Морфология растений

МОРФОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

 

Общие понятия. Растения по внешнему виду очень разнообразны, так как их стебли, листья, корни, цветки и другие органы имеют различную форму, величину и окраску. Морфология является наукой, изучающей внешнее строение растений и разнообразие форм их органов Вначале морфология занималась только описанием форм органов растений и установлением их названий. Современная морфология изучает закономерности формообразования органов растений, их возникновение, происхождение, зависимость формы органов от их функции и окружающей среды.

Знание морфологии необходимо для изучения систематики растений, анатомии, физиологии, для изучения специальных дисциплин (дендрологии, селекции, лесных культур, лесоводства, таксации), а также для практической работы (например, для распознавания древесных растений по внешним признакам).

Первые растения, появившиеся в далекие времена на земном шаре, долгое время жили только в водной среде. Это были очень мелкие организмы, состоявшие всего из одной клетки.  Затем стали появляться и более крупные, многоклеточные организмы в виде шариков, нитей, пластинок, слабо ветвящихся вытянутых лент. Такое строение тела имеют и современные водоросли.

С началом переселения растений из воды на сушу, первоначально на сырые побережья водоемов, а затем и на более сухие места, в процессе длительной эволюции их пластинчатые тела начали расчленяться на органы, которые выполняли определенные функции. Очевидно, вначале стал формироваться стебель, поднимавший зеленые части растения к свету, затем листья, и только с переходом на еще более сухие условия местообитания у растений появились корни. Эти три органа — стебель, лист и корень, имеющиеся уже в зародыше семян, называются основными. Каждый из них выполняет определенные функции, и их строение определяется этими функциями и окружающей средой.

Дальнейшая эволюция растений под влиянием изменявшейся среды привела к тому, что основные органы начали выполнять и некоторые новые функции, под влиянием которых менялся их внешний вид. Видоизменение основных органов под влиянием новых функций называется метаморфозом (от греческого слова «метаморфозис» — превращение). Так образовались у растений различные новые органы: цветки, корневища, усики, колючки, клубни. Каждый из них является метаморфозом одного или нескольких основных органов: стебля, листа, корня. Органы, обеспечивающие жизнь отдельной особи растений (стебель, лист, корень, корневище и др.), называются вегетативными. Органы, служащие для семенного размножения, для сохранения целого вида, называются генеративными. К ним относятся цветки, семена.

У прорастающего семени первым появляется корешок, затем стебель, а на нем листья. У всхода древесных растений легко различить эти три основных органа. Изучение морфологии можно начать с любого из них. В процессе эволюции первым начал формироваться стебель. Для специалистов лесного хозяйства стебель древесных растений имеет особо важное значение, поэтому с него и начнем изучение морфологии растений.

§ 1. Морфология стебля

Стебель выполняет две основные функции: образует и несет на себе листья, цветки и плоды; по нему проходит восходящий ток воды и минеральных веществ от корней к листьям и нисходящий ток органических веществ (сахаров) — от листьев к корням и другим частям растений.

Стебель растет в воздушной среде и ветвится, что обеспечивает образование большого количества листьев на нем и лучшее размещение их по отношению к свету. В процессе эволюции у этого органа выработались характерные признаки.

1. Стебель обладает свойством расти вверх. При прорастании семени, появляющийся после корешка стебель всегда растет вверх, даже если проросток повернут так, чтобы стебель был опущен в землю, он изгибается и растет вверх. Это свойство стебля называется отрицательным геотропизмом (от греческих слов:  гео — земля, тропоз — направление,. поворот)  и объясняется отрицательной реакцией его на силу земного притяжения. Боковые ветви и стебли стелющихся растений этим свойством обладают в меньшей степени.
2. Стебель растет из почки. На вершине стебля находится точка роста (конус нарастания), деление клеток которой приводит к росту стебля в длину. Точка роста, прикрытая молодыми зачатками листьев, и образует почку—зачаток побега (рис. 1).
3. Стебель  несет  на  себе  листья,  Когда   почка  трогается в рост, стебель начинает расти в длину, зачатки листьев в почке также растут, и молодой стебель покрывается листьями, образуя побег. На других органах листья не образуются.

Для стебля  характерно наружное,  или   экзогенное, ветвление.   Каждая   боковая   ветвь  развивается  из  почки, закладывающейся в виде бугорка еще на зачаточном стебле (рис. 1). Из зачатка стебля зародыша семени растет главный стебель растения, на нем образуются из бугорков ветви (побеги) первого порядка, на них — второго порядка и т. д. Разветвленная часть стебля древесных растений называется кроной.

 

 

 

 

 

Рис. 1. Продольный разрез почки: 1— точка      роста;     2 — зачаточный      стебель;   3 — бугорки;   4 — зачатки   листьев

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2, Типы ветвления древесных растений:а — неопределенное; б — определенное, в — ложновильчатое: 1 — верхушечная почка; 2 — боковая почка; 3 — узел; 4 — междоузлие; 5 — листовой рубец; 6 — листовой след; 7 — кольцо листовых- рубцов; 8 — отмершая верхушечная почка; г — укороченный; д — удлиненный; 9 — цветочные и 10 — листовые почки

 

Молодой стебель с листьями и почками называется побегом. У большинства древесных   растений листья на зиму опадают, и тогда на побеге остаются только почки. В побеге различают такие части: узел, междоузлие, листовой рубец, листовой след, пазуху листа (рис. 2). Место прикрепления к стеблю  листа называется узлом, часть стебля между двумя узлами — междоузлием. Лист к стеблю прикрепляется основанием черешка. После опадения листьев осенью на месте прикрепления черешка на коре остается метка, пятно, так называемый листовой рубец, на котором обычно хорошо заметны небольшие бугорки или точки, так называемые листовые следы, места разрыва жилок, проходящих из листа по черешку в стебель. Форма, размер листовых рубцов и число листовых следов характерны для каждого вида древесных растений, что помогает распознавать их в безлистном состоянии по побегам. Например, у каштана конского очень крупный листовой рубец с 5—7 листовыми следами, у ив узкий листовой рубец с 3 листовыми следами.

Угол между черешком листа и стеблем называется пазухой листа. У древесных растений в пазухе листа всегда находится почка, чаще 1 (у клена, березы, дуба), реже 2 (у ореха) или 3 сидящие рядом или одна над другой (у жимолости). Почка является зачаточным побегом. В ней точка роста стебля окружена и покрыта многочисленными сильно сближенными зачаточными листьями, у их оснований находятся маленькие бугорки, из которых на растущем побеге образуются боковые почки (рис. 1,3). Наружные, более крупные кожистые листья-чешуи прикрывают почку, защищая внутреннюю ее часть от высыхания и низких температур. Количество чешуи, их форма и окраска характерны для отдельных видов растений; например, у березы их бывает до 6, у дуба до 14, у ив 2 наружные чешуи срастаются в колпачок, закрывающий всю почку.

По положению на побеге различают почки верхушечные, боковые (пазушные) и придаточные (адвентивные). Почки, находящиеся на вершине побега не в пазухе листа, называются верхушечными (рис. 2). Они хорошо заметны на побегах каштана конского, клена, дуба, ели, сосны. Почки, находящиеся в пазухе листа, называются боковыми, или пазушными (рис. 2). Они хорошо видны на однолетних побегах наших лиственных деревьев: березы, осины, липы. После опадения листьев эти почки легко можно отличить по листовому рубцу, находящемуся под боковой почкой. Верхушечные и боковые почки закладываются и формируются в процессе роста побега у древесных растений летом или осенью, а зимой побег имеет уже сформировавшиеся почки, которые называются превентивным и. При повреждении их или даже целых побегов у многих растений летом могут образовываться новые почки: на стеблях (но не в пазухах листьев)—у ивы, на корнях — у осины, на листьях — у бегонии, узумбарской фиалки. Такие вновь возникающие почки называются придаточными, или адвентивными. Благодаря им, например, восстанавливаются листья после сильного повреждения их весной гусеницами.

Почки различают и по их состоянию. Осенью, когда рост побегов прекращается, на вершине и в пазухах листьев находятся сформировавшиеся покоящиеся почки. Весной они переходят в состояние роста, становятся растущими и за счет деления и удлинения клеток их точек роста образуется годичный прирост главного и боковых побегов.

Не все покоящиеся боковые почки на побегах начинают расти в .первую же весну. На побегах древесных растений часть боковых почек не распускается, но и не отмирает. Такие почки задерживаются в росте иногда на десятки лет, не раскрываясь, и только ось их ежегодно удлиняется на столько, на сколько утолщается ствол по радиусу, поэтому они всегда остаются почти на поверхности корки или между трещинами коры. Эти почки называются спящими. При повреждении морозом или вредителями расположенной выше части побега или почек спящие почки начинают расти и образуют новые побеги. По содержанию различают почки: листовые — из которых развиваются олиственные побеги; цветочные — из которых развиваются цветки и соцветия; смешанные — образующие олиственные побеги с соцветиями. Если в каждом узле побега находится одна почка, побеги имеют очередное, или спиральное, почкорасположение (у липы, ивы), если 2 почки — одна против другой, почкорасположение называется супротивным (у сирени, клена), если 3 и больше почек — мутовчатым (у олеандра.) Боковые почки всегда растут в пазухах листьев, поэтому почко- и листорасположение у данного растения всегда одинаково.

Побеги древесных растений имеют три типа ветвления: неопределенное, определенное и ложновильчатое (рис. 2). Неопределенное, или моноподиальное, ветвление встречается у тех видов, ежегодное нарастание побега которых в длину происходит за счет хорошо развитой верхушечной почки, растущей сильнее боковых. В кроне таких деревьев хорошо заметен прямой главный ствол (например, у ели, сосны).

При определенном, или симподиальном, ветвлении у древесных растений верхушечная почка рано прекращает рост, иногда даже не сформировавшись, или ежегодно за зиму отмирает (как у осины, вяза, у березы даже с кусочком стебля) и ежегодный прирост в длину происходит за счет ближайшей боковой почки. У таких растений главный ствол в верхней части кроны выражен не ярко или заметно извилистый (береза, тополь).

Если почки на побеге расположены супротивно, а верхушечная не развивается или отмирает, то побег нарастает в длину за счёт двух ближайших боковых почек одновременно, в результате образуется развилина (у сирени, жимолости). Ветвление таких побегов называется ложновильчатым, или ложнодихотомическим. Настоящее дихотомическое ветвление встречается только у споровых растений (плаунов, мхов).

Тип ветвления того или иного дерева можно определить, установив верхушечная или боковая почка находится на концах его побегов. Иногда на одном дереве побеги могут иметь два типа ветвления; например, у ясеня неопределенный и ложнодихотомический. Такое ветвление называется смешанным.

Весной почки начинают расти и их чешуи быстро опадают. На коре побега на месте прикрепления чешуи остаются многочисленные тесно сближенные в кольцо листовые рубцы в виде морщинок. По таким рубцам на побегах можно легко найти границы годичных приростов, а подсчитав их, определить возраст данного побега. Через 8—10 лет эти рубцы на коре обычно сглаживаются.

Длина годичного прироста побега у разных деревьев различная — от 2 см до 2,5 м. Это зависит от свойств того или иного вида дерева, положения побега в кроне и от окружающих условий. По длине побегов, по степени выраженности на них междоузлий различают удлиненные и укороченные побеги в пределах кроны одного дерева. Например, в кроне осины имеются крупные однолетние побеги с хорошо выраженными междоузлиями—удлиненные, а также с очень сближенными листьями, неразличимыми междоузлиями и ничтожным годичным приростом — укороченные (рис. 2,2). Они хорошо видны также у березы, рябины, и на них обычно образуются цветки и плоды.

У лиственницы на укороченных побегах расположены пучками до 30 и более листьев-хвоинок и только на однолетних удлиненных побегах хвоинки растут поодиночке. У сосны вся, хвоя растет на укороченных побегах: у сосны обыкновенной по 2 хвоинки, у сосны кедровой сибирской по 5. Укороченные побеги бывают и у травянистых растений. Например, у подорожника, одуванчика, моркови, свеклы главный стебель растет в длину очень слабо, поэтому все листья, расположенные на таком укороченном стебле пучком, образуют так называемую прикорневую розетку листьев.

На поперечном срезе стебель может иметь разную форму У большинства растений он округлый, но бывает трехгранный (у осоки), четырехгранный (у мяты), мелкоребристый (у хвощей). Округлый полый стебель с утолщениями и перегородками в узлах характерен для злаков (соломина) и зонтичных (сныть). Стебель у большинства растений прямостоячий и настолько прочный, что выдерживает тяжесть большой, сильно развитой кроны. У некоторых травянистых растений стебли слабые и наряду с укороченным главным стеблем имеются тонкие стелющиеся по земле побеги (у костяники, земляники). У некоторых видов побег, поднимаясь к свету, опирается на окружающие его предметы: цепляющиеся стебли опираются при помощи усиков (у винограда, горошка), вьющиеся обвиваются вокруг опоры (у хмеля, вьюнков).

Размеры стеблей очень разнообразны: у травянистых растений — от нескольких миллиметров (у подорожника, одуванчика) до 2,5—3 м (у подсолнечника, кукурузы). У древесных растений, например у елей, сосен, ствол достигает в высоту 50 м, у дуба 40 м, у тропических быстрорастущих эвкалиптов — до 100 м и более.