Экология покрытосеменных
В настоящее время господствующие на Земле покрытосеменные — самые молодые и многочисленные растения. Свой путь эволюции они прошли в тех условиях обитания, которые были характерны для конца мезозоя и кайнозоя, т. е. в среде, близкой к современной. Поэтому их строение и жизнедеятельность наиболее соответствуют экологическим условиям различных природно-климатических зон земного шара и сложившемуся более древнему растительному и животному миру. Из всех растений покрытосеменные наиболее широко распространены как в естественных местах обитания, так и в условиях агрокультуры. Эволюция млекопитающих, птиц, насекомых во многом связана с цветковыми растениями, и они друг для друга не только пища, среда обитания, но и во многом средство для выживания и размножения. Так, семена малины лучше всходят, если пройдут через пищеварительный тракт птицы, которая поедает плод этого растения. Травоядные животные, питаясь травой, своими экскрементами удобряют почву, создавая лучшие условия для жизни этих же трав. Насекомые, питаясь пыльцой и нектаром цветков, содействуют перекрестному опылению растений. Но в то же время гигантские стаи саранчи уничтожают огромные поля; стада коз полностью, с корнями выбивают растения, оставляя голые пустоши. В результате таких взаимодействий в природе численность какой-либо популяции увеличивается, а затем резко уменьшается, что касается в равной мере и саранчи и коз, так как они сами впоследствии остаются без корма и гибнут.
Культурные растения, возделываемые человеком с каменного века, за многие тысячелетия выведены из диких растений методом “народной селекции”. Это пищевые, кормовые, прядильные, красильные, пряные, декоративные, лекарственные растения. И все то время, в течение которого человек занимался земледелием, ему приходилось бороться с сорными растениями, болезнями, паразитами, вредителями. Так, сорняки — это те же покрытосеменные растения, обитавшие на данной местности ранее (аборигены) или завезенные самим человеком с семенами из другой местности. Поскольку они всегда подвергались истреблению, у них произошел отбор на жизнеспособность, устойчивость, интенсивность размножения как семенами, так и вегетативно. Поле, оставленное без ухода, тут же заполняется сорняками, которые затеняют культурные растения, высасывают из почвы воду и питательные вещества, угнетают их ядовитыми корневыми выделениями, в результате чего урожай резко снижается. Для борьбы с сорными растениями, грибными и вирусными болезнями, паразитическими цветковыми растениями и насекомыми-вредителями проводятся химические меры борьбы с помощью гербицидов (уничтожающих сорняки), пестицидов (убивающих все), инсектицидов (убивающих насекомых). Но неумелое и неумеренное применение этих средств губительно подействовало на человека и животных — потребителей растений. Поэтому в настоящее время ставятся задачи шире применять экологически чистые биологические методы защиты растений, совершенствовать агротехнику, соблюдать севообороты, лучше очищать семена, охранять и разводить полезных птиц, насекомых, выводить новые сорта растений, устойчивые к болезням и вредителям. Последнее особенно важно, так как гены природной устойчивости—иммунитета—для растений так же характерны, как для животных и человека, но надо их выявить, перевести из рецессивного в доминантное состояние.
Покрытосеменные растения вместе с голосеменными создают среду обитания человека — это “зеленые легкие” Земли, это целостность нашей природы, ее красота, неповторимость, это пища и здоровье людей как в духовном, так и в физическом смысле. Однако лесные пожары, вырубки, вытаптывание, загазованность, радиационное облучение, осушение, затопление меняют лицо планеты, создают угрозу существованию человека. Научно-техническая революция внесла непредвиденные изменения в природную среду. Глубоко нарушено экологическое равновесие Кольского полуострова, Тюменского севера, окрестностей оз. Байкал. На наших глазах погибают Аральское море и оз. Балхаш. Почти вырублена тайга в европейской части России. Все люди Земли, а нашей страны в особенности, должны помнить об этом, и теперь от каждого человека, от его отношения к природе зависит будущее.
| Блок 3. Система, многообразие и эволюция живой природы (часть 11) |
Блок 3. Система, многообразие и эволюция живой природы
Царство Растения
ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ (Цветковые) растения
ОРГАНЫ ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ: КОРЕНЬ
Корень — осевой, (обычно) подземный вегетативный орган высших растений, обладающий неограниченным ростом в длину.
На корне нет листьев, в клетках корня нет хлоропластов.
Основные функции корня
•Закрепление растения в субстрате;
•Всасывание, проведение воды и минеральных веществ;
•Запас питательных веществ;
•Взаимодействие с корнями других растений, грибами, микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки бобовых).
•Вегетативное размножение
•Синтез биологически активных веществ
У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).
Видоизменения и специализация корней
Корни некоторых строений имеют склонность к метаморфозу.
Видоизменения корней
1. Корнеплод — видоизменённый сочный корень. В образовании корнеплода участвуют главный корень и нижняя часть стебля. Большинство корнеплодных растений двулетние. Корнеплоды состоят в основном из запасающей основной ткани (репа, морковь, петрушка).
2. Корневые клубни - корнеклубни (корневые шишки) образуются в результате утолщения боковых и придаточных корней (тюльпаны, георгины, картофель)
3. Воздушные корни — боковые корни, растут вниз. Поглощают дождевую воду и кислород из воздуха. Образуются у многих тропических растений в условиях повышенной влажности.
4. Микориза — сожительство корней высших растений с гифами грибов. При таком взаимовыгодном сожительстве, называемом симбиозом, растение получает от гриба воду с растворёнными в ней питательными веществами, а гриб — органические вещества. Микориза характерна для корней многих высших растений, особенно древесных. Грибные гифы, оплетающие толстые одревесневшие корни деревьев и кустарников, выполняют функции корневых волосков.
5. Бактериальные клубеньки на корнях высших растений — сожительство высших растений с азотфиксирующими бактериями — представляют собой видоизменённые боковые корни, приспособленные к симбиозу с бактериями. Бактерии проникают через корневые волоски внутрь молодых корней и вызывают у них образование клубеньков.
6. Дыхательные корни — у тропических растений — выполняют функцию дополнительного дыхания.
Совокупность корней одного растения называют корневой системой.
Различают:
•главный корень,
•боковые корни,
•придаточные корни.
Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на любом корне в качестве бокового ответвления. Придаточные корни образованы побегом и его частями.
Типы корневых систем
1.В стержневой корневой системе главный корень сильно развит и хорошо заметен среди других корней (характерна для двудольных). Стержневая корневая система проникает в почву обычно глубже, чем мочковатая.
2.В мочковатой корневой системе на ранних этапах развития главный корень, образованный зародышевым корешком, отмирает, а корневая система составляется придаточными корнями (характерна для однодольных). Мочковатая корневая система лучше оплетает прилегающие частицы грунта, особенно в его верхнем плодородном слое.
3.В ветвистой корневой системе преобладают одинаково развитые главный и несколько боковых корней (у древесных пород, земляника).
|
Рис. 1. Строение побега: А – с листьями, Б – после листопада
А. 1 – стебель; 2 – лист; 3 – узел; 4 – междоузлие; 5 – пазуха листа; 6 – пазушная почка; 7 – верхушечная почка.
Б. 1 – верхушечные почка; 2 – почечные кольца; 3 – листовые рубцы; 4 - боковые почки.
Рис. 2. Типы побегов
1 – прямостоячий; 2 – приподнимающийся; 3 – ползучий; 4 – стелющийся; 5 – вьющийся; 6 – лазающий.
Видоизменения надземных побегов
Рис. 3. Надземные видоизменения побегов
1 – стеблевой суккулент; 2 – колючка; 3 – филлокладий иглицы; 4 – кладодий спаржи; 5 – почка капусты; 6 – столоны земляники; 7 – ус винограда; 8 – укороченный побег вишни; 9 – цветочная стрелка одуванчика.
Колючка — сильно одревесневающий безлистный укороченный побег с острой верхушкой. Колючки побегового происхождения выполняют главным образом защитную функцию. У дикой яблони, дикой груши, крушины слабительной (Rhamnus cathartica) в колючки превращаются укороченные побеги, имеющие ограниченный рост и оканчивающиеся остриём.
Усик — жгутовидный ветвистый или неразветвлённый побег метамерного строения, в типичном случае лишённый листьев. Стеблевые усики, как узкоспециализированный побег, выполняют опорную функцию.
Видоизменение подземных побегов
Корневище — подземный побег с чешуевидными листьями низовой формации, почками и придаточными корнями. Толстые, сильно разветвлённые ползучие корневища характерны для пырея, короткие и довольно мясистые — для купены, ириса, очень толстые — для кубышки, кувшинки.
Стеблевой клубень — видоизменённый побег с ярко выраженной запасающей функцией стебля, наличием чешуевидных листьев, которые быстро сшелушиваются, и почек, формирующихся в пазухах листьев и называемых глазками (топинамбур).
Луковица — подземный (реже надземный) сильно укороченный специализированный побег, в котором запасные вещества откладываются в чешуях листовой природы, а стебель преобразован в донце. Луковица — типичный орган вегетативного возобновления и размножения. Луковицы свойственны однодольным растениям из семейства Лилейные (лилия, тюльпан, лук), Амариллисовые (амариллис, нарцисс, гиацинт) и др. Как исключение, они встречаются и у двудольных — у некоторых видов кислицы и жирянки.
Клубнелуковица — видоизменённый подземный укороченный побег с толстым стеблем, запасающим ассимилянты, придаточными корнями, отрастающими с нижней стороны клубнелуковицы, и сохраняющимися засохшими основаниями листьев (плёнчатые чешуи), в совокупности составляющими защитный покров. Клубнелуковицы имеют безвременник, гладиолус, иксия, шафран.
СТЕБЕЛЬ
Стебель — удлинённый побег высших растений, служащий механической осью, также выполняет роль производящей и опорной базы для листьев, почек, цветков.
Классификация стеблей
Виды стеблей по расположению относительно уровня почвы:
• надземные
• подземные
Виды стеблей по степени одревесневания:
• травянистые
• деревянистые (например, ствол — главный многолетний стебель дерева; стебли кустарников называют стволиками)
Виды стеблей по направлению и характеру роста:
• прямостоячие (например, подсолнечник)
• лежачие (стелющиеся) — стебли лежат на поверхности почвы, не укореняясь (вербейник монетчатый)
• приподнимающиеся (восходящие) — нижняя часть стебля лежит на поверхности почвы, а верхняя поднимается вертикально (сабельник)
• ползучие — стебли стелются по земле и укореняются благодаря образованию в узлах придаточных корней (будра плющевидная)
• цепляющиеся (лазящие) — прикрепляются к опоре с помощью усиков (горох)
• вьющиеся — тонкие стебли, обвивающие опору (луносемянник)
Виды стеблей по форме поперечного сечения:
• округлые
• сплюснутые
• трёх—, четырёх—, многогранные (гранистые)
• ребристые
• бороздчатые (желобчатые)
• крылатые — стебли, у которых по острым граням тянутся плоские травянистые выросты (чина лесная) или низбегающие на стебель основания листьев (окопник лекарственный).
Рост дерева в толщину
Рост дерева происходит в результате деления клеток окружающего древесную массу слоя камбия. При этом клеток древесины образуется больше, чем клеток коры. В период роста, который в умеренном климате начинается в апреле или мае и заканчивается в августе или сентябре, вокруг уже существующей древесины нарастает новый, хорошо различимый слой в виде цилиндра часто неодинаковой ширины. Это и есть годичное кольцо.
Рост дерева в длину - за счет конуса нарастания.
Внутреннее строение стебля
Рассмотрим внутреннее строение стебля на поперечном разрезе. Снаружи стебель защищен покровными тканями. У молодых стеблей весной клетки покровной ткани покрыты тонкой кожицей. У многолетних растений к концу первого года жизни кожица замещается многослойной пробкой, состоящей из мертвых клеток, заполненных воздухом. Для дыхания в кожице (у молодых побегов) имеются устьица, а позже образуются чечевички – крупные, рыхло расположенные клетки с большими межклетниками.
К покровной ткани прилегает кора, образованная разными тканями. Наружная часть коры представлена слоями клеток механической ткани с утолщенными оболочками и тонкостенных клеток основной ткани. Внутренняя часть коры образована клетками проводящей ткани и называется лубом.
В состав луба входят ситовидные трубки, по которым идет нисходящий ток: органические вещества передвигаются от листьев. Ситовидные трубки состоят из клеток, соединенных концами в длинную трубку. Между соседними клетками имеются мелкие отверстия. Через них, как через сито, передвигаются органические вещества, образующиеся в листьях.
Ситовидные трубки остаются живыми недолго, чаще 2-3 года, изредка – 10-15 лет. На смену им постоянно образуются новые. Ситовидные трубки составляют небольшую часть в лубе и обычно собраны в пучки. Кроме этих пучков в лубе имеются клетки механической ткани, главным образом в виде лубяных волокон, и клетки основной ткани.
К центру от луба в стебле расположена другая проводящая ткань – древесина.
Древесина образована разными по форме и величине клетками и состоит из сосудов (трахей), трахеид и древесных волокон. По ним идет восходящий ток: вода с растворенными в ней веществами передвигается от корней к листьям.
В центре стебля лежит толстый слой рыхлых клеток основной ткани, в которых откладываются запасы питательных веществ, – это сердцевина.
У некоторых растений (георгина, тюльпан, огурец, бамбук) сердцевина занята воздушной полостью.
Между древесиной и лубом у двудольных растений находится тонкий слой клеток образовательной ткани – камбий. В результате деления клеток камбия увеличивается (растет) толщина стебля. Клетки камбия делятся вдоль своей оси. Одна из дочерних появляющихся клеток отходит к древесине, а другая – к лубу. Прирост особенно заметен в древесине. Деление клеток камбия зависит от сезонного ритма – весной и летом происходит активно (образуются крупные клетки), осенью замедляется (образуются мелкие клетки), а зимой останавливается. В итоге образуется годичный прирост древесины, хорошо заметный у многих деревьев, называемый годичным кольцом. По числу годичных колец можно подсчитать возраст побега и дерева в целом.
Ширина годичных колец у древесных растений зависит от условий окружающей среды. Так, в холодном климате, на болотных почвах величина годичных колец древесины очень мала. В благоприятных климатических условиях, на богатых почвах толщина годичных колец увеличивается. Сопоставляя чередование широких и узких годичных колец у ствола, можно определить, в каких условиях жило растение, а также установить колебания погодных условий за многие годы.
Функции стебля
В жизни растений стебель выполняет разные функции. Он проводит воду с растворами минеральных солей от корня к листьям и отводит образующиеся в них органические вещества.
Проводящая – главная функция стебля.
Стебель служит опорой растению, он держит на себе тяжесть находящихся на нем листьев, цветков и плодов.
Опорная – другая важная функция стебля.
В стебле могут откладываться запасные питательные вещества. В этом проявляется запасающая функция стебля.
С помощью стебля побег выносит свои листья и почки к свету в ходе роста растения. В этом проявляются важная осевая функция стебля и функция роста.
Все эти функции стебель выполняет посредством проводящих, механических и запасающих образовательных тканей.
ЛИСТЬЯ
Лист — наружный орган растения, основной функцией которого является фотосинтез. Для этой цели лист, как правило, имеет пластинчатую структуру, чтобы дать клеткам, содержащим специализированный пигмент хлорофилл в хлоропластах, получить доступ к солнечному свету. Лист также является органом дыхания, испарения и выделения капель воды растения (транспирация).
Внутреннее строение листа (клеточное строение)
Как правило, лист состоит из следующих тканей:
•Эпидермис — слой клеток, которые защищают от вредного воздействия среды и излишнего испарения воды. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного происхождения (кутикулой).
•Паренхима — внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию — фотосинтез.
•Сеть жилок, образованных проводящими пучками, состоящими из сосудов и ситовидных трубок, для перемещения воды, растворённых солей, сахаров и механических элементов.
•У́стьица — специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газообмен.
Жилки
Жилки листа являются сосудистой тканью и расположены в губчатом слое паренхимы. По рисунку разветвления жилки, как правило, повторяют структуру разветвления растения.
Жилки состоят из ксилемы — ткани, служащей для проведения воды и растворённых в ней минеральных веществ (от корней к листьям), и флоэмы — ткани, служащей для проведения органических веществ, синтезируемых листьями (от листьев к корням). Обычно ксилема лежит поверх флоэмы. Вместе они образуют основную ткань, называемую сердцевиной листа
Внешнее строение листа
Лист покрытосеменных растений состоит из:
•черешка (стебелька листа),
•листовой пластинки (лопасти)
•прилистников (парных придатков, расположенных по обеим сторонам основания черешка).
•место, где черешок примыкает к стеблю, называется влагалищем листа.
•угол, образованный листом (черешком листа) и вышерасположенным междоузлием стебля, называется пазухой листа.
•в пазухе листа может образоваться почка (которая в этом случае называется пазушной почкой), цветок (называется пазушным цветком), соцветие (называется пазушным соцветием).
Не все растения имеют все вышеперечисленные части листьев, у некоторых видов парные прилистники чётко не выражены либо отсутствуют; может отсутствовать черешок, а структура листа может не быть пластинчатой.
Типы расположения листьев
•Очерёдное (последовательное) — листья располагаются по одному (в очередь) на каждый узел.
•Супротивное — листья располагаются по два на каждом узле и обычно перекрёстно-попарно, то есть каждый последующий узел на стебле развёрнут относительно предыдущего на угол 90°; либо двумя рядами, если не развёрнут, но имеется несколько узлов.
•Мутовчатое — листья располагаются по три и более на каждом узле стебля. В отличие от супротивных листьев, у мутовчатых каждый последующий завиток может находиться под углом 90° от предыдущего, а может и не находиться, вращаясь на половину угла между листьями в завитке. Следует однако учесть, что супротивные листья могут показаться мутовчатыми на конце стебля.
ПОЧКИ
Почка — в ботанике зачаток побега; обычно образуется у растения в пазухе листа (пазушная почка) либо на конце побега (верхушечная почка), либо на взрослых органах (стебле, листе, корне; в этом случае он не связан ни с верхушками побегов, ни с узлами и не обнаруживает чётких закономерностей в своем расположении) — придаточная почка. Однажды появившись, почка может оставаться нераскрытой на определённый промежуток времени в состоянии покоя (спящая почка), либо тут же из неё начинает развиваться побег.
Вегетативные почки, из которых развиваются вегетативные побеги, состоят из зачаточного стебля и зачаточных листьев. Генеративные почки, из которых развиваются цветки или соцветия, состоят из зачатков соцветий и цветков.
Почки у многих древесных растений, особенно в умеренном или прохладном климате, покрыты видоизменёнными листьями, называемыми чешуями. Такие почки называют закрытыми, или защищёнными. Если чешуи отсутствуют, то такие почки называют голыми, или незащищёнными. У кактусов имеются особые почки — ареолы, а почечные чешуи у них видоизменены в иглы. Иногда чешуи почек покрыты смолистым веществом для большей защиты. Когда почка раскрывается, чешуи могут увеличиться, но чаще опадают, оставляя на поверхности стебля ряд горизонтально-вытянутых рубцов. На основании количества таких рубцов можно частично определить возраст растения, так как в течение одного сезона растущий стебель образует на конце только одну почку, после которой образуется рубец. С течением времени такие рубцы постепенно стираются, так что определить полный возраст растения с помощью этого метода бывает затруднительно.
У голой почки слаборазвитые листья часто покрыты избыточным ворсом. Голые почки присутствуют у таких кустарников, как Сумах (Rhus) и Калина (Viburnum), а также у травянистых растений. У последних очень часто почки более мелкие и состоят из однообразной массы клеток в пазухе листа. Поскольку почки формируются в пазухе листа, их распределение на стебле аналогично распределению листьев: они могут располагаться попеременно, супротивно, мутовчато, а также верхушечно на конце стебля. У некоторых видов растений почки могут появиться не в обычных местах их развития — такие почки называют придаточными. Например, у древесных растений придаточные почки могут развиться на корневой системе, в результате чего возникает корневая поросль. Некоторые травянистые растения, такие как, например, Татарник полевой (Cirsium setosum), переживают зиму за счёт придаточных почек, так как его главный стебель отмирает ещё в первый год.
Если внутри почки заключены только зачатки цветков (одного или нескольких), то её называют цветочной почкой. Цветочные почки противополагают листовым, заключающим в себе лишь зачатки обыкновенных листьев, и смешанным, в которых, кроме листьев, находятся и зачатки цветов.
Материнская почка — почка, формирующаяся на растущих или закончивших рост побегах. В материнских почках образуются дочерние. После распускания материнской почки и вырастания из неё побега продолжения заложенные на этом побеге дочерние почки сами становятся материнскими.
Дата добавления: 2020-11-18; просмотров: 752;
Поиск по сайту
Узнать еще
- Биоэкология Геоэкология Прикладная Социальная
- Геоэкология. Основные экологические понятия
- Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества
- Главные уровни организации жизни и экология
- Демэкология (популяции)
- НЕФТЕГАЗОВЫЙ КОМПЛЕКС И ЭКОЛОГИЯ
- Социальная экология
- Социокультурная антропоэкология
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
