Морфология растений

Строение многодольных семян рассмотрим на примере сосны кедровой сибирской (рис. 17). Ее семена, называемые неправильно кедровыми орешками, имеют овальную форму и покрыты двойной кожурой, наружной — деревянистой и внутренней — тонкой/ пленчатой, плотно облегающей белую ткань эндосперма с запасом питательных веществ в виде растительных масел. В середине эндосперма лежит зародыш длиной 2—3 мм (хорошо заметный без лупы), состоящий из зачатков корешка, стебелька и почечки, окруженной восемью—десятью семядолями в виде маленьких зубчиков.

При прорастании семени сосны кедровой сибирской первым наружу пробивается корешок, снабжающий в дальнейшем всход влагой. Затем удлиняется подсемядольное колено до 2—4 см и стебелек выносит на свет почечку с позеленевшими семядолями, на которых первое время еще удерживаются остатки эндосперма и кожура семени. В дальнейшем кожура спадает и зеленые семядоли становятся первыми хвоинками, выполняющими функции листьев. Позже появляются новые хвоинки, и через год семядоли отмирают (рис. 17). Такое строение семян, и всходов имеют все хвойные деревья. Число семядолей у них разное: у пихты четыре-пять, у ели и сосны от четырех до десяти.

Двудольные семена бывают с эндоспермом и без эндосперма. Примером первых могут служить семена липы. Они развиваются в плодах-орешках. Семя покрыто тонкой темной кожурой, под которой находится маслянистый эндосперм. Маленький зародыш, окруженный эндоспермом, состоит из зачатка корешка, стебелька, почечки и двух загнутых семядолей (рис. 17). Прорастание семени начинается с корешка, затем вытягивается на 4— 5 см подсемядольное колено, и стебель выносит семядоли на свет. Они разрастаются, становятся пальчатололастными, зеленеют и выполняют основные функции листьев, но по форме резко отличаются от цельных листьев липы и всегда расположены супротивно (рис. 17). Позже трогается в рост почечка, нарастает надсемядольное колено стебля и развиваются нормальные цельные листья. Семена с эндоспермом имеет ясень, из травянистых— мак, гречиха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

 

 

 

 

Рис. 17. Строение семян (вверху): с эндоспермом:

а — сосны кедровой сибирской; б —липы; в — ясеня; без эндосперма: г — фасоли (1 — кожура; 2 —эндосперм; 3 — зародыш; 4 — корешок; 5—стебелек; б— семядоли).

Строение всходов (внизу):

д — сосны; е — липы; ж — дуба (1 — семядоли; 2 — стебель; 3 — корень; 4 — корневая шейка; 5 — подсемядольное колено; 6— надссмядольное колено; 7 — остатки околоплодника желудя, закрывающие семядоли; 8 — листья)

 

 

Примером двудольных растений с семенами без эндосперма может служить фасоль. Крупные семена фасоли покрыты плотной кожурой, на которой видны рубчик — место прикрепления семяножки, и маленькое отверстие — пыльцевход, через которое прорастает корешок. Под кожурой находится зародыш, состоящий из зачатка корешка, зачатка стебля с двумя семядолями, и почечки с зачатками листьев. Запас питательных веществ находится в крупных толстых семядолях, которые не похожи на обычные листья фасоли. При прорастании семени первым начинает расти корешок, затем почечка, за счет которой вытягивается надсемядольное колено стебля и на нем развиваются листья. Растущее подсемядольное колено выносит на поверхность семядоли, они зеленеют и некоторое время фотосинтезируют, но вскоре завядают и отмирают. У гороха семядоли также богаты питательными веществами, но подсемядольное колено у всходов не вытягивается и семядоли остаются в почве. Такое же строение имеют всходы дуба и орешника. У них семядоли остаются в земле, не освобождаясь от кожуры и даже от стенок плода (рис. 17,ж). У бука семена без эндосперма и запас питательных веществ находится в семядолях, но всходы развивают подсемядольное колено. Семядоли выносятся на свет, зеленеют и в них, как и в обычных листьях, происходит фотосинтез.

Примером семян однодольных растений может служить семя пшеницы (рис. 18) или кукурузы. Оно состоит из зародыша и эндосперма, занимающего большую часть семени, содержащего запасы крахмала. Наружные слои эндосперма содержат белки (в алейроновых зернах). Зародыш состоит из зачатка корешка, стебелька, одной крупной семядоли и почечки с зачатками листьев. Вторая, неразвитая семядоля имеет вид маленькой чешуйки. Большая семядоля у злаков в форме щитка плотно прикасается к эндосперму. Ее функция — растворять и всасывать питательные вещества эндосперма, поэтому поверхность семядоли покрыта всасывающими клетками. Все семя покрыто тоненькой пленчатой кожурой, которая вместе с пленчатым околоплодником плотно прирастает к эндосперму. Плоды злаков — зерновка. Из прорастающего семени первым растет корешок, затем стебелек и почечка, прикрытая листьями. Щиток и эндосперм остаются в земле, а питательные вещества расходуются на рост зародыша. Однодольные семена имеют все злаки, лук, чеснок, ландыш.

 

 

Рис. 18. Строение семени пшеницы (продольный срез):

/ — околоплодник; 2 — кожура семени; 3 — алейроновый  слой; 4 — крахмалистая часть эндосперма; 5 —бороздка; 6 ~ листья зародыша; 7 — стебель и 8 — корень зародыша; 9 — щиток (семядоля); 10 — всасывающая часть щитка; 11 — корневое влагалище; 12 — чешуйка—зачаток второй семядоли

 

Размеры семян очень разнообразны и не зависят от размеров самого растения. Так, высота взрослых деревьев ели и сосны кедровой сибирской одинакова, а семена последней намного крупнее семян ели. По высоте осина и дуб мало различаются, но семя дуба весит около 3 г, а 6 тыс. семян осины весят лишь около 1 г. Самые мелкие семена в наших лесах у ночных фиалок и грушанок — в 1 г их насчитывается около500 тыс. 3ародыш в них состоит всего из нескольких клеток.

 У древесных растений  иногда образуются плоды без  семян, так как они развиваются  без оплодотворения. Это явление  называется партенокарпией. Такие сорта мандарин, винограда высоко ценятся в плодоводстве и их размножают вегетативно. Партенокарпические плоды образуются и у некоторых лесных древесных растений (березы, клена, осины, вяза). У березы при неблагоприятных погодных условиях во время цветения, мешающих опылению, образуется до 80 % плодов без семян.

 У лиственницы и  других хвойных иногда образуются  семена внешне нормальные, но  пустые, без зародыша. Это явление  называется партеноспермией и  вызывается недостаточным опылением. Эти отклонения сильно ухудшают качества семян древесных растений и должны учитываться при посеве их в питомниках.

Трудно переоценить значение плодов и семян в жизни человека. С давних времен человек питался ими, собирая с дикорастущих растений. Со временем наиболее ценные виды начали выращивать в культуре, улучшая их качества. Сейчас плоды зерновых культур — пшеницы, ячменя, риса, ржи и др.— один из основных продуктов питания людей. Также широко применяются в пищу плоды овощных культур (огурцы, помидоры и др.), плодово-ягодных культур — ягоды и фрукты, масличных культур (подсолнечник, лен, конопля). Семена и плоды лекарственных растений используются в медицине (облепиха, мак, горчица). Незаменимым сырьем для текстильной промышленности служат плоды хлопчатника.

 

Распространение семян и плодов. После цветения у растений образуется большое количество семян. На одном растении лебеды их насчитывается до 10 тыс., на дереве березы — до 2 млн. Для расселения данного вида семена должны быть распространены на возможно более дальние расстояния. Для этого на семенах, плодах, а иногда на соплодиях имеются различные приспособления, облегчающие перенос их на большие расстояния.

Семена и плоды распространяются при помощи ветра, животных и воды. В зависимости от способа распространения выработались соответствующие особенности в строении семян и плодов. У некоторых растений семена настолько мелкие (у ночных фиалок, грушанок), что уносятся малейшим движением воздуха. Образование различных выростов в виде волосков, хохолков, волосистых остей увеличивает парусность и улучшает парение семян и плодов в. воздухе. Мелкие семена тополя, осины, ивы, хлопчатника окружены волосками, вместе с которыми они разносятся ветром. На семенах иван-чая образуется хохолок из волосков. Плоды осота, чертополоха также имеют хохолки и, как плоды одуванчика, распространяются ветром. Волосистые ости имеются на плодах ковыля и ломоноса.

На семенах и плодах некоторых растений образуются выросты в виде пленчатых или кожистых крылышек, увеличивающих их парусность. Например, семена ели, сосны и лиственницы имеют пленчатое крыло. Плоды березы имеют два пленчатых крыла, у плодов ясеня и клена крыло кожистое. У липы целое соплодие имеет у основания кожистый листок, выполняющий роль крыла. Мелкие гладкие семена мака и колокольчиков разлетаются из раскрытых сухих плодов-коробочек при раскачивании их порывами ветра на расстояние до 1 м.

Мелкие и гладкие семена и плоды придорожных растений (подорожника, птичьей гречихи) разносятся животными и человеком с землей при ходьбе. Благодаря выростам в виде крючков и зубчиков плоды некоторых растений (череды, гравилата) легко и крепко цепляются за шерсть животных, одежду человека и переносятся ими на новые места. У лопуха такими крючочками заканчиваются обертки и переносятся целые соплодия.

Семена, богатые питательными веществами, поедают животные. Собирая такие семена и унося в норы и гнезда, животные и птицы частично теряют их. Так распространяются сойками и белками плоды дуба, плоды лещины и семена хвойных — белками, зерновки злаков — полевыми мышами. Сочность плодов также способствует распространению семян. Звери и птицы, поедая плоды (черемухи, рябины, брусники, костяники) теряют их семена, но чаще они одновременно поедают и се.мена, которые не перевариваются в желудке животных, выбрасываются организмом и прорастают:

На семенах копытеня, фиалок образуются особые наросты — п р и с е -м е н н и к и, которые поедают муравьи. Семена муравьи не съедают, а лишь растаскивают. Из древесных растений тис и бересклет имеют присеменники, которые поедаются птицами.

Огромную роль в распространении семян растений играет человек, сознательно распространяя полезные растения по всему земному шару. Одновременно он нередко случайно способствует (при переездах, пересылках грузов) распространению растений, которые становятся порой бедствием для той или иной страны. Так, из Северной Америки была завезена пахучая ромашка, ставшая сорняком. Из Европы в Северную Америку случайно были завезены, пырей ползучий, мокрица, подорожник большой.

Плоды и семена водных и прибрежных растений (кувшинки, осок) имеют рыхлую, наполненную воздухом ткань, благодаря которой не тонут и разносятся течением.

У некоторых видов растений створки плодов раскрываются с такой силой, что семена выбрасываются на расстояние до 3 м. У акации желтой и недотроги створки при этом даже скручиваются. У самшита и кислицы созревшие коробочки, раскрываясь, с силой выбрасывают семена.

§ 9. Жизненные формы растений

Продолжительность жизни растений очень разнообразна — от нескольких недель (пастушья сумка, мятлик однолетний) до нескольких сотен и даже тысяч лет (например, дуб до 1000 лет, тис до 2000 лет). По продолжительности жизни, характеру строения стебля и степени его одревеснения различают жизненные формы растений.

Деревья — растения с хорошо выраженным древеснеющим стволом и разветвленной кроной. Ствол дает ежегодный прирост в длину и толщину. Различают деревья первой величины—от 20 м и выше (ель, сосна, дуб, липа), второй величины—от 10 до 20 м (рябина, черемуха, ольха серая), третьей величины —от 5 до 10 м (яблоня, крушина слабительная, клен татарский). Однако эти размеры условны и разные авторы дают их с колебаниями в пределах 5м.

Кустарники —растения с древеснеющим стеблем, который очень рано начинает ветвиться у основания, образуя группы стволиков одинаковой толщины. Высота кустарников от 0,5 до 6 м (орешник, акация желтая).

Лианы — растения с более тонкими древеснеющими вьющимися или лазящими стеблями до 15 см в диаметре и до 30 м и более в длину (виноград, плющ, актинидия).

Кустарнички — растения высотой от нескольких сантиметров до 1 м, наземные побеги которых образуют покоящиеся почки и одревесневают (брусника, вереск, багульник, голубика, клюква).

Полукустарники — растения, наземные побеги которых не полностью одревесневают и в верхней части за зиму обычно отмирают (некоторые виды полыни) или полностью стебли отмирают на другой год (малина).

Многолетние травы — растения с неодревесневающими стеблями, наземные части которых ежегодно отмирают и сохраняются только подземная часть, корневища, клубни, луковицы, образующие на следующий год новые побеги (одуванчик, сныть, ландыш). Среди них особую группу составляют зимне-зеленые растения с не отмирающими на зиму наземными побегами и даже зелеными листьями. К ним относятся некоторые лесные травы: кислица, грушанка, копытень, зеленчук.

Двулетние растения — травы, жизненный цикл которых проходит в течение 2 лет. В первый год они образуют укороченный побег с прикорневой розеткой листьев. На второй год за счет накопленных питательных веществ они образуют удлиненный побег с цветками, плодоносят и отмирают (морковь, редька, капуста).

Однолетние — травянистые растения, полное развитие которых проходит за один вегетационный период (хлебные злаки, лен, гречиха, мокрица). Среди злаков различают озимые и яровые. Яровые растения, высеянные весной, успевают за лето образовать листья, побеги, цветки и плоды. Озимые растения проходят полный цикл развития только в том случае, если на их всходы подействует низкая температура. Высеянные осенью, они зимуют в виде всходов, а на следующее лето нормально растут и плодоносят. Высеянные весной, семена озимых растений тоже прорастают, образуют побеги и листву, но не цветут и не плодоносят. К озимым относятся рожь и некоторые сорта пшеницы.

По плодоношению различают две группы растений: монокарпические и поликарпические. Монокарпическими называются растения, плодоносящие один раз в жизни. К ним относятся все однолетние, двулетние и некоторые виды многолетних растений (бамбук, агава, алоэ). Они долгие годы растут не зацветая, затем один раз цветут, плодоносят и отмирают полностью. Поликарпические растения цветут и плодоносят много раз в течение жизни. К ним относятся большая часть многолетних травянистых и древесные растения.

Контрольные вопросы

1. Содержание ботаники и значение ее для работников лесного хозяйства.
2. Стебель, его функции и строение.
3. Корень, его функции и строение.
4. Лист, его функции и строение.
5. Функции и строение цветка.
6. Метаморфозы органов.
7. Вегетативное размножение растений.
8. Что такое прививки и какое значение они имеют в лесном хозяйстве?
9. Семена и плоды, их функции и строение.
10. Аналогичные и гомологичные органы.