристеми. Всисні корені утворюються як бічні, тобто як розгалуження на ростових коренях, їх багато, вони короткі, дуже повільно подовжуються, а їхні апікальні меристем перестають діяти. Всисні корені всмоктують наявну в ґрунті воду з розчиненими в ній мінеральним елементами. Як правило, недовговічні, вони швидко відмирають і замінюються новими.

За характером розподілу  основної маси коренів по горизонтах ґрунту розрізняють поверхневу, універсальну та глибинну кореневі системи. У поверхневих  кореневих систем корені розміщуються близько до поверхні землі (тюльпан, ялина, веснянка), в універсальних — рівномірно розподіляються по різних горизонтах ґрунту, а в глибинних - основна маса коренів знаходиться глибоко під землею (верблюжа колючка, саксаул).

 

2. Значення кореневих паростків при розведенні культурних рослин і в розмноженні бур’янів.

Значне галуження коренів  можна викликати штучно, якщо частково вкоротити головний корінь. При вирощуванні  овочевих та декоративних культур їх на стадії проростків пікірують, пересаджуючи та обриваючи 1/2 — 1/3 довжини головного кореня. Це стимулює розвиток дуже розгалуженої кореневої системи. Крім того, пікірування затримує ріст стебла в довжину, рослина не витягується, стає міцнішою.

 

3. Клубні на коренях  бобових рослин. Відкриття мікоризи Ф. М. Каменським. Мікориза ектотрофна та ендотрофна. Значення і розподіл мікориз у рослинному світі.

Одним з найцікавіших явищ у біології кореня є більш  або менш взаємовигідне співжиття (симбіоз) його з грибами - мікориза. Вона характерна для більшості квіткових рослин (крім водних, рослин-паразитів, ряду однорічників, гречкових, осокових, хрестоцвітих тощо). Сапрофітні рослини та орхідні взагалі не розвиваються без мікоризи.

Зустрічається три види мікоризи: ектотрофна, ендотрофна та екто-ендотрофна (рис. 87).

При ектотрофній мікоризі гіфи й гриба обплітають кінчики коренів рослин зовні, утворюючи товстий щільний чохлик (гіфову мантію).

Ектотрофна мікориза стає екто-ендотрофною тоді, коли гіфи гриба знаходяться не лише на поверхні кореня, але й частково проникають у клітини корової паренхіми.

Значно більше, ніж  ектомікориза, поширена ендотрофна мікоризи, яку утворюють ооміцети та зигоміцети. Вона характерна для більшості покритонасінних (наприклад, яблуні, груші, суниць, орхідних, помідорів та ін.). Гіфи ендомікоризи не утворюють чохол навколо кореня, а проникають у клітини його корової паренхіми, розвиваючись у вигляді клубочків. При цьому кореневі волоски не відмирають.

Бактеріоризою називають симбіоз кореня з бактеріями, які фіксують атмосферний азот. Найкраще вивчена (і тому найбільш відома) бактеріориза в рослин з родини бобових. Внаслідок проникнення всередину кореня бактерій з роду Rhizobium на коренях утворюються бульбочки. завдяки яким здійснюється азотфіксація. Між клітинами кореня та бактеріями встановлюється тісна хімічна взаємодія. в результаті якої відбувається синтез органічних речовин з використанням атмосферного азоту, недоступного вищим рослинам. Синтезовані речовини (вітаміни та ростові ферменти) засвоюються бобовими рослинами, а бактерії, в свою чергу, використовують різні речовини, які є в корені.

 

4. Морфолого-анатомічна  характеристика кореня.

По довжині корінь можна розділити на декілька ділянок (зон), які мають неоднакову будову і виконують різні функції. Виділяють  такі зони: ділення клітин, розтягування клітин, всисну, або кореневий апекс (зона кореневих волосків), провідну.

На первинній стадії розвитку кореня можна відмітити  три системи тканин: ризодерму, або  епіблему (покривні тканини), первинну кору (основні тканини) і систему провідних тканин.

Вторинні зміни відбуваються в коренях голонасінних та дводольних рослин. Перехід кореня від первинної  будови до вторинної проходить за такими етапами: поява камбію між  променями ксилеми і флоеми, утворення  перициклом фелогену, скидання первинної кори, зміна радіального розміщення тканин ксилеми і флоеми колатеральним.

У однодольних всі  елементи первинних тканин потовщуються і дерев'яніють, збільшуючи міцність коренів.

 

 

б) Пагін і  стебло.

Поняття про пагін. Бруньки та їх типи. Ріст пагону (верхівковий, вставочний та боковий). Скорочені і подовжені пагони. Класифікація рослин у зв’язку з типами стебла та тривалістю життя.

Функції типового надземного стебла. Визначення стебла. Форми і  розміри стебел. Розгалуження стебла: дихотомічне, моноподіальне, псевдодихотомічне, симподілальне. Декапітація стебла (чеканка) та його значення. Лискорозміщення на стеблі.

 

Пагін – основний орган  вищої рослини, який є похідним єдиного  масиву верхівкової меристеми і  розчленованим на спеціальні частини.

Пагони бувають видовжені з добре розвинутими міжвузлями та вкорочені з дуже зближеними вузлами. Укорочені пагони трав звуть розетковими (кульбаба, подорожник).

Розрізняють пагони вегетативні  та спороносні. Вегетативні пагони виконують функцію повітряного  живлення рослини, тобто забезпечують життя індивідууму. Спороносні пагони спеціалізовані як органи репродуктивні, що забезпечують спорове розмноження рослин.

Перший пагін рослини - головний, або пагін першого порядку, який утворюється з зародкового пагона насінини. Його складові частини: гіпокотиль, сім'ядолі, що відходять від сім'ядольного вузла, і брунька, яка послідовно формує складові частини головного вегетативного пагона (епікотиль, стебло з листками та бруньками).

Вегетативний пагін  складається з осі (стебла) і листків - плоских бічних органів, розміщених на осі.

Характерна особливість  пагона – метамерність, тобто членність  його будови, що є виявом поздовжньої симетрії. Уздовж пагона повторюються метамери - елементи пагона: міжвузля і вузли з листками. Вузлом називають ділянку стебла, яка несе один, два або більше листків.

За напрямком росту  розрізняють ортотропні, плагіотропні і анізотропні пагони. Ортотропними, прямостоячі або прямими, називають  пагони, які ростуть вертикально  вгору. Горизонтально ростучі пагони називають плагіотропними.

Часто пагін у процесі  розвитку змінює напрямок: спочатку росте  горизонтально, потім — вертикально. Такі пагони називають анізотропними.

Стебло — це вісь пагона, утворена повторенням вузлів і міжвузлів, що наростають за рахунок верхівкової (апікальної) або вставної (інтеркалярної) меристеми. Стеблу властивий потенційно необмежений ріст у довжину. В залежності від ступеня витягання стебла можуть бути вкороченими і видовженими.

Стебла відзначаються  надзвичайною різноманітністю анатомічної структури, яка обумовлена розмаїттям місцезростань та морфологічними особливостями пагонів, що належать різним систематичним групам рослин.

Вся структура стебла формується внаслідок діяльності меристем і відповідає його функціям. Це відкрита система росту, тобто стебло росте протягом усього життя рослини і утворює нові органи. Ріст відбувається завдяки трьом типам меристем: верхівковим (апікальним), бічним та вставним (інтеркалярним).

Існують такі типи галуження  стебла: 1- дихотомічне (найбільш давнє), коли стара верхівкова точка росту розділяється на дві нові, які дають початок двом гілкам; 2 – моноподіальне – при якому пагін, що утворюється з верхівкової бруньки, росте одночасно з боковими, які утворюються з бічних бруньок; 3- псевдодихотомічне: головна вісь (пагін із верхівковою брунькою) припиняє свій ріст, далі ж ростуть верхні (бічні) рівні, супротивно розміщені гілки; 4 – симподіальне –похідне від моноподіального, або всевдодихотомічного: верхівкова брунька відмирає, а стебло продовжує рост из однієї верхньої бічної бруньки.

Функції стебла. Стебла виконують дві основні функції --механічну (опірну, несучу) і провідну. Стебло здійснює зв'язок між коренями та листками. В багаторічних стеблах, крім того, можуть відкладатись про запас поживні речовини, а молоді стебла зеленого кольору виконують ще й функцію фотосинтезу.

Форма стебла. Стебла зазвичай мають циліндричну форму, тобто характеризуються радіальною симетрією. Зустрічаються також рослини з плоскими стеблами (опунція), багатогранними (ехінокактус), тригранними (більшість осок), чотиригранними (губоцвіті, а саме шавлія лучна), порожнистими у міжвузлях (злаки), крилатими (чина лісова). Форма стебла у багатьох рослин є їх систематичною ознакою тощо. Стебла рослин дуже варіюють за розмірами і віком. У більшості трав стебла невисокі, в кілька десятків сантиметрів, при діаметрі до 1 см. Однак є трави, висота стебла яких становить 2 м і більше при діаметрі 2-5 см, як наприклад, у борщівника камчатського, кукурудзи, соняшника, очерета звичайного тощо. Довгі стебла мають ліани. Так, стебло хмелю може бути завдовжки 3-6 (10) м. Деякі ротангові пальми з роду каламус є чемпіонами за довжиною стебла, яка становить 180-200 м (і більше) при діаметрі 2-4 см.