КАК УСТРОЕНЫ РАСТЕНИЯ
На основе строения вегетативного тела и органов размножения растения подразделяют на две большие группы: низшие и высшие. Низшие растения более примитивны и однообразны по строению. В связи с преимущественно водным образом жизни их тело представляет собой однородное слоевище и слабо дифференцировано или не дифференцировано вовсе на органы и ткани. К этой группе относят бактерии, водоросли, грибы и лишайники. У высших растений вегетативное тело дифференцировано на органы, а органы — на ткани, и лишь мхи не имеют такого органа, как корень, его заменяют ризоиды — выросты клеток кожицы. Органом принято называть часть организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции. В соответствии с двумя главными функциями: поддержания жизни данной конкретной особи и воспроизведения ее в ряду последующих поколений — выделяют вегетативные и репродуктивные органы. Основные вегетативные органы растений — корень, стебель и лист — появились в результате дифференциации первоначально однородного тела низших растений — таллома (слоевища). К генеративным органам относятся цветки и плоды.
КОРЕНЬ
Корень выполняет разнообразные физиологические и механические функции. Важнейшие из них следующие: поглощение воды, минеральных и отчасти органических веществ из почвы и передача их в стебель и листья; закрепление растений в субстрате; синтез новых органических веществ; связь растений с организмами, населяющими почву (микориза); накопление запасных веществ; вегетативное размножение. Корневая система растений проникает у различных видов на разную глубину, например у ржи, пшеницы и овса на глубину до 100—150 см, кукурузы — до 150—200 см, люцерны — до 10 м, в рекордных случаях — до 15 м и больше (верблюжья колючка).
Корни растений представляют очень большое разнообразие по способу ветвления, морфологии и экологическим типам. В зависимости от происхождения различают главный корень, корни боковые и придаточные. Главный корень возникает только из зародышевого корешка семени. Придаточные берут начало от многих органов растения: стеблей, листьев, клубней, луковиц, но только не от зародышевого корешка и не от главного корня и его системы. От главного и придаточного корней отходят соответственно боковые корни — оси второго и последующих порядков. Если главный корень превосходит боковые по длине и толщине, то такая корневая система называется стержневой (рис. 1, а). Стержневая корневая система встречается у голосеменных растений (сосна, ель и др.), а также у покрытосеменных из класса двудольных. Стержневые корни, ветвящиеся в верхних слоях почвы, называются ветвистыми, а в случаях, когда ветвление начинается на глубине, — неветвистыми. Однодольные растения стержневых корней не имеют.
Придаточные корни наиболее часто образуются у растений при повышенной влажности окружающей среды. Система придаточных корней в основном развивается у однодольных (злаков, осок, лилейных и др.), редко у двудольных (лютик). Обычно они формируют мочковатую корневую систему (рис. 1, б), которая состоит из пучка (мочки) корней почти одинаковой длины и толщины, которые называются мочковатыми корнями.
У ряда растений (свеклы, моркови, редьки и др.) корень выполняет функции вместилищ запасных питательных веществ и называется корнеплодом. Чаще всего он встречается у двулетних растений.
К подземным частям растений также относятся видоизмененная часть стебля — корневище (рис. 2, б, в), которое в отличие от корня имеет на поверхности буроватые чешуйчатые и пленчатые зачаточные листья. У многих растений они отпадают и оставляют после себя небольшие рубцы. Кроме того, корневище в отличие от корня имеет маленькие почки в виде глазков. Части старого корневища постепенно отмирают и разрушаются, в то время как противоположный, молодой участок постоянно растет. Корневища живут долго (в отдельных случаях 20—25 лет). Различают вертикальные (валериана) и горизонтальные (аир) корневища.
У некоторых растений вегетативные органы представлены клубнями (рис. 2, а) — сильно укороченными, шаровидно утолщенными корневищами. Клубни могут быть надземными и подземными.
К подземным частям растений относятся также луковицы (рис. 2, г, д) — укороченные, видоизмененные побеги, которые состоят из недоразвитых сильно укороченных стеблей (донец), несущих многочисленные тесно сближенные листья. На вершине каждого донца находится почка, которая развивается в цветоносный побег. Луковицы некоторых растений называют клубнелуковицами. Они по внешнему виду похожи на луковицы, но по строению являются все же клубнями, так как у них вздута стеблевая часть — донце, в котором и откладываются запасные вещества, а чешуи сухие пленчатые, без запасных веществ. К таким растениям относятся виды шафрана, гладиолуса, безвременника.
Формы корней исключительно многообразны и бывают настолько причудливы, что трудно поддаются геометрическому описанию. Важнейшие из них следующие: нитевидные, шнуровидные, бичевидные, конусовидные, веретеновидные, реповидные, редьковидные, клубневидные и др.
СТЕБЕЛЬ
Стебель представляет собой ось побега, слагающуюся из узлов и междоузлий. Основные функции стебля — опорная и проводящая. Через стебель осуществляется связь между корнями и листьями. Кроме того, в стебле нередко откладываются запасные питательные вещества. Стебель, как и корень, может быть органом вегетативного размножения.
Различают прямостоячие, (наперстянка, полынь обыкновенная), приподнимающиеся, или восходящие (толокнянка, чабрец), цепляющиеся (горошек мышиный, чина луговая), ползучие (плаун булавовидный, лютик ползучий) и вьющиеся (лимонник китайский) стебли (рис. 3). Растения с вьющимися стеблями называют лианами. Растения с цепляющимися стеблями отличаются от вьющихся тем, что не обвивают другие стебли, а цепляются за соседние растения, стены и другие предметы при помощи специальных усиков, шипиков, прицепок.
В сечении стебли (рис. 4) бывают округлыми (кукуруза, ромашка и др.), округлыми, полыми внутри вследствие разрушения сердцевины (конский щавель, лютик). Если же сердцевина не образуется, как у злаков (рожь, пшеница) стебель называют соломиной. Трехгранный стебель — у осоки, ландыша, четырехгранный — у большинства растений семейства губоцветных, ребристый — у валерианы, хвоща, сплюснутый стебель имеет аир.
Места прикрепления листьев называют узлами, а расстояния между узлами — междоузлиями. Если каждый узел несет по одному листу — это очередное расположение листьев, по два (обычно друг против друга) — супротивное расположение, а если в одном узле три и более листьев, то такое расположение называют мутовчатым (рис. 5).
Растения, имеющие зеленый стебель, который образуется весной и отмирает осенью, называют травянистыми. Исключение составляют вечнозеленые травянистые растения, у которых надземный стебель зимует (бадан толстолистный, плаун булавовидный). Травянистые растения бывают однолетние, двулетние и многолетние.
Растения с деревянистыми стеблями (стволами), от которых отходят ветви, называются деревьями, а деревянистые растения, не имеющие ствола, называются кустарниками. Одно и то же растение может иметь вид дерева или кустарника (черемуха, облепиха, ольха и др.). У полукустарников нижняя часть стебля деревянистая, а верхняя — травянистая (рута, чабрец и др.).
ПОЧКИ
Почки обычно расположены на стебле и представляют собой видоизмененные укороченные побеги. Они могут быть верхушечными, пазушными (рис. 6). Почки, из которых образуются листья, называются вегетативными или листовыми; те, из которых образуются цветки, — генеративными или цветочными.
Кроме того, почки могут развиваться не в пазухах листа, а на корнях, листьях или стеблях. Такие почки называют придаточными.
ЛИСТ
Листья являются органами воздушного питания растений. В листьях происходит фотосинтез, дыхание и транспирация. Лист у большинства высших растений состоит из широкой плоской части — пластинки и узкой, стеблевидной — черешка. Лист, у которого черешок отсутствует, называется сидячим. Сидячий лист может быть стеблеобъемлющим. Лопасти, образующиеся у основания стеблеобъемлющего листа, называются ушками. Если черешок на некотором протяжении срастается со стеблем, такие листья называются сбегающими. Нередко у основания черешка расположены листовые органы, именуемые прилистниками. Прилистники имеют растения из семейств бобовых, розоцветных и др.
В зависимости от условий и в связи с выполнением разнообразных функций части листа могут подвергаться всевозможным структурным и морфологическим изменениям.
По строению листья делятся на простые и сложные. Простой лист обычно имеет одну простую или слегка расчлененную пластинку с черешком или без него; в период листопада такой лист опадает целиком. Сложный лист имеет несколько пластинок, которые прикреплены к одному общему черешку, листочки сложного листа опадают независимо друг от друга.
По форме простые листья делятся на линейные, ланцетные, овальные, яйцевидные, обратнояйцевидные, сердцевидно-яйцевидные, почковидные, щитовидные, округлые, ромбические, стреловидные, копьевидные, игольчатые (рис. 7).
Края лис
очередь подразделяющиеся на: лопастные (надрезы листовой пластинки достигают 1/4—1/3 их ширины), которые бывают пальчато-лопастными (черная смородина) и перисто-лопастными (белена); раздельные (надрезы листовой пластинки более глубокие, но не достигают главной жилки или черешка), которые бывают перисто-раздельными (одуванчик) и пальчато-раздельными (живокость высокая); рассеченные (надрезы листовой пластинки достигают главной жилки или черешка), которые бывают пальчато-рассеченными (лютик) и перисто-рассеченными (валериана).
Сложные листья (рис. 10) делятся на перисто-сложные, пальчато-сложные, тройчатые. У перисто-сложных листьев отдельные листочки располагаются парами по всей длине от главного черешка, у пальчато-сложных — отдельные листочки прикреплены вместе к концу общего главного черешка, у тройчатых листьев от конца главного черешка отходят только три листочка. Перисто-сложные листья бывают непарноперистыми — общий черешок заканчивается одним листочком и парноперистыми — нет верхушечного листка, а черешок заканчивается усиком или колючкой.
На поверхности пластинки листа, особенно снизу, хорошо заметны жилки. Различают следующие основные типы жилкования листьев: перисто-краевое, перисто-петлевидное, перисто-сетчатое, пальчато-краевое, пальчато-петлевидное, пальчато-сетчатое, параллельное, дуговидное (рис. 11).
Поверхность листьев и другие части растений могут иметь опушение. Волоски бывают простые, ветвистые, звездчатые, железистые, жгучие.
У ряда растений встречаются видоизмененные листья, выполняющие другие функции, как, например, колючки у барбариса, усики у гороха.
ЦВЕТОК
Цветок является органом размножения у покрытосеменных растений и представляет собой укороченный побег с видоизмененными листьями. Цветки образуются из цветочных почек. Они могут быть одиночными или собранными в соцветия.
В цветке различают цветоложе, чашечку, венчик, пестик и тычинки. Цветоложе — небольшая стеблевая часть цветка, на которой расположены остальные его части. Наружным кругом в цветке будет чашечка, обычно окрашенная в зеленый цвет; отдельные части чашечки называются чашелистиками. Вторым кругом является венчик, обычно ярко окрашенный; части венчика называются лепестками.
По форме венчика различают цветки двугубые, колесовидные, колокольчатые, воронковидные, трубчатые, лейковидные.
Лепестки, как и чашелистики, могут срастаться между собой, и тогда мы имеем сростнолистную чашечку и сростнолепестный венчик. Если лепестки несросшиеся, венчик называется свободнолепестным. Чашечка и венчик вместе образуют околоцветник. У раздельнолепестного венчика нижняя часть лепестка сильно сужена, а верхняя — широкая. Узкая часть называется ноготком, широкая — пластинкой или отгибом. У сростнолепестного венчика нижняя часть называется трубкой, верхняя — отгибом. Место соединения отгиба с трубкой — зев.
Внутри венчика находятся тычинки, состоящие из пыльника и нити. В центре цветка — пестик. Пестик состоит из завязи (нижняя расширенная часть), столбика и рыльца. Завязь может быть нижней, когда находится под чашечкой и венчиком, и верхней, когда находится над чашечкой и венчиком, помещаясь внутри околоплодника. Пестиков, как и тычинок, может быть много (лютик).
Цветки, у которых чашечка и венчик отсутствуют, называются голыми, или цветками без околоцветника.
Цветки бывают правильные и неправильные. Цветки с правильным венчиком можно разделить через центр во всех направлениях на две равные части, с неправильным венчиком — только в одном направлении.
Цветки бывают двуполыми, когда в каждом отдельном цветке имеются и пестик и тычинки, и однополыми, когда каждый цветок имеет либо тычинки, либо пестик. Если у растений с однополыми цветками тычиночные и пестичные цветки находятся на разных особях, то такие растения называются двудомными. Если тычиночные и пестичные цветки расположены на одних и тех же экземплярах, то такие растения называют однодомными.
СОЦВЕТИЕ
Два и более цветка, собранные на одном стебле, образуют соцветие. Соцветия (рис. 12) делятся на простые (кисть, колос, початок, щиток, сережка, метелка, зонтик, головка, корзинка) и сложные (сложный колос, сложный зонтик, сложный щиток).
Кисть (racemus, botrys) — на удлиненной главной оси соцветия размещены на цветоножках на равном расстоянии друг от друга одиночные цветки (черемуха).
Колос (spica) — на удлиненной главной оси соцветия размещены сидячие цветки (подорожник, многие виды злаков).
Початок (spadix) — колос с утолщенной мясистой осью, густо покрытый цветками. Початок обычно имеет покрывальце, образованное из широкого верхушечного листа (женское соцветие кукурузы).
Щиток (corymbys) — кисть, у которой нижние цветоножки длиннее верхних, все цветки размещены на одном уровне (валериана).
Сережка (amentum) — несет только однополые цветки и имеет обычно поникающий вид, после цветения или созревания плодов опадает вместе с осью (тополь, береза).
Метелка (panicula) — соцветие, главная ось которого несет боковые ветвящиеся оси, заканчивающиеся цветками. В целом соцветие имеет пирамидальное очертание и напоминает сложную кисть (многие виды злаков).
Зонтик (umbella) — главная ось соцветия очень укороченная, от нее отходят цветоножки, которые образуют лучи зонтика. При основании лучей зонтика обычно имеется кольцо прицветников, которые образуют обертку (чистотел).
Головка (capitulum) — соцветие с укороченной кистью и тесно скученными сидячими или почти сидячими цветками (чабрец).
Корзинка (calathidium) — соцветие, у которого ось сильно расширена и образует цветоложе, на котором сидят цветки. По краю цветоложа размещены листочки, образующие обертку (растения семейства сложноцветных).
Сложный колос (spica composita) — соцветие, на главной оси которого сидят простые колосья (колоски), а не цветки (пшеница, рожь).
Сложный зонтик (umbella composita) — соцветие, у которого на оси первого порядка сидят не цветки, а оси второго порядка, несущие простые зонтики. Нередко у основания лучей первого порядка верхушечные листья образуют обертку, у основания лучей второго ряда — оберточки (укроп, тмин).
Сложный щиток (corymbys composita), иначе щитовидная метелка (бузина, калина).
ПЛОДЫ
Плод состоит из семян и окружающего их околоплодника. Плод развивается из завязи. Завязь бывает одногнездная и многогнездная.
Различают два основных типа плодов: плоды сочные и плоды сухие. К сочным плодам относятся костянка и ягода (рис. 13).
Костянка — односеменной плод, у которого околоплодник распадается на три слоя: наружный, средний и внутренний (слива, вишня). Бывают костянки с несколькими косточками (жостер слабительный — 4, толокнянка — 5).
Ягода — многосеменной плод, у которого околоплодник сочный и мягкий (черника, виноград).
Сухие плоды: листовка, боб, стручок, стручочек, коробочка, зерновка, семянка, орех, многоорешек, двусемянка, крылатка и другие (рис. 13).
Листовка — одногнездный, многосеменной плод, раскрывающийся одной продольной щелью, образован из одного плодолистика.
Боб — одногнездная коробочка, которая раскрывается по двум швам — спинному и брюшному (горох, солодка, донник).
Стручок — двугнездный, многосеменной плод, раскрывающийся двумя створками, между которыми помещается пленчатая перегородка с семенами, образован из двух плодолистиков (желтушник).
Стручочек — короткий, но широкий стручок.
Коробочка — сухой плод, внутри которого свободно лежат семена (белена, зверобой).
Зерновка — сухой плод, у которого семя плотно срослось с околоплодником (пшеница, ячмень, кукуруза).
Семянка — односеменной плод с твердым околоплодником, в котором семя лежит свободно (подсолнечник, ромашка).
Орех — односеменной плод с деревянистым околоплодником.
Многоорешек — плод, распадающийся при созревании на много орешков.
Двусемянка — плод, распадающийся в зрелом состоянии на две семянки.
Крылатка — семянка с перепончатым придатком.
Кроме перечисленных плодов, называемых настоящими или истинными, у некоторых растений встречаются так называемые ложные плоды. В отличие от настоящих плодов, образующихся из оплодотворенных завязей, в образовании ложных плодов, кроме завязи, принимает участие цветоложе (плоды земляники, шиповника).