Организм цветкового растения — это система корней и побегов. Главная функция надземных побегов — создание органических веществ из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии. Этот процесс называют воздушным питание растений.
Побег — сложный орган, состоящий из стебля, листьев, почек образовавшийся в течение одного лета.
Главный побег — побег, развившийся из почки зародыша семени.
Боковой побег — побег, появившийся из боковой пазушной почки, за счёт которого происходит ветвление стебля.
Удлинённый побег — побег, с удлинёнными междоузлиями.
Укороченный побег — побег, с укороченными междоузлиями.
Вегетативный побег — побег, несущий листья и почки.
Генеративный побег — побег, несущий репродуктивные органы — цветки, затем плоды и семена.
Ветвление и кущение побегов
Ветвление — это образование боковых побегов из пазушных почек. Сильно разветвлённая система побегов получается, когда на одном («материнском») побеге вырастают боковые, а на них, следующие боковые и так далее. Таким способом захватывается как можно больше среды для воздушного питания. Разветвлённая крона дерева создаёт громадную листовую поверхность.
Кущение — это ветвление, при котором крупные боковые побеги вырастают из самых нижних почек, находящихся у поверхности земли или даже под землёй. В результате кущения формируется куст. Очень плотные многолетние кусты называют дерновинами.
Типы ветвления побега
В ходе эволюции ветвление появилось у талломных (низших) растений; у этих растений точки роста просто раздваиваются. Такое ветвление называется дихотомическим , оно свойственно допобеговым формам — водорослям, лишайникам, печёночникам и антоцеротовым мхам, а также заросткам хвощей и папоротников.
С появлением развитых побегов и почек возникает моноподиальное ветвление, при котором одна верхушечная почка сохраняет своё господствующее положение на протяжении всей жизни растения. Такие побеги упорядочены, а кроны стройны (кипарис, ель). Но при повреждении верхушечной почки этот тип ветвления не восстанавливается, и дерево теряет свой типичный внешний вид (габитус).
Наиболее поздний по времени возникновения тип ветвления — симподиальный , при котором любая ближайшая почка может развиться в побег и заменить предыдущую. Деревья и кустарники с таким типом ветвления легко поддаются обрезке, формированию кроны и через несколько лет обрастают новыми побегами, не теряя своего габитуса (липа, яблоня, тополь).
Разновидность симподиального ветвления ложнодихотомическое , которое свойственно побегам с супротивным расположением листьев и почек, поэтому взамен предыдущего побега вырастают сразу два (сирень, клён, чебушник).
Строение почек
Почка — зачаточный, ещё не развернувшийся побег, на верхушке которого находится конус нарастания.
Вегетативная (листовая почка) — почка, состоящая из укороченного стебля с зачаточными листьями и конуса нарастания.
Генеративная (цветочная) почка — почка, представленная укороченным стеблем с зачатками цветка или соцветия. Цветочная почка, заключающая 1 цветок, называется бутоном.
Верхушечная почка — почка, расположенная на верхушке стебля, прикрытая молодыми зачатками листьев, налегающими друг на друга. За счёт верхушечной почки побег нарастает в длину. Она оказывает тормозящее действие на пазушные почки; удаление её приводит к активности спящих почек. Тормозные реакции нарушаются, и почки распускаются.
На верхушке зачаточного стебля находится ростовая часть побега — конус нарастания . Это верхушечная часть стебля или корня, состоящая из образовательной ткани, клетки которой постоянно делятся путём митоза и дают прирост органу в длину. На верхушке стебля конус нарастания защищён почечными чешуевидными листьями, в нём закладываются все элементы побега — стебель, листья, почки, соцветия, цветки. Конус нарастания корня защищён корневым чехликом.
Боковая пазушная почка — почка, возникающая в пазухе листа, из которой образуется боковой побег ветвления. Пазушные почки имеют такое же строение, как и верхушечная. Боковые ветви, следовательно, также растут своими верхушками, и на каждой боковой ветви конечная почка также является верхушечной.
На вершине побега обычно располагается верхушечная почка, а в пазухах листьев — пазушные почки.
Кроме верхушечных и пазушных почек, у растений часто образуются так называемые придаточные почки . Эти почки не имеют определенной правильности в расположении и возникают из внутренних тканей. Источником их образования могут быть перицикл, камбий, паренхима сердцевинных лучей. Придаточные почки могут образовываться и на стеблях, и на листьях, и даже на корнях. Однако по строению эти почки ничем не отличаются от обычных верхушечных и пазушных. Они обеспечивают интенсивное вегетативное возобновление и размножение и имеют большое биологическое значение. В частности, при помощи придаточных почек размножаются корнеотпрысковые растения.
Спящие почки . Не все почки реализуют свою возможность вырасти в длинный или короткий годичный побег. Некоторые почки не развёртываются в побеги в течение многих лет. При этом они остаются живыми, способными при определённых условиях развиться в листовой или цветоносный побег.
Они словно спят, поэтому их и назвали спящими почками. Когда главный ствол замедляет свой рост или его спиливают, спящие почки трогаются в рост, и из них вырастают облиственные побеги. Таким образом, спящие почки — это очень важный резерв для отрастания побегов. И даже без внешних повреждений старые деревья за счёт них могут «омолаживаться».
Спящие почки, очень характерные для лиственных деревьев, кустарников и ряда многолетних трав. Эти почки не превращаются в нормальные побеги в течение многих лет, нередко они спят в течение всей жизни растения. Обычно спящие почки ежегодно нарастают, ровно настолько, насколько утолщается стебель, именно поэтому они не погребаются нарастающими тканями. Стимулом для пробуждения спящих почек служит обычно гибель ствола. При порубке березы, например, из таких спящих почек образуется пневая поросль. Особую роль спящие почки играют в жизни кустарников. От дерева кустарник отличается своей многоствольностью. Обычно у кустарников главный материнский стволик функционирует недолго несколько лет. При затухании роста главного стволика пробуждаются спящие почки и из них формируются дочерние стволики, которые в росте обгоняют материнский. Таким образом, сама кустарниковая форма возникает в результате деятельности спящих почек.
Смешанная почка — почка, состоящая из укороченного стебля, зачаточных листьев и цветков.
Почка возобновления — зимующая почка многолетнего растения, из которой развивается побег.
Вегетативное размножение растений
| Способ | Рисунок | Описание | Пример |
Ползучими побегами |  | Ползучие побеги или усы, в узлах которых развиваются маленькие растеньица с листьями и корешками | Клевер, клюква, хлорофитум |
Корневищем |  | С помощью горизонтальных корневищ растения быстро захватывают большую площадь, иногда в несколько квадратных метров. У корневищ постепенно отмирают и разрушаются более старые части, а отдельные ветви разъединяются и становятся самостоятельными. | Брусника, черника, пырей, ландыш |
Клубнями |  | Когда клубней недостаточно, можно размножать частями клубня, глазками-почками, ростками и верхушками клубней. | Топинамбур, картофель |
Луковицами |  | Из боковых почек на материнской луковице образуются дочерние – детки, которые легко отделяются. Каждая дочерняя луковица может дать новое растение. | Лук, тюльпан |
Листовыми черенками |  | Листья сажают во влажный песок, и на них развиваются придаточные почки и придаточные корни | Фиалка, сансевьера |
Отводками |  | Весной молодой побег пригнуть так, чтобы его средняя часть касалась земли, а верхушка была направлена вверх. На нижней части побега под почкой надо надрезать кору, в месте надреза пришпилить побег к почве и окучить влажной землёй. К осени образуются придаточные корни. | Смородина, крыжовник, калина, яблоня |
Побеговыми черенками | Отрезанную веточку с 3-4 листьями ставят в воду, или сажают во влажный песок и накрывают, чтобы создать благоприятные условия. На нижней части черенка образуются придаточные корни. | Традесканция, ива, тополь, смородина |
|
Корневыми черенками |  | Корневой черенок – это отрезок корня длиной 15-20 см. Если отрезать лопатой кусочек корня одуванчика, на нём летом образуются придаточные почки, из них – новые растения | Малина, шиповник, одуванчик |
Корневыми отпрысками |  | Некоторые растения способны образовывать почки на корнях | |
Прививка черенком |  | Сначала выращивают из семян однолетние сеянцы – дички. Они служат подвоем. С культурного растения нарезают черенки – это привой. Затем соединяют стеблевые части привоя и подвоя стараясь соединить их камбии. Так ткани легче срастаются. | Плодовые деревья и кустарники |
Прививка почкой |  | С плодового дерева срезают однолетний побег. Удаляют листья, оставляя черешок. Ножом делают надрез коры в виде буквы Т. Вставляют развившуюся почку с культурного растения длиной 2-3 см. Место прививки туго обвязывают. | Плодовые деревья и кустарники |
Культурой ткани |  | Выращивание растения из клеток образовательной ткани, помещённых в особую питательную среду. | Орхидея, гвоздика, гербера, Жень-шень, картофель |
Видоизменения подземных побегов
Корневище — подземный побег, выполняющий функции отложения запасных веществ, возобновления, а иногда и вегетативного размножения. Корневище не имеет листьев, но имеет хорошо выраженную метамерную структуру, узлы выделяются либо по листовым рубцам и остаткам сухих листьев, либо по листовым рубцам и остаткам сухих листьев, либо по живым чешуевидным листьям и по расположению пазушных почек. На корневище могут формироваться придаточные корни. Из почек корневища вырастают его боковые ответвления и надземные побеги.
Корневища характерны преимущественно для травянистых многолетников — копытень, фиалка, ландыш, пырей, земляника и др., но бывают у кустарников и кустарничков. Длительность жизни корневищ колеблется от двух-трёх до нескольких десятков лет.
Клубни — утолщённые мясистые части стебля, состоящие из одного или нескольких междоузлий. Бывают надземными и подземными.
Надземные — утолщение главного стебля, боковых побегов. Часто имеют листья. Надземные клубни являются вместилищем запасных питательных веществ и служат для вегетативного размножения, на них могут находиться метаморфизированные пазушные почки с зачатками листьев, которые опадают и служат также для вегетативного размножения.
Подземные клубни — утолщение подсемядольного колена или подземных побегов. На подземных клубнях листья редуцированы до чешуек, которые опадают. В пазухах листьев находятся почки — глазки. Подземные клубни обычно развиваются на столонах — дочерних побегах — из почек, расположенных у основания основного побега, выглядят как очень тонкие белые стебельки, несущие маленькие бесцветные чешуевидные листья, растут горизонтально. Клубни развиваются из верхушечных почек столонов.
Луковица — подземный, реже надземный побег с очень коротким утолщённым стеблем (донцем) и чешуевидными мясистыми, сочными листьями, запасающие воду и питательные вещества, в основном сахара. Из верхушечной и пазушных почек луковиц вырастают надземные побеги, а на донце образуются придаточные корни. В зависимости от размещения листьев различают луковицы чешуевидные (лук), черепитчатые (лилия) и сборные или сложные (чеснок). В пазухе некоторых чешуек луковицы есть почки, из которых развиваются дочерних луковицы — детки. Луковицы помогают растению выжить в неблагоприятных условиях и являются органом вегетативного размножения.
Клубнелуковицы — внешне похожи на луковицы, но их листья не служат запасающими органами, они сухие, плёнчатые, часто это остатки влагалищ отмерших зелёных листьев. Запасающий орган — стеблевая часть клубнелуковицы, она утолщена.
Надземные столоны (плети) — недолговечные ползучие побеги, служащие для вегетативного размножения. Встречаются у многих растений (костянка, полевица, земляника). Обычно они лишены развитых зелёных листьев, стебли их тонкие, хрупкие, с очень длинными междоузлиями. Верхушечная почка столона, загибаясь вверх, даёт розетку листьев, которая легко укореняется. После укоренения нового растения столоны разрушаются. Народное название этих надземных столонов — усы.
Колючки — укороченные побеги, имеющие ограниченный рост. У некоторых растений формируются в пазухах листьев и соответствуют боковым побегам (боярышник) или образуются на стволах из спящих почек (гледичия). Характерны для растений жарких и сухих мест произрастания. Выполняют защитную функцию.
Побеги суккулентов — надземные побеги, приспособленные для накопления воды. Обычно с образованием суккулентного побега связана потеря или метаморфоз (превращение в колючки) листьев. Сочный стебель выполняет две функции — ассимиляционную и водозапасающую. Характерны для растений, живущих в условиях длительного недостатка влаги. Стеблевые суккуленты наиболее представлены в семействе кактусовых, молочайных.
Тело не разделено на органы, а имеет вид нитей, пластинок, кустиков. У высших растений в связи с обитанием в наземно-воздушной среде возникли вегетативные и генеративные органы, состоящие из тканей.
Основные органы растений
Органы, которые обеспечивают основные процессы жизнедеятельности растительного организма: питание, рост, дыхание, выделение, называют вегетативпыми. Основные вегетативные органы растений - побег и . Все побеги одного растения образуют систему побегов, а совокупность всех корней - корневую систему.
Кроме вегетативных, у растений есть генеративные органы (от лат. genero- рождаю, произвожу), или органы . К ним относят цветок, плод, семя.
Строение побега
Побег - это стебель с расположенными на нем листьями и почками. Наличие листьев - главное отличие побега от корня. Почки могут быть верхушечными и боковыми. Верхушечные располагаются на верхушке побега, боковые - по его бокам над каждым . Угол между листом и расположенной выше частью стебля называют пазухой листа, а почки, находящиеся в пазухах листьев пазушными.
Участок стебля, на котором находится лист и пазушная почка, называют узлом. Он обычно толще междоузлия - участка стебля между двумя узлами. Таким образом, побег состоит из повторяющихся участков: междоузлий, узлов с листьями и почками.
Почка
Развертывание почки
Весной почки на побегах набухают. Внутри почки происходит рост всех ее частей, особенно листьев и междоузлий. Некоторое время чешуи остаются плотно сомкнутыми. Затем они раздвигаются и появляются зеленые свернутые листочки молодого побега. Почечные чешуи при
развертывании почки опадают. На стебле от опавших чешуй остаются рубцы в виде кольца - почечные кольца. По ним можно подсчитать возраст ветвей деревьев и кустарников.
Типы макро- и микроскопического строения стебля
1. Побег – часть стебля, выросшая за один вегетационный сезон вместе с расположенными на нем листьями и почками. Это орган, который возникает из верхушечной меристемы и расчленяется на раннем этапе морфогенеза на специализированные части: стебель, листья, почки.
Основная его функция – фотосинтез. Части побега могут служить также для вегетативного размножения, накопления запасных продуктов, воды.
Участок стебля на уровне отхождения листа называют узлом, а участок стебля между двумя узлами - междоузлием.
Угол между черешком листа и стеблем называется пазухой листа .
Над узлом в пазухе листа образуется пазушная почка .
Закрытый узел – лист или мутовка листьев полностью окружают стебель своими основаниями.
Открытый узел – несет лист, не охватывающий полностью стебель.
Виды побегов
В случае ясно выраженных междоузлий побег называется удлиненным. Если же узлы сближены и междоузлия практически незаметны, то это укороченный побег (плодушка, розетка).
По развитию междоузлий побеги бывают.
Удлиненные побеги имеют длинные междоузлия. При развитии почки быстро развиваются междоузлия. Они выполняют функцию опорных или скелетных органов.
Укороченные побеги имеют сильно сближенные междоузлия. Междоузлия почти не вырастают. У травянистых растений листья сидят очень близко, образуя розетку (примула, подорожник, одуванчик). У древесных форм такие побеги часто несут цветки и плоды.
По функциям побеги бывают:
Вегетативные – осуществляют воздушное питание растений.
Генеративные (цветоносные) – выполняют функцию размножения,несущие цветки или плоды.
Главный побег –первый побег растения, который развивается из зародышевого побега.
Боковые побеги – побеги второго порядка, развиваются на главном побеге.
Годичные побеги (прирост) – вырастают из почек за один вегетационный период (1 раз в год).
Элементарные побеги – образуются за один цикл роста, но в году их несколько.
Строение побега
А - побег каштана конского без листьев:
1 - верхушечная почка;
2 - пазушная почка;
3 - междоузлие;
4 - листовой рубец;
5 - узел;
6 - место прикрепления чешуи почки (граница
годичного прироста);
7 - листовые следы (концы оборванных
проводящих пучков);
Б - удлиненный однолетний побег осины
Строение и типы почек
Почка – укороченный зачаточный побег, находящийся в состоянии относительного покоя.
Виды почек: А – вегетативная; 1 – зачаточный побег;
Б – генеративная; 2 – почечные чешуи;
В – вегетативно-генеративная; 3 – зачаточные цветки;
4 – зачаточные листья.
Верхушечная –(терминальная) почка, образующаяся на вершине побега и обусловливающая рост стебля в длину.
Пазушные почки –образующиеся в пазухе листа и обусловливающие развитие боковых побегов. Почка состоит из стебля с короткими междоузлиями и зачаточных листьев или цветков. Сверху почка прикрыта защитными кроющими чешуями. Почка обеспечивает длительное нарастание побега и его ветвление, т.е. образование системы побегов.
Вегетативные почки – образуют побеги с листьями; цветочные (генеративные) – образуют цветки или соцветия; смешанные, (вегетавно – генеративные) почки – образуют облиственные побеги с цветками.
Зимующие (закрытые),или покоящиеся почки имеют твердые кроющие почечные чешуи, которые уменьшают испарение с поверхности внутренних частей почек, а также предохраняют их от вымерзания, склевывания птицами и т.д.
Открытые почки – голые, лишенные чешуй.
Придаточные (адвентивные) почки образуются на любых органах растений и по строению не отличаются от других, они обеспечивают активное вегетативное возобновление и размножение растений (малина, осина, осот, одуванчик).
Стебель
Стебель – основная структурная часть побега, состоящая из узлов и междоузлий.
Стебель имеет следующие функции:
- проводящая – в стебле передвигаются восходящие и нисходящие токи веществ между корнями и листьями.
- механическая (опорная) – несет на себе листья, почки, цветки и плоды.
- ассимиляционная – зеленая часть стебля способна выполнять функцию фотосинтеза.
- запасание питательных веществ, воды.
Стебель обычно имеет цилиндрическую форму и характеризуется радиальной симметрией в расположении тканей. Однако в поперечном сечении он может быть не только округлым , но и угловатым , трех- , четырех- или многогранным , ребристым , бороздчатым , иногда совершенно плоским, сплюснутым , или несущим выступающие плоские ребра – крылатым.
Типы стеблей по форме поперечного сечения : 1 – округлый; 2 – сплюснутый; 3 – трехгранный; 4 – четырехгранный; 5 – многогранный; 6 – ребристый; 7 – бороздчатый; 8, 9 – крылатые.
Типы стеблей по положению в пространстве: 1 – прямостоячий; 2 – приподнимающийся; 3 – ползучий; 4 – стелющийся; 5 – вьющийся; 6 – лазающий (цепляющийся).
Ветвление побегов
Ветвление – процесс образования новых побегов и характер их взаимного расположения на стебле, многолетней ветви и корневище.
Поскольку побег является осевым органом, у него присутствует апикальная меристема, которая обеспечивает неограниченное нарастание в длину. Такой рост сопровождается более или менее регулярным ветвлением побега. У низших растений в результате ветвления возникает разветвлённый таллом (слоевище), у высших – образуются системы побегов и корней. Ветвление позволяет многократно увеличивать фотосинтетическую поверхность и обеспечивать растение органическими веществами.
У различных растений наблюдается несколько типов ветвления: дихотомическое , моноподиальное , симподиальное .
При дихотомическом ветвлении конус нарастания расщепляется надвое (плауны).
Дихотомическое ветвление является наиболее примитивным типом ветвления, наблюдается как у низших растений , так и у некоторых высших растений (например, у Bryophyta, Lycopodiophyta, некоторых Pteridophyta ). При дихотомическом ветвлении конус нарастания делится надвое, вновь образующиеся апексы также делятся надвое и так далее.
Различают так называемое изотомическое дихотомическое ветвление (образующиеся ветви равны по размеру) и анизотомическое (при котором образующиеся ветви неравны)
При моноподиальном ветвлении верхушечная почка функционирует в течение всей жизни, образуя главный побег (ось первого порядка), на котором в акропетальной последовательности развиваются оси второго порядка, на них – третьего порядка и т. д. (голосеменные – ель, сосна)
Моноподиальное ветвление является следующим этапом эволюции ветвления побегов. У растений с моноподиальным типом строения побега верхушечная почка сохраняется на протяжении всей жизни побега. Моноподиальный тип ветвления часто встречается среди голосеменных растений, также встречается у многих покрытосеменных (например, у многих видов пальм , а также растений из семейства Орхидные –гастрохилусов, фаленопсисов и других ). Некоторые из них имеют единственный вегетативный побег (например, Фаленопсис приятный).
Моноподиальные растения – термин, наиболее часто используемый в описании растений тропической и субтропической флоры, а также в научно-популярной литературе по комнатному и оранжерейному цветоводству. Моноподиальные растения могут существенно различаться внешне. Среди них есть розеточные, с удлиненным побегом, кустовидные.
При симподиальном ветвлении одна из верхних пазушных почек образует ось второго порядка, которая растёт в том же направлении, что и ось первого порядка, смещая в сторону её отмирающую часть. Впервые такое деление было предложено немецким ботаником Пфитцером в конце XIX века.
У растений с симподиальным типом строения побега верхушечная почка, закончив развитие, отмирает или дает начало генеративному побегу. После цветения этот побег больше не растет, а у его основания начинает развиваться новый. Структура побега у растений с симподиальным типом ветвления сложнее, чем у растений смоноподиальным типом; симподиальное ветвление является эволюционно более продвинутым типом ветвления. Слово «симподиальный» образовано от др.-греч. συν- («вместе») и πούς («нога»). Симподиальное ветвление характерно для многих покрытосеменных растений: например, для лип, ив и многих орхидных .
Симподиальные растения – термин, наиболее часто используемый в описании растений тропической и субтропической флоры, а также в научно-популярной литературе по комнатному и оранжерейному цветоводству.
На первых этапах эволюции верхушечные меристемы обеих ветвей каждого развилка растут с одной и той же скоростью, что приводит к образованию одинаковых или почти одинаковых дочерних ветвей. Подобная равная дихотомия (изотомия) представляет собой первоначальный тип дихотомического ветвления. Она была характерна для некоторых риниофитов, но встречается и у некоторых современных плауновидных и папоротниковидных, а также у псилота (Psilotum). В результате же неравного роста двух дочерних ветвей, когда одна из ветвей несколько опережает другую, равная дихотомия переходит в неравную дихотомию (анизотомию), очень хорошо выраженную у примитивного вымершего девонского рода хорнеофит (Horneophyton).
Типы ветвления побегов (по Л.И. Лотовой): А – дихотомическое (плаун);
Б – моноподиальное (ель, листья удалены);
В – симподиальное (береза);
I-III – порядковые номера приростов;
1 – верхушечная почка; 2 – боковые почки; 3 – отмершие верхние части побегов.
Какие органы растений обозначены на рисунке буквами А, Б, В? В чём состоит их роль в жизни растений? Видоизменением какого органа они являются?
Ответ
А – клубень. Он запасает питательные вещества, чтобы почки (глазки) могли прорасти на следующий год. Б – луковица. Она запасает питательные вещества, чтобы прорасти на следующий год. В – корневище. Оно выполняет функции распространения и вегетативного размножения. Клубень, луковица и корневище являются видоизменениями побега.
Какая почка изображена на рисунке? Какие элементы ее строения обозначены буквами А и Б? Какая ткань обеспечивает развитие почки? Укажите ее месторасположение.
Ответ
На рисунке изображена генеративная почка. А – зачаточный стебель, Б – зачаточный цветок или соцветие. Почка развивается за счет образовательной ткани (меристемы), которая находится на верхушке стебля (конус нарастания).
Какой видоизмененный побег представлен на рисунке? Назовите элементы строения, обозначенные на рисунке цифрами 1, 2, 3, и функции, которые они выполняют.
Ответ
На рисунке представлена луковица. Цифрой 1 обозначены чешуевидные листья, в них запасены питательные вещества. Цифрой 2 обозначены придаточные корни, они всасывают из почвы воду с минеральными солями. Цифрой 3 обозначены почки, из них разовьются побеги.
Докажите, что корневище растения - видоизмененный побег.
Ответ
1) Корневище имеет почки и остатки листьев (чешуйки).
2) Корневище имеет метамерное строение (узел - междоузлие).
3) В центре корневища находится сердцевина (у корня – ксилема).
Почему клубни картофеля при долгой варке становятся рассыпчатыми?
Ответ
При варке разрушается межклеточное вещество, связывающее клетки.
Что объединяет и в чём отличие биологических объектов, изображённых на рисунке?
Ответ
Общее: это побеги, состоящие из стебля и почек. Отличие: клубень картофеля выполняет запасающую функцию, поэтому его стебель утолщен.