Точки роста и верхушечный рост растений

Обновлено: 01.05.2024

Растения, в отличие от животных, растут в течение всей жизни, образуя новые ткани и органы, которые закладываются в эмбриональных зонах - меристемах. После инициации тканей и органов их рост происходит благодаря делению и растяжению клеток. На протяжении жизни растительного организма размеры его отдельных клеток увеличиваются в 10 - 1000 раз, а иногда и больше.

По характеру взаиморасположения с соседними клетками различают рост:

В ходе координированного роста соседние ткани растут с одинаковой скоростью, а различия в размерах клеток достигаются за счет неодновременного прекращения делений. Так растут большинство клеток в зонах растяжения.

При интрузивном росте растущая клетка опережает рост сопредельных тканей, внедряясь между окружающими ее клетками; при этом образуются новые области контакта между интрузивно растущей клеткой и соседними клетками. Примером растительных клеток, растущих интрузивно, являются волокна, млечники и пыльцевые трубки, а также клетки камбия.

Протрузивный рост характерен для трихом (например, корневые волоски, "опушение" листьев и стеблей, волоски семян хлопчатника).

Увеличение размеров клетки может происходить путем ее расширения (увеличением размеров во всех направлениях) или растяжения (преимущественным удлинением в одном направлении). Иногда рост расширением называют изодиаметрическим ростом, что не совсем верно - растительная клетка никогда, в том числе в культуре in vitro,не бывает шаровидной формы. У высших растений рост растяжением преимущественно обеспечивает увеличение длины стеблей и корней, а рост расширением служит основой развертывания листовых пластинок и увеличения листовой поверхности.

Рост удлинением может достигаться либо путем растяжения всей поверхности клетки (диффузный или интеркалярный рост), либо только наращиванием ее концов (апикальный или концевой рост). Концевой рост наблюдается у высших растений сравнительно редко: два классических примера это корневые волоски и пыльцевые трубки. Большинство же клеток удлиняются всей поверхностью.

Для осуществления роста, безусловно, необходимо наличие тургорного давления (величина его может достигать 1000 атм.), однако существуют многочисленные примеры того, что оно не является единственно необходимым фактором. Клеточная стенка должна быть способна к растяжению. Протопласт не может увеличиваться в размерах, если клеточная стенка его клетки не способна растягиваться, независимо от того, какие изменения происходят внутри этого "деревянного ящика".

Меристемы, или образовательные ткани, обладают способностью к активному росту за счет деления и образования новых клеток. Меристемы формируют все прочие ткани и определяют длительный (в течение всей жизни) рост растения. Архитектура размещения тканей всего растения устанавливается на ранних этапах меристематической деятельности. У животных меристемы отсутствуют, чем объясняется ограниченный период их роста. Инициальные клетки меристем задерживаются на эмбриональной стадии развития в течение всей жизни растения, а их производные постепенно дифференцируются и превращаются в клетки различных постоянных тканей. Тело наземных растений - производное относительно немногих инициальных клеток.

Существует два основных типа меристем - апикальные, или верхушечные, и латеральные, или боковые.

Апикальные меристемы располагаются на верхушках побегов и корней, обеспечивая нарастание их в длину. Такой рост получил название первичного, а сами меристемы - первичных. При этом часть растения, образованная первичными тканями, возникшими из первичных меристем, - это его первичное тело.

К первичным меристемам помимо апикальных относят и их непосредственные производные, несколько отстоящие от верхушек органов. У этих производных способность к делению в определенной степени сохранена. Речь идет прежде всего о протодерме, прокамбии и основной меристеме. В первичном теле растения они дают еще в ходе эмбриогенеза три первичные системы тканей покровную ткань (из протодермы), проводящую ткань (из прокамбия) и систему основных тканей (из основной меристемы).

Латеральные меристемы располагаются параллельно боковым поверхностям осевых органов, нередко образуя цилиндры, на поперечных срезах имеющие вид колец. Главнейшие латеральные меристемы - камбий и феллоген. Эти меристемы обеспечивают нарастание стволов в толщину, образуя вторичные ткани и формируя вторичное тело растения. Камбий дает начало вторичным проводящим тканям - вторичным ксилеме и, а феллоген - главным образом пробке.

Интеркалярные, или вставочные, меристемы чаще всего первичны и сохраняются в виде отдельных участков в зонах активного роста, например у оснований междоузлий, и в основаниях черешков листьев злаков.

Существуют также раневые меристемы. Они образуются в местах повреждения тканей и органов и дают начало каллусу - особой ткани, состоящей из однородных паренхимных клеток, прикрывающих место поражения. Каллусообразовательная способность растений используется в практике садоводства при размножении их черенками и прививками. Чем интенсивнее каллусообразование, тем больше гарантия срастания подвоя с привоем и укоренения черенков.

Клетки апикальных меристем более или менее изодиаметричны по размерам и многогранны по форме. Межклетников между ними нет, оболочки тонкие, содержащие мало целлюлозы. Полость клетки заполнена густой цитоплазмой с относительно крупным ядром, занимающим центральное положение. Вакуоли многочисленные, мелкие, но под световым микроскопом обычно не заметны. Пластид и митохондрий мало, и они мелкие.

Клетки боковых меристем различны по величине и форме. Они примерно соответствуют клеткам тех постоянных тканей, которые из них в дальнейшем возникают. Так, в камбии встречаются как паренхимные инициали, так и прозенхимные инициали. Из паренхимных инициалей образуются паренхимы проводящих тканей, а из прозенхимных - проводящие элементы.

Типы роста растения. Фазы роста.

Различают несколько типов роста растений:

· Апикальный - верхушечный рост.

· Интеркалярный - вставочный рост.

· Базальный - рост внизу (встречается у луковичных).

· Тангентальный - рост стебля в толщину (в основном древесные растения).

Гипотеза Дж. Боннера

Создание клеточной теории, эволюционное учение, показавшее путь усложнения организмов по мере развития жизни, и расшифровка генетического кода, позволившая понять, как реализуется генетическая информация, обусловили возможность познания закономерностей индивидуального развития живых существ. Ученые вплотную подошли к решению вопроса о том, как в ходе онтогенеза реализуется закодированная в генотипе информация.

Наиболее удачно решается этот вопрос в гипотезе американского биохимика Дж. Боннера, разделяемой сейчас большинством биологов. Согласно Боннеру, в онтогенезе реализуется закодированная программа, состоящая из ряда подпрограмм. Каждая из них обусловливает формирование одной определенной группы признаков и свойств. После реализации первой подпрограммы включается в работу следующая генная система, ответственная за формирование другой группы признаков и свойств, за ней начинает работать третья - и так далее до завершения всего онтогенеза.

В приложениик растению, напримерзлаковому, это выражается в следующем.

На начальных этапах онтогенеза включена подпрограмма, по которой реализуютсянабухание и прорастание семени, появление первых корней и листьев, растение укрепляется на земле, но питается в основном за счет веществ, запасенных в эндосперме еще на материнском организме.Затем, при включении следующей подпрограммы, начинается период образования новых листьев и корней, боковых побегов -фаза кущения (фаза розетки).На следующем этапе начинает формироваться соцветие, удлиняется стебель -фаза выхода в трубку. Позднее включаются подпрограммыобразования соцветия, цветения, образования зерна, созревания.

Прохождение каждой из указанных фаз, связанных с формированием определенных признаков и свойств, строго необходимо и последовательно. Каждый следующий этап онтогенеза не может пройти ранее предыдущего, на каждом из них идет образование определенных морфологических структур, новых по сравнению с предыдущим этапом.

Темпы роста и развития.

У большинства видов растений при реализации программы онтогенезапериодыинтенсивногороста и развития чередуются с периодами затухания этих процессов. Именно эта особенность онтогенеза обусловливает возможность приспособления растений к перенесению неблагоприятных условий (зима, засуха).

Так,у злаков замедление осенью роста и развития, задержка реализации подпрограммы перехода к цветению обеспечивает возможность продления фазы кущения, что ведет к реализации подпрограммы подготовки к зиме, закалки. Зимующие злаки отличаются от незимующих яровых в основном темпами прохождения одной из фаз онтогенеза - фазы кущения.Злаки озимого сева (озимые, полуозимые, двуручки) задерживаются осенью в фазе кущения и не переходят к следующей фазе выхода в трубку. В этот период у них междоузлия побегов укорочены, листья сближены, формируется розетка, конусы нарастания побегов не переходят к образованию генеративных органов. Легкорастворимые вещества (прежде всего сахара) не тратятся на построение новых веществ и структур, а накапливаются, переполняя клетки. Растения закаливаются и перезимовывают. (Двуручками называют сорта, которые дают урожай как при озимом, так и при яровом посеве.)Яровые растения и двуручки при весеннем посевене задерживаются в росте и переходят в следующую фазу - выход в трубку, а затем в фазу цветения и плодоношения.

Многиеэфемероиды пустынь задерживаются в росте и развитии перед засушливым периодом. Это приспособительное свойство обеспечивает их устойчивость. У двулетних овощных растений образование кочана, луковицы, корнеплода также связано с задержкой роста и развития, с задержкой перехода к генеративному развитию.У древесных и кустарниковых осенью настолько значительно снижается интенсивность ростовых процессов, что растения впадают в состояние покоя, обеспечивающее подготовку к зиме.

После периода замедления роста следует его активизация: у зимующих это наблюдается весной, у растений, замедление роста которых связано с наступлением засушливого периода,- при начале дождей.

Механизмы регуляции темпов роста и развития.

Основными механизмами саморегуляции темпов онтогенеза, позволяющими растениям приспосабливаться к сезонным изменениям погоды и переносить неблагоприятные условия,являются реакции растений на длину дня и температуру окружающей среды.

В начале 20-х гг. американские исследователи В. В. Гарнер и X. А. Аллард в четких опытах показализависимостьперехода растений к цветениюот длины дня. По этому признаку все растения ученые разделили на три группы: растения длинного дня, цветение и плодоношение которых наступает раньше при длинном дне; растения короткого дня, зацветающие раньше при коротком дне; нейтральные растения, которые вступают в фазу цветения в одни и те же сроки и при длинном и при коротком дне.

Реакция растений на длину дня, обусловливающая переход их к цветению, была названа фотопериодической.

О влияниитемпературы на развитие растений было известно давно, еще с прошлого века, но четкие данные появились в 1918 г. в работе немецкого исследователя Г. Гасснера, опубликовавшего результаты своих 10-летних опытов. Ученый показал, что если проросшие семена озимых подвергать воздействию пониженных температур, то выращенные из них при весеннем посеве растения выколашиваются и плодоносят. В 20-х гг. на Ганджинской селекционной станции (Азербайджан) молодой агроном Т.Д. Лысенко также показал, что после воздействия пониженных температур озимые сорта ускоряют переход к цветению. В 1929 г. Т.Д. Лысенко предложил для обозначения наблюдаемого явления термин«яровизация». Позже за рубежом появился термин«вернализация»(от лат. vernus - «весенний»), предложенный в 1933 г. англичанами Р. Уайтом и П. Худсоном. Оба термина были равнозначны и означали как сам способ выдерживания на холоду прорастающих семян или зеленых растений (после чего ускорялось цветение), так и совокупность протекающих при этом в клетках процессов, обусловливающих ускорение цветения.

Озимые и полуозимые замедляют развитие и при коротком (12 ч) дне, и при естественном длинном. И это понятно. Ведь именно в таких световых условиях обычно оказываются они при осеннем посеве в районах их возделывания. И эта особенность - замедление развития осенью - имеет приспособительный характер: способствует формированию зимостойкости и перезимовке растений.

Двуручки замедляют рост и развитие лишь при коротком дне. Эти сорта возделываются в более южных районах северного полушария, где осень наступает позже, при более коротком дне. Поэтому у них и выработалось свойство задерживаться в развитии, начинать подготовку к зиме лишь при значительном сокращении длины дня.

Яровые также реагируют на сокращение длины дня, но в гораздо меньшей степени. И это вполне закономерно. Они исторически возделываются при весеннем посеве, и у них не выработалось свойство замедлять развитие и подготавливаться к зиме.

Таким образом,фотопериодическая реакция зимующих растений обусловливает задержку их роста и развития, благодаря чему у них формируется зимостойкость.

Возникает вопрос: а почему же весной, при таком же коротком дне, как и осенью, перезимовавшие растения активно возобновляют вегетацию, интенсивно растут и развиваются, быстро переходят к цветению и плодоношению?

Вот здесь и проявляется роль яровизации. У растении, прошедших яровизацию, меняется реакция на свет: перезимовавшие озимые, полуозимые и двуручки по реакции на свет становятся близки к яровым. Это наглядно видно при сравнении развития растений, выращиваемых из яровизированных и неяровизированных семян при разных световых условиях.

Таким образом,яровизация оказалась механизмом, позволяющимактивизировать рост и развитие после их осенней задержки,переключить реализацию подпрограмм с задержки и подготовки к зиме на переход к цветению и плодоношению.

Наличие у растений фотопериодической реакции и способности к яровизации обеспечивает возможность регулировать темп онтогенеза так, что интенсивность их росте и развития меняется синхронно сезонному изменению погодных условий: снижается при подготовке к зиме и усиливается в благоприятный весенне-летний сезон.

Фитогормоны.

Гормоны растений,или фитогормоны, вырабатываемые растениями органические вещества, отличные от питательных веществ и образующиеся обычно не там, где проявляется их действие, а в других частях растения.

Эти вещества в малых концентрациях регулируют рост растений и их физиологические реакции на различные воздействия. В последние годы ряд фитогормонов удалось синтезировать, и теперь они находят применение в сельскохозяйственном производстве. Их используют, в частности, для борьбы с сорняками и для получения бессемянных плодов.

Растительный организм - это не просто масса клеток, беспорядочно растущих и размножающихся; растения и в морфологическом, и в функциональном смысле являются высокоорганизованными формами. Фитогормоны координируют процессы роста растений. Особенно отчетливо эта способность гормонов регулировать рост проявляется в опытах с культурами растительных тканей. Если выделить из растения живые клетки, сохранившие способность делиться, то при наличии необходимых питательных веществ и гормонов они начнут активно расти. Но если при этом правильное соотношение различных гормонов не будет в точности соблюдено, то рост окажется неконтролируемым и мы получим клеточную массу, напоминающую опухолевую ткань, т.е. полностью лишенную способности к дифференцировке и формированию структур. В то же время, надлежащим образом изменяя соотношение и концентрации гормонов в культуральной среде, экспериментатор может вырастить из одной-единственной клетки целое растение с корнями, стеблем и всеми прочими органами.

Химическая основа действия фитогормонов в растительных клетках еще недостаточно изучена. В настоящее время полагают, что одна из точек приложения их действия близка к гену и гормоны стимулируют здесь образование специфичной информационной РНК. Эта РНК, в свою очередь, участвует в качестве посредника в синтезе специфичных ферментов - соединений белковой природы, контролирующих биохимические и физиологические процессы.

Гормоны растений были открыты только в 1920-х годах, так что все сведения о них получены сравнительно недавно. Однако еще Ю.Сакс и Ч.Дарвин в 1880 пришли к мысли о существовании такого рода веществ. Дарвин, изучавший влияние света на рост растений, писал в своей книге Способность к движению у растений (The Power of Movement in Plants): «Когда проростки свободно выставлены на боковой свет, то из верхней части в нижнюю передается какое-то влияние, заставляющее последнюю изгибаться». Говоря о влиянии силы тяжести на корни растения, он пришел к заключению, что «только кончик (корня) чувствителен к этому воздействию и передает некоторое влияние или стимул в соседние части, заставляя их изгибаться».

В течение 1920-1930-х годов гормон, ответственный за реакции, которые наблюдал Дарвин, был выделен и идентифицирован как индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Работы эти выполнили в Голландии Ф.Вент, Ф.Кёгль и А.Хаген-Смит. Примерно в то же время японский исследователь Е.Куросава изучал вещества, вызывающие гипертрофированный рост риса. Теперь эти вещества известны как фитогормоны гиббереллины. Позже другие исследователи, работавшие с культурами растительных тканей и органов, обнаружили, что рост культур значительно ускоряется, если добавить к ним небольшие количества кокосового молока. Поиски фактора, вызывающего этот усиленный рост, привели к открытию гормонов, которые были названы цитокининами.

Строение точки роста. Зональность верхушечных меристем. Понятие о гистогенах.

Конус нарастания, или точка роста стебля, занимает верхушечное положение. У наиболее примитивных листостебельных растений - мхов, хвощей - точка роста представлена лишь одной клеткой пирамидальной формы с округлым основанием, обращенным вверх. Все клетки, составляющие тело растения, - ее производные.

У цветковых и голосеменных растений точка роста имеет вид конуса с округлой вершиной, который состоит из множества меристематических клеток и спрятан в почке. Конус нарастания - самая активная часть побега. Здесь формируются первичная структура стебля, листья, боковые побеги, генеративные органы. Верхняя часть апикальной меристемы представлена инициалями (единственной клеткой — у хвощей и многих папоротников и многоклеточной структурой — усеменных растений). Ближайшие производные инициальных клеток часто выделяют в зону протомеристемы. Вслед за ней лежат ткани, уже частично дифференцированные, но всё ещё находящиеся в меристематическом состоянии, которые относят к частично детерминированной первичной меристеме. В зависимости от производимых ею систем тканей детерминированная меристема включает следующие клеточные комплексы: тунику, образующую в дальнейшем первичную покровную ткань (эпидермис) и часть первичной коры, и корпус, клетки которого постепенно формируют комплекс проводящих тканей (центральный цилиндр); в корне — дерматоген, дифференцирующийся в первичную покровную ткань (ризодермис); периблему — будущую первичную кору; плерому — центральный цилиндр. Т.о., будущий ход развития меристематических тканей частично детерминирован уже самим размещением их в апексе побега и корня.

Теория гистогенов. Основные её положения:

- Тело растения в основном возникает не из поверхностных клеток, а из массы меристематических клеток, расположенных глубже;

- Эта масса клеток состоит из трех групп слоев, или гистогенов;

- Гистогены можно отличить друг от друга по происхождению и ходу развития.

Самый наружный гистоген - дерматоген (от греч. «дерма» - кожа и «геннао» - рождать), является примордиальным эпидермисом. Он впоследствии образует первичную покровную ткань.
Второй гистоген - периблема (в переводе с греч. означает «покров»), дает начало коре.
Третий гистоген - плерома (означает по-гречески «заполнение»), образует всю массу оси. Дерматоген и периблема образуют слои, которые, подобно мантии, покрывают плерому.

Эпидерма - элементы, входящие в её состав. Устьица, их строение, механизм работы. Трихомы и эмергенцы.

Эпидерма - первичная покровная ткань. Возникает из протодермы (меристема). Функция - регуляция газообмена и транспирации (естественное испарение воды).Ее клетки плотно сомкнуты между собой. Состоит из живых клеток. Сложная ткань. В ее состав входят: основные клетки эпидермы, замыкающие клетки устьиц, трихомы (волоски).

Наружные стенки основных клеток имеют несколько слоев. Внутренний слой - целлюлоза. А с наружной стороны эпидерма покрыта слоем кутикулы.

Свойства эпидермы: проницаемость для растворов и газов, противодействие болезнетворным микробам, химическая стойкость.

Кутикула. Во влажном состоянии более проницаема для жидкостей и газов.

Устьица. Состоит из 2 замыкающих клеток, между которыми находится устьичная щель. Открываются, когда осмос большой, и клетки увеличивают объем. Закрываются, когда осмос падает, и объем клеток падает.

Трихомы - выросты, образуемые эпидермой. Бывают железистые и кроющие. Железистые образуют выделения. Кроющие быстро отмирают. Покров, образованный волосками, уменьшает воздействие солнечных лучей на эпидерму, снижает транспирацию.

Эмергенцы - выросты, в образовании которых участвуют не только эпидерма, но и более глубокие ткани.

Перидерма - её строение, образование, значение. Чечевички. Корка (ритидом).

Перидерма - вторичная покровная ткань. Состоит из феллемы (пробки), феллогена (пробкового камбия), феллодермы.

Феллоген - один слой меристематических клеток. Откладывает пробку наружу, феллодерму внутрь. Пробка состоит из суберина. Клетки мертвые. Функции пробки - защита от потери влаги. Она постоянно обновляется, т.к. растягивается от напора новых клеток, затем деформируется и разрушается.

Формирование начинается с заложения феллогена. Клетки феллогена начинают откладывать пробку наружу, а феллодерму внутрь. Иногда феллодермы бывает только 1 слой, а потом феллоген откладывает только феллему.

Чечевички - проходные отверстия, через которые проходит газообмен. Пробка в этом месте отсутствует, а есть простые паренхимные клетки. С наступлением холодов феллоген откладывает замыкающий слой, состоящий из опробковевших клеток. Весной этот слой разрывается под напором клеток.

Корка (ритидом) - третичная покровная ткань. Образуется благодаря постоянному заложению перидермы во все более глубоких тканях. Живые клетки между этими прослойками гибнут. Т.о. пробка состоит из чередующихся слоев пробки и отмерших тканей коры.

Bio-Lessons

Корень разделяется на определенные зоны. Каждой зоне корня соответствует свойственная ей функция.

Сделав продольный разрез растущего корня, можно рассмотреть следующие зоны: зона деления, зона роста, зона всасывания и зона проведения. Корневой чехлик к основным зонам корня не относится.

Зоны корня. Корневой чехлик

1.Зона деления

В зоне деления происходит интенсивное размножение (деление) клеток образовательной ткани. Образовавшиеся молодые клетки перемещаются в зону роста.

2.Зона роста

В зоне роста происходит удлинение и увеличение клеток в размере. Молодые клетки переходят к длительному росту. Процессу деления подвергаются только отдельные клетки. Благодаря данной зоне увеличивается длина корня.

3.Зона всасывания

Зона всасывания густо покрыта волосками, расположена выше зоны роста. Корневые волоски появляются за счет вытягивания тонкостенных клеток покровной ткани корня. В первые три дня они похожи на простые наросты. Затем кожица быстро растягивается, и корневой волосок удлиняется.

Длина корневых волосков различна. Каждый волосок — это длинная клетка, имеющая тонкую оболочку, цитоплазму, ядро и вакуоль. Тесно соприкасаясь с частицами почвы, он всасывает воду с растворенными в ней минеральными солями.

4.Зона проведения

Зона проведения ответственна за снабжение других органов растения всасываемыми веществами. Восходящий ток питательных веществ идет по древесине, нисходящий — по лубу. В этой зоне корневые волоски отсутствуют, но много боковых корней.

Одна зона в другую переходит постепенно. Резких границ между ними нет.

Корневой чехлик

Корневой чехлик не относится к зонам корня. Он покрывает снаружи и защищает верхушку корня, его точку роста, состоящую из образовательной ткани.

Клетки корневого чехлика живые. Как только они повреждаются от соприкосновения с твердыми частицами почвы и отмирают, тут же образуются новые клетки. Наружные клетки корневого чехлика при слущивании выделяют слизь. Она защищает нежные молодые клетки верхушки корня от повреждений и облегчает продвижение корня в почве.

Рост корня зависит от времени года и вида растений. Наиболее быстрым рост корней бывает весной. С октября по декабрь рост корня приостанавливается. В период прекращения роста некоторая часть корней отмирает. Наиболее активно питательные вещества и воду корни используют в период интенсивного роста.

Корень растет своей верхушкой, поскольку там находится точка роста, состоящая из образовательной ткани.

Растительные ткани

Корень и корневая система

Корень - орган минерального питания. Видоизменения корня

Корень состоит из нескольких зон. В зоне деления интенсивно размножаются (делятся) клетки образовательной ткани. В зоне роста делятся только отдельные клетки. Зона всасывания густо покрыта волосками. Каждый волосок всасывает воду с растворенными в ней минеральными солями.
Зона проведения ответственна за снабжение других органов растения всасываемыми веществами.Корневой чехлик не относится к зонам корня. Он покрывает снаружи и защищает верхушку корня.

Рост и развитие растения обеспечивается за счет деления клеток. Изменение массы, размера и объема проростка семени можно наблюдать при его прорастании.

Рост растений. Вспомните строение клеток и тип тканей верхушечной почки и зоны деления корня. Как вы помните, там расположена образовательная ткань. Благодаря непрерывному делению ее клеток происходит рост корней и побегов. Рост растений связан с размножением — увеличением количества клеток и с перераспределением веществ, входящих в состав растения. На свету благодаря фотосинтезу рост зеленых растений обычно приводит к увеличению массы тела, так как накопление органических веществ преобладает над расходом их на дыхание. В темноте рост зеленых растений происходит благодаря имеющимся органическим веществам при одновременной трате их на процесс дыхания.

Рост стеблей злаков и других однодольных растений происходит преимущественно в междоузлиях. Их образовательная ткань расположена в основаниях листьев (узлах), поэтому рост стебля можно сравнить с тем, как раздвигается подзорная труба (вставочный рост) (рис.1).

Рис.1 Вставочный рост стебля злаковых растений

Если ежедневно в одно и то же время длину стебля фасоли измерять линейкой с миллиметровыми делениями, то можно заметить изменения на протяжении всего жизненного цикла растения. Сначала рост стебля идет медленно, затем ускоряется, достигает максимума, а затем замедляется и совершенно прекращается. Наблюдения показывают, что и все растения растут подобным же образом. Молодое дерево вначале растет медленно, затем рост его ускоряется, достигает максимума, затем замедляется и прекращается, Но даже у старых деревьев образуются новые веточки и каждую весну распускаются и растут новые листья.

Человек может регулировать рост растения в нужном ему направлении. Например, можно остановить рост стебля в длину, удалив верхушечную почку. Такой способ называется прищипыванием (выщипыванием) (рис.2). Дерево станет сильнее ветвиться.

Рис.2 Метод прищипывания (удаление верхушки стебля)

Можно удалить кончик корня (пикировка), это стимулирует сильное развитие боковых корней (рис.3). В результате улучшится питание растения и увеличится его продуктивность. При окучивании (присыпании земли к стеблю) растений из-за притока дополнительного кислорода также улучшается рост и стимулируется развитие придаточных корней. При обрезании молодых стеблей у яблони, малины, огурцов рост в высоту приостанавливается и начинается развитие боковых стеблей. В связи с этим весной в парках и во дворах производится обрезка деревьев и кустов, таким способом регулируют их рост.

Рис. 3 Пикировка корня

На рост растений влияют различные условия: количество влаги в почве и воздухе, наличие минеральных веществ, состав воздуха, свет, температура. У растений, которые произрастают во влажной почве, стебли и листья более сочные, чем у растений, которые растут на сухой почве. В полутемных и темных местах длина растений увеличивается быстрее, чем на свету. Например, побеги картофеля при хранении в темноте могут вырасти до нескольких метров. Свет уменьшает рост растения в длину. Когда вы наблюдали за ростом семени, вы могли заметить, что этот процесс связан с температурой. Для многих растений самая благоприятная температура 25-30°С. Более высокая температура замедляет рост. Многие весенние растения (подснежник, безвременник) вырастают сразу же после таяния снега. У разных растений устойчивость к холоду и жаре разная.

Рост растений также зависит от минеральных солей, поступающих из корневой системы. Если нет хоть одного нужного вещества, рост растения останавливается.

Для роста также нужен кислород, так как рост напрямую связан с затратами энергии. Зная необходимые условия для роста растений, нужно вовремя поливать, обеспечивать питательными веществами, обрабатывать почву, охранять от вредителей.

Используя эти знания, можно получать хороший урожай культурных растений.

Развитие растений. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. В ходе развития формируются новые свойства, органы.

Развитие организма начинается с появления зародыша. Первый этап в развитии растений называется зародышевый. Он охватывает время от начала формирования зародыша до момента прорастания семян. В этот момент главными факторами, влияющими на прорастание растений, являются температура и влажность. При низкой температуре семена не прорастают. Так же не способны прорастать и сухие семена.

Второй этап в развитии растений — молодость. Он длится от момента прорастания семени до первого цветения. В этот период жизни растение активно растет, значительно увеличивая свою зеленую массу. Оно ветвится, образует новые молодые побеги (веточки) и листья, растет в высоту (рис. 4).

Рис.4 Развитие растения

Как только растение приступило к цветению, начинается третий этап — зрелость. В этот период растение обязательно образует плоды с семенами. Большинство многолетних древесных растений в период зрелости, так же как и в период молодости, продолжают активно увеличивать свой рост. А однолетние растения тратят питательные вещества в основном на формирование плодов и семян, поэтому в период зрелости они растут незначительно или вообще прекращают рост.

Четвертый и последний период в жизни растительного организма — старость. В это время почти полностью прекращается рост растения, его цветение и плодоношение. Растение переходит в пассивное состояние и постепенно отмирает.

Сроки жизни у разных растений неодинаковы. Как вы уже знаете, есть однолетние растения. У них все четыре этапа завершаются за один весенне-летний сезон. Это такие растения, как пшеница, редис, фасоль и многие другие. Есть двулетние растения, которые зимуют в виде корнеплодов, а зрелость (цветение и формирование семян) происходит только в следующее лето. Это такие растения, как свекла, морковь, капуста, редька и многие другие. Многолетние цветковые растения, живущие на территории нашей страны, переходят зимой в период «зимнего покоя», а весной их жизнедеятельность возобновляется. Большую часть своей жизни они находятся в состоянии зрелости. Это многие деревья (дуб, яблоня, урюк и др.) и кустарники (виноград, смородина и др.). Есть и многолетние травянистые растения: пырей, хрен, календула и др.

Растения являются целостными организмами. Все процессы в них взаимосвязаны и зависят как от самого растения (однолетнее или многолетнее), так и от условий окружающей среды.

Рост растения обеспечивает размножение клеток образовательной ткани. Рост в высоту — конус нарастания или верхушечная почка, рост в глубину — зона деления корня; рост деревьев в толщину — клетки камбия; рост в высоту у злаков — образовательняя ткань в основаниях междоузлий. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. Развитие имеет свои этапы: первый — зародышевый; второй — молодость (до полового размножения); третий — зрелость; четвертый и последний — старость. По срокам жизни растения подразделяются на однолетние (редис, пшеница, фасоль), двулетние (свекла, морковь, капуста) и многолетние (дуб, яблоня, виноград, смородина).

Рост стебля

Это изменения объёма растения, увеличение его массы, размера по длине или по ширине.

Понятие стебля. Что такое стебель растения

Стебель - это опора побега, на котором есть почки и листья. Он состоит: из пробки, луба, камбия, древесины и сердцевины.

Пробка - это кожица растения, защищающая его от внешних воздействий, заболеваний и испарения влаги.

Луб - это клетки расположенные под пробкой белого цвета.

Камбий - это промежуточный слой клеток, находящийся между наружным и внутренним слоями. Без него невозможен рост растений.

Древесина - это основа стебля, очень твёрдая его часть.

Сердцевина - это средняя составляющая стебелька.

Росту стебля можно уделить особое внимание.

Виды роста стебля

Стебельки могут расти по-разному. Можно выделить ползучие, прямостоячие, цепляющиеся , приподнимающиеся и вьющиеся стебли.

Растение может увеличиваться либо в ширину, либо в длину. Существует боковой, вставочный, верхушечный рост.

Особенности роста стебля

Когда клетки делятся, растягиваются и изменяются, получаются различные органы, ткани. Рост стеблей растений берёт своё начало в образовательных тканях.

Делящиеся ткани находятся на зачаточном этапе. Такие клетки всё время растягиваются и образуют участок удлинения стебля. Как завершение, возникает отрезок сильного прироста органа. Это важное отличие вырастания растений от роста животных. У растений двудольных нет разделения на отдельные участки. Клетки делящиеся растягиваются, и разделение часто совпадает с растяжкой.

Рост стеблей растений осуществляется во время всей жизни или онтогенеза. Онтогенез — это весь период жизни от зарождения зиготы и до смерти растения.

Произрастание стебельков осуществляется в основном верхушками.

У них рост бесконечен и происходит на протяжении всего существования растений. Деревья могут расти сто лет.

Что обеспечивает рост стебля

Стебелёк растёт из почки, и у него происходит увеличение размера междоузлий.

Вверху побега есть почка верхушечная. У неё образуется конус нарастания. Когда его клетки делятся, стебель вырастает по длине.

Этот конус включает в себя меристемы. Они постоянно делятся.
После этого на конусе образуются зародышевые листочки, клетки самого стебля прекращают деление и растут. Наконец, увеличивается в размерах стебель, то есть происходит рост верхней его части. После того, как будут поставлены по всему стеблю пометки, через некоторый промежуток времени можно увидеть, что расстояние между пометками на верхушке станет больше, потому что здесь происходит рост. А в нижнем отрезке увеличения может и не будет.

Виды стеблей по направлению роста

Существуют стебли ползучие, прямостоячие, вьющиеся, цепляющиеся, стелющиеся и другие.

1)При образовании на побегах стелющихся придаточных корней получаются ползучие стебли, например, чай луговой, ползучий клевер, плющ. Лапка гусиная, земляника, ползучая живучка и большое количество других растений обладают ползучими стеблями, на которых есть длинные междоузлия. Эти побеги получили название усы. На их узелках растут листья, имеющие вид чешуек. Из почек, расположенных на верху, формируются короткие побеги в виде розеток с листочками. Таким образом, эта разновидность растений распространяется и заселяет большие площади.

2)Стебли прямостоячие вытягиваются в вертикальном положении в высоту. Им не нужна никакая опора. Они есть у многих травянистых и древесных растений. Побеги у них обычно произрастают вверх по направлению к солнышку. Такие растения можно встретить повсюду: на лугу, в лесах, в полях. Примерами являются: яблоня, ива, клён и много других.

3)Если у растений имеются побеги вьющиеся, то это лианы. В тропиках растёт множество разных лиан. Их можно встретить и в России. Известными представителями лиан являются хмель, огурцы, клематис, виноград, фасоль, плющ, вьюнки и горох. Их также относят к цепляющимся культурам. В квартирах некоторые люди занимаются выращиванием таких лиан, как пассифлора, монстера, клеродендрон и циссус.

Чтобы зацепиться на опорах лиана применяет разные средства - крючки, щетинки, прицепки, усики. Такие приспособления видоизменились со временем из листьев, корней или боковых побегов. Почти все лианы обвиваются вокруг опоры с помощью своих длинных непрямых стеблей.

4)Стебли стелющиеся формируются у отдельных разновидностей кедрового стланика, можжевельника, у некоторых из трав (традесканция, очиток). У них есть маленькие междоузлия, листья. На основном стебле вырастает множество дополнительных побегов. У растений такого типа очень быстро нарастают боковые отростки. Тем самым они занимают немаленькие территории и обеспечивают для себя достойную жизнь.

Рост стебля в толщину

Когда клетки камбия делятся, происходит утолщение кустарников и деревьев. Стволы некоторых деревьев за счёт такого деления очень сильно разрастаются в ширину. Примерами таких огромных деревьев могут служить столетние дубы, диаметр стволов которых иногда бывает до десяти метров.
В толщину стебли вырастают, когда тепло, в это время происходит интенсивное деление клеток камбия. При этом образуются молодая древесина и кора. Но клеток коры нарастает гораздо меньше, чем клеток древесины. Поэтому кора представляет собой только узенькую полосочку, а древесина - это широкая часть стебля.

В последних числах осени рост камбия прекращается. Весной начинается бурное движение сока, и камбий производит большие клетки с тонюсенькими оболочками. В начале осени у многих деревьев молодые клетки древесины маленькие, но оболочки у них становятся более толстыми.

Слои древесины, которые формируются весной, летом и осенью, образуют часть, именуемую годичным кольцом прироста.
Небольшие клетки, сформировавшиеся осенью, очень разнятся с огромными клетками, которые образовались весной следующего года.

Количество колец годичных считают при помощи лупы и определяют сколько лет было дереву или спиленной ветви. В Калифорнии, например, растут секвойи которым около четырёх тысяч лет.

Чтобы узнать, в каких природных условиях произрастали деревья, надо посмотреть на величину их колец. Если они тонкие, то растению было недостаточно воды, лето стояло сухое, дерево росло в тени, либо ему не доставало питания.
Годичные кольца также используют, как компас и определяют, где север, юг, запад, восток.

Они более широкие на южной части дерева и узкие на северной. Это происходит из-за того, что камбий на северном краю растёт плохо. На эту часть дует холодный ветер и почти не греет солнце.

Рост стебля в длину

В весенний период все кустарники и деревья начинают активно расти. У них раскрываются почки, потом развиваются листочки, дополнительные побеги, цветы. Образовательные ткани, которые могут делиться, хранятся всю зиму под чешуями в почках растения. В начале весны начинается их деление, и происходит отрастание новых побегов, в основном из почек, расположенных наверху. На молодых ветках появляются листочки, а в их углублениях -почки боковые.

Если разрезать точку роста вдоль, то даже в зимнее время уже можно увидеть места, где заложены листы и будут формироваться почки в углублениях. Они выглядят, как выпуклости. Растения продолжают развиваться и области, находящиеся между точками образования листочков, расширяются. Формируются междоузлия. Отрезки между расположенными рядом узлами увеличиваются.

От того, как расположены почки во время вегетации, зависит, какие потом сформируются ветки короткие или длинные. К началу осеннего сезона произрастание новых веточек завершается. После этого закладывается почка верхушечная. Она бывает либо цветочной либо листовой.

Плодовые деревья во время всей своей жизни растут не одинаково. Они могут разрастаться по-разному, то медленно, то быстро. Начиная с даты, когда распустятся все почки, где то до первой декады июня, происходит интенсивное формирование и активный рост стеблей. Потом, после пятнадцатого июня, начинается стадия, во время которой наблюдается очень слабый прирост, а то и вообще его не происходит. В последних числах июля побеги опять принимаются отрастать, и заканчивается эта фаза в конце лета.

Когда кустарники и деревья обрезают неправильно, то в начале осени осуществляется 3-я стадия роста. Она крайне нежеланна, потому что формирующиеся в этот период ответвления не успеют в полной мере отвердеть и приобрести все древесные свойства. Более древние деревья могут вырастать именно с такой периодичностью, в отличие от молодняка.

Вставочный рост стебля

Он совершается например, у злаковых, имеющих пустой внутри стебелёк, называемый соломинкой. Такие растения обладают узлами с вставочной образовательной тканью, у их стеблей вырастают и верхушки, и все узлы. Вследствие этого растения семейства злаковых, вырастают за короткое время. Есть злаки, обладающие стеблями, которые заполнены тканью. Это сахарный тростник, кукуруза и многие другие.

Множество злаков увеличиваются посредством такого роста, но растягивающиеся части у них разделены отрезками, закончившими расти. Существуют такие растения, которые в высоту почти не вырастают. Расстояния между местами, где крепятся их листочки в основном не увеличиваются, листочки размещаются в одной связке. Эти растения имеют маленькие побеги и их именуют бесстебельными. Наряду с верхушечными почками, имеются также придаточные, которые образуются на поверхности стеблей, в местах между узлами, на листьях, корнях.

Развитие побега происходит на протяжении двух периодов. Первый период называют эмбриональным. В течении него формируется ветка, как зародыш. Когда развёртывается почка, начальный жизненный этап отростка заканчивается и начинается последующее его развитие и рост. Когда приходит весна, осуществляется дальнейший рост почек, вырастают новые ветки с почками и листочками. Если поместить в конце зимы веточки в воду, то можно дома понаблюдать за тем, как происходит процесс развития побега.

Сначала набухает почка, потом чешуйки у неё расходятся, зародыши листочков постепенно растут и становятся большими. На стеблях появляются углубления после пророста почек и отпадения чешуек, которые формируют круг. Сколько лет ветке кустарника или дерева можно посчитать по числу колец, которые очень долго остаются заметными. Вместе с этим удлиняются расстояния между узлами из-за интенсивно разделяющихся клеток интеркалярной образовательной системы.

При этом осуществляется активное развитие листов наверху, они отклоняются от побегов. Вследствие интеркалярного (вставочного) роста, промеж пластинки и основания листа развивается стебелёк. Образование зачатков отростков сбоку осуществляется либо на этапе, когда ветвь вырастает вне почки, либо в почке материнской.

Верхушечный рост стебля

Важным является рост верхушечный. Он очень много значит в жизни растений.

Существует способ для определения, в какой части стебля наблюдается наиболее ускоренный рост. Он состоит в нанесении маркером штрихов равными отрезками по всему стебельку какого-либо растения двудольного - гороха, фасоли, картофеля. При вырастании стебля отрезки между штрихами будут более широкие наверху, потому что здесь происходит интенсивное деление клеток и увеличение их в размере.

Если есть отличные условия, а именно, благоприятная температура, хорошее питание, весной растения могут подрасти в сутки примерно на один сантиметр.

Быстрее всех вырастает стебель у эвкалипта, который растёт в тропиках. Он достигает за пять лет до десяти метров в высоту. На родине этих огромных деревьев в Австралии множество эвкалиптов до ста пятидесяти метров длинной. Если сравнить с нашими елями, то самая большая ель в четыре раза меньше этих великанов.

Можно осуществлять контроль за ростом растения. Это делают, удаляя верхнюю часть побегов. При этом почки по бокам превратятся во множество ветвей, и будут очень быстро расти. В начале весеннего периода обрезают деревья и кустарники, например, виноград. Этот способ способствует развитию у кустарников дополнительных веток, и они становятся более объёмными, густыми. С этой же целью обрезают верхушки у деревьев на улицах и аллеях. Люди так же делают обрезку в своих садах яблонь и других деревьев.

Для того чтобы груша не росла в высоту, её верхушку обрезают. В результате появляется множество побегов сбоку, дерево начинает расти по высоте медденнее. Бывают случаи, когда отрастает огромное количество веток. Они начинают затенять друг друга, поэтому лишние отростки, которые растут в сторону стволов деревьев удаляют. Устраняют поврежденные, истонченные, сухие побеги у самого ствола деревьев.

Быстрое развитие растения обусловлено наличием необходимого тепла, воды. Теплолюбивое растение должно расти в теплице или парнике и его надо периодически поливать. В некоторых случаях надо, чтобы рост растения замедлился, и тогда прибегают к охлаждению места, в котором они произрастают, начинают меньше их орошать водой. В реальности это обеспечивается путём открытия в теплицах окошек, дверей. Растение начнёт расти медленнее, если будет размещено в затенённом месте. На более светлой территории растения будут быстро увеличиваться в росте. В заключении можно сделать вывод, что для ускоренного вырастания растений, надо создать для них комфортную среду.

Боковой рост стебля

Это расширение частей растения за счёт образовательной ткани, расположенной сбоку - камбия.

Боковые почки также осуществляют рост растений за счёт отрастания из них боковых ветвей и листочков.
Почки пазушные или боковые появляются в углублениях листьев. Из них формируются боковые ветки. Они обладают одинаковым строением с верхушечной почкой. Поэтому ветви боковые тоже отрастают сверху, и на них последняя почка тоже верхушечная.

Вторичный рост стебля

Он начинается, когда у растений заканчивается рост первичный, как результат деятельности боковых образовательных тканей. В конце концов утолщается стебель. Такой рост обусловлен чаще всего образованием множества древесины. Она абсолютно меняет начальный состав и является отличительной чертой кустарников и деревьев.

Травы вторично растут слабо, а некоторые из них вообще не обладают вторичным ростом. В зонах с умеренным климатом побеги такого типа растут только один сезон.

Зона роста стебля

Это часть стеблей, где основой являются образовательные ткани. Она может быть либо верхушечной, либо боковой, либо вставочной. Эта зона состоит из разных видов образовательных тканей (меристем), которые обеспечивают увеличение растения.
Люди могут сами корректировать рост различных растений, как им нужно. Существует много способов это сделать. Можно завершить вырастание в высоту, убрав верхнюю почку. Это называют прищипыванием.

Рост стебля обеспечивает изменение размера растений, их формы, то есть они живут и развиваются.

Читайте также: