Видоизменения органов растений. Видоизменения листьев Видоизменения растений

Гомологичные и аналогичные органы.

У растений различают гомологичные и аналогичные органы.

Гомологичные органы имеют одинаковое происхождение, но могут различаться формой и выполняемыми функциями, например луковица и корневище .

Аналогичные органы , наоборот, внешне сходны, выполняют одинаковые функции, но имеют разное происхождение, например колючки барбариса и боярышника .

корнеплоды

Примеры аналогичных органов

Морфология растений представляет много примеров аналогичных органов , т . е . таких образований , происхождение которых различно , но функции одинаковы . Так , корни аналогичны ризоидам , колючки - шипам , семена - спорам .

У растений гомологичными органами являются заросток папоротника, первичный эндосперм семязачатка сосны, зародышевый мешок цветкового растения. Все они образуются из спор , имеют гаплоидный набор хромосом и несут женскую гамету - яйцеклетку. Но заросток папоротника - автотрофное растение с архегониями. Первичный эндосперм сосны входит в состав семязачатка, а затем - семени в качестве запасающей ткани. Сформированный зародышевый мешок имеет восемь клеток, и лишь три из них принимают участие в развитии семени, остальные отмирают. Гомологичные органы свидетельствуют о том, что в ходе приспособительной эволюции признаки претерпевают глубокие изменения, которые приводят к образованию новых видов, родов и более крупных систематических групп животных и растений.

Гомологичными органами называются такие, которые имеют одинаковое происхождение, но строение и функции их различны (например, лепестки цветка и усики гороха произошли из листа, а внешнее строение и функции их различны).

Барбарис

Дикая яблоня

Дикая груша

Облепиха

Боярышник

Примечание:

Колючки не следует смешивать с шипами, имеющимися на стеблях шиповника, крыжовника, малины. Шипы отличаются от колючек меньшими размерами, это выросты поверхностных тканей стебля, а не видоизменения какого либо органа.

Корневище обычно не несет зеленых листьев, но, будучи побегом, сохраняет метамерную структуру. Узлы выделяются либо по листовым рубцам и остаткам сухих листьев, либо по живым чешуевидным листьям, также в узлах располагаются пазушные почки. По этим признакам корневище легко отличить от корня. Как правило, на корневище формируются придаточные корни; из почек вырастают боковые ответвления корневища и надземные побеги

Если корни помимо главных функций выполняют какие-либо добавочные, то они претерпевают соответствующие изменения во внешнем и внутреннем строении.

Корни могут служить органом, запасающим питательные вещества. Такие корни сильно утолщаются. Если вещества запаса накапливаются в главном корне, то образуются корнеплоды, например, такие как у моркови и свеклы.
Если же утолщения возникают в придаточных корнях, то их называют корневыми шишками, или корнеклубнями. Корнеклубни образуются у георгина, топинамбура, таволги.

Корни высших растений также ступают в симбиоз с грибами и образуют так называемую микоризу. Микориза бывает эктотрофная и эндотрофная. В первом случае гриб только охватывает корень снаружи, заменяя ему корневые волоски. При эндотрофной микоризе гифы проникают внутрь клеток корня (у орхидей). Предполагается, что грибы вырабатывают ферменты, которые растворяют запасные продукты клеток и органические вещества почвы.

Видоизменения корня. Вследствие обретения новых функций органы способны видоизменяться.

Корнеплод - утолщение главного корня, связанное с отложением в нем запаса питательных веществ (морковь, свекла, редис и т. п.).
Корневые клубни (корнеклубни) - утолщение боковых или дополнительных корней, связанное с отложением запаса питательных веществ (батат, георгин и т. п.).

Дыхательные корни (пневматофоры). Это боковые корни, которые растут вверх и поднимаются над поверхностью воды, почвы. Формируются у растений (мангровые деревья), которые растут на чрезмерно увлажненных почвах, болотах, с низким содержанием кислорода. Поэтому растения с помощью таких корней получают кислород непосредственно из воздуха. Дыхательные корни богаты аэренхимой.

Корни-прицепки. Это дополнительные короткие корни, которые развиваются на растениях с вьющимся стеблем (плющ, фикус цепкий и т. п. - прим.. Корни растут на стебле. С их помощью растение цепляется за трещины, опоры и поднимается выше.

Опорные корни. Встречаются у больших деревьев (вяз, бук, тополь, тропические и т. п.). Представляют собой боковые корни. На боковых корнях, которые проходят возле поверхности почвы, развиваются плоские треугольные и прилегающие к стволу вертикальные надземные отростки, которые напоминают доски, прислоненные к деревьям.

Втяжные, или контрактильные корни. У некоторых растений происходит резкое сокращение корня в продольном направлении у его основания (например, у растений, которые имеют луковицы). Втяжные корни распространены у покрытосеменных растений. Они обусловливают плотное приляганиек земле розеток (например, у подорожника, одуванчика и т. п.), подземное положение корневой шейки и вертикального корневища, обеспечивают некоторое углубление клубней. Таким образом, втяжные корни помогают побегам находить наилучшую глубину залегания в почве. Втяжные корни в Арктике обеспечивают переживание неблагоприятного зимнего периода цветочными почками.

Видоизменение листа

Листья разных растений очень разнообразны по своей структуре и функциям.

Причины, приводящие к появлению видоизменений листьев, могут быть различными. Главной из них являются условия произрастания. Так, растения влажных тропических лесов (например, фикус, бегония, филодентрон) имеют крупные листья, испаряющие много воды. Листья же растений большинства засушливых мест обитания приспособлены к уменьшению испарения. Например, у кактуса листья превратились в колючки, а у побегов начинает преобладать функция запаса воды. Растения с такими побегами называют суккулентами (лат. суккус - сок, сочный). У суккулентов вода может запасаться в стеблях (стеблевые суккуленты) или в листьях (листовые суккуленты). У некоторых растений (сельдерей, ревень) видоизменяются черешки листьев, которые становятся толстыми и мясистыми; в них запасаются питательные вещества.

Видоизменения листьев

У тех растений, которые растут у водоемов, к примеру, у натурции, тростника обыкновенного, наблюдается так называемый «эффект лотоса». Это проявляется как крайне низкая смачиваемость поверхности листьев этих растений. При попадании воды на листья или лепестки данных растений формируются шарообразные капли, которые стекая с листа, увлекают за собой грязь и пыль, тем самым очищая поверхность листовой пластинки. Появление этого эффекта обусловлено особенностями микроскопического строения листа растений рода Лотоса.

Многие лиственные деревья имеют сильно изрезанные листья, например, клен. Это приспособление позволяет противостоять сильным порывам ветра.
Растения, произрастающие в засушливом климате, имеют множество приспособлений для выживания в неблагоприятных условиях. Это волосяной покров на листьях, который способен удерживать влагу и препятствовать ее испарению. Такую же функцию выполняет восковой налет на листовой пластинке некоторых видов растений. Блестящая поверхность крупных уплощенных листьев фикуса из семейства Тутовых имеет свойство отражать солнечный свет. Это растения родом из Юго-Восточной Азии, где климат засушливый и жаркий.

Также практически все виды кактусов приспособлены к длительным засушливым периодам. Поэтому эти растения имеют листья, преобразованные в колючки, для уменьшения испарения воды и защиты от вредителей. У кактусов функция фотосинтеза переходит от листа к стеблю, что вместе с уменьшением размеров листа предотвращает потерю влаги. У тех растений, которые в природных условиях растут на хорошо освещенных местах, выработалось такое приспособление на листьях, как полупрозрачные окна, исполняющие роль фильтра света до того, как он достигнет внутренних слоев листа. Так происходит у фенестрарии. В мясистых сочных листьях алоэ, очитка накапливается вода, которую организм растения расходует при недостатке влаги во внешней среде. Таким же образом листья лука трансформировались в луковицу, что помогает растению удерживать воду и питательные вещества.

Листья некоторых растений имеют зубчики по краям. Это приспособление необходимо, так как повышает выраженность протекания процессов фотосинтеза и транспирации (в ходе чего понижается температура в этих отделах - прим. сайт). Это приводит к конденсации влаги на заострениях листьев и образованию капель росы.
Листья многих растений преобразованы в ходе эволюции с целью защиты растения от уничтожения другими живыми организмами. Так, в листьях могут вырабатываться феромоны, яды, ароматические масла, к примеру, у эвкалипта. А в листья других растений включены кристаллизированные минералы, что отпугивает травоядных животных.

У гороха, чины, некоторых видов горошка появились усики из преобразованных в процессе эволюции листьев. Такое приспособление служит для усиления опорной функции стебля растения. Растение, цепляясь усиками за опоры, поднимается вверх, вынося листья к свету.

Видоизмененные листья некоторых растений трансформировались в лепестки для лучшего осуществления опыления с помощью насекомых, которых привлекают эти части тела растения. А преобразование листьев в ложные цветки и кроющий лист позволяет заменить недостающие органы у молочая.
Растения-хищники обитают на почвах, бедных минеральными солями. Всего насчитывается около 500 видов. Наиболее известны растения: росянка, жирянка, росолист, венерина мухоловка, непентис.

Последнее растение, обитающее в тропических лесах, способно ловить не только насекомых, но даже мелких животных – мышей, лягушек, пресмыкающихся.

Росянка и пузырчатка превратились в растения-хищники, благодаря трансформации листьев, которые стали ловчими аппаратами для насекомых, которыми растения питаются.

У хищных растений (росянка (Drosera), жирянка, росолист и др.) листья покрыты многочисленными желёзками, выделяющими липкую прозрачную жидкость, привлекающую насекомых и приклеивающую их к листу. При попадании насекомого на ловушку у растения усиливаются выделения из желёзок; при этом железистые волоски изгибаются по направлению к телу насекомого (росянка) или заворачиваются края ловчего листа, на котором оно находится (жирянка). У других растений ловчий аппарат представлен или пассивно улавливающими насекомых урнами (непентес (Nepenthes), саррацения, дарлингтония и др.) или активно действующими ловушками (дионея, альдрованда, пузырчатка и др.).

Таким образом, благодаря видоизменению листьев, растения приспосабливаются к существованию в неблагоприятных условиях внешней среды.

Всем нам известно, что в пустыне растут колючие кактусы. Это замечательные растения, любящие засуху. Любые растения имеют листья. Но где же они у кактусов? Ведь у них только колючки, скажете вы. И правильно сделаете, но, оказывается, их колючки и есть листья! И именно они позволяют растению выживать там, где это не могут сделать другие. А есть растения, у которых листья играют роль желудка! Сложно в это поверить, но такое действительно бывает. Об этих и других необычных представителях листьев мы узнаем на данном уроке.

В зависимости от условий, у листьев может изменяться количество устьиц, толщина кутикулы, количество хлоропластов.

Экология - наука об отношениях живых организмов и их сообществе между собой и окружающей средой.

Экологические факторы (факторы среды) - условия или элементы среды обитания.

Листья растений влажных мест обитания крупные, широкие, с большим количеством устьиц (монстера, бегония).

Листья растений засушливых мест обитания маленькие, узкие, с небольшим количеством устьиц. Имеют толстую кутикулу, густое опушение, восковой налет.

(см. Рис. 1) - засухоустойчивые растения, обладающие жесткими стеблями и листьями. Хорошо приспособлены к засушливым условиям за счет сильного развития механических тканей листа. Без вреда переносят потерю до 25% жидкости тканей.

Рис. 1. Склерофит

(см. Рис. 2) - растения, запасающие воду в видоизмененных сочных листьях или стеблях. Растут в солнечных местах. Листья светло-зеленые, серые, что связано с необходимостью отражать часть солнечных лучей (цинерария).

Рис. 2. Суккулент

У теневыносливых растений паренхима состоит из 2-3 слоев неплотно прилегающих клеток. Крупные хлоропласты практически не затеняют друг друга. Листья тонкие, темно-зеленого цвета (ландыши).

Сциофиты - тенелюбивые растения. Нуждаются в рассеянном солнечном свете. При попадании на яркий свет могут получить ожоги или погибнуть.

У растений открытых мест обитания паренхима листа содержит несколько слоев полотно прилегающих друг к другу столбчатых клеток. Листья светлые (кувшинка).

Гелиофиты - светолюбивые растения. Приспособлены к жизни на открытых, сильно освещенных солнцем участках. Плохо переносят длительное затенение. Для хорошего роста нуждаются в интенсивном освещении.

Комнатные растения

Рассмотрите несколько комнатных растений. Подумайте об условиях их произрастания на родине. Сделайте выводы, обоснуйте.

Сделайте поперечные срезы листьев алоэ, традесканции, фиалки. Рассмотрите и зарисуйте. Некоторые эпифиты имеют слабо развитую корневую систему либо не имеют ее вообще. Они впитывают воду и минеральные вещества из пыли и воздуха при помощи листьев.

Эти закономерности характерны для растений одного вида и даже для разных листьев одного растения.

Листовая мозаика - результат неравномерного роста листьев. Литься минимально перекрывают друг друга, в связи с чем они различны по форме и величине. Она позволяет растению наиболее эффективно использовать падающий на него солнечный свет.

Гетерофилия - разнолистность, присутствие на одном растении листьев, существенно отличающихся друг от друга по форме. Характерна для водных и полуводных растений: стрелолиста, водяного лютика, веха ядовитого (см. Рис. 3). Их подводные листья по форме резко отличаются от надводных.

Рис. 3. Водные и полуводные растения

Также геторофилия встречается у шелковицы (см. Рис. 4), оленьего рога (его листья образуют своеобразную чашу, где при перегнивании веток и листьев других растений, образуется почва, в которой расположены корни этого папоротника).

Рис. 4. Шелковица

Выделяют верхушечную, срединную и низовую формацию листьев. Листки низовой формации расположены в земле или под землей, защищают почки восстановления многолетних растений. Срединной формации - выполняют функцию фотосинтеза. Верхушечной - защищают соцветия, могут быть ярко окрашены, привлекая насекомых (иван-да-марья).

Колючки - видоизменения листа , которые препятствуют поеданию растения животными (барбарис) либо уменьшают испарение воды (кактусы).

В засушливый сезон некоторые растения (акация) могут сбрасывать листья, оставляя вместо них лишь черешки, что позволяет снизить испарение воды.

Усики (см. Рис. 5) - видоизменение листа, которое позволяет ему прикрепляться к опоре и выносит листья к свету (горох).

Рис. 5. Усики гороха

Листья насекомоядных растений приспособлены для переваривания насекомого. Насекомоядные растения произрастают на почвах, бедных минеральными веществами, что компенсируют питанием насекомыми (венерина мухоловка, росянка (см. Рис. 6)).

Рис. 6. Росянка - насекомоядное растение

К клейким волоскам росянки прилипают небольшие насекомые, лист сворачивается, и начинается разложение животного.

Водозапасающие листки (алоэ) удерживают влагу, которую растение использует во время засухи.

Покровные чешуйки почек, луковиц, корневища выполняют защитную функцию.

Насекомоядные растения

Многие растения преобразуют листья в ловчие кувшины (см. Рис. 7) (саррацения, дарлингтония, нипентос).

Рис. 7. Ловчие кувшины насекомоядных растений

Кувшинчик имеет скользкую внутреннюю поверхность, внутри может скапливаться дождевая вода. Попавшее насекомое сгнивает в этой воде.

Листья некоторых примитивных кактусов не превращены в колючки (см. Рис. 8) (переския).

Рис. 8. Переския, примитивный кактус

Во время засухи листья опадают. Кактусы обитают в тропических лесах южной Америки.

У степных злаков (ковыль (см. Рис. 9)) узкие листья с устьицами наверху. При засухе лист сворачивается в трубку, устьицами вовнутрь.

Рис. 9. Ковыль

Список литературы

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
2. Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
3. Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.

1. Myblog-bio.blogspot.com ().
2. Beaplanet.ru ( .
3. Estnauki.ru ().

Домашнее задание

1. Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 122, задания и вопросы 2, 3, 5 ()..
2. Какие существуют видоизменения листьев? Каково их значение?
3. Что такое гетерофилия? Приведите пример.
4. * Сравните листья растений в вашем дворе, растущих на ярком солнце, и комнатных растений между собой. Чем они отличаются? Чем вызваны такие изменения?

Видоизменения листьев Функции видоизмененных листьев Пример растения Чешуи тонкие ЗащитаРепчатый лук Чешуи сочные Запасание питательных веществ Репчатый лук Колючки Уменьшение испарения влаги, защита от поедания животными Кактус, верблюжья колючка, барбарис Усики Закрепление лазающего стебля Горох, вика, чина Насекомоядные растения Улавливание и переваривание насекомых (азот) Росянка, непентес, венерина мухоловка

Это интересно: * Самое большое число листьев на побегах имеет кипарис млн. чешуйчатых листов. На большом дубе растет в среднем около 250 тысяч листьев.

* В 80-е годы ХХ века во Франции были проведены соревнования насекомоядных растений. Первое место получил Эмиль Марсье. Его росянка за 3 часа поймала 51 комара. * Складывание ловчих листьев у венериной мухоловки при попадании в лист насекомого происходит мгновенно – всего за 0,02-0,05 секунды, и так надежно, что лист-капкан невозможно открыть, не повредив его. * Росянка королевская, обитающая в Южной Африке, способна переваривать улиток и лягушек.

1.Лист, являясь частью побега, в свою очередь состоит из: а) пластинки в) прилистников б) черешка и основания г) все верно 2. Сложный лист состоит из: а) одной листовой пластинки и одного черешка б) одной листовой пластинки и нескольких черешков в) нескольких листовых пластинок и одного черешка г) нескольких листовых пластинок и нескольких черешков 3. Функция кожицы листа – это: а) защита внутренних тканей листа б)проведение питательных веществ в)образование органических веществ г) все верно Выберите правильный ответ:

4. Усики гороха – это видоизмененные: а) прилистники в) боковые побеги б) листочки сложного листа г) все верно 5. Любой простой лист имеет: а) листовую пластинку и основание б) листовую пластинку, основание и черешок в) листовую пластинку и черешок г) все верно 6. Колючки кактуса – это: а) видоизмененные побеги б) особые выросты клеток кожицы стебля в) видоизмененные листья г) все верно

7. У водных растений, например, у кувшинки, устьица находятся: а) на верхней стороне листа б) на краях листа, выступающих над водой в) на нижней стороне лист г) все верно 8. У сидячих листьев отсутствует: а) листовая пластинка в) черешок б) проводящие ткани г) основание листа 9. Функции листа: а) испарение в) фотосинтез б) газообмен г) все верно 10. Листья у лука: а) защищают растение от животных б) поднимают побеги ближе к свету в) запасают питательные вещества г) все верно

Главными функциями листьев можно назвать фотосинтез и испарение воды. Чтобы выполнять эти функции наиболее эффективно, лист должен иметь форму пластинки, т. е. обладать большой поверхностью и быть тонким. Таковыми и являются листья большинства растений. Однако у некоторых растений листья в процессе эволюции видоизменились (претерпели изменения) и стали непохожими на обычные листья. Причина данного явления заключается в том, что листья начали выполнять другие функции, не связанные с фотосинтезом и испарением.

Листья ряда растений засушливых мест обитания видоизменились в колючки . Такие листья, с одной стороны, почти не испаряют воду, с другой стороны, защищают растения от поедания животными. Примером растений пустынных мест с колючками являются различные кактусы. Фотосинтез у них протекает в расположенных ближе к поверхности клетках толстого стебля. Также в стебле запасается вода. Таким образом, видоизмененные в колючки листья утратили обе свои главные функции (фотосинтез и испарение), но в замен стали выполнять защитную функцию.

Листья-колючки можно наблюдать не только у растений пустынь и полупустынь. Колючки есть у барбариса, кустов розы, шиповника и др. Однако у этих растений не все листья видоизменены в колючки, а только некоторые. При этом функция колючек здесь такая же как у кактусов - защита от поедания животными.

На фото видны колючки - видоизмененные листья шиповника

Листья других растений засушливых мест обитания приспособились к недостатку влаги иным способом. Так у алоэ и агавы листья видоизменились в толстые и сочные образования, в которых запасается вода . А чтобы уменьшить испарение такие листья покрыты восковым налетом, волосками, имеют меньше устьиц. В данном случае листья видоизменились так, что не утратили свои основные функции, при этом приобрели дополнительную - запасание воды.

Есть растения, у которых листья видоизменены в усики . Этими усиками растение цепляется за опору и удерживается в вертикальном положении. Примером растениями с усиками являются горох, чина, вика и другие бобовые. У гороха в усики превращены верхние части листьев.

В природе существуют насекомоядные растения. Их листья видоизменены в своеобразные ловчие аппараты . Когда насекомое садится на лист растения росянки, то приклеивается к нему, т. к. лист покрыт волосками, выделяющими вязкую массу. После этого волоски и сам лист сворачиваются. Внутри образовавшейся полости насекомое переваривается за счет выделяемых листом ферментов. Из насекомого росянка усваивает богатые азотом органические вещества. Именно из-за нехватки азота и других микроэлементов в местах своего обитания листья росянки приобрели столь специфическую функцию.

Еще одним видоизменением листьев являются чешуи . При этом чешуи бывают разными, т. к. выполняют различные функции. Например, у лука в луковице листья превращены в сочные чешуи, в которых откладывается запас питательных веществ. Другие чешуи покрывают почки. В этом случае они выполняют защитную функцию.