Что такое видоизменение листьев в хвою
Что такое видоизменение листьев в хвою
Строение и функции листа
Благодаря наличию хлоропластов в клетках столбчатой ткани мякоти листа происходит процесс фотосинтеза, в результате которого образуется большое количество органических веществ, доставляемых флоэмой в разные части растения. Вообразите следующую информацию в виде 3D-модели: проводящая система листа является продолжением проводящей системы стебля, в месте узла происходит отхождение сосудисто-волокнистого пучка в направлении листа.
В губчатой ткани листа расположены межклетники, вход в которые открывают устьица. Здесь происходит газообмен между организмом растения и внешней средой, заключающийся в процессах дыхания и фотосинтеза. Крайне важно разделить два понятия: фотосинтез и дыхание.
Не удивляйтесь тому, что растения поглощают кислород в процессе дыхания. Все живые клетки аэробных организмов находятся в процессе дыхания постоянно, днем и ночью. Запомните, что дыхание это поглощение кислорода и выделение углекислого газа. В ходе светозависимой фазы фотосинтеза напротив, кислород выделяется как ненужный побочный продукт, а углекислый газ поглощается клетками.
Осуществляется через устьица в эпидермисе (кожице).
Основные части листа
Это расширенная нижняя часть листа. У некоторых растений оно, разрастаясь, преобразуется в незамкнутую или замкнутую трубку, которую называют листовое влагалище.
Это тонкая стеблевидная часть листа, идущая от листовой пластинки к узлу побега.
Выросты листообразной формы, расположенные у основания листа. Они могут срастаться со стеблем или быть свободно расположенными. У многих растений прилистники отсутствуют в принципе, или образуются, но рано отмирают.
Лист называют полным, если в составе его элементов имеется пластинка, основание, прилистники и черешок. Полные листья характерны для многих широко известных растений: рябина, дуб, черемуха, роза.
Жилкование листьев
Встречается у многих папоротниковидных растений и примитивных семенных, при вильчатом жилковании жилки делятся дихотомически (одна жилка разделяется на две жилки).
При таком типе жилкования крупные жилки проходят вдоль листовой пластинки параллельно друг другу. Характерно для злаковых растений.
Отличается наличием крупных жилок, которые подобно дуге изогнуты вдоль листовой пластинки. Характерно для однодольных.
Для этого типа характерна выраженная центральная (главная) жилка, от которой в стороны отходят более тонкие боковые ветви. Имеется у дуба черешчатого, черемухи обыкновенной.
Такой тип жилкования отличается наличием нескольких примерно одинаковых по размеру крупных жилок, расходящихся веером по пластинке, при этом сходящихся в одной точке у ее основания. Имеется у манжетки обыкновенной, клена платановидного.
Форма листа
Листорасположение
Видоизменения листьев
Образования, которые выполняют опорную функцию. Цепляясь усиками за опору, растение занимает в пространстве вертикальное положение, растут вверх. Имеются у чины, гороха.
Выполняют различные функции. К примеру, чешуи почки защищают ее от механических повреждений, а листья у лука в луковице превращены в сочные чешуи, которые запасают питательные вещества.
Ограждают растение от поедания его животными. Подобную защитную функцию выполняют колючки барбариса, кактуса.
Вечнозелеными растениями является подавляющее большинство голосеменных, которые сохраняют хвою в течение 12 месяцев, не сбрасывая ее перед зимой. У отдельных видов, сосны долговечной, хвоя сохраняется до 45 лет.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Видоизменения листа
Для большинства растений характерны видоизменения листьев. Колючки, усики, хвоя, чешуйки, сочные или слаборазвитые листья, образуются в результате воздействия на растения условий окружающей среды.
Из за нехватки влаги листовые пластинки листьев кактуса полностью превратились в колючки, одновременно выполняя роль защиты. Из за сурового климата листья сосны и других голосеменных превратились в хвою. Из за избытка влаги листья капусты и лука приобрели сочную структуру.
Полное превращение листовой пластинки в колючки так же наблюдается у барбариса. Только прилистники видоизменяются в колючки у белой акации и др.
Листья, видоизмененные в усики
У гороха, некоторых сортов фасоли и других растений центральная жилка листа, а также мелкие листочки видоизменены в усики. Усики помогают слабым стеблям закрепиться за опору и способствуют их выносу на свет (рис.1).
Рис.1 Видоизменения листьев
Листья, видоизмененные в чешуйки или обертки
выполняют функции защиты. Чешуйки, покрывающие почки снаружи, чешуйки корневищ — все это видоизмененные листья. Они защищают внутреннюю часть почки и луковицы от повреждений. Листья, видоизмененные, как у кукурузы, в обертку, защищают снаружи ее початок (рис.2).
Рис.2 Листья обертки кукурузы
Сочные листья. Листья лука, капусты толстые и сочные, поскольку в них запасаются питательные вещества. Запасы расходуются на рост побегов. В сочных листьях алоэ, агавы и других растений накапливается влага. Это помогает растениям переживать любую засуху.
Листья, видоизмененные в ловушки для насекомых
У растений-хищников (рис.3), которые питаются насекомыми, листовая пластинка видоизменяется в ловушку. Известно более 450 видов растений, у которых листья представляют собой ловушки. Они растут на глинистых почвах, в стоячих водоемах, озерах, где ощущается дефицит соединений азота и минеральных солей. Поэтому эти растения высасывают необходимые органические вещества из тел насекомых. Особые железки листьев-ловушек выделяют сладкий сок, который привлекает их.
Рис.3 Листья ловушки
Разные виды растений имеют разные типы ловушек. У одних они напоминают кувшин с крышкой (непентес), у других листовая пластинка разделена на две лопасти, имеющие вид створки (венерина мухоловка). На поверхности каждой лопасти расположены чувствительные волоски. У третьих листья покрыты волосками, выделяющими липкий сок (росянка).
На болотах Акмолинской, Костанайской, Северо-Казахстанской областей встречается росянка. Листовая пластинка ее покрыта железистыми волосками, кончик каждого волоска содержит клейкую жидкость. Клейкие капельки в любое время дня блестят, как роса.
Мелкие насекомые (мухи, комары), садясь на лист, прилипают к нему. Железистые волоски, а затем и пластинки листа, раздражаемые движениями пытающегося улететь насекомого, постепенно склоняются к нему, выделяя особый сок, который содержит ферменты, способствующие перевариванию насекомого. Когда через несколько дней пластинка и волоски листа раскроются, от насекомого останется лишь покров. Железистые волоски вновь начинают выделять жидкость.
Самый оригинальный капкан — у венериной мухоловки. Ее лист состоит из двух створок с длинными зубцами, на каждой из которых расположены чувствительные шипики. Стоит прикоснуться к ним, как лопасти начинают сближаться, листовая пластинка складывается по средней жилке, как книга. Через 10-30 секунд добыча зажата между створками, и особые железки переваривают ее в течение нескольких дней.
Слаборазвитые листья
Слаборазвитые листья — видоизменения, связанные с необходимостью приспосабливаться к экономичному испарению влаги. У растений, произрастающих в пустынных и полупустынных местностях с огромным дефицитом влаги в почве, а также у растений, ведущих паразитический образ жизни, листья слабо развиваются либо вообще отсутствуют (саксаул, жузгун, повилика, эфедра и др.) (рис.4).
Вы познакомились с вегетативными органами растения, узнали о выполняемых ими функциях. Так, если повредить корень растения, все надземные органы погибнут, оставшись без воды и питательных веществ. Чтобы корень не испытывал недостатка в воздухе и воде, почву необходимо периодически увлажнять и рыхлить.
Одна из главных вегетативных частей растения — лист. В одном листе дерева насчитывается более 50 млн клеток. Давайте посмотрим, что произойдет, если мы сорвем только один лист:
1)миллионы клеток прекратят свою жизнедеятельность;
2)пострадает не только лист, но и все живые организмы, поскольку листья вырабатывают пита-тельные вещества для всех живых существ;
3)в процессе образования органических веществ выделяется кислород. Срывая лист, мы уменьшаем объем кислорода в воздухе.
Внешнее и внутреннее строение листа
Учитывая это, давайте запомним, что без растений не будет жизни на Земле.
Для выполнения особых функций листья некоторых растений могут видоизменяться. Листья-колючки экономят влагу и защищают растения от поедания (кактус, барбарис). Усики помогают цепляться стеблям (горох, фасоль). Чешуи почек, корневищ, луковиц или листья-обертки кукурузы, защищают внутренние части чего-либо. Сочные листья могут запасать питательные вещества (лук, капуста). Ловчие листья насекомоядных растений ловят мух и мошек для питания (росянки, венерина мухоловка). Слаборазвитые листья — для экономии влаги (саксаул, жузгун, эфедра).
Видоизменение листьев
Что такое видоизменение листьев?
Листом является вегетативный растительный орган, состоящий из листовой пластины с черешком. Листья являются самыми пластичными растительными органами. В условиях адаптации к меняющимся факторам окружающей среды весь лист или его отдельная часть могут претерпевать различные метаморфозы, при которых происходят их важные функциональные изменения.
Это приносит существенные изменения внешнего вида листа и особенностей его внутреннего строения. Таким образом, происходит листовое видоизменение. Существует несколько видов листовых видоизменений. Рассмотрим некоторые из них, наиболее распространенные в природе.
– Колючки. Представляют собой превращенные в иголки листья или их части. Обыкновенно, присутствуют на растениях с мясистыми стеблями. Образуются из побега, прилистника или корня. Колючки способствуют сохранению влаги внутри себя и уменьшению испарений. Они надежно защищают растения от набегов травоядных животных. Яркими представителями, наделенными колючками, являются различные кактусы.
– Усики. Когда верхняя листовая часть или целый лист превращаются в вытянутый жгут, закручивающийся на кончике, образуется усик. Усики играют опорную роль, поддерживая растения вертикально к опоре. Усиками снабжены растения семейства бобовых с чечевицей.
– Чешуйка. Представляет собой плотные листья треугольной формы, наслаивающиеся друг на друга. Замыкают верхние части растений, как у лотоса, предохраняют от пересыхания и механического повреждения. Встречаются у кукурузы, древесных почек и луковичных растений.
– Сочные листья. Представляют собой кожистые упругие листья, иногда образующие вилки. Сверху их покрывает слой воскового налета. Данная листовая структура обеспечивает растения запасом питательных элементов с влагой. Встречается у капусты и алоэ.
– Филлодия. Черешок, превращенный в листовую пластину, способный к процессам фотосинтеза. Внешне, представляет собой мельчайшие листочки из двух рядов. Такие видоизменения характерны для засухи, чтобы уменьшать влагоиспарения. Встречаются у австралийской акации.
– Ловушки. Эти листья покрывает вязкие и липкие вещества, приманивающие различных насекомых. Данная листовая конструкция может свернуться или захлопнуться в неожиданный момент. Когда растения нуждаются в дополнительных минеральных веществах, они приобретают такие ловушки. Ловушками вооружены росянки с мухоловками.
Типы листьев
Существует несколько главных листовых типов:
– Листовые отростки. Встречаются у папоротника.
– Хвоя. Представляет собой листья – иголочки.
-Лист. Цветковые растения имеют следующее строение: прилистник с черешком и листовой пластиной.
– Микрофилловый лист. Встречается у плауновидных представителей мира Флоры.
– Оберточный лист. Характерен для многообразия травянистых растений.
Почему происходит видоизменение листьев?
Листья видоизменяются в результате естественного отбора, приспосабливаясь к изменчивым факторам окружающей среды. Обыкновенно, листья играют 3 роли: участвуют в фотосинтезе, в испарении воды и в газообмене. Однако, в частых случаях, приходится листу брать на себя дополнительные функции, чтобы растение выжило в неблагоприятных ему условиях. Слабые стебли способствуют тому, что растение цепляется листьями за опоры, таким образом, образовались усики.
Колючки образовались в условиях засухи, чтобы сократить испарение жидкости и как защита от набегов животных. Бедные и скудные на минералы почвы провоцируют появление у растений ловушек и превращают растения в хищников. Чтобы выжить, росянкам нужно переваривать насекомых, попавших в ловушки, получая, при этом, недостающие минералы. Кожистые и мясистые листья алоэ необходимы для запасов жидкости. В тропическом поясе, наоборот, у растений наблюдаются крупные и широкие листья, которые испаряют больше жидкости. Это наблюдается у филодендронов и монстер.
Колючки как видоизменение листьев
При адаптации к засушливому климату многие растения вынуждены уменьшать испаряемость и в результате этого происходит редукция листов, которая часто способствует полной потере функции фотосинтеза. В пустынях яркими представителями, вооруженными колючками, являются разнообразные кактусы. В результате видоизменений, листья превратились в колючки. Эти метаморфозы способствовали уменьшению испаряемости и приспособили растения к условиям засухи.
Отдельные виды кактусов растут и во влажном климате, имея, одновременно, и колючки и обыкновенные листья. Яркими представителями являются молочай и его разновидности. Барбарис, также, вооружен острыми колючками, которые видоизменились из обыкновенных листьев. Однако, колючки в этом случае играют оборонительную роль. Они защищают цветки и плоды от поеданий травоядными животными. Такими же оборонительными колючками снабжена акация, а также боярышник с терном.
Усик как видоизменение листьев
Яркими представителями, у которых произошло листовое видоизменение в виде усиков является семейство бобовых. Оно характеризуется наличием длинных и тонких побегов и тяжелых и увесистых плодов, что не позволяет им удерживать вертикальное положение.
В результате произошло видовое изменение отдельных листовых пластинок, превратившихся в усики, что обеспечило надежное крепление слабых стеблей растений к опорам. Горох снабжен усиками, превращенными из верхних листиков. Другое название усиков – надземные столоны. Усик позволяет растению осуществлять ряд жизненно важных функций: дополнительной опоры и фиксации, вегетативного размножения и способствует расширению зоны произрастания растений. Усиками снабжены и огурцы с земляникой.
Чешуйка как видоизменение листьев
Чешуйки присутствуют у лука-порея. Луковицы, сидящие глубоко под землей, являются видоизменившимися надземными побегами растения. Данные луковицы имеют плоские стебли, внизу от них отходят придаточные корни. Вверху имеются листья нескольких видов. Молоденькие листочки зеленого цвета отрастают от почек донца. Упругие толстые листья запасают влагу для растения. Сухая чешуя защищает от различного рода повреждений внутреннюю часть луковиц.
Сочная чешуя выполняет роль запасающей функции у луковичных растений, алоэ и капустных вилков. Кроящая чешуя почки служит защитой нежным листочкам в зачаточном состоянии от вредных факторов окружающего мира. Чешуя, покрывающая наружную часть почек и чешуя корневища образовались в результате видовых изменений листа. Наружные кукурузные листья стали оберткой, в результате видоизменений, служащей защитой для початков.
Сочные листья как видоизменение листьев
В условиях засухи, множество растений адаптировались к неблагоприятным условиям с помощью листовых видоизменений. У алоэ с агавами произошло превращение листьев, которые стали толстыми и сочными образованиями. Это необходимо для запасания воды растениями.
Для уменьшения испаряемости листовую поверхность покрывает слой воскового налета с волосками и устьица присутствуют в небольшом количестве. Данное видоизменение не затронуло все главные листовые функции, наоборот, появилась новая дополнительная функция запасания влаги.
Филлодии как видоизменение листьев
Филлодии представляют собой листовидные и расширенные листовые черешки, выполняющие функции листовых пластинок. Собственно, сами листовые пластины находятся в недоразвитом состоянии или отсутствуют вовсе. Название «Филлодии» образовалось из греческого языка и означает листовидные. Множество австралийских акаций с кассиями имеют филлодии.
В России филлодиями наделена южная чина. Филлодии участвуют в процессах фотосинтеза. Обыкновенные листья при этом редуцированы. Филлодии образовались в результате длительных засушливых периодов. Строением они напоминают листочки с целостными пластинами, плотные и кожистые, на ощупь твердые, покрытые смолянистым веществом. Как правило, видоизменениям подвержены листовидные боковые побеги.
Листья-ловушки как видоизменение листьев
Видоизмененные листья могут нести опасность для различных представителей животного мира. В результате видовых метаморфоз появилась отдельная категория, к которой причисляются насекомоядные растения. Эти растения осуществляют процессы фотосинтеза, равно как и обыкновенные растения. Они автотрофы. Но если возникают неблагоприятные условия и невозможно осуществлять фотосинтез, то они выбирают гетеротрофный питательный способ.
С помощью ловушек, в которые превращаются обыкновенные листья, они могут захватывать мелких насекомых и впоследствии их переваривать. Тропическая саррацения имеет воронковидные листья, окружающие нектарники с тонким ароматом. Когда насекомое приблизится, то моментально попадает в ловушку. Растения выделяют вещество наркотического действия, обездвиживающее насекомых любого размера. Видоизмененными листьями обладает и росянка с ее подвижными щупальцами, кончики которой смазаны липкой жидкостью.
Она способна к привлечению различных насекомых, желающих подкрепиться нектаром и пойманным в ловушки. Ловушками обладают растения, растущие на болотах или торфяниках со скудным, по минеральному составу, почвенным слоем. Ловчие аппараты помогают росянке средней полосы, североамериканской венериной мухоловке и непентесу азиатских тропиков переварить пищу органического происхождения и извлечь из нее необходимый азот и фосфор. По своему строению, ловушки различны, но все они могут поймать и переварить животную добычу, в чем им помогают ферменты, которые выделяются пищеварительными железами.
Значение видоизменения листьев в хозяйстве и природе
Листовые видоизменения происходят в результате адаптации растений к окружающей среде и к климату. Листва большинства деревьев имеет изрезанную форму, что помогает им устоять перед сильнейшими ветрами и ураганами. Такими листьями обладает канадский клен. Засушливый климат наделяет листья небольшими размерами и восковым налетом.
Примером могут служить фикусы. Волосяные покровы множества растений обратились колючками. Это можно увидеть у кактусов. Все эти метаморфозы в условиях засухи помогают значительно уменьшать испарение жидкости. Жаркие тропики, наоборот, наделяют представителей растительного мира крупными и широкими листьями с многочисленными прожилками. Это помогает им испарять большое количество жидкости. Видоизмененные листья, превращенные в колючки защищают растение от набегов вредителей. Листья эвкалиптов могут вырабатывать ядовитые или эфирные вещества, отталкивающие травоядных вредителей.
Лиановидные растения, листочки которых превратились в усики, цепляются с их помощью к различным поверхностям и, тем самым, усиливается стеблевая опора. Такими усиками наделено семейство бобовых. Для сельского хозяйства листовые изменения играют важную роль в плане защиты растений. Усики бобовых и огурцов помогают закрепить лазающие стебли самостоятельно, может не требоваться подвязка растениям. Тонкие чешуи выполняют защитную функцию для репчатого лука и помогают сохранять урожай длительное время.
Сочные чешуйки того же лука служат кладезем полезных питательных элементов. Колючки сохраняют урожай барбариса. Ловушки насекомоядных растений помогают отлавливать и уменьшать популяции вредных насекомых. Листовые видоизменения имеют колоссальное значение. Эти метаморфозы ведут к увеличению жизнестойкости растений и помогают облегчить адаптационные процессы. В процессе листовых изменений различного рода множество наземных растений освоили все климатические зоны, контрастные по степени увлажнения, температурным характеристикам и почвенным свойствам.
Помимо процессов фотосинтеза, дыхательной функции, листовые изменения наделили растения рядом новых функций: защитной от вредителей и различных повреждений, функцией регуляции газообменов и испарений жидкостей и функцией гетеротрофного питания.
Колючие истории: почему у ели и других хвойных деревьев вместо листьев иглы? (2 фото)
Почему у елки иголки, как и у сосны, кедра, пихты, и какие преимущества обеспечивает хвойным деревьям такой покров?
Строение и особенности хвои
По сути, хвоинки – это видоизмененные листья. Форма каждой отдельно взятой иглы напоминает по строению стебель. Внешний клеточный слой покрыт особым восковым слоем. Смола защищает и почки, которые представляют собой покрытые чешуйками верхушки побегов. Они имеются у большей части представителей хвойных пород. За внешним слоем располагается подкожица или гиподерма. Ее клетки обладают толстыми стенками, обеспечивающими надежную защиту от повреждений. Если сравнить со стволом дерева, то у гиподермы такая же функция, как и у древесины. У ели, как у других ее хвойных собратьев, гиподерма одревесневает. Ее иголки практически невозможно согнуть, не приложив существенных усилий.
За гиподермой находится еще один слой – паренхима. Это одна из важнейших тканей игл, поскольку именно она включает хлоропласты. За счет находящегося в них хлорофилла идет процесс фотосинтеза. Помимо хлорофилла в паренхиме находятся специальные смоляные ходы в окружении плотных клеток. Их задача – выработка смолы.
По центру хвои располагаются сосудистые волокнистые пучки. Смоляные ходы и внутренняя ткань действуют как хорошо налаженная система водопровода. От ветки и по всей длине иглы по клеткам движется вода, а по тем, что не одревесневели – органические вещества. В сосудистых пучках есть и паренхима. Обычно она одревесневшая и играет роль своего рода стержня. Но встречается и зеленая паренхима. Этот цвет обозначает, что она действует на синтез.
Чтобы иголочка могла дышать, в ней природа предусмотрела специальные устьица. Они находятся под эндодермой. За счет глубокого залегания достигается минимальный расход испарения влаги в холодный сезон, а также в период сильной засухи. Из-за уникального строения хвои деревья таких пород испаряют минимум влаги, что позволяет им безболезненно переносить длительное время холодов и ненастья. Именно листья-иглы обеспечили возможность хвойным деревьям существовать в северных областях, где очень холодно практически весь год. Эвкалипту, произрастающему на засушливых территориях, хвоя помогает сохранить столь ценную для дерева влагу.