Лекция «Морфология и видоизменения побега»

• Лекция посвящена морфологии побега и его эволюции.  

• Обсуждение будет на уровне олимпиадной ботаники.  

• Будут рассмотрены части побега, их метаморфозы и экологические классификации растений.  

• Проблемы со звуком в презентации.  

• Начало лекции с обсуждения теорий происхождения растений.  

• Теория симбиогенного происхождения растений.  

• Фототрофные организмы ведут подвижный образ жизни.  

• Неподвижный образ жизни приводит к нехватке питательных веществ.  

• Активный образ жизни требует много энергии.  

• Неподвижный образ жизни позволяет расти без ограничений.  

• Талом - вегетативное тело растения с органами прикрепления.  

• Таломы могут быть шаровидными, уплощенными или цилиндрическими.  

• Шаровидные таломы ограничены в диаметре.  

• Уплощенные таломы имеют большую поверхность для фотосинтеза, но подвержены парусности.  

• Цилиндрические таломы высших растений называются теломами.  

• Побеговая организация сочетает цилиндрические и пластинчатые таломы.  

• Побег имеет цилиндрическую ось с неограниченным ростом и пластинчатый талом с ограниченным ростом.  

• Побеговая организация позволяет растениям достигать больших высот и фотосинтезировать.  

• Рассматривается теория симбиогенного происхождения растений.  

• Талон как структура возник у прикрепленных фототрофов.  

• Нас интересуют наземные растения, поэтому рассматриваются цилиндрические таломы.  

• Побег - осевой вегетативный орган высших растений.  

• Состоит из стебля, листьев и почек.  

• Стебель - ось с неограниченным ростом, посредник между корнями и листьями.  

• Листья выполняют основную фотосинтезирующую функцию.  

• Почки - зачатки побега.  

• Видео тормозит из-за интернета.  

• Побег начинается с зародыша, который формируется в семени.  

• Зародыш имеет побеговый и корневой полюсы.  

• Побеговый полюс дает начало побегу, корневой - корню.  

• Зародыш формирует проросток при прорастании.  

• Проросток быстро превращается в растение.  

• Главный корень и корневая шейка.  

• Два типа прорастания: подземное и надземное.  

• Подземное прорастание: гипокотель и семядоли остаются под землей.  

• Надземное прорастание: семядоли и первые листья видны над землей.  

• Первым из семени всегда появляется корешок.  

• Вода необходима для прорастания.  

• Эндосперм не может прорасти, это запасная ткань семени.  

• Питательные вещества могут храниться в эндосперме, зародыше или пересперме.  

• Прорастание из эндоспермы лука некорректно, так как лук имеет зародыш.  

• Надземное прорастание: семядоли участвуют в фотосинтезе.  

• Подземное прорастание: семядоли не могут быть зелеными и фотосинтезирующими.  

• Пример гороха: семядоли под землей, первые листья также под землей.  

• Стрептокарпус имеет две семядоли, одна из которых большая, другая маленькая.  

• Маленькая семядоля отмирает, большая становится единственным листом.  

• Стрептокарпус демонстрирует, что одна семядоля может обеспечить фотосинтез.  

• Стебель выполняет опорную и транспортную функции.  

• Узел соединяет лист со стеблем, междоузлие — расстояние между узлами.  

• Пазуха листа — пространство между черешком и стеблем.  

• Удлиненные побеги несут вегетативную массу.  

• Укороченные побеги могут нести почки возобновления или генеративные структуры.  

• Розеточные растения образуют стрелку для цветения.  

• Плодушки — укороченные побеги у плодовых растений.  

• Брахибласты у хвойных растений формируют хвоинки.  

• Пазушные почки формируются в пазухах листьев.  

• Эволюция создает сложные структуры для красоты.  

• Вопросы "зачем" часто возникают в ботанике.  

• Плодушки и брахибласты — примеры эволюции и красоты в природе.  

• Розеточные растения бывают разными.  

• Используются учебники Алексея Константиновича Тимонина и Людмилы Ивановны Лотовой.  

• Александр Валентинович Жук рекомендует учебник Рейвина и Экхарта.  

• Подорожник и живучка ползучая как примеры розеточных растений.  

• Живучка ползучая формирует листья на стрелке, что делает её полурозеточным растением.  

• Стебель может иметь разное поперечное сечение: круг, овал, ребристое.  

• Количество и форма ребер могут варьироваться.  

• Важно понимать количество углов, а не точное название сечения.  

• Рост может сосредотачиваться в разных очагах: интеркалярный и апикальный.  

• Апикальный рост приводит к образованию верхушки апекса.  

• Плагиотропный и ортотропный типы роста имеют свои плюсы и минусы.  

• Прямостоящий побег растет вверх.  

• Поникающий побег растет вниз.  

• Плагиотропные побеги могут быть лежачими или ползучими.  

• Лианы могут быть как ползучими, так и восходящими.  

• Растения могут расти вверх, если найдут опору, или стелиться по поверхности.  

• Вьющиеся побеги обвивают опору, лазающие побеги прикрепляются придаточными корнями, а цепляющиеся побеги используют усики.  

• Водные формы растений могут быть всплывающими или плавающими.  

• Прямостоячие, паникающие, лежачие, ползучие, вьющиеся, лазающие, цепляющиеся, плавающие и всплывающие побеги.  

• Дуговидные и восходящие побеги менее распространены и менее изучены.  

• Плавающий и всплывающий побеги важны для экологической классификации растений.  

• Ветвление увеличивает площадь фотосинтезирующей поверхности.  

• Верхушечное ветвление делится на две части, боковое ветвление формирует очаги роста в стороны.  

• Боковое ветвление может быть симподиальным или моноподиальным.  

• Дихотомическое ветвление делится на две равные части, характерно для некоторых папоротников.  

• Боковое ветвление может быть моноподиальным, когда материнский апекс не умирает, или симподиальным, когда апекс умирает, и боковые почки конкурируют за доминирование.  

• Моноподиальное ветвление: главная ось не умирает, боковые почки конкурируют, но всегда есть доминирующий побег.  

• Симподиальное ветвление: материнский апекс умирает, боковые почки конкурируют, и один из побегов становится доминирующим.  

• Ветвление увеличивает площадь фотосинтезирующей поверхности, но важно различать типы роста.  

• Интеркалярный рост ослабляет прочность, а опекальный рост позволяет ветвиться.  

• Ветвление важно для увеличения размеров и мощности растений.  

• Эндогенное ветвление происходит внутри талома, прорывая покровные ткани.  

• Экзогенное ветвление формируется на поверхности побега.  

• Ветвление бывает верхушечным и боковым.  

• Верхушечное ветвление делится на дихотомию, тритомию и политомию.  

• Дихотомическое ветвление чаще всего встречается в учебниках.  

• Изотомическое ветвление предполагает равные части, а анизотомическое — неравные.  

• Боковое ветвление происходит сбоку от материнского апекса.  

• Ветви могут расти в разных направлениях, что выгоднее, чем деление верхушки.  

• У водорослей боковое ветвление преобладает над верхушечным.  

• Нарастание — это увеличение вегетативного тела в одном направлении.  

• Изотомическое ветвление не позволяет нарастать, так как нет единого направления роста.  

• Анизотомическое ветвление позволяет нарастать, так как неравные части сохраняют направление роста.  

• Анизотомическое ветвление может привести к вертикальному росту.  

• В результате формируется дихоподий, где большие части становятся вертикальными.  

• Боковое ветвление может быть моноподиальным или симподиальным.  

• Моноподиальное ветвление сохраняет материнский апекс, что позволяет нарастать в определенном направлении.  

• Симподиальное ветвление не сохраняет материнский апекс, что приводит к боковому нарастанию.  

• Симподий отличается от дихоподия тем, что у симподия апекс не входит в состав симподия.  

• Ложно-дихотомическое ветвление — это боковое ветвление, которое кажется верхушечным.  

• Оно может возникать, если боковые почки расположены близко к материнскому апексу.  

• Ложно-дихотомическое ветвление вызывает споры среди ученых.  

• Почка — это зачаток побега растения.  

• Существует несколько классификаций почек.  

• Важно понимать разницу между нарастанием и ветвлением.  

• Существуют два типа роста побегов: интеркалярный и апикальный.  

• Интеркалярный рост менее популярен из-за потери прочности и ухудшения обмена информацией.  

• Апикальный рост, когда точка роста сосредоточена на верхушке, обеспечивает рост только вверх или вбок.  

• Для увеличения площади фотосинтезирующих поверхностей растения ветвятся.  

• Верхушечное ветвление позволяет расти вверх, но не всегда эффективно.  

• Боковое ветвление, когда апекс сохраняется, более оптимально для наземных растений.  

• Верхушечное ветвление может быть дихотомическим, трихотомическим и т.д.  

• Изотомия означает равные части, анниотомия — неравные.  

• Боковое ветвление позволяет занять соседние площади для фотосинтеза.  

• Нарастание — это увеличение вегетативного тела в одном направлении.  

• При изотомии нарастание невозможно, при анниотомии возможно дихоподиальное нарастание.  

• Моноподиальное нарастание сохраняет исходный апекс, симподиальное — нет.  

• Ложно-дихотомическое ветвление — это боковое ветвление, создающее впечатление дихотомии.  

• У сирени и других растений может быть ложно-дихотомическое ветвление.  

• Почки — это мини-побеги, обеспечивающие рост.  

• Верхушечная почка обеспечивает вертикальное нарастание.  

• Боковые почки обеспечивают боковое ветвление.  

• Придаточные почки формируются не в узлах и пазухах, а на междоузлиях или корнях.  

• Выводковые почки - это зачаток целого растения, формирующийся на листе или в пазухе листа.  

• Они имеют корневую систему и готовы к росту после отделения.  

• Служат для вегетативного размножения, создавая клоны.  

• Почки могут быть вегетативными, генеративными или смешанными.  

• Вегетативные почки преобладают в вегетационный период.  

• Генеративные почки формируются при приближении к генеративной фазе.  

• Почки возобновления помогают растениям пережить неблагоприятные периоды.  

• В разных климатических зонах они могут быть разными.  

• В зонах с выраженной зимой почки возобновления помогают растениям выживать.  

• Спящие почки могут быть боковыми или придаточными.  

• Они могут спать десятилетиями и не всегда просыпаются.  

• Придаточные почки закладываются для подстраховки на случай повреждения.  

• Почки могут быть закрытыми или открытыми.  

• Закрытые почки защищены плотными чешуями, которые могут содержать смолу.  

• Открытые почки защищают апекс, прикрывая его листьями.  

• Калина формирует открытые почки, несмотря на южное происхождение.  

• Закрытые почки характерны для древесных растений в северных широтах.  

• Формирование закрытых почек связано с короткими междоузлиями.  

• Вопрос о том, что позволяет почкам не замерзать.  

• Ответ: растения могут подогревать себя изнутри, как подснежники.  

• Подснежники растапливают снег вокруг себя.  

• Ауксибласт удлиняется, а апекс закрывается катафилами.  

• Междоузлия укорачиваются, и листья закрывают апекс.  

• Весной катафилы отваливаются, и почка продолжает рост.  

• Развитие растения делится на внутрипочечное и внепочечное.  

• Почечные кольца оставляют листовые рубцы.  

• Годичный прирост определяется расстоянием между почечными кольцами.  

• Ширина почечных колец зависит от условий года.  

• Годичные приросты можно определить по спилу ветки.  

• Ветки старше 10-15 лет могут скрывать почечные кольца.  

• Рост побега осуществляется за счет образовательной ткани.  

• Междоузлия растут за счет вставочного роста.  

• Годичные побеги вырастают за один вегетационный период.  

• Два типа видоизменений побегов: подземные и надземные.  

• Вопрос о перерыве в вебинаре.  

• Решение сделать перерыв на 10 минут.  

• Видоизменения - это изменение органа, когда вспомогательная функция становится главной.  

• Это приводит к перестройке анатомии органа и закреплению изменений в геноме.  

• Существуют метаморфозы надземных и подземных побегов.  

• Подземные побеги включают корневища, столоны, клубни и луковицы.  

• Корневище - это долговечный подземный побег, запасающий питательные вещества.  

• Корневище растет в определенном направлении, ответвляясь от боковых почек.  

• Главный побег отмирает, и растение имеет мочковатую корневую систему.  

• Корневища бывают удлиненными и укороченными.  

• Эпигеогенные корневища формируются над землей, гипогеогенные - под землей.  

• Корневища могут нарастать симподиально или моноподиально.  

• Примеры: борщевик - ортотропное укороченное корневище, земляника - эпигеогенное ортотропное корневище.  

• Копытень конский и вороний глаз имеют удлиненные гипогеогенные корневища.  

• Каудекс - это укороченное ортотропное корневище с дуплом.  

• Каудекс формируется не у всех растений с укороченными корневищами.  

• Каудекс может разделяться на отдельные части, функционирующие по отдельности.  

• Валериана лекарственная содержит вещества, успокаивающие нервную систему.  

• Корневища валерианы удлиненные и ортотропные.  

• Валериана бывает не только лекарственной, но и обычной, с меньшим содержанием полезных веществ.  

• Ландыш имеет плагиотропное корневище, которое растет горизонтально.  

• Корневище ландыша удлиненное и не ортотропное.  

• Ирисы имеют эпигеогенные корневища, которые не стремятся быть под землей.  

• Пырей ползучий имеет удлиненные корневища, которые сложно удалить.  

• Корневища могут использоваться для запасания питательных веществ и распространения.  

• Кислица имеет подземные сталлоны, которые служат для вегетативного размножения.  

• Клубни всегда укорочены и утолщены, в отличие от корневищ.  

• Клубни являются побегами с листьями и пазушными почками.  

• Картофель имеет два видоизменения побегов: сталлон и клубень.  

• Колоказия съедобная имеет артотропные укороченные корневища с клубнями.  

• Гипокотельные клубни утолщают одно междоузлие, как у цикламенов и хохлаток.  

• Эти клубни не являются луковицами, а представляют собой утолщенные стебли.  

• Капуста кольраби имеет утолщенное основание черешков листьев.  

• Это не гипокоз, а надземный клубень, развившийся из нижней части побега.  

• Верхняя часть побега функционирует нормально, без утолщений.  

• Туберидии похожи на клубни, но имеют чешуевидные листья.  

• Эти листья не фотосинтезируют, но запасают питательные элементы.  

• Туберидии бывают одночленными и многочленными.  

• Луковицы — это видоизменения, предназначенные для пережидания неблагоприятных периодов и запасания питательных веществ.  

• Луковицы имеют сочные и сухие чешуи, которые формируются из видоизмененных листьев.  

• Луковицы могут жить под землей долгое время, не переходя к периоду вегетации.  

• Луковицы бывают чешуйчатыми и пленчатыми.  

• Чешуйчатые луковицы имеют замкнутые структуры, пленчатые — отдельные чешуйки.  

• Нарастание луковиц может быть моноподиальным или симподиальным, что влияет на количество цветоносов.  

• Чешуи луковиц могут быть однолетними или многолетними.  

• Однолетние чешуи увеличивают количество сухих чешуй по мере нахождения под землей.  

• Многолетние чешуи не имеют большого количества сухих чешуй на поверхности.  

• Листья низовой формации выполняют защитную функцию, не фотосинтезируют.  

• У луковиц чешуи могут быть листьями низовой формации.  

• Клубни луковицы содержат питательные вещества в стебле, а не в листьях.  

• Луковички могут быть видоизменением или выводковыми почками.  

• Надземные побеги выполняют функции фотосинтеза, защиты и прикрепления.  

• Подземные видоизменения побегов связаны с запасанием питательных веществ.  

• Сукуленты запасают воду в стебле, а не питательные вещества.  

• Листовые суккуленты запасают воду в листьях для фотосинтеза.  

• Кочан капусты является видоизмененной почкой, запасающей питательные вещества.  

• Колючки могут быть видоизменением побега или листа.  

• Колючки побегового происхождения формируются из пазушных почек.  

• Колючки листового происхождения образуются из прилистников.  

• Шипы являются выростами покровных тканей, а не колючками.  

• Некоторые колючки могут фотосинтезировать, как у чины.  

• Колючки побегового происхождения имеют листовые рубцы.  

• Задание для студентов: определить происхождение колючек по фотографиям.  

• Время выполнения задания ограничено тремя минутами.  

• Видоизменения листьев: колючки, похожие на барбарис, и выросты покровных тканей.  

• Видоизменения побегов: колючки прилистникового происхождения и видоизменения побега, похожие на барбарис.  

• Выросты покровных тканей: шипы розы и другие видоизменения.  

• Каулифлория: образование цветков на стволе дерева.  

• Колючки: видоизменения побегов, такие как у глядичии.  

• Усики: мобильные структуры для закрепления на опоре.  

• Филокладии: побеги, выполняющие фотосинтетическую функцию.  

• Кладодии: побеги, напоминающие листья.  

• Примеры растений с филокладиями: иглица и аспарагус.  

• Кладодии - это видоизменения, при которых междоузлия становятся плоскими для увеличения фотосинтетической поверхности.  

• Листья формируются в узлах, как у милленбеки.  

• У опунции образуются глохидии - колючки, которые могут оставаться в коже, вызывая раздражение.  

• Глохидии - это колючки, которые не обламываются при контакте с кожей.  

• Они могут оставаться в коже, вызывая зуд и раздражение.  

• Глохидии встречаются только у опунции и её родственников.  

• Вопрос о том, какое растение имеет филокладии, а какое - кладодии.  

• Для ответа нужно внимательно рассмотреть детали.  

• Филокладии имеют настоящие листья, формирующиеся в пазухах.  

• На следующем семинаре будут рассмотрены экологические классификации и жизненные формы растений.  

• Будут обсуждаться видоизменения листьев и их морфология.  

• Запись будет сделана для дистанционного обучения.