Строение и функции стебля. Рост, ветвление и расположение листьев на стебле

Высшие растения делятся на травяные и древесные, соответственно выделяют два типа строения стебля. Отличительной чертой древесных растений является постоянный рост в толщину, который останавливается только при гибели организма. Травянистые растения ограничены в росте из-за особенностей жизненного цикла. Существенных же различий в строении стеблей растений нет.

Стебель – это ось побега, с расположенными на нем листьями, почками. Строение стебля может быть первичным — при формировании нового растения, когда клетки еще не дифференцированы (у однодольных остается на всю жизнь). Для двудольных и голосеменных характерно быстрое изменение первичного стебля, как следствие образуется вторичное строение стебля (из-за действия камбия и феллогена).

Стебель

Из чего состоит стебель

Строение стебля древесного растения включает 5 отделов:

• Пробка;
• луб;
• камбий;
• древесина;
• сердцевина.

Пробка

У только проросших растений внешний слой представлен кожицей, которая, за определенное время, заменяется на пробку. Кожица защищает стебель от испарений влаги и действия вредоносных микроорганизмов, которые приводят к заболеваниям растений.

На поверхности расположены устьица, необходимые для эффективного газообмена. Непосредственное поглощение кислорода осуществляется благодаря чечевичкам – небольшие бугорки на коре, оснащены отверстием. Образуются из клеток с большим межклеточным пространством. Под кожицей располагаются зеленые клетки (в них находятся хлоропласты). После формирования пробки преобразуются в белые и относятся уже к лубу.

Функции клеток наружного покрова стебля: фотосинтезирующая, защитная, газообмена.

Луб

Луб делится на мягкий (включает проводящую систему и паренхиматозные структуры) и твердый. Окрас – белесоватый, выделяют такие единицы строения луба: ситовидные трубки, лубяные волокна, клетки основной ткани.

Ситовидные трубки – это совокупность клеток, имеющих не поверхности множество отверстий, через которые протекают органические вещества.

Лубяные волокна – это механическая ткань, имеет клетки вытянутой формы, с плотной стенкой. Придает растениям гибкости и прочности.

Камбий

Между наружным и внутренним шаром клеток находится образовательная сосудистая ткань – камбий. Прекамбий первичной структуры растения служит основой для формирования ткани.

Клетки камбия имеют вытянутую форму, цитоплазма окрашена в зеленый цвет, ядро веретенообразное. На срезе можно увидеть циркулярный слой образовательной ткани, но истинные камбиальные клетки образуют однослойный шар, потому что после деления только одна клетка сохраняет свойства исходной.

Строение стебля

Что такое луб. Значение слова

Что такое луб? Как правильно употреблять это слово? Что такое изделия из луба?

Спросите любого биолога, что такое луб, и он даст вам определенный ответ. В биологии так называется флоэма. Эта проводящая ткань растения со сложной структурой. Она отвечает за транспортировку органических веществ по нисходящей – от листьев по стволу дерева к его корням. Ну а людям без биологического образования объяснить, что такое луб, можно проще. Так называется внутренняя часть ствола любого дерева.

Внутреннее строение стебля

Древесина

Древесина – это главная составляющая стебля. Плотная, широкая, в ее составе видны клетки разного типа и размера. Выделяют такие части: сосудистую ткань, трахеиды, древесные волокна.

Сосуды сформировались из соединенных трубчатых клеток размещенных друг на друге, стенки между ними частично растворились, поэтому жидкость может свободно передвигаться. Основные функции сосудов стебля – это перемещение растворенных солей, питательных веществ из корня в листья, новые побеги.

Трахеиды представляют собой систему отмерших клеток с межклеточными порами, по которым идет ток жидкости. Скорость движения растворенных веществ ниже, чем в проводящих тканях.

Древесные волокна состоят из паренхиматозных клеток, которые накапливают питательные вещества и толстостенных, выполняющих опорную функцию.

Сердцевина

Сердцевина – располагается в центре ствола, формируется из крупных живых и омертвевших клеток. Живая ткань содержит дубильные вещества. Мелкие клетки, расположенные возле древесины, накапливают сахара, крахмал.

Какую функцию выполняет сердцевина стебля?

Основная функция сердцевины стебля – запасание питательных веществ, необходимых для роста растений. В сердцевине есть эфирные масла (бук), смолы, дубильные вещества (чайный куст). В некоторых растений (в корневище, клубнях) клетки сердцевины сохраняют функцию меристемы (образовательной ткани, способной к делению всю жизнь).

Внутреннее строение стебля

Ситовидные трубки

Ситовидные трубки древесных пород каких-нибудь особенных отличий не обнаруживают. Только здесь встречается более сильное развитие сит. Они находятся не только на поперечных, но и на боковых стенках ситовидных трубок. У некоторых древесных пород (например, у липы) встречаются сложные сита, причем в лестнично продырявленном сосуде перегородка поставлена косо и состоит из ряда сит, разъединенных поперечными перекладинами вроде перекладин лестницы.

Ситовидные трубки остаются живыми очень не долго, всего 2—3 года. На расстоянии 0,1—0,2 мм от камбия они уже отмирают, и закупориваются мозолистым веществом, легко растворимым в щелочах. Через несколько лет, когда трубки отмирают, мозолистое вещество растворяется и сита снова имеют вид сеточек. В листьях такого растворения не происходит и мозолистое вещество сбрасывается вместе с ними. Отмирание ситовидных трубок конечно не означает отмирания всего луба. Лубяная паренхима остается жить еще долго — 12—25 лет после этого. Ее клеточки даже разрастаются и делятся, пока их не отрежет слой пробки.

Какие функции выполняет стебель

1. Опорная – стебель это стержень растения, осуществляет его поддержку; место для роста листьев, цветков;
2. проводящая – транспорт растворенных веществ от корневой системы к листьям и веткам, новым побегам;
3. запасающая – обеспечивает постоянное наличие внутри стебля воды и питательных веществ;
4. защитная – защищает от действия опасных агентов, поедания животными (развиваются колючки, шипы);
5. вегетативного размножения – для отдельных растений (цитрусовые, ананас) единственный способ получения потомства;
6. фотосинтез – наличие хлоропластов в зеленых клетках дает возможность участвовать в процессах преобразования энергии;
7. ассимиляция органических веществ, пример кактусы, у которых стебель на себя берет функцию листьев;
8. осевая (механическая) – выносит растение к солнцу (листья — для фотосинтеза, цветки – для опыления).

Как образуется древесина?

Древесина – это одна из составляющих сосудисто-волокнистого пучка, она противопоставлена еще одной важной части пучка, формирующейся из того же прокамбия или камбия — лубу, или флоэме. В процессе формирования сосудисто-волокнистых пучков из прокамбия возможно два варианта событий:

Древесина имеет в своем составе уже отмершие клеточные элементы с одеревеневшими, главным образом, толстыми оболочками. Состав луба, напротив, представлен элементами живых клеток, с живой протоплазмой, клеточным соком и тонкой неодеревеневшей оболочкой. В тоже время, в лубе могут попадаться элементы мёртвые, толстостенные и одеревеневшие.

Обе составляющие сосудисто-волокнистого пучка имеют и еще одно физиологическое отличие. По древесине из земли к листьям движется сырой сок, который является водой с растворёнными в ней полезными веществами. А вот по лубу вниз течет пластический сок.

Процесс одеревенения клеточных оболочек характеризуется пропитыванием целлюлозной оболочки специальными веществами, которые объединены под общим названием лигнин. Наличие лигнина и вместе с тем одеревенение оболочки можно легко определить с помощью определенных реакций. Вследствие одеревенения, растительные оболочки растут в толщину, твердеют. В тоже время при лёгкой проницаемости для воды они утрачивают способности поглощать воду и разбухать.

Рост стебля

Рост стебля в толщину происходит за счет наличия образовательной ткани (камбия).

Благоприятными условиями для утолщения ствола являются наличие тепла и достаточной влаги, в зимний период размножение клеток не происходит. Толщина кадмия не изменяется в процессе деления, так как из двух новообразованных клеток только одна остается в структуре образовательной ткани, а другая переходит к древесине или лубу. Число клеток отошедших к центральной части стебля превышает численность клеток доставшихся лубу в четыре раза.

Годичные кольца, которые видны на поперечном срезе стебля, формируются из-за разной формы клеток образованных в весенний период и осенний. После весеннего пробуждения кадмий начинает активно делиться, образуя крупные клетки с тонкими стенками. С наступлением лета, а особенно осени клетки становятся мельче. Зимой деление образовательной ткани не происходит, а весной снова включается процесс размножения клеток крупных размеров. Такое клеточное чередование легко прослеживается на срезах деревьев. Таким образом, подсчитывают их возраст.

Годичные кольца деревьев

С помощью годичных колец судят о погоде в определенный год. Если кольцо широкое, то дерево получало много влаги и солнечного тепла, если – узкое, то в весенне-осенний период было мало дождей. Также с южной стороны наблюдается более широкая часть кольца, потому что дерево здесь получало больше тепла.

Рост стебля в высоту осуществляется с помощью меристемы конуса нарастания (верхушечной почки). Клетки нижней части конуса дают начало образованию листьев. После чего клетки начинают свой рост, прекращая деление. Увеличение размеров клеток идет за счет разрастания вакуолей.

Если стебель будет сломан или искусственно лишен верхушечной почки, рост в высоту прекращается, начинают развиваться боковые побеги.

Луб дерева

Вследствие наличия годичных колец, которые во время роста, а также в результате сезонных колебаний температуры или уровня влажности, формируют в своём стволе большинство видов деревьев, ученые могут довольно точно определить регион, в котором росло дерево. Ежегодный мониторинг изменения ширины годичных колец и анализ содержания в них некоторых изотопов элементов, дает возможность более детально изучить состояние климата и атмосферы в древние времена.

Расположение листьев на стебле

Участки стебля, на которых развиваются листья, называются узлами. С одного узла может расти несколько листьев, этим определяется их расположение.

Очередное – из одного узла прорастает один лист, размещены они на стебле спирально, не препятствуют поступлению солнечного света на нижерасположенные листья (береза).

Супротивное – два листа находятся в одном узле, противоположно друг другу (мята).

Мутовчатое – один узел имеет три или больше листьев, такое расположение встречается довольно редко (вороний глаз).

Расположение листьев на стебле

Типы расположения почек на стебле

Верхушечное – почка находится на верхушке побега.

Боковое расположение делится на пазушное и придаточное.

Пазушные почки образуются в пазухах листьев, их количество соответствует числу листьев на стебле, а придаточные почки расположены на междуузелковых участках, корне, листьях. С их помощью осуществляется вегетативное размножение растений.

Луб или первичная и вторичная кора

Луб проводит органические вещества от кроны вниз (нисходящий ток) и для проведения воды не служит, так как при вырезании коры кольцом вокруг ствола (кольцевание) приток воды к кроне не прерывается. Механические ткани в лубе древесных пород всегда древеснеют, поэтому одревеснение нельзя считать признаком, отличающим древесину от луба.

Подобно древесине луб также состоит из 3 тканей:

Типы роста стебля

Встречаются растения с прямостоячими стеблями – растут перпендикулярно относительно почвы (подсолнух, береза);

Ползучими – распространяются по земле, укореняясь в узлах (земляника);

Вьющимися – также стелются по субстрату, но не укореняются в узлах (хмель);

Лазающими, имеющие усики (вспомнить можно фильм «Джек и бобовый стебель» и характерный вид стебля бобового растения, который, разветвляясь, достигал небес);

Укороченными у одуванчика, подорожника.

Разнообразие стеблей

Форма стебля бывает:

• цилиндрической;
• трехгранной;
• многогранной;
• сплющенной.

Для чего луб нужен дереву?

В лубе имеются слои живых клеток, подобных камбию, то есть способных активно воспроизводиться. Они необходимы для того, чтобы образовать снаружи защитный слой для клеток ствола. Иначе дерево повреждалось бы от любого прикосновения, а раны, нанесенные стволу, приводили бы к окончательной гибели растения. Так деревья защитили себя естественной броней, но не из металла, а из тонкого слоя живых клеток, которые образовались благодаря лубу.

Таким образом, слой луба в дереве нужен для:

В словаре Фасмера Макса

род. п, -а «кора, лыко», лу́бочка «корзина из коры березы», лубо́чный, лубя́нка «корзина, лоток, желоб из луба», укр. луб, блр. луб, болг. луб, сербохорв. лу̑б, род. п. лу̑ба, словен. lȗb, чеш. lub, польск. ɫub, в.-луж., н.-луж. ɫub. Отсюда па́луба. Родственно лит. lubà «тесина, доска», мн. lùbos «(дощатый) потолок», lúobas «еловая или липовая кора», лтш. lubа «луб», др.-прусск. lubо «тесина», лат. liber (из *lubro-) «лыко, книга»; алб. lаbё «кора, пробка» (Иокль, Stud. 44), др.-исл. laupr, др.-англ. léap «корзина, верша», д.-в.-н. louft «кора, лыко», louba «навес», ирл. luchtar «лодка» (Педерсен, Kelt. Gr. 1, 93); см. И. Шмидт, Vok. 1, 159; Бернекер 1, 740 и сл.; Траутман, ВSW 150 и сл.; М.–Э. 2, 509; Буга, РФВ 71, 468; Торп 377.