Видоизмененный побег. Видоизмененные подземные побеги: корневище, клубень, луковица, клубнелуковица
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.
Видоизменения побегов
Удивительно, насколько многообразны побеги. Иногда этот орган даже невозможно узнать. Трудно увидеть побег в колючке боярышника или усике винограда . Почему с ним происходят такие «превращения»?
Видоизменения надземных побегов. Видоизменёнными называются такие побеги, которые выполняют некоторые дополнительные функции: защита, лазание, запасание питательных веществ и др. К видоизменённым побегам относят колючки, усики, клубни, сочные побеги, столоны, побеги насекомоядных растений .
Колючки – иглоподобные образования, защищающие растение от поедания животными. Колючки могут образовываться из листа (барбарис ), прилистников (жёлтая акация ), побега (облепиха, боярышник ).
Усики
– нитевидные пазушные побеги (виноград, огурец
), которые выполняют опорную функцию. У гороха в усики превращается часть листа.
Клубень – утолщённый побег, выполняющий функцию запаса питательных веществ (капуста кольраби ).
Столоны (бытовое название – «усы») – горизонтальные ползучие побеги, способствующие размножению растения. На каждом столоне расположены розетки с придаточными корнями. После укоренения розетки, горизонтальный побег отмирает (земляника, живучка ползучая ).
Сочные побеги – приспособление растений к жаркому и сухому климату. Их функция – запасать влагу. Вода может накапливаться в листьях (очиток, молодило, алоэ ) или в стебле (молочай, кактус ).
Мексиканские кактусы имеют мясистые стебли самой разнообразной формы: ребристые шары, колонны, цилиндры, даже канделябры и лепёшки. У кактусов нет зелёных листьев: они превратились в пучки колючек. Функцию фотосинтеза выполняют стебли.
Подземные видоизменённые побеги. Столоны и клубни могут быть как надземными, так и подземными. Кроме них к подземным побегам относится корневище и луковица.
Столоны подземные
выполняют те же функции, что и надземные – расселение и размножение растения. Этим объясняется сходство в их строении.
Клубень. У этого побега стебель короткий и толстый. Листья-чешуйки быстро отмирают и на их месте остаются рубцы (у картофеля в народе их называют «бровки»). В их пазухах находятся почки «глазки». Клубень выполняет функцию запаса питательных веществ (например, крахмала), переживания неблагоприятного времени года и размножения. Клубни есть не только у картофеля, но и у топинамбура, хохлатки . Появляются они на подземных столонах.
Корневище внешне часто похоже на корень, но у корневища есть и чешуйчатые листья, а в их пазухах – боковые почки, на верхушке – верхушечные почки. На корневище образуются придаточные корни. В отличие от столона, корневище – многолетний побег, который позволяет растению пережить неблагоприятные условия. Этот подземный побег свойственен многим растениям и может выполнять самые разные функции. В толстых коротких корневищах ириса, купены запасаются питательные вещества. У пырея ползучего, горошка мышиного, ландыша майского корневища длинные и тонкие. Они способны не только запасать питательные вещества, но и захватывать новые территории.
Корневище не только быстро растёт в длину (у белокопытника
за годна 1,5 метра, у мать-и-мачехи
– на метр), но и ветвится. В результате материнское растение может распасться на несколько дочерних. Сельским жителям известно, как трудно бороться с длиннокорневищными сорняками: пыреем, снытью, мать-и-мачехой
. Быстро разрастаются
Сделайте подписи к рисунку "Строение корневища ландыша". (Интерактивное задание)
Луковица
– сильно укороченный видоизменённый побег с плоским стеблем – «донцем», с листьями в виде чешуй. Чешуи могут быть сочными (запасающими) или сухими кроющими), могут быть узкими и лишь слегка прикрывать друг друга (лилия
) или обхватывать друг друга почти полностью (
Когда мы говорим о неблагоприятных условиях, это не значит, что речь идёт обязательно о зиме. Многие дикорастущие луковичные растения (рябчик, лук, тюльпан ) растут в степях, полупустынях, горах. Другие – пролеска, гусиный лук, а также клубневидные (цикламен ) – в широколиственных лесах. Как правило, цветут эти растения весной. Затем, после того как в начале жаркого лета вся надземная часть растения отмирает, сочные чешуи луковицы сохраняют влагу и в засушливый период, что даёт возможность возобновления роста в следующий сезон.
| Видоизменения подземных побегов
|
|||
| Корневище –
многолетний подземный побег, имеет чешуйчатые листья и растёт горизонтально под землёй, образует придаточные корни и почки (ландыш, мята, пырей, ирис, манжетка ). | Столон –
стебель, который отрастает горизонтально у основания некоторых растений, недолговечен. Столон образует придаточные корни в узлах и из этих узлов растут новые растения (майник, седмичник, картофель ). | Клубень –
короткий, разросшийся подземный побег, который содержит запасённые питательные вещества. На нём образуются почки, из которых вырастет новое растение (картофель, хохлатка, цикламен ). | Луковица –
короткий толстый стебель, окружённый чешуевидными листьями. Они содержат питательные вещества (лилии, тюльпаны, нарциссы, гиацинты, амариллисы ). |
 |  |  | |
1. Какие видоизменения корней вы знаете? Какие функции они выполняют?
Основные функции корня – закрепление растения в почве, всасывание из почвы растворов минеральных соединений и их транспорт в надземные его части. Однако корень может выполнять и некоторые дополнительные функции. При этом он приобретает определенные особенности строения, называемые видоизменениями корня.
У многих растений (например, у свеклы, моркови) в главном корне и основании побега откладываются запасные питательные вещества. В результате этого главный корень утолщается и превращается в корнеплод.
У других видов растений (например, у георгин, чистяка весеннего, батата) запасные питательные вещества откладываются в дополнительных или боковых корнях, которые приобретают клубневидную форму. Такие видоизменения называют корневыми клубнями.
У некоторых растений, произрастающих на болотах и переувлажненных почвах, формируются дыхательные корни. Это боковые корни, растущие вверх и поднимающиеся над поверхностью почвы (или воды). В переувлажненных почвах из–за низкого содержания кислорода дыхание подземной части растения усложняется. Поэтому такие видоизмененные корни поглощают кислород непосредственно из влажного воздуха.
Встречаются и корни–прицепки. Это короткие дополнительные корни, отрастающие вдоль надземной части стебля. С их помощью вьющиеся стебли растений цепляются за опору. Вспомните плющ, способный прикрепляться даже к гладким вертикальным стенам домов.
Есть также опорные корни, выполняющие функции подпорок.
Особый тип видоизменений корня наблюдается у орхидей. Некоторые виды этих растений способны поселяться на стволах деревьев влажных тропических лесов. Их воздушные корни свободно свисают и позволяют получать воду из влажного воздуха.
2. Какие видоизменения листьев вам известны? Какова их функция?
Видоизменения листьев - выработанные в ходе эволюции необратимые изменения формы листьев в результате приспособления органов растения к условиям среды обитания (т. е. с выполнением листьями новых функций).
1. Колючки - одно из наиболее часто распространенных видоизменений; они служат защитой от поедания животными (кактусы, молочаи, барбарис, белая акация, верблюжья колючка).
2. Усики (у сложных листьев некоторых видов растений) цепляются за опору, вынося весь побег к свету (горох, вика).
3. Запасающую функцию выполняют сочные чешуи луковиц (лук, чеснок), листья алоэ, кочана капусты.
4. Кроющие чешуи почек защищают нежные зачаточные листья и конус нарастания от неблагоприятных условий внешней среды.
5. Ловчие аппараты обеспечивают жизнь насекомоядных растений на болотах в условиях недостатка азота и других элементов минерального питания. Листья таких растений изменились до неузнаваемости, превратившись в ловушки (венерина мухоловка), кувшинчики (непентес). Листья некоторых растений своими блестящими, ярко окрашенными капельками на волосках привлекают муравьев, мух, комаров, других мелких насекомых; выделяющийся при этом сок содержит пищеварительные ферменты (росянка).
3. Каковы основные функции стебля?
Стебли выполняют две основные функции:
Стебли выносят листья к свету (опорная функция);
По стеблю осуществляется транспорт веществ между листьями и корнями.
4. Что называют побегом?
Стебель с расположенными на нём листьями и почками называют побегом.
Лабораторная работа
Строение клубня
2. Рассмотрите глазки. Каково их расположение на клубне? Рассмотрите почки в глазке, пользуясь лупой.
На поверхности клубня в углублениях находится по 2-3 почки, называемые глазками. Глазков больше на той стороне клубня, которую называют верхушкой. Противоположной стороной - основанием - клубень соединён со столоном.
3. Сделайте тонкий поперечный срез клубня. Рассмотрите его на свет. Сравните поперечный срез клубня с поперечным срезом стебля (рис. 42).
4. Зарисуйте поперечный срез клубня.
См. ответ на вопрос №3.
5. Капните на срез клубня йодом. Объясните, что произошло.
Если капнуть на срез клубня йодом, то он станет сине-фиолетового цвета, т.к. крахмал при взаимодействии с йодом даёт такую реакцию. В картофеле крахмал содержится в больших количествах (это основное запасающее вещество клубней картофеля).
6. Докажите, что клубень - это видоизменённый подземный побег.
Поперечный срез клубня по строению схож с поперечным срезом стебля. При рассмотрении можно выделить пробку, луб, древесину и сердцевину.
Лабораторная работа
Строение луковицы.
Рассмотрите внешнее строение луковицы. Какое значение имеют сухие чешуи?
Наружные чешуи сухие и кожистые – выполняют защитную функцию.
2. Разрежьте луковицу вдоль. Зарисуйте продольный разрез луковицы, обозначьте чешуи, донце, почки, придаточные корни.
3. Докажите, что луковица - это видоизменённый подземный побег.
Как и у наземного побега, на стебле имеются верхушечная и пазушные почки, листья.
Вопросы
1. Какие видоизменённые подземные побеги вы знаете? Назовите растения, имеющие корневище, клубень, луковицу.
Видоизменённые подземные побеги - корневища, клубни и луковицы.
Корневище есть у многих растений, например у крапивы, пырея, ириса, ландыша, комнатного растения аспидистры.
Клубни встречаются, например, у картофеля, хохлатки, кормового растения топинамбура (земляной груши).
Луковицы образуют многолетние растения - лук репчатый, лилия, тюльпан, нарцисс, дикорастущий гусиный лук.
2. Как развивается клубень картофеля?
Подземные побеги, на которых развиваются клубни, отрастают от оснований надземных стеблей. Эти побеги называют столонами. Клубни - это верхушечные утолщения столонов.
Как и у наземного побега, имеются верхушечная и пазушные почки, из которых весной развиваются молодые надземные побеги.
Поперечный срез клубня по строению схож с поперечным срезом стебля. При рассмотрении можно выделить пробку, луб, древесину и сердцевину.
4. Какое строение имеет луковица?
В нижней части луковицы репчатого лука расположен почти плоский стебель - донце. На донце имеются видоизменённые листья - чешуи. Наружные чешуи сухие и кожистые, а внутренние - мясистые и сочные. На донце есть почки, расположенные в пазухах чешуй.
5. Как доказать, что корневище и луковица - это видоизменённые побеги?
Как и у наземного побега на корневище и луковице, имеются верхушечная и пазушные почки, а также видоизменённые листья (плёнчатые чешуйки на корневище, сочные и сухие чешуи на луковице). От корневища и донца (стебель в луковице) отрастают придаточные корни, а из верхушечной или пазушной почки весной развиваются молодые надземные побеги.
6. Какие надземные видоизменения побега вы знаете?
Надземными видоизменениями побега являются колючки дикой яблони, груши, боярышника, защищающие растения от поедания животными. Усики винограда, огурца, тыквы, дыни, усы земляники - тоже видоизменённые побеги. Ещё один пример надземного видоизменённого побега - это утолщение междоузлий стебля капусты кольраби.
Подумайте
По каким признакам можно отличить клубни от корнеплода, корневище от корня?
Клубень и корневище будут иметь почки, а также видоизменённые листья.
Задания
1. Поместите луковицу репчатого лука в банку с узким горлышком так, чтобы она не проваливалась, а только касалась донцем воды, налитой в банку. Наблюдайте за развитием у луковицы придаточных корней и зелёных листьев. Почему она растёт, хотя находится не в почве?
Луковица - это скопление полезных веществ, необходимых для листьев и корней. При наличии тепла и влаги начинается рост. Т. е. луковица и без почвы обеспечивает растение всем необходимым.
2. С наступлением тёплой весенней погоды наблюдайте за цветением луковичных и корневищных растений. Определите названия этих растений. Отметьте начало и окончание цветения, а также укажите, что характерно для этих растений в данный период года.
Луковичные:
1. Простые ранние тюльпаны цветут в начале мая в течение 15–30 дней. Смена поколений луковиц, в отличие от нарциссов, происходит ежегодно. Во время недолгой весенней вегетации тюльпан цветёт, плодоносит и закладывает под землёй молодые луковицы, а отцветшая луковица умирает.
2. Цветут нарциссы в апреле-мае. У нарцисса луковица многолетняя. После окончания цветения листья у отцветших нарциссов не срезают, а ждут, когда они засохнут. В этот период происходит запасание питательных веществ в луковицах.
Корневищные:
1. Ландыши цветут с середины до конца мая. После окончания периода цветения появляются плоды ландыша – мелкие красные ягоды.
2. Ирисы обильно цветут с конца мая и до середины июля. В летнее время у ирисов закладывается цветочная почка, так что зимуют ирисы с уже сформировавшимися почками, из которых в новом сезоне появятся новые цветы.
Вопрос 1. Какие видоизмененные подземные побеги вы знаете? Назовите растения, имеющие корневище, клубень, луковицу.
Клубни формируются как концевые утолщения подземных побегов - столонов. Столоны отрастают от основания надземных стеблей. Клубни развиваются в результате утолщения верхушечных почек столонов (картофель, хохлатка, земляная груша). На них располагаются группы почек, которые называются глазками. Клубни служат для вегетативного размножения.
Луковица представляет собой подземный укороченный видоизмененный побег. Стебель луковицы образует донце. К донцу прикрепляются листья, или чешуи. Наружные чешуи обычно сухие, они выполняют защитную функцию. Они прикрывают соч¬ые чешуи, в которых откладываются питательные вещества и вода. На донце располагается верхушечная почка, из которой развиваются надземные листья и цветоносная стрелка. На нижней части донца развиваются придаточные корни. Луковицы характерны для многолетних растений (лилии, тюльпаны, луки, чеснок, нарцисс, дикий лук и др.). С помощью луковиц растения могут вегетативно размножаться.
Корневище - это также подземный побег, внешне похожий на корень. Корневище несет чешуевидные листья, в пазухах которых находятся пазушные почки. На корневище образуются придаточные корни, а из пазушных почек развиваются боковые ответвления корневища и надземные побеги. Корневища встречаются у многолетних травянистых растений (хвощи, папоротники, крапива, ландыш, злаки и т.д.). Корневище является органом вегетативного размножения.
Вопрос 2. Как отличить корневище от корня?
По внешнему виду корневище напоминает корень, но отличается от него наличием чешуевидных листьев, листовых следов (рубцов от опавших листьев), почек, а также отсутствием корневого чехлика.
Вопрос 3. Как развивается клубень картофеля?
Из листьев картофеля через стебли в подземные побеги (столоны) постоянно оттекают органические вещества и в виде крахмала откладываются в верхушках столонов. Верхушки столонов растут, утолщаются и к осени превращаются в крупные клубни.
Вопрос 4. Почему клубень картофеля следует считать побегом?
Клубень картофеля следует считать побегом потому, что он, как и побег, образован стеблем, выполняющим запасающую функцию, имеет почки (глазки) и чешуевидные листья.
Вопрос 5. Какое строение имеет луковица?
В нижней части луковицы, например репчатого лука, расположен почти плоский стебель - донце. От донца отходят придаточные корни и видоизмененные листья (чешуи). Наружные листья - чешуи - сухие и кожистые, они выполняют защитную функцию; внутренние - мясистые и сочные, в них откладываются питательные вещества. В пазухах чешуи имеются пазушные почки.
Вопрос 6. Как доказать, что корневище и луковица - это видоизмененные побеги?
Внешне корневище напоминает корень, но у него, как у наземного побега, имеются верхушечная и пазушные почки, а также пленчатые чешуйки - видоизмененные листья. Таким образом, у корневища есть стебель (осевая часть корневища, почки и листья (пленчатые чешуйки), т. е. то, что характерно для побега. У луковицы мы тоже можем увидеть все части побега: стебель (донце луковицы), листья (сухие и сочные чешуи) и почки (между чешуями). Это подтверждает, что корневище и луковица - видоизмененные побеги.
Вопрос 7. Какие надземные видоизменении побегов вы знаете?
К наземным видоизменениям побега относятся колючки (дикая яблоня, дикая груша), усики (тыква, виноград), плети (костяника, живучка), надземные столоны, или усы - (земляника), стебли кактусов.
