Ветвление побегов, типы ветвления
Ветвление – это способ увеличения надземной массы и площади поверхности растения. Из верхушечной почки зародышевого стебля развивается главный стебель – ось первого порядка, а из его боковых почек – боковые стебли (оси второго порядка), которые, в свою очередь, ветвятся, образуя оси третьего порядка и т.д.
У древесных растений главный стебель начинает ветвиться на определенной высоте. Неветвящаяся часть стебля называется стволом. В результате ветвления у древесных растений формируется крона. Крону составляют разновозрастные ветви. У кустарников ствол не выражен, потому что стебли начинают ветвиться у самой земли. Некоторые растения не ветвятся, как, например, пальмы. В процессе эволюции у растений выработались такие типы ветвления как дихотомическое, моноподиальное, симподиальное и ложнодихотомическое. Кроме того, к специализированным типам ветвления относится кущение.
Дихотомическое ветвление, или вильчатое, – самый примитивный тип ветвления. Ветвление побега в данном случае осуществляется за счет раздвоения его апикальной меристемы, в результате чего образуются две боковые ветви, которые, в свою очередь, дают по две боковых и т.д. Этот тип ветвления встречается у водорослей (фукус), некоторых мхов (маршанция), плаунов, некоторых голосеменных и папоротников.
При моноподиальном ветвлении нарастание побега в высоту происходит за счет одной главной оси – моноподия. От этой оси отходят боковые, которые могут ветвиться, но никогда не бывают выше основной оси. Моноподиально ветвятся хвощи и некоторые голосеменные (хвойные). Растения с таким типом ветвления могут достигать очень большой высоты (секвойядендрон, 120 м).
Симподиальное ветвление характерно для покрытосеменных растений. Здесь главная ось либо отмирает, либо прекращает рост, тогда рост растения продолжает одна или две боковых оси. Во втором случае ветвление называют ложнодихотомическим. При симподиальном ветвлении рост растения в длину непродолжительный из-за усиленного образования боковых побегов, поэтому эти растения никогда не бывают очень высокими. С другой стороны, большое количество боковых побегов способствует большему образованию побегов и семян.
1. Деление растений на травянистые и деревянистые
Кормофиты, к которым относятся описываемые нами растения, состоят из трех основных органов: стебля, листьев и корней.
В зависимости от длины побегов, продолжительности жизни, способа роста и перезимовки, цикла развития их можно разделить на травянистые и деревянистые растения.
Для травянистых характерны неодревесневающие, ассимилирующие побеги. Осенью, с окончанием вегетационного периода, погибают целые растения, или их надземные органы. Травянистые растения могут быть однолетними, двулетними и многолетними.
Однолетние растения проходят полный цикл развития – от прорастания до образования плодов и семян – в течение одного вегетационного периода. Осенью растения полностью отмирают. На зиму в почве остаются только семена.
Двулетние растения. Цикл их развития растянут на два года. В первый год из семян образуются только вегетативные органы, корни и укороченные стебли с розеткой листьев. Вся надземная часть этих растений отмирает, зимуют подземные побеги и корни, иногда видоизменные, приспособленные для хранения запасных веществ. Во второй год вегетации образуются цветоносные побеги. Растения цветут, дают плоды, семена и только после этого полностью отмирают.
Многолетники – цветут и плодоносят в течение ряда лет. Они имеют специальные многолетние органы для хранения питательных веществ – это клубни, корневища, луковицы. Каждый год осенью надземные части этих растений отмирают, а весной трогаются в рост новые почки, из которых вырастают облиственные цветущие и плодоносящие побеги. У некоторых многолетников имеются сохраняющиеся в течение зимы надземные части, из почек которых весной развиваются цветоносные побеги.
Другую группу составляют деревянистые растения. Это многолетники, не отмирающие зимой, с одревесневающими стеблями, которые отличаются заметным приростом в толщину. Среди них можно выделить деревья, кустарники и полукустарники.
Деревья – большие, достигающие порой нескольких десятков метров в высоту, многолетние растения с огромным стеблем, называемым стволом, на котором на определенной высоте находится крона, состоящая из боковых разветвлений (веток и веточек), покрытых листьями. Они цветут и плодоносят много раз в течение своей жизни.
Кустарники в отличие от деревьев не имеют главного ствола или он очень слабо развит, поэтому у них нет четкого разделения на ствол и крону. Высота их не превышает нескольких метров.
Полукустарники – очень низкие кустарники, не достигающие даже одного метра в высоту, часто стелющиеся по земле, сильно разветвленные у ее поверхности.
Переходной формой между травянистыми растениями и кустарниками служат полукустарнички. У них одревесневшие нижние части стебля, верхние – зеленые, зимой они отмирают. Весной на сохранившихся частях стебля образуются новые, зеленые и облиственные побеги.
Среди кормофитов выделяют несколько более мелких систематических единиц – тип семянных растений, к которым относятся почти все описываемые нами виды за небольшим исключением. Семянные растения прежде всего характеризуются тем, что образуют специальные органы размножения, из которых получаются семена (в отличие от споровых растений, не образующих семян, а размножающихся спорами).
2. Корень
Корень – подземный орган растения, являющийся продолжением оси побега. Он укрепляет растение в земле, всасывает воду и минеральные соли, накапливает запасные вещества, иногда служит для вегетативного размножения. Существуют две основные корневые системы: стержневая и мочковатая.
Стержневая корневая система встречается у двудольных растений. Она состоит из мощного главного корня, расположенного вертикально вниз, и слабо развитых растущих из него боковых корней, способных многократно ветвиться на корни первого, второго и последующих порядков.
Все окончания молодых корней покрыты корневыми волосками, которые образуют, так называемую, зону всасывания.
У однодольных растений главный корень отмирает рано и на его месте появляются растущие из стебля придаточные корни, образующие, так называемую, мочковатую корневую систему.
Существуют разнообразные видоизменения корней, особенно у двулетних и многолетних растений. Чаще всего они становятся запасающими органами и приобретают самые различные формы. Запасающими иногда становятся целые корни, иногда их части.
Веретенообразный корень образуется в том случае, когда главный корень сильно разрастается, грубеет и принимает вид веретена, из боков которого растут мелкие боковые корни.
Свекловидный корень в верхней части сильно расширен, вздут, а в нижней остается продолговатым.
Клубневый корень состоит из боковых вздутых корней, накапливающих запасные вещества или имеет одиночные, двойные или несколько клубней.
3. Побег
Побег является надземной (иногда подземной) частью растения, состоящей из стебля и листьев. На верхушке побега находится верхушечная почка, отличающаяся от остальных: боковые почки закладываются в пазухах листьев, между стеблями и листом. На побеге выделяются узлы, то есть места, из которых вырастают листья, и междоузлия – отрезки стебля, лежащие между ними.
Главный побег у деревьев называется стволом, боковые побеги деревянистых растений, кустарников и полукycтapникoв – ветками. Побеги могут быть вытянутыми, с длинными или укороченными междоузлиями, с близко лежащими друг от друга узлами, и, наконец, короткими, с сильно сближенными междоузлиями. Осевой частью побега является стебель; он может быть приподнимающимся, стелющимся, вьющимся, угловатым, округлым, толстым, плотным и т.д. Безлистный стебель, растущий непосредственно из корневища или корня, несет цветок или соцветие и называется стрелкой.
Стебель может быть простым или разветвленным. Каждое растение стремится увеличить площадь своего соприкосновения со средой, будь то вода, воздух или почва. Для этого оно ветвится. Ветвление бывает разного рода.
Дихотомическое (вильчатое) ветвление – когда из верхушечной точки роста развиваются два побега.
Такого типа ветвление встречается у мхов, плаунов, некоторых папоротников, низших растений, например, у водорослей.
У семенных растений встречаются моноподиальный, симподиальный и ложнодихотомический типы ветвления. Моноподиальное (одноосевое) ветвление имеет место, когда основной побег развивается из верхушечной почки, а из боковых почек вырастают тонкие боковые побеги. Этот тип ветвления присущ большинству хвойных. Но он имеет свои недостатки. Если верхушка дерева будет повреждена или упрётся в процессе роста в ветвь другого дерева, весь рост дерева может почти остановиться. Симподиальное (многоосевое) ветвление имеют растения, у которых верхушечная почка не развивается, или главный побег рано отмирает, а из близкой боковой почки вырастает побег, продолжающий ось главного побега. Так ветвится большинство лиственных деревьев.
Ложнодихотомическое ветвление наблюдается в случае, когда верхушечная почка не развивается, или когда развивающийся из нее побег быстро отмирает, а из двух других ниже лежащих боковых почек вырастают два равноценных побега.
Надземные побеги имеют многочисленные видоизменения (метаморфозы). У некоторых растений побеги такие тонкие, что не могут подняться вверх, а стелются по земле. Это, так называемые, стелющиеся побеги. Растения благодаря таким побегам могут размножаться вегетативно, поскольку в узлах могут возникать придаточные корни. Иногда стелющиеся побеги имеют очень длинные междоузлия, а в узлах вместо ассимилирующих листьев вырастают незеленые, чешуйчатые листья, Это, так называемые, ползучие побеги или столоны, служащие для вегетативного размножения. Они образуют в узлах чешуйчатых листьев почки и придаточные корни, а после отделения такой части столонов от материнского растения дают начало новому организму.
У вьющихся растений тонкие побеги взбираются вверх по подпоркам. Это вьющиеся стебли. Среди них можно выделить два вида: обвивающие и цепляющиеся. Стебли обвивающие вьются сами вокруг подпорки (например хмель). Цепляющиеся не обладают такой способностью, они цепляются за подпорку специальными органами, такими как шипы, колючки, цепляющие волоски, присоски, усы, которые представляют собой видоизмененные побеги или части, придаточные корни, листья и даже верхушечную часть листа.
У многих растений укороченные побеги превращаются в заостренные, часто окруженные почками колючки, У некоторых короткие побеги могут быть сплющены, они становятся похожими на листья и выполняют функцию ассимиляции. Они называются филлодиевыми.
Подземные побеги встречаются у многолетних растений с зелеными надземными побегами. Они выполняют функцию запасающих органов, в которых растение откладывает в летний период запасные вещества. Подземные побеги нужны также для вегетативного возобновления. Весной из них вырастают надземные зеленые побеги, питающиеся запасом питательных веществ из подземных. Среди видоизменений подземных побегов можно назвать корневища, клубни и луковицы.
Корневище – подземный продолговатый побег с укороченными междоузлиями. Обычно они утолщенные, иногда мясистые, расположены в земле горизонтально или наклонно. Корневище имеет на одном конце верхушечную почку, этим концом оно растет; противоположный конец его постепенно отмирает. В узлах побега находятся мелкие, чешуйчатые листочки, а в их пазухах – боковые почки. Из боковых и верхушечной почек вырастают надземные побеги. На нижней стороне корневища образуются мочковатые придаточные корни.
Длинные, тонкие, разветвленные корневища, ненакапливающие питательные вещества, называются подземными ползучими побегами. Они служат для вегетативного возобновления.
Клубень является сильно утолщенным, коротким, вздутым подземным побегом, накапливающим запасные питательные вещества, На его поверхности в углублениях находятся почки, одиночные или собранные по несколько штук в пазухах чешуйчатых быстро опадающих листочков Из этих почек весной вырастают зеленые надземные побеги. Некоторые растения имеют одновременно два клубня, один старый, другой новый, последнего года.
Луковица состоит из очень укороченного, конусовидного стебля, образующего, так называемое, донце, а также окружающих его незеленых чешуйчатых или мясистых листьев, в которых накапливаются запасные вещества. Листья плотно прилегают друг к другу и образуют большую луковицу, покрытую внешними, сухими, защитными чешуями. Из луковицы весной вырастает зеленый, облиственный, цветоносный побег. Новые луковички образуются в мясистых пазухах старых чешуек и служат для вегетативного возобновления. Такие подземные побеги встречаются у растений однодольных, а также с коротким периодом вегетации (так называемые, весенние эфемероиды)
4. Лист
Лист является той частью растения, в которой протекают его основные жизненные процессы, такие как фотосинтез, газообмен, транспирация. Листья бывают нескольких видов.
Семядоли – это зародышевые листья, первыми появляющиеся на побеге, расположенные в самом низу, обычно незеленые, толстые, содержащие питательные вещества. Если во время прорастания они появляются над землей, то приобретают зеленую окраску, начинают ассимилировать как нормальные листья, однако заметно отличаются от них формой и обычно быстро опадают.
Низовые листья – это первые листья, образующиеся в начальную фазу развития растения. Они заметно отличаются от остальных листьев своей формой, более простыми листовыми пластинками, иногда в виде мелких чешуйчатых образований. Выше, на подросшем побеге, в