Метаморфозы листьев (усики, колючки, филлодии, ловчие аппараты)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тарский филиал

ФГБОУ ВПО ОмГАУ им П.А. Столыпина

Кафедра растениеводства и земледелия

Реферат

«Метаморфозы листьев (усики, колючки, филлодии, ловчие аппараты)»

Дисциплина «Ботаника»

Выполнила: студентка 11 группы

Направления подготовки «Агрономия»

Сковродина М. А.

Проверила: к.с.-х.н., доцент

Веремей Т. М.

Тара 2015

ВЕДЕНИЕ

Лист - один из основных вегетативных органов высших растений, занимающий боковое положение на стебле (оси побега)

Лист характеризуется коротким периодом жизни. У травянистых и листопадных древесных растений продолжительность жизни листа всего несколько месяцев; у вечнозелёных двудольных - обычно два - три года; у хвойных - от трёх до десяти лет. В ходе эволюции у различных групп растений лист возник неодинаково:

макрофильная линия эволюции - у большинства высших растений (папоротниковидные, голосемянные, покрытосемянные) лист образовался в результате уплощения и последующего срастания систем конечных боковых осей (теломов) ветвящегося вегетативного тела первичных наземных растений типа раниофитов. При этом была утрачена способность к длительному верхушечному росту и ветвлению. Только у папоротников листья, называемые вайями, способны к более длительному, чем у других растений, росту в длину;

микрофильная линия эволюции - у современных и ископаемых плауновидных листья возникли как экзогенные выросты осевых органов (энации)

Морфология простого листа сводится к определённой схеме:

1. Листовая пластинка

2. Черешок

3. Прилистники

4. Основание листа

Лист выполняет три главные функции: фотосинтез, газообмен, и транспирацию. Кроме того он может быть органом защиты (чешуи, колючки), прикрепления к опоре (усики), запаса питательных веществ и воды, а также вегетативного размножения.

У многих растений можно наблюдать различные метаморфозы листьев.

1. УСИКИ

Усики - это нитевидные, чувствительные к прикосновению и приспособленные для лазания. У многих лазающих лиан часть листа или весь лист превращены в усики.

К ним относятся некоторые виды лимоноса, диоскорей, настурций и др.

От листалазающих растений с двойной функцией листа (фотосинтеза и захвата опоры) в процессе эволюции появились лианы, лишенные части или всей пластинки листа, вместо которых развивается усик с высокой контактной чувствительностью. Они известны в семействах Маковые и Бигноневые.

У хохлатки усиконосной и дицентры василисниколистной в усики превращены верхние сегменты перисто-рассеченных листьев. У некоторых видов бигоний усики снабжены одревесневшими когтевидными крючочками, что усиливает их якорную функцию. У других видов бигоний после прикосновения к опоре на концах усиков образуются липкие дисковидные вздутия - присоски.

У видов вик, чечевицы и гороха посевного в усики видоизменены верхняя часть рахиса и соответственно три - семь листочков. У чины безлистной редуцируются все листочки, рахис представляет собой единственный усик, а функцию фотосинтеза выполняют два крупных листовидных прилистника. У многих чин редукция части листочков компенсируется крыловидными фотосинтезирующими выростами, образующимися на черешках стебля.

2. КОЛЮЧКИ

Колючки свойственны растениям, обитающим в сухом и жарком климате, хотя нередки они и у растений других климатических зон. Они выполняют две основные функции: уменьшают испаряющую поверхность надземной части растений и защищают стебли, стволы и молодые листья от поедания животными. Кроме того, некоторые пальмы-ротанги с их помощью прикрепляются к опоре.

Метаморфоз всего листа или какой-либо его части в колючку свойственен видам многих семейств. Листья, полностью метаморфизированные в колючку, типичны, например, для кактусов, широко распространенных в пустынях, полупустынях, каатинге и саванне Центральной и южной Америки. Почти все кактусы - стеблевые суккуленты с метаморфизированными листьями. У опунции они представлены крошечными (длиной 0,2…0,5 см) сочными шиловидными образованиями, который появляются в период дождей, а затем засыхают и опадают. У видов подсемейства Кактусовые, самого обширного семейства, у листьев, развивающихся на стебле, формируются только основания, подобные сосочкам ( пластинка редуцирована), в пазухах которых развиваются ареолы - пазушные почки с очень короткими междоузлиями и колючками, являющимися метаморфизированными почечными чешуями. Длина колючек 0,1…25см.

Колючки кактусов в ночные часы выполняют еще одну функцию - они конденсируют водяные пары из воздуха. Происходит это следующим образом. На одревесневших колючках и волосках кактусов в ветреную погоду накапливаются электрические заряды, которые притягивают к себе из воздуха капельки воды. Таким образом колючки способствуют конденсации водяного пара в атмосфере. В тех климатических зонах, в которых по ночам отмечается образование туманов (например, в прибрежных пустынях Чили), как тусы, на 95% состоящие из воды, в состоянии успешно развиваться, даже если годами не выпадают дожди.

Отдельные части листа тоже могут быть метаморфизированы в колючки. Чаще всего видоизменаются окончания жилок, выступающих на верхушке листа и по его краю, реже - рахис и прилистник.

Колючкой может становиться рахис сложных листьев после опадания листочков. Таково происхождение колючек, например у эспарцетов, трагантановых астрагалов, некоторых сибирских караган. Колючки некоторых листопадных растений образуются из прилистников (например, у представителей видов акации, молочаев, диоскорей, а также робинии, унаби, держи-дерева и др.). Ко времени опадания черешка прилистники-колючки одревесневают и в последствии защищают растения от животных. Иногда колючки одревесневают раньше. Так, у робинии колючки становятся твёрдыми еще при зелёном листе ( у третьего листа сверху). При опадении листа между колючками-прилистниками чётко виден листовой рубец.

Крупные (длиной до 5 см) полые острые колючки некоторых растений тропиков (акации-корнигера, акиции-флейты и др.) служат жилищем для муравьев, которые активно защищают листья растения от муравьев-листорезов. Благодаря небольшому отверстию на верхушке колючки акации-флейты при порывах ветра возникает свистящий звук, что и получило отражение в названии растения.

У многих видов барбариса листья однолетних побегов редуцированы до прилистников, которые превращены в колючки. (см. приложение 3)

3. ФИЛЛОДИЙ

Филлодий - это метаморфоз черешка или основания листа в образование, подобное плоской листовой пластинки, выполняющей функцию фотосинтеза. Филлодии характерны для многих видов так называемых филлодийных акаций, обитающих в опустыненных саваннах на юго-западе Австралии, где сухой период длится восемь-десять месяцев. Для филлодийных акаций характерна экологическая гетерофилия. Один из листьев - мезоморфные, с тонким черешком и крупной дваждыперистосложной пластинкой, многочисленные и нежные листочки которой могут функционировать только в периоды с достаточным увлажнением. При наступлении жары и засухи они засыхают и функции фотосинтеза выполняют другие листья, представленные длительно живущими филлодиями - метаморфизированными черешками, имеющими ксероморфную структуру. Филлодии похожи на листья с цельной пластинкой, плотной, кожистой, даже твёрдой, иногда покрытой смолистыми веществами. Метаморфоз черешка в филлодий свойственен некоторым чинам Южной Европы и Кавказа.

4. ЛОВЧИЕ АППАРАТЫ

Ловчие аппараты насекомоядных растений. У некоторых видов покрытосеменных все листья особи или часть из них метаморфизированы в ловчие аппараты. Растения этих видов автотрофные, но наряду с этим при помощи ловчих аппаратов они используют богатую азотом и фосфором органическую пищу, переваривая животных.

Эти специфические ветви эволюции возникли в результате приспособления растений к жизни в неблагоприятных условиях азотного и минерального питания. Именно такие условия характерны для верховых болот и пресноводных водоемов тропической и умеренной широт, где главным образом они обитают. По содержанию минеральных веществ воды верховых болот приближаются к дистиллированной воде.

Строение ловчих аппаратов разнообразно, при этом у растений одних видов они неподвижны, у других -- обладают способностью к движению при захвате и переваривании добычи.

Неподвижные липкие листья, желёзки которых выделяют клейкое вещество для ловли животных и вещества для их переваривания, имеет, например, росолист лузитанский, или португальская мухоловка.

Большинство видов рода Непентес -- лианы, обитающие на болотистых почвах в дождевых лесах тропической Азии.

У взрослых растений развиваются длинные цепляющиеся побеги. В пределах каждого побега листья различаются: одни выполняют только функции фотосинтеза -- они крупные, кожистые, узколанцетные, с усиковидной верхушкой, другие -- метаморфизированы и имеют ловчие аппараты.

Нижняя часть метаморфизированных листьев подобна фотосинтезирующим -- это уплощенное, имеющее вид пластинки основание листа (филлодий). Тонкая цилиндрическая часть, выполняющая функцию усика (она закручивается вокруг ветвей других растений), -- черешок. Нижняя часть пластинки листа превращена в цилиндрический или кувшиновидный ловчий аппарат, который благодаря черешку-усику подвешен в воздухе. У молодых кувшинов устье (отверстие) плотно закрыто крышечкой (это верхняя часть пластинки), у вполне развитых она несколько приподнимается, располагаясь под углом, и в дальнейшем остается неподвижной. Крышечка препятствует попаданию в кувшин дождевой воды; у многих видов ее край обрамляют острые длинные волоски, преграждающие путь в ловушку животным более крупным, чем те, на которых рассчитан ловчий аппарат.

Типичная длина кувшинов у большинства видов 10...15 см, но может достигать и 30...50 см. Кувшины окрашены в яркие, часто контрастные тона, что делает их видными издалека. Желтовато-зеленоватый основной фон испещрен пурпурными, синеватыми, фиолетовыми пятнами; снаружи около устья они иногда темнокрасные, а завернутый внутрь край бледно-голубой, розовый или лиловый.

Железистые клетки эпидермы на нижней стороне крышечки и у края выделяют нектар (приманку для насекомых), который обильно покрывает вздутый и часто бороздчатый край устья. Насекомые, сосущие нектар сначала по краю устья, переползают на внутреннюю поверхность кувшина, покрытую восковым налетом, выделяемым желёзками. Восковой налет двухслойный. Верхний слой состоит из черепитчато расположенных чешуек, которые прилипают к ножкам насекомых и, отрываясь от нижнего слоя, заставляют их скользить вниз. Выбраться из ловушки невозможно, так как стенка отвесная и скользкая, но если некоторые из них и добираются до верхней части кувшина, то натыкаются на ряды острых зубцов, направленных им навстречу.

Кувшины в нижней трети, а часто наполовину заполнены жидкостью (до 1...2 л). Пищеварительные желёзки, находящиеся на стенке нижней части кувшина, выделяют протеолитический фермент непентесин и муравьиную кислоту, которая переводит фермент в активное состояние. Энергия переваривания белков у непентесов более высокая, чем у других насекомоядных растений: полная ассимиляция добычи происходит за 5...8 ч. 
Разложение остатков насекомых происходит за счет деятельности бактерий, в результате чего кувшины издают гнилостный запах, привлекающий к растению новые жертвы.

У пузырчаток, насчитывающих около 250 видов и распространенных во всех частях света, ловчий аппарат снабжен клапаном, который закрывает попавшимся животным выход из ловушки.

В группу растений, ловчие аппараты которых обладают способностью к движению при захвате и переваривании добычи, входят жирянка, венерина мухоловка и росянка.

Росянки обитают на торфяных болотах космополитно во всех климатических поясах обоих полушарий. Росянка круглолистная -- многолетнее травянистое растение с прикорневой розеткой листьев, пластинки которых метаморфизированы в ловчие аппараты. Нижняя сторона пластинки голая и гладкая, обычно прилегает к субстрату.

От верхней поверхности и края пластинки отходит множество (130...280) щупалец. Длина их неодинакова -- она увеличивается от середины пластинки к ее краю. Щупальце состоит из пурпурной ножки и булавовидной или овальной головки. Ножка -- вырост пластинки листа; головка, или желёзка, -- железистый волосок. Ножка способна двигаться -- изгибаться и выпрямляться. Желёзки, находящиеся в состоянии покоя, выделяют каплю густой липкой тягучей слизи, блестящей на солнце, как росинки. Мелкие летающие и ползающие насекомые, привлеченные блеском этих капелек, принимаемых ими за нектар, садятся или вползают на пластинку листа и прилипают к нему. Пытаясь освободиться, они мечутся, бьются, задевая липкие капли соседних желёзок, и все более обволакиваются слизыо. Через несколько минут, после того как желёзка хотя бы одного щупальца раздражена, все остальные приходят в возбужденное состояние. Через 10 мин, после того как раздражение получило первое щупальце, начинают загибаться к центру ближайшие к нему, а в течение 1...3 ч загибаются и все остальные щупальца, плотно прижимая добычу к пластинке. Затем изгибается пластинка (становится вогнутой).

Все движения щупалец и пластинки листа направлены на то, чтобы смешать добычу с обильными выделениями желёзок -- кислотой и ферментом, подобным пепсину. Эта жидкость стекает в углубление пластинки.

В выделениях желёзок обнаружен алкалоид кониин, оказывающий парализующее действие на насекомых. Облепленные слизью, которая закупоривает трахеи и вызывает удушение, парализованные насекомые погибают через 15 мин. Через несколько дней процессы растворения и всасывания заканчиваются. Щупальца постепенно расправляются и принимают первоначальное положение.

лист метаморфоза фотосинтез газообмен

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Не только животные, но и растения адаптируются к окружающим условиям среды. Все метаморфозы у растений - это итоги адаптации. В ходе эволюции растения приспосабливаются к окружающей среде, подстраиваясь под климатические условия, осваивают новые функции. Не приспособленные к тем или иным условиям растения погибают.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ботаника. - 2е изд., перераб. И доп. - М.:Колос, 2001. - 488с.

Размещено на Allbest.ur