Практическая работа №5 « Побег. Строение вегетативных и генеративных почек».
Цель работы: Изучить морфологию побегов, их подземные и надземные видоизменения, рассмотреть разнообразие почек.
Оборудование и материалы: живые и гербарные образцы побегов каштана, боярышника, рускуса, травянистых растений, корневище, луковицы лука, клубни картофеля, шпилька, нить, скальпель.
Общие сведения : Стебель – важный осевой вегетативный орган растения. Он морфологически и функционально соединяет органы почвенного (корень) и воздушного (листок) питания. По нему идет восходящий поток воды и минеральных солей от корней к листьям и нисходящий поток пластических веществ от листьев к местам потребления и откладывание их впрок. Стебель имеет верхушечный рост, отрицательный геотропизм, радиальную симметрию, сложное внутреннее строение, обусловленное выполнением различных физиологических функций. Он способен создавать и нести листья, ветки, цветы, плоды, накапливать запасные питательные вещества, закладывать почки, восстанавливаться, быть органом размножения.
Стебель с размещенными на нем листьями и почками называется побегом. (рис.18.) Место на стебле, к которому прикреплен листок, называется узлом , а участок между соседними узлами – междоузлиями. По развитию междоузлий различают три типа побегов: укороченные (яблоня), нормальные (лещина), удлиненные (айлант). Расстояние (угол) между стеблем и черенком листа, что отходит от него, называется пазухой листа .
Рис.18.
Строение побега
Заканчивается стебель верхушкой, которая является укороченным зачаточным побегом. В пазухах листьев закладываются пазушные , или
боковые почки (одиночные, сериальные, коллатеральные). Почки, которые образуются на междоузлиях, корнях, листьях, называются дополнительными . Кроме отмеченных почек, является еще цветочные , или генеративные , почки заключают в себе только зачаток соцветия (вишня) или одиночный цветок . Вегетативная почка состоит из конуса нарастания стебля, зачатков листьев, зачатков почек и почечных чешуй. В вегетативно-генеративных почках заложен ряд метамеров, а конус нарастания трансформируется в зачаточный цветок или соцветие. Почки, которые длительное время не прорастают, а развиваются лишь при определенных условиях (обрезка, замерзания), называются спящими.
Рис.19. Типы почек: 1 – вегетативная, 2 – вегето-генеративная, 3 – генеративная.
Размещение листьев на стебле бывает: поочередное или спиральное (яблоня), супротивное (гвоздика, сирень) – на одном узле листья размещены с противоположных сторон стебля, мутовчатое (подмаренник) - с одного узла отходит три и более листьев.
Рис.20. Типы листорасположения: а – поочередное, б – супротивное, в – мутовчатое.
Ход практической работы.
Инструктивная карточка.
Макроскопическое исследование морфологии побега.
Задание: Среди гербарного и живого материала найдите побеги каштана съедобного или других видов данного рода. Выберите из них типичные и тщательно изучите. Для этого рекомендовано воспользоваться ручной или бинокулярной лупой. Легко установить, что побег состоит из стебля, как основной несущей части, листьев, почек, узлов и междоузлий. Возьмите стебель и внимательно изучите его. Воспользовавшись скальпелем, сделайте поперечный срез и убедитесь, что основная часть стебля представлена древесиной, а кора и сердцевина занимают незначительную его часть.
На стебле живых побегов найдите, а на рисунке покажите узлы – место прикрепления листьев и междоузлий между двумя соседними узлами. На стебле хорошо заметны листовые рубцы, остались после опадения листьев. Обратите внимание на то, что на этих рубцах тупоугольной формы заметны листовые следы в виде окаймленных точечных образований. Кроме того, у двухлетних побегов на стебле хорошо видно плотно удлиненные чечевички.
Рис.21. Побег каштана конского: 1 – верхушечная почка; 2 – место прикрепления почечных чешуек; 3 – междоузлия; 4 – листовой рубец; 5 – листовой след; 6 – чечевички.
Листья у каштана размещены супротивно. В их пазухах развиваются боковые или пазушные почки. Заканчивается побег верхушечной почкой, Препарируйте ее и изучите. Вы видите, что внешне она покрыта плотно сомкнутыми коричневатыми кроющими чешуйками, пропитанными по краям липким смолистым веществом. С помощью пинцета отодвиньте кроющие чешуи и под ними увидите зародышевые, зеленые листочки. Если вы их удалите, то откроется светловатый конус нарастания, который представляет собой верхушечную образовательную ткань.
Зарисуйте схему строения побега каштана конского и подпишите все упомянутые его части.
Макроскопическое исследование типов побегов по направлению роста.
Задание: В составе живого материала и гербарных образцов выберите следующие типа побегов по направлению роста: прямостоячие, восходящие, ползучие, цепкие, вьющиеся.
Сначала рассмотрите прямостоячие побеги. Для этого используйте лебеду белую. У нее стебель прямостоячий, в зрелом состоянии слегка ребристый, деревянистый. На нем четко выделяются узлы и междоузлия. Листья размещаются поочередно, в пазухах многих из них формируются боковые побеги, но их размеры всегда меньше размеров главной оси.
На примере люцерны желтой рассмотрите и изучите строение восходящего побега. Характерной особенностью их является изогнутость: нижняя часть стебля на поверхности земли, но не укореняется, а верхняя поднимается и приобретает вертикальное положение в пространстве.
На примере клевера ползучего ознакомьтесь со строением ползучих побегов. Особенностью их является наличие дополнительных корней, которые отходят от узлов при соприкосновением с влажным грунтом. От ползучего стебля отходят прямостоячие стебли и соцветия на длинных ножках. На этих стеблях найдите верхушечные почки, благодаря которым
они удлиняются. У ползучих стеблей земляники побеги с короткими междоузлиями называют плетьми , а побеги с удлиненными междоузлиями – усами , или столонами.
На примере подмаренника цепкого ознакомьтесь с цепляющимися побегами. По его стеблям вырастают придатки в виде прицепок, крючков. Среди раздаточного материала, найдите деревянистые и травянистые лианы. Вы их легко распознаете по хорошо выраженным тонкими удлиненным стеблям, которые обвиваются или цепляются за другие растения. Обратите внимание на то, что в узлах винограда хорошо закрученные деревянистые усики и удлиненные междоузлия. У березки стебли вьющиеся с нормальными междоузлиями, а у подмаренника цепкого – удлиненные с обратными зацепками, с помощью которых цепкие и вьющиеся растения прикрепляются к растениям-опорам.
Рис.22. Биологические типы побегов за размещением в пространстве:
а - прямостоячий; б - восходящий; в - вьющийся; г - цепляющийся; (в и г - лианы); д – ползучий
Макроскопическое исследование надземных видоизменений побега.
Задание: На примере боярышника ознакомьтесь с видоизменением побега – колючкой. Доказательством побегового происхождения ее является
очень развитая древесина. На колючках можно увидеть листочки и цветки
или даже плоды.
Усик винограда – это также видоизменение побега, свидетельством чего является одеревенение, размещение его в пазухе листа.
На примере рускуса изучите особенности строения кладодии . Это
видоизменение побега приобретает вид листовой пластинки. Обратите внимание на то, что вырастает он из пазухи видоизмененного листочка. Кроме того, кладодий, как типичный побег, несет цветки и плоды, которые формируются в пазухе чешуйчатой листочка.
Рис. 23. Видоизменения побега:
А - надземные видоизменения побега: а – колючки; б – кладодии; в – сочные стебли кактуса; Б – подземные видоизменения побега: г – корневище; д – луковица; е – клубень; 1 – лладодий; 2 – цветок; 3 – редуцированный листок; 4 – рубец (место прикрепления листа); 5 – редуцированные листья; 6 – дополнительные корни; 7 – сухие покровные чешуи;8 – сочные чешуи; 9 – почечка; 10 – донышко; 11 – ячейки; 12 – столоны
Макроскопическое исследование подземных побегов.
Задание: на примере клубни картофеля изучите особенности строения видоизменения побега. Клубни развиваются благодаря разрастанию боковых побегов типа столонов. В них накапливаются питательные вещества и меняется структурное строение. На поверхности клубней вы узнаете глазки (почки), размещенные в пазухах видоизмененных листьев, имеют вид надбровных дуг с чешуйчатыми придатками. Если возьмете шпильку и нить и проведете ее от верхней почки к каждой последующей, размещенной ниже, то обнаружите спиральное, поочередное размещение ячеек, как и листьев или вегетативных почек на стебле. Когда сделаете продольный разрез клубня, то увидите ведущие элементы, как и в стебли.
Зарисуйте клубень картофеля и подпишите названные его составляющие.
Рис.24. Клубень картофеля.
У пырея изучите строение корневища , как примера видоизмененного
побега. Оно вроде корня, но у него на конце найдете не корневой чехлик, как
у корня, а верхушечную почку, которой нарастает корневище, как и стебель. Кроме того, на корневище хорошо заметны листовые рубцы, междоузлия, узлы, от которых отходят дополнительные корни.
Зарисуйте корневище пырея и подпишите названные его составляющие.
Рис.25. Корневище.
На примере луковицы лука огородной изучите особенности строения луковицы . Последняя – это подземное видоизменение побега. Если ее разрежете, то найдете коротенький прочный стебель – донце с укороченными междоузлиями и узлами, от которых отходят видоизмененные мясистые листья, а извне – сухие чешуеобразные листья. В пазухах листьев иногда можно увидеть пазушные почки. От донца отходит пучок придаточных корней, как и в стебли.
Зарисуйте луковицу лука и подпишите названные его составляющие.
Рис.27. Луковица.
В качестве выводов ответьте на вопросы:
Дайте определение понятия побег.
Назовите составляющие его части и их функции.
3. Что собой представляет почка, какие типы почек можете назвать?
4. Назовите типы побегов по способу ветвления. Приведите примеры
травянистых растений, для которых они свойственны.
5. Какие вы знаете подземные видоизменения побега и у каких видов растений?
6. Какие вы можете привести доказательства того, что клубень картофеля является видоизменение побега?
7. Приведите доказательства того, что усик, колючка и корневище являются видоизмененными побегами.
Почки на растениях представлены в 2 основных разновидностях - вегетативные и генеративные. В чем заключается специфика обеих их разновидностей?
Что представляет собой вегетативная почка?
Любая почка - это зачаток побега какого-либо растения. Как правило, она образуется в пазухе листа или же в конечной части побега. Иногда осуществляется формирование почек на стеблях, корнях. Вегетативный зачаток побега включает в себя зачаточный стебель и листья.
Вегетативная почка
Рассматриваемая почка растений может формироваться из спящей почки, образующейся на ветке дерева. Побеги вырастают из соответствующих зачатков в рамках различных этапов вегетации - например, весной.
Что представляет собой генеративная почка?
Данный вид почек представляет собой зачаток побега, из которого затем вырастают цветки и соцветия растений. В принципе, возможны случаи формирования из генеративных почек участков стеблей либо листьев (их зачатки также имеются в структуре соответствующей почки некоторых растений).
Генеративная почка Сравнение
Главное отличие вегетативной почки от генеративной заключается в том, что из зачатка первого типа вырастают стебли и листья растений, из зачатка второго типа - цветки либо соцветия.
Следует отметить, что бывают и смешанные, то есть вегетативно-генеративные почки. Как мы упомянули выше, в структуре генеративных почек некоторых растений имеются также зачатки стеблей и листьев.
Генеративные почки обычно крупнее вегетативных. Их верхушка во многих случаях более округлая, чем у вегетативных зачатков.
Определив, в чем разница между вегетативной и генеративной почкой, отразим выводы в таблице.
Зачаточный побег и его модификации в состоянии относительного покоя называют почкой.
Почка - орган нарастания, возобновления и вегетативного размножения (Энциклопедия садоводства, 1990). Почки плодовых растений различаются между собой по строению и функциям, по месторасположению на стебле и времени прорастания.
По строению и функциям почки бывают вегетативными и генеративными .
Вегетативная (ростовая) почка представляет собой укороченный побег, состоящий из оси, конуса, роста зачатков листьев и кроющих почечных чешуй. Вегетативные почки меньшего размера, более удлиненные и заостренные, чем генеративные. После прорастания вегетативные почки дают побеги различной длины.
Генеративные (цветковые, плодовые) почки содержат зачатки цветков, а у ряда пород и вегетативных органов - листьев и ростовых почек. В связи с этим по своему строению генеративные почки бывают простыми и смешанными (вегетативно-генеративными).
Простые генеративные почки имеют хорошо развитые зачатки цветка, из которых развиваются только цветки и плоды. После плодоношения на месте простой цветковой почки остается только рубец. Такие почки свойственны в основном косточковым породам.
Смешанные (вегетативно-генеративные) почки имеют полноценные зачатки цветков, соцветий, листьев и стеблей. Из одной такой почки образуются генеративные органы, а также листья и побеги. Они свойственны семечковым породам. Генеративные смешанные почки более крупные и округленные по сравнению с вегетативными.
Зная отличительные признаки генеративных почек, можно прогнозировать урожай будущего года и правильно регулировать при обрезке нагрузку деревьев урожаем.
В зависимости от положения на стебле почки бывают верхушечными (терминальными, конечными) и боковыми (стеблевыми, коллетеральными).
Чаще всего почки располагаются на верхушке стебля и в пазухах листьев одиночно, иногда парами или по три. В том случае, если в пазухе листа образуется несколько почек, они называются сериальными, если расположены одна под другой (орех грецкий), и коллетеральными, если расположены рядом, бок о бок (персик).
Из общего числа закладывающихся на растении пазушных почек в дальнейшем развиваются, как правило, лишь немногие. Одна часть пазушных почек полностью отмирает, а другая на неопределенно долгое время замирает, превращаясь в так называемые спящие почки, которые трогаются в рост в случае гибели основной почки.
Сформировавшиеся на стеблях почки у разных пород и сортов прорастают в различное время. В зависимости от времени прорастания почки подразделяются на скороспелые , нормальные (позднеспелые) и спящие .
Скороспелые почки в нормальных условиях прорастают в год формирования и дают, как правило, преждевременные побеги.
Нормальные (позднеспелые) почки в нормальных условиях прорастают и дают новообразования на следующий год после формирования.
Спящие почки слаборазвиты и внешне остаются длительное время недеятельными (у яблони до 20-25 лет). Их ось ежегодно удлиняется, по мере утолщения ветвей. В результате этого почка сохраняет поверхностное положение на стебле. У семечковых пород спящие почки более долговечны (живут до десятка лет), а у косточковых менее долговечны, особенно у вишни. Они могут тронуться в рост, если удалить верхушечную почку, или если она сама отмирает. Особо следует отметить спящие почки в стволах плодовых деревьев, погруженные в древесину, обрастаемые ею и нарастающие от камбия по мере утолщения ствола. После поломки или среза ствола над ними они «просыпаются», образуя побеги.
Проведение минеральных веществ и воды к побегу - следующая функция корня. Внутреннюю часть корня представляет - центральный (осевой) цилиндр. Осевой цилиндр состоит из проводящей системы, которая представляет собой ксилему и флоэму, окружённые кольцом из клеток перицикла.
У некоторых растений в корне происходит запас питательных веществ. В результате накапливания питательных веществ, главный корень утолщается и называется - корнеплодом. Корнеплоды состоят из запасающей основной ткани ( , репа, петрушка, свёкла). Если происходит утолщение боковых или придаточных корней, то они называются - корневыми клубнями или корневыми шишками. Корнеклубни образуются у георгина, картофеля, батата.
Корни могут взаимодействовать с грибами или с микроорганизмами. Такое взаимовыгодное взаимодействие называется - симбиоз. Сожительство с гифами грибов называется - микориза. Растение получает от гриба воду с растворёнными в ней питательными веществами, а гриб получает от растения - органические вещества. У растений семейства Бобовые происходит взаимодействие корневых клубеньков с азотфиксирующими бактериями. Бактерии переводят азот, содержащийся в воздухе, в минеральную форму, доступную для растений. А растения предоставляют бактериям местообитание и дополнительное питание.
Побег способен к дальнейшему росту в длину и образованию новых метамеров до тех пор, пока у него сохраняется верхушечная почка .
В пазухах листьев располагаются почки, из которых развиваются боковые побеги. На каждом из боковых побегов, в свою очередь, имеются свои верхушечная
и пазушные почки
.
Боковые почки, которые занимают место верхушечных после их гибели называются замещающими почками
.
На базальной части корня, на листовых пластинках, на стебле (не в пазухе листа) могут также образовываться почки. Такие почки называются придаточными почками .
Можно сказать, что почки являются замкнутыми вместилищами верхушечных меристем (конусов нарастания ). Они могут быть защищены специализированными листовыми зачатками (чешуями ). Когда у почек есть такие чешуи, они называются закрытыми , если же чешуй нет, то — открытыми . Т.е. почка состоит из конуса нарастания и сформированной им серии метамеров. Если на всех метамерах есть только листовые зачатки, такая почка называется вегетативной .
Если же есть зачатки цветков почку называют генеративной или цветочной .
В природе часто встречается такое, что в почке могут быть вегетативные метамеры, а конус нарастания превращен в зачаточный цветок или соцветие. Такие почки называют вегетативно-генеративными или смешанными . Из вегетативной почки вырастает стебель с листьями и почками, из генеративной развивается одиночный цветок или соцветие, а из смешанной — листостебельный побег и соцветие.
В неблагоприятное время года почки могут пребывать в состоянии покоя. Затем они разворачиваются и из них образуются новые побеги. Такие почки называются почками возобновления . Благодаря этим почкам обеспечивается многолетнее существование деревьев и кустарников. В зимующих почках возобновления еще осенью может быть сформирован весь побег следующего года, включая соцветия (ландыш, сирень, бузина, копытень) или только его часть (золотая розга, липа).
Существуют особые почки, которые могут в течении многих лет находиться в состоянии покоя. Их называют спящие почки . Для их пробуждения необходим какой-то толчок, стимул. В качестве такого стимула, например, у деревьев может быть повреждение ствола, в результате чего образуется пневая поросль. У кустарников в качестве стимула может послужить их обрезка.
Одновременно с ростом материнского побега развиваются и боковые почки. У них нет периода покоя, и называют их почками обогащения , т.к. из них формируется система побегов обогащения.
В вегетативном размножении растений также велика роль почек. У некоторых растений существуют особые, выводковые почки, которые развиваются в пазухах листьев, в соцветиях, а иногда даже и на самих листьях (например, бриофиллюм). Эти почки отпадая от материнского растения, прорастают, укореняются, после чего из них формируется новая особь.
Размеры и формы почек у различных видов растений могут быть очень разнообразны.
Форма почек бывает следующей (см. рис. ниже):
- острая;
- округлая;
- яйцевидная;
- конусовидная;
- тупая
У деревьев очень крупные почки (в длину более 1 см) у конского каштана и ореха маньчжурского. У бархата амурского — напротив, почки очень мелкие. У робинии или белой акации боковые почки скрыты под поверхностью листового рубца. Да, что говорить, на одном и том же дереве и даже на одном и том же побеге почки могут быть разного размера и формы.
В ходе морфологической эволюции у растений можно наблюдать тенденции к увеличению расчленения тела за счет образования разнообразных ответвлений и выростов. Благодаря этому поверхность организма увеличивается без существенного увеличения его объема. Ветвлением называют образование и характер взаимного расположения новых побегов на стебле, многолетней ветви или корневище. Подробнее о ветвлении я расскажу Вам в следующей статье.
