1.3. Органография

Органография– наука, изучающая анатомическое строение растительных организмов.

В строении тел растений выделяют два основные части – кореньипобег. Побеги в свою очередь включают в себя осевую часть (орган) –стебель, периферийную часть (орган) –лист, верхушечную часть –почку. Побеги функционально делят на вегетативные (ростовые) и генеративные (органы размножения). Генеративные побеги у покрытосеменных растений представленыцветками, у голосеменных –шишками.

Своё развитие растительный организм начинает из оплодотворённой яйцеклетки, которая в результате деления формируетзародышсемени. Зародыш семени состоит из вегетативных органов: зачаточного корешка, стебля, двухсемядолей(у однодольных покрытосеменных растений одна семядоля не развита) и почки. Генеративные побеги развиваются на вегетативных после прохождения растением стадиияровизации.

Корень– вегетативный орган растения, выполняющий функции:

1. Закрепления растения в почве,

2. Накопления питательных веществ,

3. Вегетативного размножения,

4. Поглощения из почвы воды с минеральными веществами и транспортировка их в стебель.

В зависимости от происхождения корни делят на:

1. Главный корень– закладывается и развивается из зародыша семени,

2. Боковые корни– растут из главного корня,

3. Придаточные корни– растут из побега.

Корневая системапредставляет собой совокупность всех корней растения. В зависимости от того, какие корни участвуют в формировании корневой системы, их делят на три типа:

1. Стержневая корневая система– образована главным и боковыми корнями,

2. Мочковатая корневая система – образована придаточными корнями,

3. Смешанная корневая система– образована главным и придаточными корнями, которые не отличаются по размерам и строению между собой.

Так же у корней наблюдаются морфологические и анатомические видоизменения в зависимости от выполняемой ими функции:

1. Корнеплоды– утолщённые запасающие главные корни (свёкла, морковь),

2. Корнеклубни– утолщённые запасающие придаточные корни (георгин),

3. Воздушные корни– поглощают воду из атмосферы,

4. Дыхательные корни– поглощают воздух, выходя на поверхность заболоченных почв и воды.

5. Втягивающие корни– погружающие многолетние стебли травянистых растений в почву на зимовку, за счёт сокращения (люцерна, эспарцет).

6. Ходульные корни– корни-подпорки, выполняющие опорную функцию.

7. Корни-присоски– корни растений паразитов.

8. Микориза– симбиоз растения и мицелия гриба, который поставляет в корневую систему воду, а извлекает органические вещества.

9. Бактериальные клубеньки– симбиоз растения и азотфиксирующих бактерий, которые создают колонии в коре корня.

В анатомическом строении корня выделяют четыре зоны:

1. Зона деления– апикальная зона, защищённаякорневым чехликом, в которой находятся меристематически активные клетки (постоянно делящиеся), формирующие все остальные ткани корня; 2. Зона роста– характеризуется ростом (вытягиванием) и специализацией клеток, образованных в зоне деления, по выполняемым функциям, формируютсяфильтрационныеипроводящиеткани; 3. Зона поглощенияимеет наибольшую поверхность за счёт большого количествакорневых волосковризодермы, которые всасывают воду из почвы и подают её через фильтрационные ткани впроводящий пучок; 4. Зона проведенияотвечает за транспорт воды из зоны поглощения в стебель. Здесь могут закладыватьсябоковыекорни.

В своём развитии корень растений может трижды менять своё строение.

Первичное строение корня:

Ростовые процессы в корне начинаются в зоне деления, где находятся три слояинициальных клеток. Инициальные клетки путём деления образуютапикальные меристемы, клетки которых, вытягиваясь взоне роста, формируют:

1-й слой – покрывную всасывающую ткань – ризодермуикорневой чехлик,защищающий точку роста (деления);

2-й слой – первичную кору корня: экзодерму– апопластную фильтрационную ткань,мезодерму– запасающую основную паренхиму иэндодерму– симпластную фильтрационную ткань. Первичная кора корня находится под ризодермой и окружаетцентральный цилиндр;

3-й слой – центральный цилиндр корня (радиальный проводящий пучок), под эндодермой выстлан слоем клеток перицикла(первичной боковой меристемы), в центре заполненосновной паренхимой, в которую радиально погружены проводящие тканиксилемыифлоэмы, между которыми остаются участкипрокамбия– боковой меристематической ткани.

Рис. 6. Гистологическая схема первичного строения корня

В зоне всасываниявода, поглощённая корневыми волосками ризодермы, проходит через клеточные стенки экзодермы, затем по межклетникам мезодермы и фильтруется через протопласты эндодермы. Попадая в центральный цилиндр, вода по сосудам ксилемы поднимается в зону проведения и транспортируется в стебель. Взоне проведенияризодерма, покрывающая корень, отмирает и на поверхность выходит экзодерма.

У двудольных растений в зоне проведения происходит переход от первичного строения корня к вторичному. Этот переход связан с меристематической деятельностью клетокперициклаипрокамбия, зажатого между пучками ксилемы и флоэмы. Делящиеся клеткиперициклаформируют под эндодермой:перидерму(пробку, феллоген и феллодерму),колленхимуиосновную паренхиму коры.

Клетки прокамбия, функционально соединяясь с отдельными участками перицикла, образуют непрерывный изогнутый слойкамбия(вторичной боковой меристемы), который разделяет первичную ксилему и флоэму. Деятельность камбия направлена на трансформациюзакрытого радиальногопроводящего пучка воткрытый концентрический. Клетки камбия делятся, образуя из внутренних слоёввторичную ксилему(поверх первичной ксилемы), из внешних –вторичную флоэму(под первичной флоэмой). Участки камбия, сформированные клетками перицикла, откладываютосновную паренхимуи в центр и наружу, создаваясердцевинныйлуч. Образование вторичной ксилемы идёт быстрее, чем флоэмы и основной паренхимы, поэтому через некоторое время слой камбия в виде звезды выгибается в кольцо. Разрастающиеся вторичные ткани разрывают первичную кору, которая постепенно отмирает. Этот процесс называетсялинька корня.

Рис. 7. Вторичное строение корня в поперечном срезе

В корне свёклы происходит переход от вторичного строения корня к третичному,и связан он с образованием дополнительных слоёвкамбияиз меристематически активных клетокосновной паренхимы коры. На дополнительных слоях камбия формируются открытые коллатеральные проводящие пучки, образованныетретичной флоэмойитретичной ксилемой. Каждое кольцо камбия соответствует паре листьев на укороченном стебле корнеплода, т.е. связано с их проводящей системой.

Рис. 8. Третичное строение корня в поперечном срезе

Побегв своём строении представляет собою сериюметамеров– повторяющихся частей, закладка которых производится апикальной меристемой почки в точке роста. Метамер состоит из осевой части –стебляи периферийной части –листа. В стеблевой части метамера выделяют зонуузла– места крепления листа имеждоузлия– зону между узлами. В основании междоузлия находятся клеткиинтеркалярной(вставочной)меристемы, которая обеспечивает вытяжение междоузлий и выход метамеров из состава почки. Размещение листьев на стебле может бытьочерёдным(когда в узле закладывается один лист) илимутовчатым(когда в узле закладывается два –супротивноерасположение, и более листьев).

Видоизменения побегов у растений представлены:

1. Клубнями– утолщёнными запасающими подземными побегами (картофель),

2. Луковицами– увеличенными подземными запасающими почками (тюльпан),

3. Корневищами– горизонтальными подземными запасающими побегами (пырей),

4. Кочаном– увеличенной запасающей надземной почкой (капуста),

5. Усами– горизонтальными надземными побегами (земляника),

6. Усиками– видоизменениями листа цепляющихся растений (горох),

7. Каудексом– укороченным стеблем многолетних трав (люцерна),

8. Кладодиями– уплощёнными стеблями в форме листьев (иглица, аспарагус),

9. Иглами– видоизменениями листьев (кактус).

Анатомическое строение почки:

Нарастание побега происходит верхушкой. Верхняя часть конуса нарастанияпочки защищенатуникой– зачаточной покровной тканью, которая позднее развивается вэпидермис. Под туникой находятся клеткикорпуса– апикальной меристемы конуса нарастания, которые дают объём побега, формируя метамеры. Клетки корпуса концентрически образуют две зоны –центральнуюипериферийнуюмеристемы. Клетки центральной меристемы становятсяосновной паренхимой, а из клеток периферийной меристемы формируются зачатки листьев –примордии, коровая часть стебля и проводящая система побега.

Проводящая система у растений закладывается:

1. Одним концентрическим пучком (у древесных растений);

2. Несколькими коллатеральными (биколлатеральными) пуками, расположенными по окружности, которые позже могут соединяться в один концентрический пучок (у двудольных травянистых растений);

3. Коллатеральными пучками по нескольким окружностям, за счёт раздвоения пучков, где проводящие пучки одной окружности связаны с проводящей системой одного листа (у однодольных растений).

В зависимости от анатомического строения (тканевого состава) и морфологических особенностей стебли растений классифицируют:

По механическим свойствам:

1. Древесные– стебли деревьев (стволы) и кустов (стволики);

2. Одревесневающие– многолетние стебли кустарничков, полукустарников и трав;

3. Травянистые– однолетние побеги трав без признаков одревеснения.

По направлению роста:

1. Прямостоячие– стебли, растущие в вертикальном положении (пшеница);

2. Восходящие– стебли, из горизонтального положения поднимающиеся под углом к поверхности почвы (просо куриное);

3. Вьющиеся– стебли, обвивающие вертикальные опорные конструкции (вьюнок, повой);

4. Цепляющиеся– стебли, закрепляющиеся на вертикальных опорных конструкциях при помощи усиков (видоизменённых листьев или побегов) (виноград);

5. Ползучие– стебли, закрепляющиеся в горизонтальном направлении при помощи усов и усиков, а также придаточными корнями, образующимися в местах контакта стеблей с поверхностью почвы (тыква, огурец, арбуз);

6. Стелящиеся– стебли, растущие в горизонтальном направлении без дополнительных креплений (портулак).