2020-05-21
1136
Часто из-за функциональной специализации корни подвергаются метаморфозам, которые могут быть весьма разнообразными. Выделяют несколько типов метаморфозов корней: запасающие, втягивающие (контрактилъные), корни-присоски (гаустории), дыхательные (пневматофоры), воздушные, ходульные, дисковидные корни, а также корневые отпрыски.
Из видоизменений основной корневой системы, представленной главным корнем и его ответвлениями, основной интерес для человека представляют запасающие корни. Запасающие корни содержат большое количество паренхимы, в живых клетках которой накапливаются необходимые вещества. Паренхима может находиться в первичной или вторичной коре, древесине или сердцевине. У многих двулетних растений (морковь посевная, свекла обыкновенная, турнепс, брюква) образуется сложная структура – корнеплод (рисунок 10). В его формировании, наряду с корнем, принимает участие стебель, причем доля участия этих органов у разных растений варьирует. Например, у репы или свеклы (растения с уплощенными или шаровидными корнеплодами) корнеплод в основном образован стеблем, на корень приходится лишь его самая нижняя часть. Напротив, у моркови (длинно корнеплодные сорта), за исключением верхней части, корнеплод состоит из корня. Запасающий орган формируется в первый год жизни растения. Во втором сезоне за счет запасных питательных веществ образуется цветущий и плодоносящий стебель.
У ряда растений запасающие корни формируются из боковых и придаточных корней в виде корневых клубней, например, у георгина, батата, чистяка и др.
В отличие от настоящих клубней корневые клубни не имеют почек возобновления и не являются органами вегетативного размножения, поэтому такие растения размножаются путем деления куста, т.е. берется часть стебля и корневой системы. Корневые клубни многих растений съедобны. Так в тропической и субтропической частях земного шара возделывают батат, маниок, корневые клубни которых используют в пищу и для технических целей. Запасными веществами корней являются крахмал, инулин, вода, сахара.
Корни-присоски (гаустории, лат. haustor – черпающий, пьющий, глотающий) имеют паразитические растения (например, из семейства гидноровых, заразиховых), предназначенные для проникновения в тело хозяина, откуда высасывают необходимые для паразита вещества.
Дыхательные корни (пневматофоры) присутствуют у древесных тропических растений, которые обитают на заболоченных морских побережьях, обедненных кислородом (рисунок 14).
Аэрация корней у таких растений затруднена, поэтому часть боковых подземных корней, проявляя отрицательный геотропизм, растут вверх и поднимаются над почвой. Диаметр пневматофоры составляет от 9 до 12 см, они проходят сквозь почву и возвышаются над ее поверхностью на 20-30 см. Располагаются дыхательные корни близко друг от друга, вокруг одного растения их образуется огромное количество – вокруг ствола значительная площадь бывает покрыта торчащими из почвы веретеновидными корнями. Для дыхательных корней характерны многочисленные чечевички и сильно развитая система межклетников, которые обеспечивают газообмен между растением и атмосферным воздухом.
Воздушные корни свойственны эпифитам тропических лесов (семейство орхидные, ароидные). Они достигают иногда огромной длины и растут очень быстро, до 10-15 см в сутки. Воздушные корни могут поглощать воду непосредственно из воздуха
Ходульные корни служат опорой для тропических деревьев, растущих на заболоченных почвах или в полосе прилива (рисунок 16). Такие видоизменения корней свойственны растениям мангровые
Растения мангров подвержены наиболее сильному воздействию мощных волн и ветров. Ходульные корни по происхождению являются придаточными, они растут от стволов на уровне воды, идут вниз и прочно укрепляют дерево в зыбком иле. У ряда видов характерным является отмирание и сгнивание системы главного корня и нижней части ствола. Живая часть растения, несущая крону, висит в воздухе, поддерживаемая в вертикальном положении придаточными корнями, очень похожими на ходули.
Для наиболее крупных деревьев, растущих в дождевых тропических лесах, характерны дисковидные корни
Формируются дисковидные корни из расположенных у поверхности почвы боковых корней, обладающих несимметричным утолщением. Первоначально эти корни имеют округлое сечение, но последующий затем односторонний вторичный рост верхней части придает им доскообразную форму. Взрослые деревья имеют дисковидные выросты огромного размера – вверх по стволу они поднимаются на 3-5 м и на такое же расстояние расходятся в стороны по поверхности почвы. Толщина их невелика – 8-10 см. У таких деревьев, как правило, отсутствует главный (стержневой) корень и вся корневая система распространяется в почве до пятидесятисантиметровой глубины. Обычно дисковидные корни образуют со стволом дерева единое целое, но у некоторых видов они развиваются на некотором расстоянии от ствола. В этом случае наглядно подтверждается их корневое происхождение. Гораздо менее выраженные дисковидные корни можно встретить и у некоторых деревьев, растущих в умеренном климате, например, у тополя, вяза или бука.
Корневые отпрыски служат для вегетативного размножения растений. Они развиваются в надземные побеги из образующихся на корнях придаточных почек (сирень, слива, осина, вьюнок, осот и др.).
Метаморфозы побега.
Побег – очень изменчивый по внешнему виду вегетативный орган растения, он может выполнять различные функции. Метаморфозам могут быть подвержены как отдельные составные части побега (листья, стебли, почки), так и вся побеговая система.
Метаморфозы побега связаны с выполнением ими таких функций, как защитная, запасающая и вегетативного размножения.
У многих растений можно наблюдать различные метаморфозы листьев. У кактусов и барбариса листья становятся колючками, защищающими растение
Колючки свойственны растениям, обитающим в сухом и жарком климате, хотя нередки они и у растений других климатических зон. Колючки выполняют две основные функции: уменьшают испаряющую поверхность и защищают стебли, стволы и листья от поедания другими животными.
Усики – это нитевидные органы, чувствительные к прикосновению и приспособленные для лазания. Листового происхождения усики имеются также у многих бобовых, при этом у гороха в усик превращается только верхушечная часть листа, а у чины вся листовая пластинка целиком.
У насекомоядных растений лист видоизменяется в ловчий аппарат, с помощью которого растение ловит насекомых и переваривает с помощью ферментов пищеварительных желез, компенсируя тем самым дефицит азотистых веществ (прежде всего азотистых). Чаще всего такие растения произрастают в районах болот, пресноводных водоемов тропической и умеренной широт.
Часто листовой черешок уплощается и принимает форму листовой пластинки, такой метаморфоз называется филлодием (греч. phyllon – лист и eidos – вид).
Колючки побегового происхождения, как и колючки листового происхождения, выполняют в основном защитную функцию. У одних растений в колючку превращается только верхушка побега (дикая яблоня, дикая груша, терн, слива, облепиха и др.), у других в колючку видоизменяется специализированный боковой побег полностью (грейпфрут, лимон, апельсин).
Растения, испытывающие недостаток влаги, используют в качестве фотосинтезирующего органа не листья с их активной транспирацией воды, а уплощенные побеги, или филлокладии (phyllon – лист, klados – ветвь). Их, в частности, можно увидеть у комнатного растения иглицы
Далеко не всегда побеги имеют надземное положение. Существует много типов подземных побегов, их происхождение обычно бывает связано с метаморфозом.
Корневище, или ризом, – многолетний подземный, иногда полупогруженный побег, являющийся органом вегетативного размножения и вместилищем запасных питательных веществ. Запасные вещества, главным образом крахмал, откладываются в стеблевой части. На корневище отсутствуют листья, но часто бывают заметны метамеры с узлами и междоузлиями, что позволяет отличать их от корней. Из пазушных и придаточных почек корневища развиваются надземные побеги, с их помощью корневище ветвится. Нарастая в верхушечной части, в более старой оно постепенно отмирает и разрушается. Разъединяющиеся при этом боковые ветви становятся самостоятельными растениями. Так происходит естественное вегетативное размножение растений.
У многих корневищных растений преобладает вегетативное размножение, семенное же ограничено. На корневище в изобилии образуются корни. Они по своему происхождению являются придаточными, поскольку отходят не от корня, а от органа, имеющего побеговая происхождение
Клубень – укороченный, овальной или округлой формы побег со спиральным листорасположением. Выполняет запасающую функцию, сохранения почек и вегетативного размножения. Клубни побегового происхождения обычно представлены метаморфизованной частью побега, реже целым побегом. Клубни могут быть надземными (капуста кольраби) и подземными (картофель).
Луковица – подземный (реже надземный) побег, у которого уплощенный стебель (донце) с сильно укороченными междоузлиями несет мясистые, сочные чешуи. У многих луковичных растений в начале весны бурно развиваются зеленые надземные побеги. Они быстро отцветают и формируют под землей луковицу. В ее сочных листьях в растворенном виде запасаются необходимые вещества, особенно вода, с помощью которой луковичные растения так легко переносят сильнейшие и длительные засухи. Наружные чешуи луковицы истощаются, подсыхают и играют защитную роль.
Луковичные широко распространены в степях, полупустынях и пустынях (например, тюльпаны). Однако их немало и в лесах (подснежники, пролески и др.).
Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем, которое служит органом накопления запасных питательных веществ
Снаружи она покрыта сухими пленчатыми листьями. В клубнелуковице хорошо развиты верхушечные и пазушные почки, дающие начало цветоносному побегу и клубнелуковицам-деткам. Клубнелуковицы образуются у безвременника, гладиолуса, шафрана.
Кочан – метаморфоз почки. Он образуется у кочанной капусты, двулетнего растения. У сеянца на начальных этапах формируется розетка. Затем рост розетки прекращается и почка, не раскрываясь, увеличивается в размерах и превращается в кочан. Листья кочана содержат мало хлоропластов, поэтому почти бесцветны, мясистые, накапливают много воды, сахаров.
Столоны (лат. stolo – корневой побег) – видоизмененные побеги. Они бывают надземными и подземными. Подземные столоны – ломкие, хрупкие и бесцветные, в них отсутствуют хлоропласты. Подземные столоны имеет картофель, у которого в течение вегетационного периода формируются как надземные, так и подземные побеги. Подземные столоны – боковые пазушные побеги с длинными тонкими междоузлиями. Образовавшиеся побеги растут апикально в горизонтальном направлении. Затем на верхушке побега интенсивно развиваются паренхиматозные ткани, апикальный рост при этом прекращается и формируется клубень. Недоразвитые листья-чешуи столона становятся бровками, а в их пазухах находятся почки. После этого сами столоны разрушаются, а молодые клубни обособляются от материнского растения. Столон не несет функции запасания, продолжительность его жизни ограничивается одним периодом вегетации. По прошествии некоторого периода покоя расположенные на клубне почки развиваются в новые побеги.
Хорошо развитые надземные столоны имеются у земляники и называются усами (другое их название – плети). Надземные столоны прочные и содержат хлоропласты, что позволяет им активно участвовать в процессе фотосинтеза. Усы необходимы для вегетативного размножения. Из верхушечной почки развивается молодое дочернее растение, которое затем укореняется и теряет связь с материнским растением.
Метаморфозы листа
Листья, как и другие органы растения, подвержены разнообразным метаморфозам - изменениям внешнего вида и функций (рис.). 
Рис. Метаморфозы листа: а - ловчий аппарат непентеса; б - колючки акации белой; в - колючки барбариса; г - усик чины
• Усики. У многих лазающих растений, таких как диоскорея, настурция, часть листа или весь лист превращается в усики. У многих представителей семейства бобовых (гороха посевного, чечевицы) в усиках видоизменены верхняя часть рахиса и несколько пар листочков.
• Колючки - приспособления для уменьшения испарения влаги и от поедания животными. Лист полностью может быть метаморфизирован в колючку, как, например, у кактусов. У некоторых растений, например, у акаций, робиний, молочаев, колючки образуются из прилистников.
• Филлодий - метаморфоз черешка (у некоторых видов чин Кавказа) или основания листа в образование, похожее на плоский лист, выполняющий фотосинтез. Филлодии характерны для растений, обитающих в засушливом климате.
• Ловчие аппараты насекомоядных растений представляют собой видоизмененные листья. Эти растения автотрофные, но способны также переваривать мелких насекомых и добывать готовые органические вещества. Например, росянка, обитающая на торфяных болотах, имеет ловчий аппарат в виде пурпурной ножки - выроста пластинки листа и овальной головки - желёзки, выделяющей секрет наподобие пепсина, с кислотой и ферментом.
ЗАДАНИЯ
Задание №1. Распределите названные ниже растения по типам корневых систем, используя цифровые обозначения.
Корневые системы:
А. Стержневая —
Б. Мочковатая —
Названия растений:
1. Мятлик 2. Пшеница 3. Кукуруза 4. Одуванчик
5. Рожь 6. Морковь 7. Свекла 8. Томат
9. Клевер 10. Подсолнечник 11. Подорожник 12. Лук
13. Картофель 14. Чеснок 15. Капуста
Задание № 2. Метаморфозы корней. Дайте описание метаморфоза корней. Составьте их характеристику по следующему плану:
ЗАПОЛНИТЬ СХЕМУ.
Метаморфозы корней
1. Запасающие корни.
2. Втягивающие корни.
3. Воздушные корни.
4. Дыхательные корни, или пневматофоры.
5. Опорные корни
6. Ходульные корни.
7. Микориза.
8. Корневыеклубни
9. Корнеплод.
10. Корни - зацепки
11. Досковидныекорни.
Задание №3. Метаморфозы побега.
Характеристика метаморфозов побега заполните таблицу № 3.
| Видоизменение | Орган растения | Примеры (название растения) | Функции |
| Корневище | |||
| Колючка | |||
| Усик | |||
| Клубень | |||
| Луковица | |||
| Филлокладий | |||
| Столоны | |||
| Клубнелуковица | |||
| Филлоиды |
