ЕГЭ по биологии. Практическая подготовка. ДА. Соловков Санкт Петербург бхв петербург 2017 е издание удк 58 59(075. 3) Ббк я C60

28 Глава 1 мочковатая — главный корень развит слабо или отсутствует (пшеница, лук. Мочковатая корневая система в основном образована придаточными и боковыми корнями. Ранее считалось, что у двудольных растений стержневая корневая система, у однодольных мочковатая. В настоящее время установлено, что у многих двудольных растений мочковатая корневая система (лютик, мать-и-мачеха, земляника, подорожник большой и т. д. Строение корня на продольном срезе Корень показан на рис. 1.7. Верхушка корня покрыта корневым чехликом (это живые клетки, которые защищают верхушечную меристему корня. У паразитов и некоторых водных растений чехлик отсутствует. Начиная с верхушки, выделяют перечисленные далее зоны корня. Зона деления — находится сразу под чехликом. В ней расположена верхушечная меристема корня, которая образует новые клетки. Зона роста, в которой также происходит деление клеток, но несколько реже, и где начинается рост и дифференцировка клеток. Зона всасывания, в которой клетки ризо- дермы имеют выросты — корневые волоски, через которые корни растений всасывают из почвы воду и минеральные вещества. Благодаря корневым волоскам поверхность всасывания увеличивается в
10 и более раз. В корневом волоске есть крупная вакуоль, ядро смещено на кончик волоска. Зона проведения и ветвления, в которой происходит образование боковых корней, а также транспорт веществ в стебель и из стебля. Строение корня на поперечном срезе Первичное строение корня. В зоне деления располагаются клетки образовательной ткани, клетки которой интенсивно делятся. В зоне роста отдельные клетки продолжают делиться, а также начинается дифференцировка покровной, основной и проводящей тканей корня. Ризодерма достигает своего полного развития в зоне всасывания, где на ее клетках формируются корневые волоски. Под ризодермой расположена первичная кора, состоящая из тонкостенных живых паренхимных клеток. Центральный цилиндр (осевой цилиндр или стела) начинает дифференцироваться в зоне роста. Его самый наружный слой образует перицикл, который впоследствии будет участвовать во вторичном утолщении корня. Под перициклом расположены Зона проведения
Зона всасывания
Зона роста
Зона деления
Корневой чехлик
Рис. 1.7. Строение корня на продольном разрезе

Ботаника
29 клетки прокамбия, которые дифференцируются в первичные проводящие ткани. Сначала формируется флоэма, затем ксилема (в центре корня. Ксилема образует звезду, между лучами которой расположены клетки флоэмы — так возникает радиальный проводящий пучок. Сердцевина в корне не образуется. Первичное строение корня сохраняется в корне до начала утолщения с помощью вторичных боковых меристем — камбия и феллогена. У однодольных и папоротникообразных первичное строение сохраняется в течение всей жизни, т. к. вторичные меристемы у них в корне отсутствуют. У двудольных и голосеменных по мере роста корень утолщается и приобретает в конечном итоге вторичное строение. Между ксилемой и флоэмой возникает камбий, из клеток перицикла возникает фелло- ген. Ткани первичной коры не могут следовать за вторичным утолщением и погибают, а благодаря работе феллогена на поверхности корня появляется вторичная покровная ткань — перидерма. Вторичная структура корня сохраняется до конца жизни растения. Рост корня В длину рост осуществляется за счет работы верхушечной образовательной ткани корня, в толщину — работает камбий и феллоген. Поглощение корнями воды и минеральных солей происходит всеми зонами корня, но наиболее активно идет в зоне всасывания (рис. 1.8). Из корневых волосков вода и минеральные соли попадают в кору корня, а из нее в ксилему, по которой осуществляется дальнейший транспорт в стебель. Существуют два пути посту- Рис. 1.8. Схема движения веществ по корню от ризодермы к древесине

30 Глава 1 пления воды и растворенных в ней веществ через клеточные стенки (по апопласту) или через живое содержимое клеток по цитоплазматическим канальцам (по сим- пласту. В симпласт вода и растворенные в ней вещества попадают через оболочку и мембрану. Так как концентрация солей снаружи меньше, чем в клетке, вода двигается внутрь клетки. Осмос — это засасывание воды более концентрированным раствором в клетку. Осмотическое давление — это давление изнутри клетки на клеточную стенку водным раствором. Благодаря осмосу создается корневое давление — сила, способствующая одностороннему движению воды по ксилеме снизу вверх (из корня в стебель. Вертикальное перемещение по сосудам возникает в результате совместного действия корневого давления, транспирации и силы сцепления между молекулами воды. Если почва плохо снабжена воздухом, то большинство корней расположено в поверхностном слое почвы (10—15 см в глубину. У пустынных и полупустынных растений в связи стем, что водоносный слой почвы располагается очень глубоко, развиваются либо очень длинные корни — дом (например, верблюжья колючка, либо поверхностные корни, использующие весеннюю влагу и конденсат (кактусы. У водных растений также либо очень длинные, мощные корни, достигающие дна например, у рогоза), либо тонкие, короткие и почти исчезнувшие (у ряски. Дыхание корней Корень поглощает кислород и выделяет углекислый газ в процессе дыхания. Это подтверждается следующим опытом если в пробирку на некоторое время поместить корень растения, затем вынуть его и опустить в пробирку горящую спичку, то спичка практически мгновенно погаснет. Видоизменения корней Некоторые видоизменения корней показаны на рис. 1.9. Рис. 1.9. Видоизменения корня

Ботаника
31 Корнеплод — это орган, в образовании которого участвует нижняя часть стебля и главный корень (морковь, свекла, репа, редис. Основная функция корнеплода — запасание питательных веществ. Корневые клубни или корневые шишки — это утолщение придаточных корней (георгин, батат, чистяк). Основная функция — запас питательных веществ и вегетативное размножение.
Присасывающие корни (корни-присоски) — находятся в воздушной среде и обеспечивают растению возможность подниматься по вертикальным опорам, а также — дополнительное питание (плющ. Бактериальные клубеньки (бобовые) — это утолщения на корнях, внутри которых находятся бактерии. Бактерии переводят азот из атмосферы в вещества, которые усваиваются растением растение дает бактериям органические вещества, те. это пример симбиоза. Воздушные корни — образуются у растений эпифитов (орхидеи. Эти корни свободно висят в воздухе и поглощают воду и минеральные вещества, попадающие на них в виде росы или после дождя. На их поверхности формируется своеобразная покровная ткань (веламен). Дыхательные корни — хорошо развиты у растений, обитающих по болотистым побережьям или в приливно-отливной зоне. Эти корни находятся в наземно- воздушной среде и поглощают из воздуха кислород (болотный кипарис, мангровые деревья.
Столбовидные корни или корни-подпорки — это придаточные корни, которые образуются на горизонтальных ветках дерева. Достигнув почвы, они утолщаются и выполняют роль подпорок (баньян). Влияние человека на корневые системы растений Рыхление — это один из видов обработки почвы, при котором землю не переворачивают, а только разрушают поверхностную корку, что уменьшает испарение воды из глубоких слоев почвы. После рыхления воздух легче проникает в почву, поэтому улучшается дыхание почвенных организмов и корней растений и ускоряется распад мертвых органических останков. Также при рыхлении уничтожаются всходы сорняков. Полив. Должен быть равномерными достаточным. Для каждого растения своя норма. В сельском хозяйстве есть направление — гидропоника, когда выращивание растений осуществляется вводных питательных растворах без почвы. Удобрения. Бывают минеральные и органические удобрения. Минеральные подразделяются на азотные (селитра, мочевина, фосфорные (суперфосфат, двойной суперфосфат, калийные (сульфат калия, хлорид калия, комплексные (содержат фосфор, азот и калий, например нитрофоска) и микроудобрения (содержат микроэлементы цинк, железо, бор, молибден. К органическим относят навоз, торф, птичий помет (гуано. Азотные удобрения отвечают за рост и более быстрое развитие растений (увеличение вегетативной массы. Калийные способствуют улучшению качества плодов, усиливают стойкость растений к некоторым заболеваниям, повышают морозостой-

32 Глава 1 кость и засухоустойчивость. Фосфорные улучшают рост корневой системы, увеличивают урожай и улучшают его качество, ускоряют созревание растений, повышают их устойчивость к засухе. Микроудобрения способствуют синтезу в растении необходимых для роста и развития веществ. Все удобрения вносят в строго определенном количестве. Азотные удобрения вносят весной, калийные и фосфорные — обычно осенью. Применение удобрений возможно в сухом виде (весной перед посевом или осенью при перекопке) ив жидком виде — корневые и внекорневые подкормки вовремя вегетации. Пикировка — это прищипывание кончика главного корня. Применяется при выращивании рассады томатов, капусты, астр и т. д. Вследствие этого главный корень прекращает рост, и растение начинает активно образовывать боковые корни. В целом корневая система такого растения становится более мощной и расположенной в наиболее плодородной части почвы. Побег Это орган, состоящий из стебля, листьев и почек и чаще всего располагающийся в наземно-воздушной среде. Для побега характерно метамерное строение метамерия это закономерная повторяемость строения. Метамером побега является узел с листом и лежащее ниже междоузлие (рис. 1.10). Узел — это участок стебля, на котором находится лист и пазушная почка. Междоузлие это участок стебля между двумя соседними узлами. Угол, образованный листом и расположенным выше стеблем, называется пазухой листа. Разнообразие побегов по положению (рис. 1.11): прямостоячие
— стебель занимает вертикальное положение стелющиеся — стебель занимает горизонтальное положение ползучие — стебель занимает горизонтальное положение, и на нем образуются придаточные корни (луговой чай вьющиеся (фасоль цепляющиеся (чина в зависимости от структуры деревянистые и травянистые в зависимости от степени выраженности междоузлий укороченные и удлиненные. Верхушечная почка
Стебель
Боковая почка
Лист
Узел
Междоузлие
Рис. 1.10. Строение побега

Ботаника
33 Рис. 1.11. Типы побегов Почка Почка — это зачаточный побег. Строение почки Снаружи большинство почек покрыты почечными чешуями, которые защищают почку и предохраняют ее внутреннее содержимое от пересыхания (рис. 1.12). Внутри находятся зачатки всех органов растения зачаточные листья, зачаточный стебель, зачаточные почки. Также внутри почки могут содержаться зачатки будущих цветков. На вершине зачаточного стебля расположен конус нарастания — это образовательная ткань. Виды почек По положению на стебле бывают верхушечные (на вершине побега) и боковые или пазушные почки (расположены в пазухе листьев. По наличию или отсутствию почечных чешуй — закрытые (почечные чешуи есть — дуб, тополь, липа) или открытые почки (почечных чешуй нет — клевер, крушина, элодея). По характеру внутреннего содержимого — вегетативные, генеративные (цветочные, у вишни) и смешанные почки (бузина, сирень. Вегетативные почки содержат зачатки только вегетативных органов, генеративные — только генеративных, смешанные и генеративных, и вегетативных.

34 Глава 1 Рис. 1.12. Строение почек По количеству в узле — одиночные (береза, дуб, сериальные (почки образуют вертикальный ряд в узле жимолость) и коллатеральные (почки образуют горизонтальный ряд в узле чеснок) почки. Часто у растений образуются придаточные почки, построению ничем не отличающиеся от других почек. Они находятся на междоузлиях стеблей, на листьях и на корнях. Основная роль придаточных почек заключается в обеспечении вегетативного возобновления и вегетативном размножении (например, у корнеотпрысковых растений. Также бывают спящие почки, располагающиеся на стебле, ноне раскрывающиеся сразу после образования. Они являются как бы резервом побега (именно из-за наличия спящих почек тополя формируют новые побеги после сильной обрезки. Лист Лист — это вегетативный орган растения, занимающий боковое положение и осуществляющий воздушное питание растений. В отличие от других вегетативных органов, для листа нехарактерен неограниченный (те. в течение всей жизни) рост. Функции фотосинтез транспирация (испарение воды газообмен.

Ботаника
35 Внешнее строение листа Лист состоит из основания, черешка, листовой пластинки и прилистников рис. 1.13). Основание — это часть листа, с помощью которой лист прикреплен к стеблю. Если основание разрастается и охватывает стебель, то образуется влагалище листа (пшеница, кукуруза, пырей. Рис. 1.13. Внешнее строение листа Черешок — это участок листа от основания до листовой пластинки. Он усиливает механическую прочность пластинки. Если черешок есть, лист называется черешковым (липа, клен, если отсутствует — сидячим (алоэ, лилия. Листовая пластинка — это самая широкая часть листа. Она выполняет функцию фотосинтеза и представляет собой основную часть листа, но может отсутствовать чина луговая. Прилистники могут быть развиты (горох, быть опадающими (липа) или отсутствовать (капуста. Часто прилистники зеленые и фотосинтезируют (чина, иногда видоизменены в колючки и выполняют защитную функцию (желтая акация. Прилистники могут срастаться, охватывая стебель — при этом образуется раструб (щавель. Типы листьев В зависимости от количества листовых пластинок, листья делят на простые (одна листовая пластинка, между ней и черешком нет сочленения) и сложные (одна или много листовых пластинок, обособленных от общего черешка — рахиса). По характеру листовой пластинки среди простых листьев выделяют перисто- и паль- чатолопастные, перисто- и пальчатораздельные, перисто- и пальчаторассечен- ные листья. Среди сложных листьев (рис. 1.14) выделяют тройчатые (клевер, земляника, кислица, пальчатосложные (конский каштан, парноперистые (желтая акация) и непарноперистые (ясень, рябина.

36 Глава 1 Рис. 1.14. Типы сложных листьев
Жилкование Это расположение проводящих пучков (жилок) в листовой пластинке. Жилкование бывает (рис. 1.15): перистое (сирень, береза, липа пальчатое (манжетка, клен дуговое (подорожник большой, ландыш параллельное (рожь, кукуруза, мятлик). Рис. 1.15. Типы жилкования Листорасположение Листорасположение — это порядок размещения листьев на стебле. Различают рис. 1.16): очередное листорасположение — от каждого узла отходит только один лист береза, тополь, дуб супротивное листорасположение — от каждого узла отходит два листа (сирень, клен, бузина мутовчатое листорасположение — от каждого узла отходит три и более листьев олеандр, вороний глаз, элодея).

Ботаника
37 Рис. 1.16. Типы листорасположения Листовая мозаика Листовая мозаика — это расположение листьев растений водной плоскости. Листья в мозаике расположены горизонтально, при этом листья имеют разные размеры и практически не затеняют друг друга, что позволяет максимально полно использовать солнечную энергию. Чаще всего листовая мозаика встречается угори- зонтально расположенных побегов. Внутреннее строение листа Снаружи листа находится покровная ткань — эпидерма (рис. 1.17). Она состоит из одного ряда прозрачных, плотно соединенных между собой клеток. В эпидерме находятся устьица, через которые происходит испарение воды и газообмен. Устьица располагаются в основном с нижней стороны листа (у водных растений сплаваю- щими листьями (кувшинка, наоборот, устьица, в основном, расположены наверх- ней стороне листьев. Покровная ткань листа выделяет особый слой, состоящий из восков, — кутикулу, что уменьшает испарение с поверхности листа. Рис. 1.17. Внутреннее строение листа

38 Глава 1 Также эпидерма может иметь одноклеточные или многоклеточные выросты (волоски, которые могут быть образованы живыми или мертвыми клетками. Волоски защищают лист от поедания (крапива) или от излишнего испарения (коровяк медвежье ухо, отвечают за выделение эфирных масел (герань) или запасание воды. Между верхней и нижней эпидермой расположена основная ткань листа (мезофилл, которая состоит из столбчатой и губчатой паренхимы (хлоренхимы. Столбчатая (палисадная) паренхима расположена под верхней эпидермой и образована клетками, вытянутыми в перпендикулярном направлении к эпидерме. Ее клетки обычно образуют 1—2 ряда и содержат большое количество хлоропластов. У некоторых растений (например, у эвкалипта, гладиолуса) столбчатая паренхима расположена и под верхней, и под нижней эпидермой. Губчатая паренхима находится под столбчатой тканью и состоит из рыхло расположенных клеток с большим количеством межклетников. Жилки листа представлены проводящими пучками закрытого типа, причем ксилема располагается ближе к верхней поверхности листа, а флоэма — ближе к нижней. Снаружи проводящего пучка обычно располагается склеренхима (волокна, а над и под пучком — колленхима. Строение листьев одного итого же растения может отличаться в зависимости оттого, где они расположены — на свету или в тени. Световые листья (расположенные на свету) отличаются хорошо развитой столбчатой тканью, клетки которой становятся более длинными, и большим количеством проводящих пучков по сравнению с теневыми. В листьях водных растений очень сильно развиты межклетники. Если листья полностью погружены вводу, устьиц и столбчатых клеток у них нет. Процессы, происходящие в листе Фотосинтез — это процесс образования органических веществ из неорганических при помощи солнечного света. Характерен для растений, сине-зеленых водорослей и некоторых бактерий. Для фотосинтеза необходимо наличие зеленого пигмента — хлорофилла. Газообмен растений осуществляется в листьях через устьица. Днем в растение поступает и углекислый газ, и кислород, выделяется и кислород, и углекислый газ, те. днем в клетках растений параллельно идут два процесса — фотосинтез и дыхание. Ночью фотосинтез не происходит, в клетках происходит дыхание (в основном за счет кислорода, содержащегося в межклетниках). Испарение воды (транспирация. Выделение воды растением происходит через устьица эпидермы. Основной орган транспирации — лист. При транспирации происходит охлаждение растения, что спасает от перегрева, кроме того, поддерживается непрерывный ток воды из корней к листьям. Когда очень жарко, замыкающие клетки устьиц закрываются, и испарение уменьшается. От излишнего испарения растения могут защищаться следующим образом уменьшение и (или) видоизменение листовой пластинки (ковыль, кактус хорошо развитая кутикула (агава

перейти в каталог файлов