Морфологическое и анатомическое строение листа его функции

                                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Содержание

1. Морфологическое и анатомическое строение листа его функции.

2. Характеристика основных сред жизни.

3. По таблице постройте график сезонных изменений температуры переохлаждения у экологически отличающихся насекомых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Морфологическое и анатомическое строение листа его функции.

 

Лист, как правило, - плоский дорсивентральный орган, форма и размеры которого способствуют созданию максимальной фотосинтезирующей поверхности при оптимальных значениях транспирации. Количество листьев на растении весьма различно. Считается, например, что одно дерево дуба несет до 250000 листьев. Плоская форма делает лист бифациальным, т.е. двусторонним. Поэтому можно говорить о верхней и нижней сторонах листа, имея в виду ориентацию этих сторон по отношению к верхушке побега. Верхнюю сторону можно также назвать брюшной, или адаксиальной, а нижнюю - спинной, или абаксиальной. Это связано с положением листового зачатка в почке. Верхняя и нижняя стороны нередко существенно различаются между собой по анатомическому строению, характеру жилкования и окраске. Размеры листьев чаще всего колеблются в пределах от 3 до 10 см, однако известны гигантские листья некоторых пальм до 15 м длиной. Крупнейшие листья известной амазонской кувшинки виктории королевской (Victoria regia) достигают 2 м в диаметре. Размеры, форма и степень рассеченности листьев, хотя и являются наследственными признаками того или иного вида, очень изменчивы и зависят также от условий обитания его особей. Взрослый лист обычно расчленен на пластинку или несколько пластинок (у сложных листьев) и черешок - узкую стеблевидную его часть, соединяющую пластинку и узел побега. Самая нижняя часть листа, сочлененная со стеблем, называется основанием листа. Часто при основании листа заметны разного размера и формы парные боковые выросты - прилистники (рис.1). Пластинка - главнейшая часть листа, как правило, осуществляющая его основные функции. Редуцируется пластинка крайне редко, и тогда ее функции принимают либо расширенный листовидный черешок - филлодий (у австралийских акаций), либо крупные листовидные прилистники (у некоторых видов чины).

 
 
 
Рис.1. А - черешковый, Б - сидячий, В - с подушечкой в основании черешка, Г и Д - влагалищные, с прилистниками: свободными - Е, прирастающими к черешку - Ж, пазушными срастающимися - В. 1 - пластинка листа, 2 - основание черешка, 3 - влагалище, 4 - прилистники, 5 - черешок, 6 - пазушная почка. 
          Черешок обычно округлый или сплюснутый в поперечном сечении. Кроме опорной и проводящей функций он, длительное время сохраняя способность к вставочному росту, может регулировать положение пластинки, изгибаясь по направлению к свету. Нередко черешок не развивается, и тогда лист называют сидячим. Лист с черешком называют черешковым. 
Основание листа принимает различную форму. Весьма часто оно суженное либо имеет вид небольшого утолщения (листовая подушечка). Однако нередко, особенно у злаков и зонтичных, оно разрастается и образует замкнутую или незамкнутую трубку, называемую листовым влагалищем. Листовое влагалище защищает пазушные почки, способствует длительному сохранению интеркалярной меристемы стебля и нередко служит средством дополнительной опоры побега. В пазухе листа может образоваться почка (которая в этом случае называется пазушной почкой). В процессе формирования листа прилистники разрастаются раньше пластинки и играют защитную роль, составляя часть почечных покровов. После развертывания почек прилистники часто опадают или подсыхают. Изредка они имеют размеры, сравнимые с размерами листовой пластинки (особенно у сложных листьев, в частности, у листьев гороха), и функционируют как фотосинтезирующие органы. В семействе гречишных прилистники в результате срастания образуют так называемый раструб, охватывающий стебель над узлом в виде короткой пленчатой трубки. 
Не все растения имеют все вышеперечисленные части листьев, у некоторых видов парные прилистники чётко не выражены либо отсутствуют; может отсутствовать черешок, а структура листа может не быть пластинчатой.

          Лист - боковой орган побега, приспособленный для ассимиляции, испарения и газообмена. Поэтому в его структуре преобладают анатомические элементы паренхимного типа. Главной тканью листа является мезофилл, в котором сосредоточены все хлоропласты и происходит фотосинтез. Эпидерма покрывает лист сплошным слоем, регулирует газообмен и транспирацию. Система разветвленных проводящих пучков снабжает лист водой, поддерживает в клетках мезофилла степень оводнения, необходимую для нормального хода фотосинтеза и осуществляет отток пластических веществ.

Арматурную функцию в листе выполняет колленхима и склеренхима. Они совместно с живыми тургесцентными клетками мезофилла и эпидермы образуют прочные механические конструкции.

Мезофилл занимает все пространство между верхней и нижней эпидермой листа, исключая проводящие пучки и арматурные ткани. Клетки мезофилла довольно однородны по форме и строению (округлые, слегка вытянутые, с отростками). Иногда стенки клеток образуют складки, вдающиеся внутрь (складчатый мезофилл), что увеличивает поверхность и позволяет разместить большое число хлоропластов в постенном слое цитоплазмы. Протопласт состоит из постенного слоя цитоплазмы с ядром и многочисленными хлоропластами. В центре клетки находится большая вакуоль. Мезофилл, чаще всего, дифференцирован на две ткани - палисадную (столбчатую) и губчатую. В палисадном мезофилле клетки вытянуты перпендикулярно поверхности листа, расположены в один или несколько слоев. Клетки губчатого мезофилла соединены более рыхло, и межклетные пространства в этой ткани могут быть очень большими по сравнению с объемом самих клеток. Выделяют несколько типов мезофилла:

•  Дорсовентральный. Палисадная паренхима одно- или многорядная и расположена на верхней стороне листа, а губчатая - на нижней стороне.

•  Изогубчатый. Весь мезофилл листа состоит из губчатых клеток.

•  Изолатерально-палисадный. Мезофилл состоит из одного или нескольких рядов палисадных клеток, расположенных с обеих сторон губчатой паренхимы.

•  Изопалисадный. Мезофилл образован только палисадными клетками.

• Центрический. Мезофилл с радиальной симметрией палисадной паренхимы и с центральной позицией главной жилки.

Проводящие пучки в листьях образуют непрерывную систему, связанную с проводящей системой стебля. В листьях обычно пучки закрытые (без камбия), коллатеральные, разветвленные в одной плоскости. Характерным признаком листа является то, что ксилема в нем повернута к морфологически верхней стороне, а флоэма - к морфологически нижней. При такой ориентации проводящие ткани листа естественно смыкаются с проводящими тканями стебля.

Мелкие проводящие пучки имеют упрощенное строение. Ксилема обычно включает один - два трахеальных элемента, а флоэма одну ситовидную трубку с сопровождающей клеткой. Проводящие элементы листа ограничены от клеток мезофилла плотно сомкнутыми обкладочными клетками. Проводящие пучки с окружающими их тканями называют жилками.

Арматурными тканями листа являются склеренхимные волокна, отдельные склереиды и тяжи колленхимы.

Волокна чаще всего сопровождают крупные проводящие пучки. Они окружают проводящие ткани со всех сторон или только сверху и снизу.

Колленхима часто присутствует в крупных жилках или по краю листа, предохраняя его от разрыва.

 

   Рис. 2. Схематическое изображение анатомического строения части листа: 1 — кутикула; 2 — верхний эпидермис; 3 — палисадная ткань; 4 — хлорофилловые зёрна; 5, 6 — воздухоносные межклетники; 7 — губчатая ткань; 8 — крупный воздухоносный межклетник, или т. н. дыхательная полость; 9 — замыкающая клетка устьица; 10 — нижний эпидермис в разрезе; 11 — нижний эпидермис в плане; 12 — кутикулярный валик.

Лист представляет собой внешний орган растения, который выполняет такие важные функции, как фотосинтез, дыхание, транспирацию (испарение) и гуттацию (выделение воды в виде капель). Возможно вегетативное размножение растений посредством листьев. Листья некоторых растений способны запасать воду и органические вещества. А видоизмененные листья отдельных видов растений (усики, колючки, ловчие аппараты насекомых) выполняют еще ряд важных функций, благодаря чему растение приспосабливается к неблагоприятным условиям окружающей среды.

 

 

 

                        2. Характеристика основных сред жизни.

 

Среда - все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.

На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а, следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:

н ٭ аземно-воздушная (суша);

٭ водная; 

٭ почва;

٭ другие организмы.

Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.

 

Наземно-воздушная среда.

Наиболее сложной по экологическим условиям является наземно-воздушная среда. Здесь, на границе двух земных оболочек, обитает подавляющее большинство растений и животных. Специфику их местообитаний определяет рельеф местности, характер грунта и атмосферные явления.

Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптации организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.

 

В зависимости от условий увлажнения и плодородия почвы растительные сообщества занимают оптимальные местообитания, соответствующие преобладающему древостою. Характер грунта влияет на специфику передвижения животных: каменистый - предъявляет особые требования к конструкции тела животных.

Условия жизни в наземно-воздушной среде во многом определяется погодными условиями. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. Он определяется географическими условиями района.

Жизнь на суше во многом зависит также и от состояния воздуха. Естественная смесь газов, сложившаяся в ходе эволюции Земли, - это и есть воздух, которым мы дышим. Причем, следует отметить, что воздух представляет собой смесь газов, а не их соединение. Нужно сказать, что атмосфера Земли совершенно уникальна. Современный состав ее мало похож на тот, который был у газопылевого облака, из которого миллиарды лет назад образовалась наша планета.

Основными компонентами атмосферного воздуха являются азот - N2 (78,08 %), кислород - 02 (20,9 %), аргон - Аг (около 1 %) и углекислый газ (0,03 %).

В настоящее время доля кислорода составляет 21 %; постепенное возрастание этой доли происходило в течение последних 20 млн. лет. Главную роль в этом играло развитие растительного мира суши и океана.

 

Водная среда

В соответствии с современными гипотезами происхождения жизни принято считать, что эволюционно первичной средой на нашей планете была именно водная среда. Подтверждению этому служит тот факт, что содержание в крови человека хлора, натрия, кислорода, кальция, калия (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Вероятно, с этим связано оздоровительное влияние морской воды на человека. Кроме того, жизнедеятельность подавляющего большинства организмов невозможна без воды или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри него.

Вода входит в состав всех элементов биосферы. Это составная часть не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых существ. Вода - источник жизни. Совокупность всей воды на планете носит название гидросфера. «Любое проявление природной воды - глетчерный лед, безмерный океан, почвенный раствор, гейзер, минеральный источник - составляют единое целое, прямо или косвенно, но глубоко связанное между собой», - это слова выдающегося ученого, основоположника учения о биосфере, академика В.И. Вернадского характеризуют гидросферу, водную среду нашей планеты.

Гидросфера - одна из неотъемлемых сред обитания человека. Она поставляет ему питьевую пресную воду, продукты питания, воду для полива и орошения земель, на которых выращивается жизненно важный урожай. В современном обществе без воды не может развиваться ни одна отрасль промышленности.

Общие запасы воды на Земле в свободном состоянии составляют 1,46 * 106 трилл. т жидкой воды и льда, что в 275 раз больше массы атмосферы. Если бы этой водой равномерно покрыть земной шар, то ее слой составил бы 3700 м. Большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Ее плотность примерно в 800 - 1000 раз выше плотности воздуха. В результате водные организмы (особенно активно передвигающиеся животные) сталкиваются с достаточно мощными силами гидродинамического сопротивления, что направило эволюцию многих групп животных на формирование органов и типов движения, снижающих лобовое сопротивление. В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, характерной для наземных форм и вызванной силами гравитации. В толще Мирового океана сложились комплексы живых организмов, свободно «парящих» в воде и самостоятельно поддерживающих круговорот веществ. Благодаря этому жизнь распространена в гидросфере по всей ее толще, встречаясь даже в самых глубоководных океанических впадинах - на глубине до 11 км.

Почвенная среда.

Почва - это рыхлый поверхностный слой земной коры, который образовался в процессе выветривания, деятельности живых организмов, разложения органических остатков и перемешивания полученных веществ. Русский почвовед В.В. Докучаев дал ей такую оценку: «... почва есть такое же самостоятельное, естественноисторическое тело, как любое растение, любое животное». В.И. Вернадский также считал почву «живым» организмом и назвал ее биокосным телом.

Растения получают воду и питательные вещества из почвы. Листья и ветки, отмирая, возвращаются в нее, где разлагаются, высвобождая содержащиеся в них минеральные вещества. В поверхностных слоях почвы, куда поступает самое свежее мертвое органическое вещество, обитает множество организмов-разрушителей - бактерий и грибов, мельчайших членистоногих и червей, термитов и многоножек. Их активность обеспечивает развитие почвы сверху, тогда как физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.