1. Что называют побегом?
Стебель с расположенными на нём листьями и почками называют побегом.
2. Какие функции выполняют механическая, проводящая, покровная ткани?
Механические ткани обеспечивают прочность органов растений. Они составляют каркас, поддерживающий все органы растений, противодействуя их излому, сжатию, разрыву.
Проводящие ткани обеспечивают передвижение воды и растворенных в ней питательных веществ по растению.
Покровные ткани выполняют главным образом защитную функцию - защищают растения от механических повреждений, проникновения микроорганизмов, резких колебаний температуры, излишнего испарения и т. п.
3. Какие стебли имеют известные вам растения?
Различают два основных типа стеблей: травянистые(тимофеевка, ландыш, тюльпан, зверобой) и деревянистые(липа, дуб, сосна).
4. Чем различаются стебли деревьев, кустарников, трав?
Травянистые стебли существуют обычно один сезон. Это нежные гибкие стебли трави молодые побеги древесных пород. Деревянистые стебли приобретают твёрдость благодаря отложению в оболочке их клеток особого вещества - лигнина. Одревеснение происходит у стеблей деревьев и кустарников начиная со второй половины лета первого года их жизни.
Лабораторная работа
Внутреннее строение ветки дерева
1. Рассмотрите ветку, найдите на ней чечевички (бугорки с отверстиями). Какую роль в жизни дерева они играют?
Чечевички - особые образования в пробковой ткани стебля, появляющиеся на смену бывших в эпидермисе устьиц. Они служат вентиляторами, при помощи которых происходит обмен газов между внутренней атмосферой стебля и окружающим воздухом. В готовом состоянии они имеют вид мелких бугорков, рассыпанных по стеблю и заметных простым глазом. Обыкновенно эти бугорки имеют продолговатую форму и вытянуты по длине стебля.
2. Приготовьте поперечный и продольный срезы ветки. С помощью лупы рассмотрите слои стебля на срезах. Используя учебник, определите название каждого слоя.
3. Иглой отделите кору, попробуйте её изогнуть, сломать, растянуть. Прочитайте в учебнике, как называется наружный слой коры. Что такое луб? Где он расположен и каково его значение для растения?
Молодые (однолетние) стебли снаружи покрыты кожицей, которая затем замещается пробкой.
4. На продольном срезе рассмотрите кору, древесину, сердцевину. Испытайте каждый слой на прочность.
Самый прочный слой из перечисленных – древесина (в её состав входит механическая ткань).
В центре стебля находится более рыхлый слой - сердцевина, в которой откладываются запасы питательных веществ. Она состоит из крупных клеток основной ткани с тонкими оболочками. У некоторых растений между клетками находятся большие межклеточные пространства. Такая сердцевина очень рыхлая.
Пробка, состоящей из мёртвых клеток, заполненных воздухом, тоже ломается.
5. Отделите кору от древесины, проведите пальцем по древесине. Что вы ощущаете? Прочитайте в учебнике об этом слое и его значении.
Между корой и древесиной залегает камбий. Он состоит из узких длинных клеток образовательной ткани с тонкими оболочками. Невооружённым глазом его обнаружить нельзя, но можно почувствовать, содрав часть коры с поверхности древесины и проведя пальцами по обнажившемуся месту. Клетки камбия при этом разрываются, и их содержимое вытекает, увлажняя древесину.
Весной и летом камбий энергично делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины. Так происходит рост стебля в толщину. При делении камбия клеток древесины образуется значительно больше, чем луба. Осенью деление клеток замедляется, а зимой прекращается полностью.
6. Зарисуйте поперечный и продольный срезы ветки и подпишите названия каждой части стебля.
См. ответ на вопрос №2.
7. На спиле древесного стебля найдите древесину, подсчитайте с помощью лупы число годичных колец и определите возраст дерева.
8. Рассмотрите годичные кольца. Одинаковы ли они по толщине? Объясните, чем отличается древесина, образовавшаяся весной, от древесины более позднего времени года.
9. Установите, какие слои древесины старше по возрасту - лежащие ближе к середине или к коре. Объясните, почему вы так считаете.
Слои древесины, лежащие ближе к середине, старше по возрасту. Слои древесины, которые находятся ближе к коре, молодые (между древесиной и корой располагается камбий, который и образует новые кольца).
Вопросы
1. Каково внутреннее строение стебля дерева или кустарника?
На поперечном спиле дерева или кустарника легко различить следующие участки: кору, камбий, древесину и сердцевину.
2. Какое значение имеют кожица и пробка?
Кожица и пробка - покровные ткани. Они защищают расположенные глубже клетки стебля от излишнего испарения, различных повреждений, от проникновения внутрь атмосферной пыли с микроорганизмами, вызывающими заболевания растения.
В кожице стебля, имеются устьица, через которые происходит газообмен. В пробке эту функцию выполняют чечевички.
3. Где расположен луб и из каких клеток он состоит?
Внутренний слой коры называют лубом. В его состав входят ситовидные трубки и клетки-спутницы, толстостенные лубяные волокна, а также группы клеток основной ткани.
Ситовидные трубки - это вертикальный ряд вытянутых живых клеток, у которых поперечные стенки пронизаны отверстиями (как у сита), ядра в этих клетках разрушились, а цитоплазма прилегает к оболочке. Это проводящая ткань луба, по которой перемещаются растворы органических веществ. Жизнедеятельность ситовидных трубок обеспечивают клетки-спутницы.
Лубяные волокна - вытянутые клетки с разрушенным содержимым и одревесневшими стенками - представляют механическую ткань стебля. В стеблях льна, липы и некоторых других растений лубяные волокна развиты особенно хорошо и очень прочны.
4. Что такое камбий? Где он расположен?
Камбий – это образовательная ткань, за счет которой происходит рост стебля в толщину. Весной и летом камбий энергично делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины.
Камбий залегает между корой и древесиной.
5. Какие слои видны на поперечном срезе стебля при рассматривании невооружённым глазом и с помощью микроскопа?
На поперечном срезе стебля при рассматривании невооружённым глазом легко различить следующие участки: кору, камбий, древесину и сердцевину. С помощью микроскопа можно отличить в коре кожицу, пробку и луб.
6. Что такое годичные кольца? Как они образуются?
Все слои клеток древесины, образовавшиеся весной, летом и осенью, составляют годичное кольцо прироста. Мелкие осенние клетки отличаются от крупных весенних клеток древесины следующего года, находящихся рядом с ними. Поэтому граница между соседними годичными кольцами на поперечном срезе древесины у многих деревьев хорошо заметна.
Подумайте
Что можно определить по годичным кольцам? Почему у многих тропических растений годичных колец не видно?
Подсчитав с помощью лупы число годичных колец, можно определить возраст спиленного дерева или срезанной ветки.
По толщине годичных колец можно узнать, в каких условиях росло дерево в разные годы жизни. Узкие годичные кольца свидетельствуют о недостатке влаги, о затенении дерева и о его плохом питании.
У многих тропических растений годичных колец не видно, т.к. условия там не отличаются по сезонам года и почти всегда благоприятные.
Задания
2. Определите возраст какого-либо спиленного дерева по годичным кольцам. Сделайте рисунок спила. Укажите на рисунке сторону, которая у дерева была обращена к северу.
Определение и функции стебля.
Стебель – осевой, обычно радиально симметричный орган, обладающий длительным верхушечным (апикальным) ростом.
Функции стебля:
1. осуществляет двустороннее передвижение веществ между корнями и листьями,
2. поддерживает крону растения,
3. способствует увеличению общей ассимиляционной поверхности растения благодаря ветвлению,
4. участвует в хранении запасных веществ,
5. в молодом возрасте – осуществляет также фотосинтез.
Эти функции определяют наличие в стебле покровных, хорошо развитых проводящих, механических тканей и функционально развитой паренхимы.
Строение конуса нарастания.
В конусе нарастания стебля покрытосеменных растений выражены две зоны: наружная – туника , и внутренняя – корпус, которые различаются плоскостями клеточных делений (теория А. Шмидта и Дж. Будера) (рис. 1).
Туника может состоять из одного или нескольких слоев клеток, делящихся перпендикулярно поверхности, у большинства двудольных растений она двухслойная. Наружный слой туники дает начало протодерме, из которой затем образуется эпидерма, покрывающая листья и стебель. Если туника многослойная, то внутренний слой образует ткани первичной коры.
При наличии однослойной туники всю первичную кору и стелу образует корпус. Корпус образован массой клеток, которые делятся во всех плоскостях .
Зачатки листьев чаще всего возникают во втором слое туники, а пазушные почки закладываются в корпусе.
Рисунок 1. б) апекс покрытосеменных растений.
В результате деятельности первичных меристем апекса формируется первичное анатомическое строение стебля: эпидерма, первичная кора, центральный цилиндр и сердцевина.
Вторичное утолщение происходит за счет деятельности камбия.
Первичное анатомическое строение стебля.
Строение стебля, сформировавшегося в результате деятельности первичных меристем апекса, называется первичным . В стебле, при первичном строении можно различить три анатомо-топографические зоны:
1. покровную ткань,
2. первичную кору
3. центральный цилиндр.
Эпидерма, защищает стебель от испарения.
Под эпидермой находится наружный слой первичной коры - экзодерма - представленная хлоренхимой и (у двудольных) колленхимой. Во внутреннем, пограничном с центральным цилиндром слое - эндодерме - обычно накапливаются крахмальные зерна, и тогда он превращается в так называемое крахмалоносное влагалище (крахмалоносный слой). Крахмальные зерна под действием силы тяжести могут оседать в клетках. Благодаря этому эндодерма играет важную роль в геотропической ((от греч. trpos - поворот, направление), ростовые движения стебля растений обусловленные направленным действием силы земного тяготения) реакции стеблей
По периферии центрального цилиндра в перицикле расположена склеренхима. Склеренхимные волокна образуют сплошной слой или собраны около проводящих пучков, кнаружи от первичной флоэмы. Главный элемент центрального цилиндра (стелы) - проводящие пучки. Они образованы из прокамбиальных тяжей и состоят из первичных ксилемы и флоэмы . Дифференциация прокамбия проходит центростремительно: флоэма формируется от внешней стороны пучка к его центру, а ксилема - навстречу ей (рис. 2). Прокамбий может полностью превратиться в первичные проводящие комплексы, образовав закрытый коллатеральный пучок (у однодольных), или сохранившиеся клетки в центре пучка формируют камбий. Такие открытые пучки характерны для двудольных растений. Работа камбия обеспечивает формирование вторичных ксилемы и флоэмы.
Рисунок 2.
Заложение прокамбия предопределяет строение проводящей системы:
1. Если прокамбий образует сплошной полый цилиндр, то из него формируются вложенные друг в друга цилиндры ксилемы и флоэмы (у некоторых хвойных и двудольных) – непучковое строение .
2. Если же прокамбий состоит из отдельных тяжей (у большинства однодольных, многих двудольных и хвойных), то возникающие первичные проводящие ткани сохраняют такое же пучковое строение .
Прокамбий возникает у основания листового зачатка, и его развитие идет в двух направлениях: к верхушке листового зачатка и вниз по стеблю, где он соединяется с тяжами, возникшим ранее. В той же последовательности идет и дифференциация флоэмы и ксилемы. Обычно раньше образуются элементы флоэмы, затем ксилемы. Проводящие пучки располагаются в паренхиме центрального цилиндра.
В центре стебля развивается хорошо заметная сердцевина. Паренхимные тонкостенные клетки сердцевины нередко разрыхляются, отмирают и заполняются воздухом, тогда вся ткань кажется белой (у подсолнечника, кукурузы, бузины). Иногда сердцевина отмирает очень рано, когда удлинение междоузлий еще не закончилось. Это влечет за собой разрыв сердцевины и образование полого стебля.
Первичное строение стебля сохраняется у однодольных растений в течение всей жизни, а у двудольных и голосеменных - лишь в ранние фазы его развития.
Стебель имеет большое значение в жизни растения. Стебель - опора, связующее звено между всеми органами растения, место для запасания веществ. Для выполнения этих функций в нем хорошо развиты проводящие, механические и запасающие ткани.
Основные функции стебля
Стебель - «ось», . Он выполняет опорную функцию, «держит» на себе листья, почки, цветки, плоды и выносит их к свету. Кроме того, по стеблю идет передача воды и питательных веществ от одних органов к другим, то есть стебель выполняет также и транспортную функцию.
У многих трав, всех деревьев и кустарников в стебле откладываются в запас питательные вещества, которые используются для роста почек, цветков и плодов. Следовательно, стебель выполняет еще и запасающую функцию.
Снаружи стебель защищают от внешних воздействий . Самый верхний слой стебля - кожица. Она присутствует только у молодых ветвей. У более старых кожица сменяется другой покровной тканью - пробкой. Под пробкой находится кора. Наружный слой коры представлен зелеными клетками, содержащими хлорофилл, поэтому стебель выполняет еще и фотосинтезирующую функцию. Внутренний слой коры - луб. В стебло в состав луба входят ситовидные трубки, лубяные и запасающие ткани. Лубяные волокна придают стеблю прочность и гибкость.
Следующий за корой слой клеток - камбий. Это образовательная ткань. Клетки камбия живые, в результате их деления образуются клетки луба и древесины. При этом в сторону древесины камбий откладывает клеток больше, чем в сторону коры. Древесина - самый мощный слой, залегающий под камбием. Она, как и луб, состоит из разных клеток. В ее состав входят сосуды и волокна. Все эти образования мертвые. Единственные живые клетки древесины - запасающие.
К центру от древесины расположена сердцевина Клетки сердцевины крупные, тонкостенные. Именно они выполняют запасающую функцию.
Годичные кольца
За счет образовательной ткани, находящейся на верхушке побега, стебель растет в длину. Деление клеток камбия обеспечивает рост стебля в толщину.
У деревьев, произрастающих в условиях умеренного климата, деление клеток камбия начинается весной и заканчивается осенью. Весной образуются более крупные клетки, а к концу лета - узкие, с толстыми оболочками. В результате формируется годичное кольцо - прирост древесины за год. Каждое кольцо состоит из светлого (летнего) и темного (зимнего) слоев. По числу годичных колец на спиле ствола можно определить возраст дерева.
Стебель — осевая часть побега растения, он проводит питательные вещества и выносит листья к свету. В стебле могут откладываться запасные питательные вещества. На нём развиваются листья, цветки, плоды с семенами.
У стебля есть узлы и междоузлия. Узел — участок стебля, на котором находится лист (листья) и почка (почки). Участок стебля между соседними узлами представляет собой междоузлие. Угол, образованный листом и стеблем выше узла, называют листовой пазухой. Почки, занимающие боковое положение на узле, в пазухе листа, называют боковыми или пазушными. На верхушке стебля находится верхушечная почка.
Стебли древесных и травянистых растений отличаются по продолжительности жизни. Надземные побеги трав умеренного климата живу, как правило, один год (продолжительность жизни побегов определяется продолжительностью жизни стебля, листья могут сменяться). У древесных растений стебель существует много лет. Главный стебель дерева называется стволом, у кустарников отдельные крупные стебли называют стволиками.
Существует несколько типов стеблей.
Прямостоячие стебли имеются у многих древесных и травянистых растений (у них рост побегов обычно направлен вверх, к солнцу). Они имеют хорошо развитую механическую ткань, они могут быть одревесневшими (берёза, яблоня) или травянистыми (подсолнечник, кукуруза).
Ползучие стебли стелются по земле и могут укореняться в узлах (живучка ползучая, земляника).
Большое распространение имеют лазающие и вьющиеся стебли, объединяемые в группу лиан. Среди лиан имеются деревянистые и травянистые. Вследствие недостаточного развития арматурных элементов, обусловленного быстротой роста, они нуждаются в опорах. Вьющиеся побеги спирально обвивают опору своими стеблями, причём у одних растений витки спирали направлены по часовой стрелке, а у других — против часовой стрелки. Существуют и нейтральные растения, стебли которых вьются и направо и налево.
Вьющиеся стебли, поднимаясь вверх, обвивают опору (вьюнок полевой, хмель).
Цепляющиеся стебли поднимаются вверх, цепляясь за опору усиками (мышиный горошек, виноград).
Формы стеблей
Если разрезать стебель поперёк, то мы увидим, что на поперечном срезе стебель в очертании чаще всего округлый, с гладким или ребристым краем. Но может быть и другой: трёхгранной (у осоки), четырёхгранной (у крапивы), многогранной (у многих кактусов), сплющенная или плоская (у опунций), крылатая (у душистого горошка).
Широкие плоские стебли, сильно бороздчатые, нередко представляют собой ненормальное разрастание тканей. У злаков стебель (надземная часть) называется соломиной. Он обычно полый в середине (кроме узлов). Полые стебли распространены в семействах зонтичных, тыквенных и др.
Внутреннее строение стебля
Молодые (однолетние) стебли снаружи покрыты кожицей, которая затем замещается пробкой, состоящей из мёртвых клеток, заполненных воздухом. Кожица и пробка — покровные ткани.
Пробка — многослойная покровная ткань. Она появляется уже на первом году жизни побега. С возрастом толщина пробкового слоя увеличивается. Клетки пробки мёртвые, заполнены воздухом, плотно прилегающие друг к другу. Надёжно защищает внутренние ткани стебля от неблагоприятных условий.
Кожица и пробка защищают расположенные глубже клетки стебля от излишнего испарения, различных повреждений, от проникновения внутрь атмосферной пыли с микроорганизмами, вызывающими заболевания растений.
В кожице стебля имеются устьица, через которые происходит газообмен. В пробке развиваются чечевички — маленькие бугорки с отверстиями. Чечевички образованы крупными клетками основной ткани с большими межклетниками.
Кора — под покровной тканью находится кора, внутренняя часть которой представлена лубом. В состав луба, кроме ситовидных трубок и клеток-спутниц, входят клетки, в которых откладываются запасные вещества.
Лубяные волокна , вытянутые клетки с разрушенным содержимым и одревесневшими стенками, представляют механическую ткань стебля. Придают стеблю прочность и повышают сопротивление на изломе.
Ситовидные трубки — это вертикальный ряд вытянутых живых клеток, у которых поперечные стенки пронизаны отверстиями, ядра в этих клетках разрушились, а цитоплазма прилегает к оболочке. Это проводящая ткань луба, по которой перемещаются растворы органических веществ.
Камбий — узкие длинные клетки образовательной ткани с тонкими оболочками. Весной и летом клетки камбия активно делятся — происходит рост стебля в толщину.
Плотный, самый широкий слой — древесина — основная часть стебля. Как и луб, состоит из разных клеток разной формы и величины: сосудами проводящей ткани, древесинными волокнами механической ткани и клетками основной ткани.
Все слои клеток древесины, образовавшиеся весной, летом и осенью, составляют годичное кольцо прироста.
Сердцевина — клетки крупные, тонкостенные, неплотно прилегают друг к другу и выполняют запасающую функцию.
От сердцевины в радиальном направлении через древесину и луб проходят сердцевинные лучи. Они состоят из клеток основной ткани и выполняют запасающую и проводящую функции.
| Кожица | Молодые (однолетние) стебли снаружи покрыты кожицей, которая затем замещается пробкой, состоящей из мёртвых клеток, заполненных воздухом. Кожица и пробка – покровные ткани. | |
| Устьице |  | В кожице стебля имеются устьица, через которые происходит газообмен. В пробке развиваются чечевички – маленькие бугорки с отверстиями. Чечевички образованы крупными клетками основной ткани с большими межклетниками. |
| Пробка | Многослойная покровная ткань. Она появляется уже на первом году жизни побега. С возрастом толщина пробкового слоя увеличивается. Клетки пробки мёртвые, заполнены воздухом, плотно прилегающие друг к другу. Надёжно защищает внутренние ткани стебля от неблагоприятных условий. | |
| Кора | Под покровной тканью находится кора, внутренняя часть которой представлена лубом. В состав луба, кроме ситовидных трубок и клеток-спутниц, входят клетки, в которых откладываются запасные вещества. | |
| Камбий | Узкие длинные клетки образовательной ткани с тонкими оболочками. Весной и летом клетки камбия активно делятся – происходит рост стебля в толщину. | |
| Сердцевина | Центральная часть стебля. Клетки крупные, тонкостенные, неплотно прилегают друг к другу и выполняют запасающую функцию. | |
| Сердцевинные лучи |  | От сердцевины в радиальном направлении через древесину и луб проходят сердцевинные лучи. Они состоят из клеток основной ткани и выполняют запасающую и проводящую функции. |
Общие черты анатомического строения стебля
Анатомическое строение стебля соответствует его главным функциям: проводящей — в стебле хорошо развита система проводящих тканей, которая связывает все органы растения; опорной — с помощью механических тканей стебель поддерживает все надземные органы и выносит лист в благоприятные условия освещения; ростовой — в стебле имеется система меристем, поддерживающих нарастание тканей в длину и толщину (верхушечные, боковые, вставочные).
Верхушечная меристема даёт начало первичной боковой меристеме — прокамбию — и вставочным меристемам. В результате деятельности первичных меристем формируется первичная структура стебля. Она может сохраняться у некоторых растений длительное время. Вторичная меристема — камбий — формирует вторичное состояние строения стебля.
Первичная структура . В стебле различают центральный цилиндр (стелу) и первичную кору.
Первичная кора снаружи покрыта эпидермой (покровная ткань), под ней находится хлоренхима (ассимиляционная ткань). Она может образовывать чередующиеся полосы, тянущиеся вдоль стебля, с механическими тканями (колленхимой и склеренхимой).
Центральный цилиндр окружён слоем эндодермы. Основная часть центрального цилиндра занята проводящими тканями (флоэмой и ксилемой), образующими вместе с механической тканью (склеренхимой) сосудисто-волокнистые пучки. Внутрь от проводящих тканей располагается сердцевина, состоящая из неспециализированной паренхимы. Часто в сердцевине образуется воздушная полость.
Вторичная структура — камбий формирует внутрь вторичную ксилему, наружу — вторичную флоэму. Первичная кора отмирает и заменяется вторичной — это совокупность всех вторичных тканей, расположенных снаружи от камбия.
Строение стебля зависит от условий обитания и отражает особенности строения той или иной систематической группы растений.
Внутреннее строение стебля (часть поперечного среза стебля трёхлетнего побега липы)
Перидерма . Первичная покровная ткань (эпидерма) функционирует недолго. Вместо неё образуется вторичная покровная ткань — перидерма, которая состоит из трёх слоёв клеток — пробки (внешний слой), пробкового камбия (средний слой) и феллодермы (внутренний слой). Для осуществления обмена с окружающей средой на перидерме имеются чечевички.
Первичная кора состоит из двух слоёв: колленхимы (слой под перидермой) — механическая ткань — и паренхимы первичной коры (может выполнять запасающую функцию).
Вторичная кора (или луб, флоэма). Типичное строение луба: ситовидные трубки, клетки спутники, лубяная паренхима и лубяные волокна. Лубяные волокна образуют слой, называемый твёрдым лубом; все остальные элементы образуют мягкий луб.
Камбий — образовательная ткань. За счёт деления и дифференциации его клеток снаружи образуются клетки луба (вторичная кора), а внутри — клетки древесины. Как правило, клеток древесины образуется значительно больше, чем клеток коры (соотношение 4:1). Рост стебля в толщину происходит благодаря деятельности клеток камбия. Деятельность камбия прекращается зимой, весной возобновляется.
Древесина (ксилема) — основная часть стебля. Она образуется за счёт деятельности камбия с внутренней его стороны. Состоит из сосудов (трахей), трахеид, древесной паренхимы, древесных волокон (механическая ткань). За год образуется одно кольцо древесины. Граница между годичными кольцами хорошо заметна, потому что весенняя древесина, которая образовалась после пробуждения деятельности камбия, состоит из больших тонкостенных клеток, осенняя — из меньших, более толстостенных клеток. Переход от весенней древесины к осенней постепенный, от осенней к весенней — всегда внезапный (здесь и образуется граница между годичными кольцами). По годичным кольцам древесины можно узнать возраст растения. У тропических растений, которые растут непрерывно в течение года, годичные кольца совсем незаметны.
Сердцевина — центральная часть стебля. Внешний её слой (перимедулярная зона) состоит из живых паренхимных клеток, центральная — из больших клеток, часто отмерших. Между клетками сердцевины могут быть межклеточные пространства. В живых клетках сердцевины откладываются запасные питательные вещества.
Сердцевинный луч — ряд паренхимных клеток, которые начинаются от сердцевины и проходят в радиальном направлении через древесину и луб в первичной коре. Функция их — проводящая и запасающая.
Рост стебля в толщину
Между лубом и древесиной в стебле находится слой клеток камбия. Камбий — это образовательная ткань. Клетки камбия делятся, образуя новые клетки, которые входят в состав древесины и луба. При этом в сторону древесины камбий откладывает клеток больше, чем в сторону коры. Поэтому прирост древесины идёт быстрее, чем луба. В результате деятельности камбия увеличивается толщина стебля.
Условия влияющие на рост дерева в толщину
По толщине годичных колец можно узнать, в каких условиях росло дерево в разные годы жизни. Узкие годичные кольца свидетельствуют о недостатке влаги, о затенении дерева и о плохом питании.
Годичное кольцо — это прирост древесины за год. Во внутренней зоне этого кольца, ближе к сердцевине, сосуды более крупнее и их больше. Это ранняя древесина. В наружной зоне кольца, ближе к коре, клетки более мелкие и более толстостенные. Это — поздняя древесина. Зимой клетки камбия не делятся, они находятся в состоянии покоя. Весной с распусканием почек возобновляется деятельность камбия. Возникают новые клетки древесины и, следовательно, формируется новое годичное кольцо. Крупноклеточная древесина (ранняя) оказывается рядом с мелкоклеточной (поздней) прошлого года. Благодаря такому соседству становится хорошо заметна граница годичными приростами древесины.
Передвижение питательных веществ по стеблю
Для нормальной жизнедеятельности растения вода и питательные вещества должны поступать во все органы. Одна из важнейших функций стебля — транспортная. Она заключается в передаче растворов от органов почвенного питания — корней и органов воздушного питания — листьев ко всем органам растения. В этом легко убедиться, сделав продольный и поперечный срезы стебля растения как показано на рисунке.
Всё растение пронизано проводящими тканями. По одним проводящим тканям движется вода с растворёнными в ней минеральными веществами, по другим — раствор органических веществ. Проводящие ткани объединяются в сосудисто-волокнистые пучки, часто окружённые прочными волокнами механической ткани.
Сосудисто-волокнистые пучки проходят по всему стеблю, соединяя корневую систему с листьями. Но чтобы окончательно убедиться в этом, желательно проделать следующий опыт.
Цель: убедиться, что сосудисто-волокнистые пучки соединяют корневую систему с листьями.
Что делаем: веточку растения поставить на некоторое время в подкрашенную воду. В опыте она заменит минеральные вещества. Через 2-3 часа сделать поперечный и продольный разрез.
Что наблюдаем: изменила свою окраску и стала красной древесина. Кора и сердцевина остались неокрашенными.
Результат: растворы минеральных веществ, как и подкрашенная вода, поднимаются от корня внутри стебля по сосудам древесины. Сосуды проходят через стебель, ответвляются в листья и разветвляются там. По этим сосудам вода с растворёнными в ней минеральными веществами и поступает в листья. Это хорошо видно на продольном и поперечном срезе стебля.
Большое значение для поднятия воды в стебель имеет корневое давление и испарение воды листьями. На место испарившейся воды в листья постоянно поступает новая.
Передвижение по стеблю органических веществ
Органические вещества откладываются в специальных запасающих тканях, из которых одни накапливают эти вещества внутри клеток, другие — внутри клеток и в их оболочках. Вещества, которые откладываются в запас: сахара, крахмал, инулин, аминокислоты, белки, масла.
Органические вещества могут накапливаться в растворённом (в корнеплодах свеклы, чешуйках лука), твёрдом (зёрна крахмала, белка — клубни картофеля, зёрна злаков, бобовых) или полужидком состоянии (капли масла в эндосперме клещевины). Особенно много органических веществ откладывается в видоизменённых подземных побегах (корневищах, клубнях, луковицах), а также в семенах и плодах. В стебле органические вещества могут откладываться в паренхимных клетках первичной коры, сердцевинных лучах, живых клетках сердцевины.
Мы знаем, что крахмал, образовавшийся в листьях, превращается затем в сахар и поступает во все органы растения.
Цель: выяснить, как сахар из листьев проникает в стебель?
Что делаем: на стебле комнатного растения (драцены, фикуса) осторожно сделаем кольцевой надрез. Удалим с поверхности стебля кольцо коры и обнажим древесину. На стебле укрепим стеклянный цилиндр с водой (смотри рисунок).
Что наблюдаем: через несколько недель на ветке, выше кольца появляется утолщение в виде наплыва. На нём начинают развиваться придаточные корни.
Результат: мы знаем, что в лубе расположены ситовидные трубки, а так как, окольцевав ветку мы их перерезали, то органические вещества, оттекающие из листьев, дошли до кольцевой вырезки и скопились там.
Вскоре из наплыва начинают развиваться придаточные корни.
Вывод: таким образом, опыт доказывает, что органические вещества передвигаются по лубу.
Отложение органических веществ
Вода и минеральные соли, всасываемые корнями, передвигаются по стеблю к листьям, цветкам и плодам. Это — восходящий ток, он осуществляется по древесине, основным проводящим элементом которой являются сосуды (мёртвые пустые трубки, образующиеся из живых паренхимных клеток) и трахеиды (мёртвые клетки, которые соединяются между собой с помощью окаймлённых пор).
Органические вещества, образующиеся в листьях, оттекают во все органы растения. Это — нисходящий ток, он осуществляется по лубу, основным проводящим элементом которого являются ситовидные трубки (живые клетки, соединяющиеся между собой ситечками — тонкими перегородками с отверстиями, они могут быть в поперечных и в продольных стенках).
У древесных растений передвижение питательных веществ в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью сердцевидных лучей.
Значение запасающей ткани заключается не только в том, что растение при необходимости питается этими органическими веществами, но и в том, что последние являются продуктом питания человека и животных, а также могут использоваться как сырьё.
Физико-механические принципы строения стебля
Тело растения представляет собой систему, которая сильно зависит от воздействия на неё различных метеорологических факторов, а также от давления и веса собственных органов, которые при этом постоянно изменяются в связи с ростом и развитием. Растение постоянно подвергается действию нагрузок как статических, так и динамических. Ему приходится испытывать действие сил ударного характера при различной продолжительности их. К таким силам относятся ветры разной силы и интенсивности, дождь, град, снег и др. надземная часть растения во время ветров, особенно бурь, представляет собой большую парусную поверхность, и легко ломалась бы, если бы не существовали в теле приспособления для сопротивления: прочность — предохраняет от поломки её временными нагрузками. Упругость обеспечивает сопротивление на изгиб, на разрыв. Жёсткость выражается в том, что форма не изменяется существенно от действия механических нагрузок.
Механические ткани играют главную роль в прочности растения. Заякоривание достигается в основании черешков, ветвей и в местах прикрепления корней. Покровная ткань имеет крепкие и утолщённые стенки эпидермиса.
Упругая устойчивость даёт сопротивление при нагрузке сверху на растение. Стебель ветки растения может нагибаться, но не ломаться; например, вертикальные ветки, отягчённые плодами, нагибаются, дают изгиб в виде дуги, но не ломаются, если обладают достаточной упругой устойчивостью. Соломины ржи, пшеницы, ячменя дают дуговые изгибы, если колосья налиты полноценным зерном.
Будучи единым организмом, растение может жить лишь при сочетании этих противоположных принципов (статический — требует распределения тканей на периферии, а сопротивление динамической нагрузки требует распределения материала в центре) распределения тканей прочности.
Все органы растения делятся на вегетативные (которые не имеют отношения к размножению, зато позволяют растению расти и развиваться в свое удовольствие) и генеративные (которые только размножением и занимаются).
У высших, наземных, растений есть три вегетативных органа: корень, стебель и лист. Больше ничего вегетативного растение делать не умеет. И если растению нужно освоить какую-нибудь новую функцию или приспособиться к особым условиям окружающей среды, оно не создает для этого принципиально новый вегетативный орган, а модифицирует уже существующий. Такая модификация называется видоизменением . В результате видоизменения совершенно добропорядочный стебель, корень или лист может превратиться во что-то совсем на себя не похожее и начать выполнять абсолютно новую функцию, при этом зачастую отказавшись от старой. Например, стебель картофеля уходит под землю, разрастается и видоизменяется в клубень, чтобы запасать питательные вещества. Корень баньяна, наоборот, отрастает от стебля на большой высоте, доходит до земли и образует что-то вроде дополнительного ствола, поддерживающего ветки дерева (в результате чего один-единственный фикус может в подходящих условиях превратиться в небольшую рощу). Листья кактуса, чтобы уменьшить испарение в пустынном климате, превращаются в колючки (строго говоря, в колючки превращаются не «классические» листья, а почечные чешуи, которые уже являются видоизмененными листьями - то есть можно сказать, что это видоизменение в квадрате!). И так далее.
У одной из таксономических групп высших растений - покрытосеменных растений - развивается особый орган полового размножения - цветок. После оплодотворения из цветка развивается плод, содержащий семена этого растения.
Цветок имеет сложное строение. Он крепится к стеблю растения с помощью цветоножки . Цветоножка переходит в цветоложе , на котором и располагаются все остальные части цветка, а именно: чашелистики , которые прикрывают цветок снаружи, пока он еще не раскрылся, а затем разворачиваются и отгибаются, позволяя распуститься лепесткам , часто причудливого цвета и формы.
Чашелистики и лепестки - это стерильные, то есть не имеющие отношения непосредственно к размножению, части цветка. Они нужны цветку для красоты и защиты. Помимо них на цветоложе находятся и фертильные (то есть предназначенные именно для размножения) части.
Тычинка - мужской репродуктивный орган цветка. Тычинка состоит из стерильной тычиночной нити , к которой крепится фертильный пыльник - мешочек с пыльцой.
Пестик - женский репродуктивный орган цветка. Как правило, напоминает по форме бутылочку с узким горлом, образованную стерильными частями, в которой спрятана одна или несколько фертильных семяпочек - образований, из которых после оплодотворения образуется семя. Если семяпочка одна, в плоде будет только одно семя - как, например, в вишне или фундуке. Несколько семяпочек дадут несколько семян - как в яблоке, горохе и так далее.
Из оплодотворенного цветка развивается плод - сложное образование, где находятся семена, из которых впоследствии вырастут новые растения. При этом, если в цветке еще можно распознать какую-то общую схему строения, то плоды настолько разнообразны, что кажется, никакой общей схемы строения у них быть не может.
Все части цветка и плода, за исключением пыльника, семяпочки и семени, - вегетативные. Цветок подорожника или подсолнуха, кокосовый орех, арбуз или клубничина - все они, несмотря на внешние различия, за исключением пыльников, семяпочек и семян, состоят только из видоизмененных корня, стебля или листа.
Задача
Найдите в цветке и плоде видоизмененные вегетативные органы — стебель и лист.
Подсказка
Попробуйте вначале разобраться с цветком, а потом посмотреть, во что превращаются части цветка у плода.
Решение
Начнем с цветка.
Проще всего разобраться с цветоножкой - тем стебельком, на котором вырастает цветок. Ну конечно, это просто стебель, мирный, скромный и приличный стебель, почти ничем не отличающийся от самых обычных стеблей, на которых растут самые обычные листья. Цветоложе –– расширение, которым заканчивается цветоножка, - это тоже стебель, просто разросшийся вширь.
С чашелистиками и лепестками тоже все просто - ясно, что это просто слегка изменившиеся листья.
Если очень внимательно и скрупулезно изучить тычиночную нить, на которую крепится пыльник с пыльцой, то можно обнаружить, что это тоже лист, просто очень тонкий и сам на себя непохожий.
Но это еще не всё. Взглянем на пестик цветка, который когда-нибудь даст начало плоду растения. На первый взгляд вообще непонятно, из чего он получился: он, как правило, похож на бутылочку с толстым основанием и тонким, чуть расширенным сверху, горлышком. Можно было бы представить его видоизмененным стеблем, но, приглядевшись внимательно, мы отметём эту теорию: пестик многих растений состоит как бы из сросшихся между собой по кругу частей, а для стебля это совсем, совсем нехарактерно. Зато вглядевшись в эти самые сросшиеся части, мы обнаружим удивительную вещь. Оказывается, каждая такая часть - это не что иное, как лист, только изменившийся до такой степени, что узнать его с первого взгляда совершенно невозможно. То есть пестик тоже образован листьями, только обычно сросшимися по кругу. Такие «пестиковые» листья называются плодолистиками .
И плодолистиками они называются неслучайно, потому что к плоду имеют самое прямое отношение. Давайте, разобравшись с цветком, взглянем внимательно на плод.
Начнем с самого простого плода - листовки . Такой плод вы могли увидеть, например, у пиона. Внимательно рассмотрев (а еще лучше - экспериментально расковыряв на кусочки) этот плод, мы обнаружим, что это лист, сросшийся краями, причем к краям этим крепятся семена. При созревании листовка трескается по шву, разворачивается в обычный лист, и семена высыпаются.
Иными словами, картина такова. Пестик цветка, из которого после оплодотворения разовьется листовка, образован одним плодолистиком, внутри которого находятся несколько семяпочек. После оплодотворения в семяпочках этого пестика развиваются семена, а сам плодолистик вырастает в свернутый лист, к краям которого семена и крепятся.
Теперь поглядим на чуть более сложный плод - например, на боб гороха (который часто и неправильно называют стручком). Теперь мы, искушенные изучением листовки, быстро поймем, что и боб образован листьями - листьев этих два, они срослись краями и образуют створки боба.
В случае с листовкой и бобом листья узнать легко. Посмотрим теперь на другой известный плод - сливу. Где в нем лист? И откуда взялась сочная мясистая часть, которая окружает семя, косточку?
И вот тут нас ждет откровение. Внимательно вглядевшись в эту съедобную сочную часть, мы обнаружим, что это тоже лист, только сам на себя непохожий - разросшийся в толщину, сросшийся краями и поменявший цвет. Борозда, которая проходит вдоль плода сливы, - это шов от срастания.
Точно по тому же принципу устроены и плоды других костянок - вишни, персика, абрикоса и так далее. Орехи, например плод фундука, устроены так же: семя (ядро ореха) окружено единственным плодолистиком, правда плодолистик этот не сочный, а сухой и твердый - это и есть ореховая скорлупа. Кстати, на этой скорлупе тоже можно разглядеть шов - борозду, по которой плодолистик сросся.
Не будем останавливаться на достигнутом - посмотрим на другие плоды, например на помидор. Попробуем и в нем найти плодолистики. Теперь, когда мы уже искушены в таком деле, нам будет нетрудно увидеть, что помидор - это несколько (два или больше) сросшихся по кругу сочных плодолистиков, к внутренней поверхности которых крепятся семена.
Та же история и с огурцом - плодолистики в этом плоде настолько узнаваемы, что в них можно даже найти центральную жилку, характерную для листа.
Послесловие
Плодолистики можно найти во всех плодах — арбузе или чернике, банане или крылатке клена. В некоторых случаях могут возникнуть затруднения — например, в плоде клубники, на первый взгляд, никаких плодолистиков нет. Однако скрупулезное изучение клубничины покажет, что та ее сочная часть, которую мы привыкли называть плодом, на самом деле никакой не плод, а просто не в меру разросшееся цветоложе. Истинный же плод клубники — это те маленькие «косточки», которые находятся на этом сочном цветоложе. Косточки эти, при внимательном изучении, представляют собой крохотные орешки.
Не меньший сюрприз ожидает нас при изучении яблока. В съедобной сочной части яблока нет никаких следов плодолистиков. При этом каждое семя обернуто кожистой оболочкой, которую тоже непонятно, куда отнести. Однако внимательного исследователя рано или поздно осеняет: именно кожистые оболочки — это и есть плодолистики, сочная же, съедобная часть яблока, как и у клубники, не имеет отношения к плодолистикам, а представляет собой нечто другое — а именно то же цветоложе, сросшееся с чашелистиками и тычинками, которые так на яблоке и остаются. Иными словами, яблоко (рис. 7) — это тоже такая листовка, точнее — многолистовка, просто обросшая снаружи цветоложем.
