Ботаніка: морфологія та анатомія рослин

Ботаніка: морфологія та анатомія рослин


У статті поговоримо про анатомію рослин. Ми детально розглянемо цю тему і спробуємо розібратися в питанні. Рослини оточують нас з самого народження, тому корисно дізнатися про них щось нове.

Про що йде мова?

Анатомія рослин - це такий розділ ботаніки, який займається вивченням внутрішньої і зовнішньої будови рослин. Головним об'єктом цієї науки є судинні рослини, у яких є спеціальна провідна тканина, вона ж ксилема. У цю групу відносять хвощі, голосеменні і квіткові рослини і плауни.

Історія

Вперше анатомія рослин була порушена в працях Теофраста ще в V столітті до нашої ери. Він вже тоді описував важливі структурні частини, а саме стебель, гілки, квітки, коріння і плоди. Цей автор вважав, що корінь, серцевина і деревина є основними рослинними тканинами. В принципі, можна сказати, що такі уявлення збереглися і до нашого часу.

Середні віки

У Середні століття і після них дослідження анатомії рослин тривали. Так, у 1665 році Р. Гук завдяки мікроскопу відкрив клітку. Це стало великим проривом і дозволило досліджувати нові горизонти в даному питанні. Н.Грю 1682 року написав працю, в якій детально описав мікроскопічну будову багатьох рослинних структур. У своїй роботі він усі факти проілюстрував. Висвітлив деякі складні моменти щодо переплетення тканин. У 1831 році Х. фон Моль досліджував провідні пучки в коріннях, стеблі, листях. Через два роки К. Саніо зміг з'ясувати походження камбіїв. Таким чином, він показав, що щорічно з'являються нові циліндри флоеми і ксилеми. Зазначимо, що флоема - це тканина, яка може транспортувати в рослинах органічні речовини. У 1877 році Антон де Барі опублікував свою роботу під назвою «Порівняльна анатомія вегетативних органів явношляхних і папороті». Це була класична праця з анатомії рослин. Але тут він упорядкував весь зібраний до того часу матеріал і детально його виклав.

У минулому столітті розвиток анатомії та морфології рослин йшов дуже швидко поряд з іншими галузями. Воно було тісно пов'язане з великим прогресом у всіх біологічних науках, який був обумовлений створенням новітніх і універсальних методів досліджень.

Анатомія

Що таке анатомія рослин? Ботаніки вважають, що це поділ їхньої науки. Вивчає вона будову рослин не в цілому, а тільки на рівні клітин і тканин, а також розвиток і розташування тканин у певних органах. Також сюди входить поняття гістології рослин, яке передбачає вивчення будови, розвитку і функціонування їх тканин.

Анатомія в цілому є складовою частиною морфології, але у вузькому сенсі вона концентрується на вивченні будови та утворення рослин на макроскопічному рівні. Ця дисципліна дуже тісно переплітається з фізіологією рослин - розділом ботаніки, який відповідає за закономірності процесів, що протікають в живих організмах.

Зауважимо, що конкретно вивчення клітин рослин пізніше виділилося в самостійну науку - цитологію.

Спочатку анатомія рослин була тим же, що і морфологія. Однак у середині минулого століття відбулися серйозні відкриття, які дозволили анатомії виділитися в окрему галузь знань. Інформацію з цієї сфери активно використовують у рослинництві та систематиці.

Морфологія

Морфологія є розділом ботаніки, який вивчає закони будови і формоутворення рослин. При цьому організми розглядаються у двох областях: еволюційно-історичної та індивідуальної (онтогенез).

Важливе завдання цього напрямку полягає в тому, щоб описати і назвати всі органи і тканини рослини. Ще одне завдання морфології криється у вивченні окремих процесів для встановлення особливостей морфогенезу.

Морфологію умовно ділять на мікро- і макрорівень. До мікроморфології відносять ті галузі знань, які вивчають організми за допомогою мікроскопа (цитологія, ембріологія, анатомія, гістологія). Макроморфологія включає розділи, що займаються вивченням зовнішньої будови рослин в цілому. У цьому випадку методи мікроскопії абсолютно не основні.

Анатомія листка рослини

Лист складається з епідерми, жилки і мезофілла. Епідерміс - це такий шар клітин, який захищає рослину від різного несприятливого впливу і надмірного випаровування води. Іноді шар епідермісу додатково покритий кутикулою. Мезофілл - це внутрішня тканина, суть якої полягає у фотосинтезі. Мережа жилок утворюється завдяки проведеній тканині. Вона складається з ситоподібних трубок і судин, які потрібні для переміщення солей, механічних елементів і цукрів.

Устьиця - це група клітин, яка розташовується на нижній поверхні листків. Завдяки їм відбувається газообмін і випаровування зайвої води.

Ми розглянули анатомію вищих рослин, а тепер приділимо увагу морфології. Листя складаються з черешка, прилистників і лопаті. До речі, місце, де стебель примикає до черешка, називають вологолищем рослини.

Основні типи листя

Розглянувши анатомію і морфологію вищих рослин, зупинимося на окремих видах листків. Вони бувають папороті, хвойні, покритосеменні, плауновидні і обверткові. Таким чином, ми розуміємо, що листя класифікують за типом рослини, у якого вони проявлені найяскравіше.

Стебель

Закінчуючи вивчати анатомію органів рослин, поговоримо про стебло. Він являє собою осьову частину, на якій розташовані листя і репродуктивні органи. Для надземних утворень стебель є опорою, яка забезпечує надходження не тільки води, а й органічних речовин у різні зони рослини. Якщо стебли зелені, як у кактусів, значить, вони здатні до фотосинтезу. Важливе завдання цього органу в тому, що він здатний накопичувати в собі корисні речовини, які деяким рослинам необхідні для вегетативного розмноження.

Як ми говорили вище, верхня частина стебля прикрита спеціальним мішечком. Він складається з багатьох клітин, що діляться, які наростають один на одного. Цікаво, що тут же формуються зачатки листя. Вони накладаються один на одного, а після розтягуються і перетворюються на міждузлі. Зауважимо, що цей «ковпачок» стебля, або його апікальна меристема, вивчена максимально детально, на відміну від інших зон. Від стели відходять судинні пучки, які називають листовими слідами. До речі, між ними флоема і ксилема не формуються. Зауважено, що, еволюціонуючи, рослини подовжують висоту листових слідів, таким чином перетворюючи листову стелу на циліндр, обплутаний судинними пучками.

Ми розглянули об'єкти вивчення екологічної анатомії рослин і зрозуміли, як складно рослина, що на перший погляд здається такою примітивною. Анатомія і морфологія необхідні не тільки для теорії ботаніки, але і для практичних цілей. Так, знаючи досконало цю тему, можна з легкістю збирати і правильно готувати цілющі трави.

Клітина

Зауважимо, що при тому, що зовнішнє розмаїття рослин дуже велике і неосяжно, їхні клітини багато в чому схожі. Для того щоб цілісно розглянути внутрішню будову організму, спочатку потрібно дізнатися про організацію клітин та їхні типи. Отже, що ж таке клітина? Відомо, що вона складається з протоплазми, яка оточена жорсткою оболонкою, а саме клітинною стінкою. Вона утворюється з целюлози і пектинових речовин, які секретує протоплазма. Багато клітин після того, як перестають рости, відкладають на своїй внутрішній стороні, тобто на первинній стінці клітини, вторинну стінку.

А що таке протоплазма? Це звичайна суміш цукрів, жирів, води, кислот, білків, солей і ще безлічі інших речовин. Саме завдяки розумному розподілу їх усіх по частинах клітини рослина може виконувати якісь життєві функції. Якщо розглядати протоплазму під мікроскопом, то можна помітити, що вона ділиться на ядро і цитоплазму. В останній знаходяться пластиди. Ядро - це округле тіло, яке оточене подвійною мембраною. У ньому міститься генетичний матеріал. Ядро контролює хімічні процеси в клітці і впливає на них. Цитоплазмою називають таку речовину, яка містить у собі величезне число заплутаних структур, властивих тільки рослинам. Зазначимо, що безбарвні пластиди, або лейкопласти, а також поживні речовини необхідні для забезпечення життєдіяльності рослини. У зелених пластидах, або хлоропластах, відбувається фотосинтез цукрів. Варто сказати, що старі клітини мають трохи іншу будову. Так, їх центральна частина, яка оточена мембраною, примикає до клітинної стінки. Зауважимо, що походження будь-яких типів клітини рослини йде саме від тих, які ми розглянули детально вище.

Тканини

Анатомію і морфологію рослин можна розглядати в розрізі тканин. Рослинні організми поділяються на деякі зони, особливості яких багато в чому визначаються типом і розташуванням клітин. Такі ділянки і називають тканинами. Якщо спиратися на класичне визначення, то можна зрозуміти, що тканини класифікуються за структурою, походженням, функціями. Зазначимо, що функції можуть іноді збігатися. Вони можуть бути обмежені один від одного і не завжди однорідні. Через це класифікувати тканини дуже важко, тому в сучасному світі, коли мова заходить про це, говорять про конкретно названі рослини. Можна сказати, що в такому випадку рослини розглядаються в топографічному сенсі.

При розгляді його при поперечному зрізі кореня і стебля від периферії до центру зазвичай виділяють такі важливі зони, як епідерміс, що проводить циліндр, корінь і центральна серцевина.

Корінь

Розгляд анатомії кореня рослини почнемо з визначення. Отже, це частина рослини, у якої немає листя. Вона поглинає з ґрунту або будь-якого іншого середовища воду і поживні речовини. Корінь може утримувати вологу та органічні речовини в субстраті. При цьому для деяких рослин він є основним запасним органом. Таке спостерігається біля буряка, моркви.

Якщо розглядати корінь, то в ньому чітко відрізняються такі зони, як стела і кора. Вони ростуть і розвиваються завдяки поділу і різноманітності клітин верхівки меристеми. Так називають деякі групи клітин, які зберігають здатність до поділу і можуть відтворювати неподільні клітини. Завдяки цій системі зміцнюється кореневий чохлик, який фіксує кінець кореня, захищаючи його таким чином від різних пошкоджень під час занурення в ґрунт. Зазначимо, що зростання, поділ і диференціювання клітин - це природний процес, завдяки якому по вертикалі можна відзначити зони дозрівання і розтягнення. На цьому рівні можна досить детально простежити стадії розвитку епідермісу, стели і кори. Над зоною розтягнення, до речі, є довготривалі вирости у формі циліндра, які називають кореневими волосинами. Завдяки їм всмоктуючі здібності значно збільшуються.

Стела.

Дійсно, дивовижна наука ботаніка. Морфологія та анатомія рослин відкривають зовсім інший погляд на весь відомий нам рослинний світ. Як ми вже знаємо, складові стели - це ксилема і флоема. Перша розташовується найближче до центру. Зазначимо також, що найчастіше серцевина в корінні відсутня, але навіть якщо вона зустрічається, то це відбувається у однодольних рослин частіше, ніж у двудольних. Бічні стебли формуються в перициклі і таким чином пробивають собі шлях крізь кору. Якщо корінь може зростати шар, між флоемою і ксилемою утворюється вторинний шар - камбій. Якщо відзначається посилений ріст у товщину, то кора і епідерміс найчастіше відмирають. Одночасно з цим у перициклі формується пробковий камбій, який є захисним шаром для кореня, тобто «пробкою».



Матеріали по темі