11809 (Анатомическое строение растений)

Московский государственный университет леса

Контрольная работа №1

по дисциплине «Ботаника»

Вариант №8

Москва 2 января 2011 год.

1. Распространение плодов и семян. Понятие диаспоры

В начале XX века шведский ботаник Р.Сернандер дал любым частям растений, с помощью которых они способны расселяться общее название диаспор. В качестве диаспор могут выступать семена, плоды , соплодия , части вегетативного тела и даже целые растения.

Существуют два основных пути распространения диаспор. Автохория – наиболее простой способ распространения, осуществляемый без посредников. Аллохория – распространение с помощью различных внешних агентов - ветра, воды, животных, человека и т.д.

Растения соответственно называются автохорами и аллохорами .

Плоды и семена автохоров рассеиваются сравнительно недалеко от материнского растения, обычно не больше нескольких метров от него. Группа автохорных растений разделяется на механохоры и барохоры .

Плоды многих механохоров вскрываются по гнездам или створкам, причем семена из них высыпаются. Так обстоит дело у фиалки трехцветной (Viola tricolor). Некоторые механохоры активно разбрасывают семена благодаря специальным приспособлениям в плодах, в основе которых лежит повышенное осмотическое давление клеток основной ткани. Наиболее обычные растения такого рода - недотрога обыкновенная (Impatiens nolitangere). На небольшие расстояния могут "отползать" упавшие на землю плоды некоторых клеверов вследствие гигроскопических движений зубцов чашечки, прикрепленной к плоду.

К барохорам относятся растения, обладающие тяжелыми плодами и семенами. К ним можно отнести желуди дуба (Quercus) , плоды грецкого ореха (Juglans regia). Эти семена осыпаются с материнского растения и оказываются в непосредственной близости от своих родителей.

Существуют четыре основных способа аллохории. Это анемохория, зоохория, гидрохория и антропохория.

Семена анемохоров переносятся движением воздуха. Для невскрывающихся плодов анемохоров характерны разнообразные летательные приспособления: летучки, крылатки и т.д. Классический пример растений, имеющих плоды-летучки, - одуванчик (Taraxacum officinale).Приспособлениями к анемохорному распространению обладают не только плоды, но и семена. При этом плоды, содержащие такие семена, обязательно вскрываются, а высыпающиеся семена разносятся ветром. Например тополевый пух, являющийся опушением мелких семян тополя (Populus) и легко разносящий их даже при слабом ветре.

Плоды гидрохоров , распространяющиеся с помощью воды, снабжены плотным малопроницаемым для воды эндокарпием , волокнистым легким мезокарпием , а также воздухоносными полостями, поддерживающими плод на плаву. Наиболее известным тропическим гидрохором является кокосовая пальма (Cocos nucifera) , заселившая тропические побережья всех океанов. Плоды пресноводных гидрохоров нередко снабжены плавательными поясками из опробковевшей ткани и плотной кожурой. Большинство водных и прибрежноводных растений нашей флоры относится к этой экологической группе, например частуха подорожниковая (Alisma plantago-aquatica) , вех ядовитый (Cicuta virosa) и многие другие. Зоохорными называются способы распространения плодов и семян с помощью животных. Есть плоды, прикрепляющиеся к шерсти и ногам животных с помощью различных прицепок, крючков, шипов, а также благодаря клейкой поверхности или железистому опушению - экзозоохория. Классические экзозоохоры - виды лопуха (Arctium) , чьи соплодия , обладающие очень цепкими щетинками обвертки, легко переносятся шерстью животных. Столь же часто плоды и семена расселяются эндозоохорно. Млекопитающие, птицы и насекомые поедают их и разносят на значительные расстояния. Обычными эндозоохорами являются сочные плоды и ягоды наших лесов, например толокнянка. Антропохория среди растений тесно связана с деятельностью человека. В частности, антропохорами являются все сорные растения, а также такие мусорные растения, как крапива (Urtica dioica) . К группе антропохорных растений примыкают и культурные растения, занимающие огромные площади возделываемых земель на всех материках.

2. Почки и их типы. Происхождение и функции покоящихся, придаточных и спящих почек

Почка представляет собой сильно укороченный побег с зачаточными листьями или репродуктивными органами. Почки могут быть вегетативные, имеющие зачатки побега и листьев; генеративные, несущие зачатки цветка или соцветия, смешанные. По местоположению различают почки верхушечные (на конце побега) и пазушные (в узлах между черешком листа и стеблем).

По функциональному значению выделяют спящие почки, которые не распускаются ежегодно и остаются живыми в течение многих лет. А просыпаются при удалении вышерасположенной части стебля. Из них образуется поросль. Придаточные почки формируются внутри стеблей, листьев, корней из клеток различных тканей и обеспечивают вегетативное размножение. Покоящиеся почки образуются на тех органах, которые не отмирают за зиму или в период засухи. Для них обязателен период покоя, затем они обеспечивают многолетние существование древесных или травянистых растений.

3.Поисхождение, функции и морфологическое строение цветка. Стерильные и фертильные части цветка. Андроцей, гинецей и их функции

Цветок – орган семенного размножения покрытосемянных растений. В цветках происходит образование микро- и мега- спор, гамет, опыление, оплодотворение, развитие зародыша и образование плода с семенами. Цветок состоит из цветоножки, цветоложа, околоцветника, андроцея и гинецея. Цветоножка – междоузлие под цветком, оно соединяет его со стеблем. Цветки без цветоножек называются сидячими. На цветоножке могут располагаться листочки называемые прицветником. Цветоложе это расширенная часть цветоножки, к которой крепятся все остальные части цветка. Большинство растений имеют цветки с пестиками и тычинками и являются обоеполыми. Некоторые растения имеют однополые цветки. В зависимости от симметрии различают актиноморфные, зигоморфные и ассиметричные. Околоцветник бывает простым и двойным, двойной околоцветник состоит из чашечки и венчика, чашечка в основном выполняет защитную функцию состоит из чашелистиков чаще окрашенных в зеленый цвет, они могут быть свободными и сросшимися (как у бобовых) и образуют спаянную или колокольчатую чашечку. В некоторых группах растений чашечка редуцируется (зонтичные) или видоизменяется (сложноцветные). Венчик имеет разнообразную окраску и по размерам, как правило, значительно превосходит чашечку. Он состоит из лепестков. Лепестки у насекомоопыляемых растений окрашены в яркие цвета. У ветроопыляемых невзрачные или отсутствуют. Простой околоцветник состоит из одинаковых листочков и характерен для большинства однодольных, а также некоторых двудольных. Он чаще бывает венчиковидным (яркоокрашенным) и иногда чашечковидным (зеленым). Совокупность тычинок в цветке называют андроцеем. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника.

Пыльник образован из двух половинок, каждая из которых представлена двумя микроспорангиями (пыльцевыми мешками) В пыльцевом мешке формируется спорогенная ткань, формирующая микроспоры (пыльцевые зерна), причем при их образовании происходит процесс мейоза. Пыльцевое зерно гаплоидно, имеет две оболочки и переносится по воздуху. В нем развивается мужской гаметофит, который очень редуцирован и состоит из 2 клеток: вегетативной и генеративной.

Генеративная клетка заменяет антеридий и дает начало двум спермиям – мужским гаметам, в отличие от сперматозоидов, лишенным жгутиков. Из вегетативной клетки впоследствии образуется пыльцевая трубка. Гинецей - это совокупность плодолистиков в цветке, образующих один или несколько пестиков. Гинецей может состоять из свободных плодолистиков, каждый из которых образует пестик. Такой тип гинецея характерен для примитивных цветковых (лютиковые, бобовые). В процессе эволюции плодолистики срослись между собой и образовали более сложный тип гинецея.

Количество плодолистиков, сформировавших такой гинецей, можно определить по числу столбиков на одной завязи, количеству лопастей рыльца, числу гнезд завязи. В типичном случае пестик дифференцируется на завязь, столбик и рыльце. В зависимости от типа цветоложа завязь может занимать разное положение по отношению к другим органам цветка.

Внутри завязи располагаются семязачатки, число которых может варьировать от одного до нескольких миллионов. Семязачаток (мегаспорангий) – многоклеточное образование семенных растений, из которого впоследствии развивается семя. Семязачаток снаружи окружен покровами, которые на верхушке не смыкаются, образуя узкий канал – микропиле (пыльцевход). Через микропиле пыльцевая трубка проникает к зародышевому мешку. Из одной диплоидной клетки семязачатка в результате мейоза образуются 4 гаплоидные мегаспоры. Три из них отмирают, а одна продолжает развитие. Она трижды делится митотически, в результате чего формируются 8 гаплоидных ядер. Два из них сливаются в центре, образуя диплоидное ядро. Так возникает женский гаметофит, называемый зародышевым мешком. В зрелом женском гаметофите находятся яйцеклетка, диплоидная центральная клетка и ряд дополнительных клеток. Фертильные части цветка (тычинка, пестик). Стерильные части цветка (чашечка, венчик, околоцветник).

4.Видоизменения клеточной оболочки и процессы, вызывающие одревеснение, кутинизацию, опробкование, ослизнение и минерализацию

Клеточная оболочка – это структурное образование, располагающееся по периферии клетки, придающее клетке прочность, сохраняющее ее форму и защищающее протопласт.

Диффенциация многих клеток сопровождается изменением химического состава их оболочек, что придаёт им специфические свойства, позволяющие выполнять специальные функции.

Одревеснение (лигнификация) – связана с отложением в клеточной оболочке лигнина – высокополимерного аморфного, не растворимого в воде вещества фенольной природы. Инкрустируя клеточную оболочку, лигнин вытесняет находящийся между микрофибриллами целлюлозы матрикс. Интенсивность одревеснения разных слоёв клеточной оболочки увеличивается по мере уменьшения в них количества целлюлозы. Наиболее сильно одревесневает серединная пластинка, которая может накапливать от 60% до 90% всего лигнина оболочки. Лигнифицированая оболочка теряет эластичность, поэтому одревеснение начинается после окончания роста клеток. Оболочка приобретает твердость, но становится более хрупкой, что увеличивает ее прочность на сжатие, но уменьшает прочность на изгиб. Такие особенности оболочек важны для клеток механических и водопроводящих тканей.

Опробкование (суберинизация) – связана с накоплением в оболочке суберина, состоящего в основном из насыщенных жирных кислот, в том числе из феллоновой кислоты. Суберин устойчив против сильных окислителей, но растворяется в кипящих растворах щелочей. Процесс суберинизации представляет собой отложение во вторичной оболочке пластинок суберина, чередующихся со слоями воска. Суберенизированные оболочки не проницаемы для воды и газов, поэтому опробковевшая клетка быстро отмирает. Суберинизации подвергаются клетки феллемы (внешнего слоя вторичной покровной ткани – перидермы) и эндодермы корня, что связано с защитой растения от потери воды. Нередко этот процесс происходит близ мест повреждения. Опробковевшие клетки создают преграду на пути проникновения в растение гиф паразитических грибов, бактерий и вирусов.

Кутинизация связана с отложением внутри клеточной стенки и выделением на ее поверхности кутина. В химическом отношении,кутин сходен с суберином, но отличается от него составом жирных кислот, среди которых нет феллоновой кислоты. В отличие от суберина, кутин не растворяется в концентрированных кипящих щелочах. Кутинизация свойственна наружным стенкам клеток эпидерма, кутинизируются оболочки клеток семенной кожуры, а так же стенки клеток ассимиляционной ткани листьев, отграничивающих крупные межклетники и воздухоносные полости. Химические компоненты кутина, синтезируемые протопластом эпидермальных клеток, проходят через их наружную стенку в виде полужидкого продукта. На воздухе они окисляются, полимеризуются и затвердевают, образуя кутикулу. На поверхности кутикулы обычно откладывается воск, представляющий собой, как и кутин – липидный компонент клеточной оболочки. Иногда кутин остаётся внутри клеточной оболочки, образуя кутинизированный слой, содержащий наряду с кутином также целлюлозу, пектиновые вещества и воск. Кутинизация способствует уменьшению транспирации, однако в отличие от суберина, кутин склонен к некоторому набуханию, поэтому через кутикулу растение всё же теряет некоторое количество воды.

Ослизнение – этот процесс связан с химическим преобразованием целлюлозы в результате чего образуются углеводы – пентозаны, гексозаны и их производные. Эти вещества не растворимы в спирте, эфире, сероуглероде. В воде они сильно набухают. Так как при набухании разные вещества имеют разную концентрацию, их делят на сильно расплывающиеся слизи и более клейкие, вытягивающиеся в нити камеди. Чётких различий между ними нет. Сухие слизи и камеди приобретают роговую консистенцию, но при набухании вновь становятся желеобразными. Ослизнение клеток корневого чехлика выполняет функцию «смазки» при проникновении растущего кончика корня вглубь почвы и усиливает поступление в корень воды. Набухшие семена с ослезнившейся кожурой лучше прикрепляются к почве.