Различия физико-химических свойств среды, в которой происходит рост и развитие высших водных растений (воды, почвы, воздуха) создают для них ризкоконтрастни условия кислородного, светового, температурного режимов, обеспечения элементами углеродного и минерального питания. Водная среда по сравнению с атмосферой содержит недостаточно углекислого газа и кислорода, большую плотность и иной температурный режим. Фотосинтез водорослей происходит при невысокой интенсивности света и другого спектрального состава в погруженных в воду частях растений. Поверхностные слои воды поглощают красные лучи и на значительную глубину доходят только синие.
Все это предопределяет возникновение у высших гидромакрофитив целого ряда внешних и внутренних адаптаций, которые сопровождаются соответствующими изменениями метаболизма и анатомо-морфологического строения. С увеличением гидрофильности растений, то есть в направлении от группы воздушно-водных (гелофиты) к собственно водных (гидатофитив), в растительных тканях увеличивается часть воздушных каналов – аеренхимы, постепенно происходит редукция покровных, механических тканей и проводящей системы растений, упрощается строение фотоасимилюючих органов, корневой системы, иногда до полного ее исчезновения.
Особенности анатомического строения водных растений различных экологических групп
Некоторые высшие гидромакрофиты полностью теряют функционально отделены вегетативные органы (листок, стебель, корень), приобретая вид так называемых листецив, которые имеют очень упрощенную анатомо-морфологическое строение, но выполняют все физиологические функции утраченных органов. Перечисленные изменения строения водных растений наблюдаются не только у разных видов, растущих в определенных условиях (на берегу, мелководье, или на значительной глубине), но и у одного вида и даже в разных органах одного растения, в зависимости от глубины произрастания этого растения , т.е. факторы окружающей среды выполняют роль индукторов тех или иных изменений в их строении. Внешние и внутренние адаптации водных растений к условиям жизни в водоеме сопровождаются соответствующими перестройками и на уровне метаболизма.
Цель работы – провести сравнительный анализ анатомического строения водных растений разных экологических групп.
Материалы и оборудование: живые и фиксированные органы водных растений разных экологических групп (стебли, листья, корни, корневища, столоны); световой микроскоп, предметные и накрывные стекла, препаровальные иглы, лезвия; флороглюцин, соляная кислота.
Ход работы. Делают поперечный срез органа растения лезвием безопасной бритвы, обрабатывают срез флороглюцин и соляной кислотой, рассматривают его строение под световым микроскопом, отмечают особенности строения, характерные для определенной экологической группы растений и зарисовують схематически строение каждого органа.
Анатомическое строение органов тростника обыкновенного, как представителя гелофиты.
Стебель. В камыши обычного на поперечном разрезе можно увидеть дифференциацию стебля: кожицу, кору и осевой цилиндр.
Во кожицей находится первичная кора, состоящая из нескольких слоев хлорофиллоносных паренхимных клеток; внутренний слой клеток представлен эндодермой. Осевой цилиндр имеет многослойный перицикл в виде склеренхимного кольца. На поперечных разрезах прослеживаются многочисленные пучки, расположенные рядами. В стебле молодого камыша четко видны три кольца достаточно больших пучков. В ксилемний части пучков видны две большие пористые сосуды, которые расположены симметрично. Между пучками лежат 1-2 крупные сосуды. Ксилема расположена подковообразная вокруг флоэмы, которая состоит из правильно расположенных сетчатых трубок. Пучок имеет механическую обкладку – склеренхимну влагалище. Арматура стебли тростника обыкновенного состоит из толстостенной кожицы, склеренхимного кольца и механических обложек проводящих пучков. Основная ткань в центральной части стебля состоит из крупных тонкостенных клеток. Часть основной паренхимы разрушается и во взрослом состоянии стебель тростника обыкновенного становится пустым, за исключением узлов. В тростника обыкновенного в стебле взрослого растения в коревом слое образуются воздушные полости.
Корневище. В корневище тростника раньше в надземных побегах, получило развитие система покровных тканей в виде слоев клеток относительно толстой первичной коры.
Рис. 10. Многолетнее корневище тростника обыкновенного (поперечный разрез, увеличение 48): 1 – эпидерма; 2 – хлорофиллоносных паренхима; 3 – тяжи; 4 – кора; 5 – воздушные полости; 6 – центральная полость; 7 – склеренхимне кольцо; 8 – проводящие пучки.
Эпидермиса корневища состоит из коротких и длинных клеток с волнистыми стенками, чередуются. В корневище четко выраженные участки первичной коры и осевого цилиндра. Первичная кора имеет большие воздушные полости, которые разделены между собой перегородками – тяжами. С возрастом эти тяжи увеличиваются за счет увеличения количества клеток, которые составляют. Утолщение оболочек клеток, образующих тяжи, увеличивает упругость и устойчивость корневища.
Механическая система тканей сильно развита. Арматура корневища в тростника обыкновенного представлена периферической склеренхимним кольцом и механическими обложками проводящих пучков. С возрастом происходит утолщение прикорового склеренхимного кольца, а также образуется второй склеренхимне кольцо, окружающее внутреннюю полость корневища.
Проводящие пучки разбросаны в центральной части, а в местах окончания тяготел расположены так называемые корове пучки.
Центральная часть корневища, по сравнению с коровой, развита особенно сильно. Это обусловлено тем, что она выполняет функцию вместилища запасных веществ. В отличие от столонов, корневища имеют утолщенные стебли и дольше остаются жизнеспособными.
Столоны. На столонах развиваются не только почки, но и корни. Столоны иногда распространяются на десятки метров и развиваются наземно. Для них характерно развитие удлиненных междоузлий и малая толщина стебля. По анатомическому строению столоны подобные стеблей, но несут некоторые органы, которые характерны для корневищ, – придаточные корни.
Корень. Кора корня тростника обыкновенного состоит из наружной части – экзодермы, внутренней части – эндодермы и, расположенных между ними, паренхимных тонкостенных клеток с целлюлозными стенками. Во внешней части коры эти клетки многогранны и плотно сомкнуты. В паренхимных слое клетки округлые и расположены правильными радиальными рядами. Между клетками паренхимы, в результате расщепления клеточных стенок, образуются большие межклеточные воздушные каналы. Эндодерма состоит из плотно сомкнутых паренхимных клеток с целлюлозными стенками, имеющими на поперечном разрезе форму прямоугольников с закругленными углами.
Внутрь от эндодермы в корне расположен осевой цилиндр. Периферической его часть (перицикл) – это кольцо живых паренхимных, утолщенных и одревесневших клеток. Далее от перицикла расположена ведущая система; это сложный радиальный пучок, состоящий из участков ксилемы и флоэмы, которые чередуются. Сосуды ксилемы разбросаны между основной тканью. С возрастом анатомическое строение корня тростника остается почти неизменной, за исключением склерификации – утолщение и одеревенение оболочек клеток.
Корневые волоски образуются у верхушки корня из клеток эпиблемы. После отмирания корневых волосков клетки эпиблемы, которые расположены под волосками, также отмирают. В зоне корня, где отмирает эпиблема, в экзодерма происходят некоторые изменения и она становится защитным слоем.
Листок. Для линейных листьев тростника обыкновенного, как и вообще для всех злаковых, характерный интеркалярный рост, т.е. в базальной части их сохраняется зона меристематических клеток, деление которых приводит вытягивания листа. Внешне листок покрывает кожица – эпидермис (рис.11).
Однослойная кутикула верхнего эпидермиса листа камыша, как и нижнего, сравнительно толстая. Устьица расположены с обеих сторон листа, но с нижней стороны их больше, чем с верхней. Камыш имеет злаковый тип продихового аппарата, особенность которого заключается в том, что клетки-фиксаторы устьиц имеют вид узких прямоугольников гантелеподибнои формы. Клетки кожицы расположены правильными, почти параллельными рядами с волнистыми продольными стенками, причем в ряду чередуются длинные и короткие стенки.
В тростника обыкновенного в кожице и в верхних слоях мезофилла расположены пухирцеподибни (водоносные) клетки, которые играют важную роль во время свертывания и развертывания листа. Эти клетки сильно отличаются от клеток эпидермиса не только тонкими стенками и большими размерами, но и тем, что в них клеточная полость сильно расширяется в направлении от поверхности листа к его середине. Водоносные клетки расположены долине между ребрами листовой пластинки.
Большие проводящие пучки проходят вдоль листа почти параллельно, соединяясь между собой перемычками. Элементы флоэмы и ксилемы, которые расположены в центральной части пучка окружены каймой с плотно сомкнутых удлиненных крупных клеток, которые представляют собой систему активно ассимилируя аппарата. В ведущем пучке расположен склеренхимний тяж, который заканчивается под кожицей. Значительный слой склеренхимних клеток обеспечивает механическую прочность листа. В листке тростника нет типичных палисадных и губчатой хлоренхимы, ассимиляционная ткань состоит из ветвистых паренхимных клеток.
Анатомическое строение органов кувшинов желтых, как представителя укорененных плейстофитив.
Корневище. Стебель кувшинов желтых преобразован в толстое корневище, которое расположено горизонтально в донных залежах. Корневище – это видоизмененное стебель, выполняющий функцию органа, в котором откладываются запасные питательные вещества. Сосудов в корневищах нет, а ксилема имеет кольчатые или спиральные трахеиды. В стеблях и корневищах хорошо развита система воздушных каналов. Механические ткани развиты хуже, чем в гелофиты.
Листок. Водный образ жизни этой группы растений, постоянно связан с дефицитом света и кислорода, вызвал гетерофилию – образование во многих из них листьев двух типов – плавающих и погруженных. Мезофилл плавающего листа с обеих сторон покрыт однослойной эпидермой (рис.12).
На верхней стороне ее хорошо развитая кутикула с восковым налетом, благодаря чему поверхность листа не смачивается и газообмен не нарушается. Устьица есть только на верхней части листа, они всегда открыты. В кувшинов их около 400 на 1 мм2 листовой пластинки. В плавающем на воде листке не бывает водного дефицита, а потому и нет необходимости регулировать транспирацию. Наоборот, постоянное испарение воды защищает лист от перегрева. На нижней стороне его можно увидеть зкорковили клетки – гидропоты, которые, очевидно, способствуют лучшему газообмену.
Мезофилл дифференцирован на многослойную палисадную ткань почти без межклетников и губчатую с большими воздушными полостями, которые непосредственно прилегают к нижней эпидермы. Система воздушных полостей в плавающих на воде листьях обеспечивает их плавучесть и интенсивный газообмен с погруженными в водную среду частями растений.
Погруженные листья сердцевидно-стреловидные. Листовые пластинки очень тонкие, не имеют кутикулы и покрытые однослойной эпидермой. Мезофилл однородный, состоит только из двух слоев клеток с большими межклетниками. В мезофилле образуются воздушные полости, которые прилегают непосредственно, к эпидермиса. В этом отношении они несколько напоминают теневые листья мезофитов, в которых количество рядов палисадных ткани по сравнению со световыми, уменьшается. Отсутствие палисадных ткани в погруженном листе связана со снижением интенсивности света в толще воды.
В листьях слабо развиты механические и проводящие ткани.
Анатомическое строение органов ряски малой, как представителя свободноплавающие плейстофитив.
Листець. В ходе эволюции самой гидрофильности среди плейстофитив достигли растения семейства рясковой. Это маленькие цветочные растения, которые свободно плавают на поверхности воды. Тело у них не дифференцированное на стебель и лист, а представляет собой особую структуру, которая выполняет функцию обоих органов – так называемый листець.
Листець ряски малой покрыт тонким эпидермисом, в котором на верхней стороне расположено до 90-95 устьиц на 1 мм2. В нижнем эпидермисе устьиц нет. Листеци состоят большинством из паренхимных клеток хлоренхимы, которые разделены большими межклеточными полостями, заполненные воздухом.
Корень. В ряски малой только один корешок, который не имеет корневого чехлика. Проводящей системы почти нет. Механическая система редуцирована. Внутри расположен центральный цилиндр (рис.13). Внешне корешок покрыт однослойной эпидермой.
Анатомическое строение рдесты, как представителя
гидатофитив.
Стебель. Во тонкостенной эпидермой почти без кутикулярной пленки содержится однородная ассимиляционная паренхима с большими воздушными полостями (рис.14).
Воздух заполняет более 65% объема межклеточных ходов и внутренних полостей, предоставляя растениям плавучести. Проводящие ткани сконцентрированы в центре стебля и слабо развиты по сравнению с наземными растениями. Механических тканей в гидатофитив практически нет, потому что они существуют в водной толще, где высокая плотность воды хорошо удерживает их органы на плаву. Расположены они в центре стебля. Такая специфическая строение обеспечивает растениям прочность от возможных разрывов и способствует возможности сопротивляться разрушительной силе водных течений.
Листок. В гидатофитив газообмен и минеральное питание происходят в водной среде во время всасывания воды, растворенных в ней веществ и газов всей поверхностью. В связи с этим, необходимость в устьицах, как в особом аппарате газообмена, исчезла. Транспирации в гидатофитив нет. Выделение воды листьями происходит через апикальные отверстия, или так называемые водные устьица (гидатоды). В гидатофитив изменена строение покровных тканей. Нет совсем, или слабо развита кутикула. Кутикула и однослойная эпидерма погруженных растений в 5-20 раз более проницаемы для газов, чем в наземных растений. Листья очень тонкие, сильно рассеченные. Такое строение листьев обеспечивает наибольшую поглотительную поверхность. Под тонкой эпидермой расположен одно-двухслойный недифференцированный мезофилл (рис.15).
В листьях нет воздушной полостей, но хорошо развиты межклетников. Характерной особенностью гидатофитив является наличие хлоропластов в эпидермисе, благодаря чему она выполняет не только покровную, но и ассимиляционной функцию. Механическая система очень редуцирована, остается только в центральной жилке листа. Ведущая система почти не развита.
Корень. Корневая система этих растений развита слабо, и, в основном играет роль прикрепления к субстрату. Ветвления корней незначительное, корневых волосков нет. Механические и ведущие системы очень редуцированы.
(No Ratings Yet)
Загрузка...