Видоизменение побега. Видоизменения побега

У некоторых растений в процессе отдельные части побегов сильно изменились: листья, например, превратились в усики или колючки. Чем же может быть обусловлено такое превращение?

Видоизменение побегов

Видоизменение побегов связано с приспособлением к жизни в разных условиях окружающей среды и выполнением ими дополнительных функций. Впервые видоизменения основных органов растений научно описал в конце XVIII века великий немецкий поэт, философ и ученый Иоганн Вольфганг Гёте. Он разработал теорию метаморфоза (видоизменений) растений. Особое внимание Гёте уделял листьям - самым изменчивым частям побегов. Листья могут приобретать приспособления к разным условиям внешней среды и меняться на одном в течение жизни растения.

Сочные побеги

Растения, живущие в условиях длительного недостатка воды (кактусы Южной Америки, молочаи Африки), имеют сочные побеги . В них запасается вода и создаются органические вещества.

У многих растений, произрастающих в жарких и сухих местах (алоэ, ), вода запасается в листьях. Для уменьшения испарения влаги с поверхности листа толстые листья покрыты восковым налетом.

Листья у кактусов превратились в колючки , которые позволяют значительно уменьшить испарение воды в засушливых условиях.

Листья, видоизмененные в колючки, встречаются и у других растений, например у барбариса. У боярышника, дикой груши, крушины тоже есть колючки, но они произошли из укороченных побегов.

Образование колючек любого происхождения связано с недостатком влаги. У некоторых колючих растений при выращивании в искусственных влажных условиях вместо стеблевых колючек вырастают побеги с листьями.

У многих лазящих растений имеются усики, которые обладают способностью закручиваться вокруг опоры (других растений, изгородей, камней). Стебель у таких растений обычно тонкий и слабый, он не способен самостоятельно сохранять вертикальное положение.

Это видоизмененные листья, часть листа или целые побеги. Так, у в усики превращается верхняя часть листа, у чипы в разветвленный усик превращается вся пластинка, а у винограда - весь побег.

Кочан

Кочан - пример видоизмененной почки. Он образуется только у культурной капусты. Сначала появляются обычные зеленые листья. Затем развертывание листьев из верхушечной почки прекращается. Почка начинает сильно увеличиваться в размерах и превращается в кочан. Листья кочана почти бесцветны. содержат мало хлоропластов, мясисты и накапливают много воды и растворимых запасных веществ. Возникновение кочана связано с происхождением капусты. Родина предкового вида культурной капусты - Средиземноморье.

У растений нередко развиваются видоизмененные побеги . Они выполняют ряд функций: опорную, отложение запасных питательных веществ и воды, вегетативное размножение, защищают их от поедания, образуют цветки и соцветия.

Видоизмененные побеги бывают как подземные , так и надземные . Типичными подземными побегами являются: корневище, клубень, луковица и клубнелуковица. Все они имеют сходные черты строения: узлы, междоузлия, верхушечные и боковые почки, видоизмененные листья.

Корневище - подземный побег многолетних трав, полукустарников и кустарников. Внешне корневище похоже на корень, но от истинного корня отличается обычно горизонтальным расположением в почве, наличием чешуевидных листьев, рубцов от опавших листьев, почек и придаточных корней, отсутствием корневого чехлика. Внутреннее строение корневища типично стеблевое. Из почек корневища ежегодно развиваются надземные побеги, отмирающие осенью. Старые части корневища тоже постепенно отмирают, связь между отдельными группами побегов нарушается, в результате чего со временем из одного растения с разветвленным корневищем развивается несколько новых (пырей ползучий, мать-и-мачеха, сныть, ландыш, купена и др.).

Таким образом, корневища являются запасающими органами и обеспечивают возможность вегетативного размножения и расселения растений.

Клубень - видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества.

Клубни бывают подземные и надземные. Подземные клубни возникают как утолщения на тонком безлистном подземном побеге - столоне (картофель, топинамбур). Место прикрепления клубня к столону является основанием клубня.

На клубне развиваются верхушечные и боковые почки - глазки.

Надземные клубни развиваются у капусты кольраби, некоторых орхидных.

Луковица - подземный укороченный побег с сочными листьями (запасающими питательные вещества), прикрепленными к короткому стеблю, называемому донцем . На верхушке донца располагается верхушечная почка, а в пазухах сочных чешуй - боковые почки, дающие начало молодым луковицам-деткам (лук репчатый, чеснок). Снаружи луковица у многих растений покрыта сухими чешуями, выполняющими защитную функцию. Луковицы могут возникать как видоизменения не только подземных, но и надземных побегов. Например, маленькие луковицы (бульбочки) развиваются в пазухах листa (у некоторых лилий) или в соцветиях (у некоторых видов лука).

Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем. Клубнелуковицы образуются у безвременника, гладиолуса, шафрана. Для многих растений характерны видоизмененные надземные побеги. При этом видоизменяются как отдельные части побега (стебель, листья, почки), так и побег в целом. У обыкновенной, или кочанной, капусты образуется кочан , состоящий из короткого стебля с многочисленными толстыми, перекрывающими друг друга листьями, почти лишенными хлоропластов. Кочан, по существу, представляет собой метаморфизированную гигантскую почку, т. е. зачаточный побег.

Растения с видоизмененными побегами наиболее часта встречаются в засушливых районах, где они испытывают недостаток влаги, поэтому у вегетативных органов растений начинает преобладать функция запасания воды. Растения с такими побегами называют суккулентами . У суккулентов вода может запасаться в листьях (листовые суккуленты) и в стеблях (стеблевые суккуленты). Листовыми суккулентами являются многочисленные виды очитков, молодило, агава, алоэ, а среди стеблевых наиболее известны кактусы, молочаи.

Довольно распространенными видоизменениями частей побега являются колючки . У некоторых растений в колючки превращаются листья (у барбариса, кактусов), прилистники (у белой акации) или черешок листа после опадения листовой пластинки (у астрагалов). У боярышника, жостера дикой яблони, дикой груши в колючку превращается стебель некоторых боковых побегов. У гороха, горошков и других лазящих растений верхняя часть сложного листа, а у винограда побеги превращаются в усики .

Видоизмененные побеги, по сравнению с традиционными надземными органами растений, способны выполнять дополнительные функции. Благодаря каким чертам строения это возможно?

Особенности строения побега

Побегом называют наземную часть растения. Его основой является стебель. Это осевая часть побега, на которой расположены листья и почки. В зависимости от расположения в пространстве, различают прямостоячие, стелющиеся, вьющиеся, ползучие, цепляющиеся побеги.

Места прикрепления листьев к стеблю называются узлами, а расстояние между ними - междоузлием. На побеге также располагаются зачаточные органы, которые называются почками. Если из них развиваются листья, они являются вегетативными, а если цветки - генеративными.

Функции побега

Надземный орган растений осуществляет функцию вегетативного размножения. В ходе этого процесса от целого организма отщепляется многоклеточная часть, за счет которой восстанавливается его целостность.

Важную роль побег играет в осуществлении роста и регенерации. Благодаря наличию в клетках зеленых пластид хлоропластов, лист обеспечивает растение органическими веществами, которые синтезируются в ходе фотосинтеза. Полученные в результате углеводы используются для осуществления различных процессов жизнедеятельности.

Видоизмененные подземные побеги

Но для выполнения дополнительных функций типичных черт строения недостаточно. Поэтому в природе часто встречаются видоизмененные побеги. Благодаря формированию различных утолщений и изменению формы они могут запасать воду, а также питательные вещества, обеспечивать жизнеспособность растений в неблагоприятный период, занимать выгодное положение в пространстве.

Видоизменения или метаморфозы побега могут развиваться в почве или же быть надземными. К первой группе относятся клубни, луковицы и корневища. Надземными видоизменениями побега являются усы, усики, колючки. Рассмотрим их строение более подробно.

Луковица

Хорошо всем знакомые лук и чеснок также являются подземным видоизменением побега. В его основании находится плоский стебель, который называется донцем. На нем развиваются вегетативные почки, из которых формируются листья. Они бывают трех видов:

• пленчатые;
• сочные;
• молодые.

Листья первого типа выполнят основную функцию луковицы. В них запасаются вода с растворами минеральных веществ. Сухие пленчатые листья являются защитой от механических повреждений и неблагоприятных условий. Из вегетативных почек донца вырастают молодые листья, которые часто называют зеленым луком.

Луковичные растения под землей переносят засуху и морозы. Так, например, тюльпаны, крокусы, лилии вырастают и отцветают на протяжении влажного и теплого времени года, после чего под землей образуются молодые луковицы. Их обычно выкапывают после цветения, хранят в прохладном месте, а в конце лета рассаживают.

Почему клубень - видоизмененный побег?

Многие видоизмененные побеги растут под землей. К примеру, клубни картофеля или топинамбура. Поэтому их часто путают с другим вегетативным органом растений - корнем. Доказать, что клубень - видоизмененный побег, очень легко. Его утолщенная часть является стеблем. В нем накапливается запасной углевод растений крахмал. Покровной тканью этого побега является кора. Ее мы срезаем, когда "чистим картошку". Еще одним доказательством является наличие почек. Они называются глазками. Весной из них развиваются молодые побеги.

Корневище

Корневище - это видоизмененный побег, который также расположен под землей. Несмотря на название, к подземному органу растений он не имеет никакого отношения. Корневище состоит из удлиненных междоузлий, на котором развиваются вегетативные почки. Весной из них развиваются листья. Почвенное питание осуществляет мочковатая корневая система, которая растет пучками.

Если вы когда-нибудь пытались избавиться от злостного сорняка пырея, то знаете, что сделать это достаточно сложно. Зачастую вырывая из почвы листья, мы оставляем сам побег с жизнеспособными вегетативными почками, поэтому через определенное время они появляются снова. Наличие корневища характерно для ландыша, купены, мяты, ирисов, спаржи.

Усы и усики

А эти надземные видоизмененные побеги часто путают между собой из-за похожих названий. На самом деле они имеют разное происхождение, а поэтому и функции. Усы, или столоны, встречаются у клубники, земляники, хлорофитума, камнеломки. Чаще всего, это стелющиеся побеги с удлиненными междоузлиями и системой придаточных корней. На них развиваются простые листья. Эти структуры способны укореняться и давать начало новому организму. Так они осуществляют половое размножение.

Усики же формируются у винограда, чины, гороха, бобов. Они могут развиваться из стебля или листьев. Они помогают лазящим растениям держаться за опору. По мере роста, усики, подобно спирали, закручиваются вокруг различных предметов. Как правило, если подобные структуры не соприкасаются с опорой, они засыхают и отмирают.

Кладодий

Практически у каждого любителя комнатных цветов в доме растет зигокактус ("декабрист"). Его побег называется кладодий. Данное видоизменение представляет собой уплощенный стебель, который выполняет функцию листьев. Это проявляется в том, что кладодий осуществляет фотосинтез. Стеблевое происхождение доказывает формирование на нем цветков, которые никогда не образуются на листьях. Такие же видоизмененные побеги встречаются у опунции, спаржи, смилакса.

Значение видоизменений побега

Метаморфозы вегетативных органов значительно увеличивают адаптационные способности растений. Видоизмененные побеги выполняют в организме растений дополнительные функции в виде сохранения резерва веществ и предоставления дополнительного способа вегетативного размножения.

Человек же благодаря им получает большое количество посадочного материала. Мы употребляем в пищу клубни картофеля, луковицы порея и чеснока, которые богаты углеводами, биологически активными веществами и витаминами. Из корневищ валерианы и ландыша готовятся лекарственные настои.

Самыми распространенными видоизененными побегами в природе являются луковицы, клубни, усы, усики и корневища.

Побег является одним из главных вегетативных органов высших растений. Он состоит из стебля, на котором размещены почки и листья. Побег наиболее изменчивый по внешнему виду структурный элемент растения.

Надземная часть растения представляет собой побег или систему побегов.

Побег состоит из стебля (оси) и расположенных на нем листьев и почек. Место прикрепления листа к стеблю называется узлом, а участок между двумя соседними узлами - междоузлием. Угол между стеблем и листом именуется пазухой листа. Побег развивается из почки.

Почка - это зачаточный побег с очень укороченными междоузлиями. Центральную часть в почке занимает зачаточный стебель, на верхушке которого находится конус нарастания, представляющий собой образовательную ткань. На стебле расположены зачаточные листья. Снаружи почка покрыта почечными чешуями, способными предохранять зачаточные листья и конус нарастания от неблагоприятных условий среды. Для выполнения защитной функции у почечных чешуи образуется густое опушение, выделяются смолистые вещества и т. п.

Видоизмененный побег представляет собой орган растения, у которого форма и функция стебля, почек и листьев необратимо изменены в процессе эволюционных приспособлений к определенным условиям существования организма. У культурных растений видоизменение побега обусловлено вмешательством человека.

Метаморфозы побега могут быть как незначительными, так и существенными – до сильно измененных форм растений. Метаморфозам подвергаются как главные, так и боковые побеги, а также почки и листья.

Основные типы побегов зеленых растений – надземные и подземные. Надземные (воздушные) побеги являются ассимилирующими, по оси которых расположены листья. Ассимилирующие побеги очень разнообразны по внешнему облику. Во многих случаях, помимо основной функции фотосинтеза, такие побеги выполняют роль запасающего и опорного органа растения, а также функцию вегетативного размножения.

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 - прим. сайт).

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).

Земляника. Фото: Gabriel

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 - прим.. 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 облепиха, шиповник, малина.

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 (гиацинт, тюльпан, лук). Луковица позволяет растению пережить неблагоприятный период года. Пазушные почки могут превращаться в луковицы – детки. Следовательно, луковица – это и побег размножения.

У безвременника, гладиолуса подземный побег называют клубнелуковицей. Внешне клубнелуковица напоминает луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем, к которому прикрепляются чешуевидные небольшие листья, и служит органом накопления запасных питательных веществ. В клубнелуковице хорошо развита верхушечная и пазушные почки, дающие начало цветоносному побегу и дочерним клубнелуковицам-деткам.