Всем нам известно, что в пустыне растут колючие кактусы. Это замечательные растения, любящие засуху. Любые растения имеют листья. Но где же они у кактусов? Ведь у них только колючки, скажете вы. И правильно сделаете, но, оказывается, их колючки и есть листья! И именно они позволяют растению выживать там, где это не могут сделать другие. А есть растения, у которых листья играют роль желудка! Сложно в это поверить, но такое действительно бывает. Об этих и других необычных представителях листьев мы узнаем на данном уроке.
В зависимости от условий, у листьев может изменяться количество устьиц, толщина кутикулы, количество хлоропластов.
Экология - наука об отношениях живых организмов и их сообществе между собой и окружающей средой.
Экологические факторы (факторы среды) - условия или элементы среды обитания.
Листья растений влажных мест обитания крупные, широкие, с большим количеством устьиц (монстера, бегония).
Листья растений засушливых мест обитания маленькие, узкие, с небольшим количеством устьиц. Имеют толстую кутикулу, густое опушение, восковой налет.
(см. Рис. 1) - засухоустойчивые растения, обладающие жесткими стеблями и листьями. Хорошо приспособлены к засушливым условиям за счет сильного развития механических тканей листа. Без вреда переносят потерю до 25% жидкости тканей.
Рис. 1. Склерофит
(см. Рис. 2) - растения, запасающие воду в видоизмененных сочных листьях или стеблях. Растут в солнечных местах. Листья светло-зеленые, серые, что связано с необходимостью отражать часть солнечных лучей (цинерария).
Рис. 2. Суккулент
У теневыносливых растений паренхима состоит из 2-3 слоев неплотно прилегающих клеток. Крупные хлоропласты практически не затеняют друг друга. Листья тонкие, темно-зеленого цвета (ландыши).
Сциофиты - тенелюбивые растения. Нуждаются в рассеянном солнечном свете. При попадании на яркий свет могут получить ожоги или погибнуть.
У растений открытых мест обитания паренхима листа содержит несколько слоев полотно прилегающих друг к другу столбчатых клеток. Листья светлые (кувшинка).
Гелиофиты - светолюбивые растения. Приспособлены к жизни на открытых, сильно освещенных солнцем участках. Плохо переносят длительное затенение. Для хорошего роста нуждаются в интенсивном освещении.
Комнатные растения
Рассмотрите несколько комнатных растений. Подумайте об условиях их произрастания на родине. Сделайте выводы, обоснуйте.
Сделайте поперечные срезы листьев алоэ, традесканции, фиалки. Рассмотрите и зарисуйте. Некоторые эпифиты имеют слабо развитую корневую систему либо не имеют ее вообще. Они впитывают воду и минеральные вещества из пыли и воздуха при помощи листьев.
Эти закономерности характерны для растений одного вида и даже для разных листьев одного растения.
Листовая мозаика - результат неравномерного роста листьев. Литься минимально перекрывают друг друга, в связи с чем они различны по форме и величине. Она позволяет растению наиболее эффективно использовать падающий на него солнечный свет.
Гетерофилия - разнолистность, присутствие на одном растении листьев, существенно отличающихся друг от друга по форме. Характерна для водных и полуводных растений: стрелолиста, водяного лютика, веха ядовитого (см. Рис. 3). Их подводные листья по форме резко отличаются от надводных.
Рис. 3. Водные и полуводные растения
Также геторофилия встречается у шелковицы (см. Рис. 4), оленьего рога (его листья образуют своеобразную чашу, где при перегнивании веток и листьев других растений, образуется почва, в которой расположены корни этого папоротника).
Рис. 4. Шелковица
Выделяют верхушечную, срединную и низовую формацию листьев. Листки низовой формации расположены в земле или под землей, защищают почки восстановления многолетних растений. Срединной формации - выполняют функцию фотосинтеза. Верхушечной - защищают соцветия, могут быть ярко окрашены, привлекая насекомых (иван-да-марья).
Колючки - видоизменения листа , которые препятствуют поеданию растения животными (барбарис) либо уменьшают испарение воды (кактусы).
В засушливый сезон некоторые растения (акация) могут сбрасывать листья, оставляя вместо них лишь черешки, что позволяет снизить испарение воды.
Усики (см. Рис. 5) - видоизменение листа, которое позволяет ему прикрепляться к опоре и выносит листья к свету (горох).
Рис. 5. Усики гороха
Листья насекомоядных растений приспособлены для переваривания насекомого. Насекомоядные растения произрастают на почвах, бедных минеральными веществами, что компенсируют питанием насекомыми (венерина мухоловка, росянка (см. Рис. 6)).
Рис. 6. Росянка - насекомоядное растение
К клейким волоскам росянки прилипают небольшие насекомые, лист сворачивается, и начинается разложение животного.
Водозапасающие листки (алоэ) удерживают влагу, которую растение использует во время засухи.
Покровные чешуйки почек, луковиц, корневища выполняют защитную функцию.
Насекомоядные растения
Многие растения преобразуют листья в ловчие кувшины (см. Рис. 7) (саррацения, дарлингтония, нипентос).
Рис. 7. Ловчие кувшины насекомоядных растений
Кувшинчик имеет скользкую внутреннюю поверхность, внутри может скапливаться дождевая вода. Попавшее насекомое сгнивает в этой воде.
Листья некоторых примитивных кактусов не превращены в колючки (см. Рис. 8) (переския).
Рис. 8. Переския, примитивный кактус
Во время засухи листья опадают. Кактусы обитают в тропических лесах южной Америки.
У степных злаков (ковыль (см. Рис. 9)) узкие листья с устьицами наверху. При засухе лист сворачивается в трубку, устьицами вовнутрь.
Рис. 9. Ковыль
Список литературы
- Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил.
- Тихонова Е.Т., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
- Исаева Т.А., Романова Н.И. Биология, 6. - М.: Русское слово.
- Myblog-bio.blogspot.com ().
- Beaplanet.ru ( .
- Estnauki.ru ().
Домашнее задание
- Биология. Бактерии, грибы, растения. 6 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений / В.В. Пасечник. - 14-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2011. - 304 с.: ил. - с. 122, задания и вопросы 2, 3, 5 ()..
- Какие существуют видоизменения листьев? Каково их значение?
- Что такое гетерофилия? Приведите пример.
- * Сравните листья растений в вашем дворе, растущих на ярком солнце, и комнатных растений между собой. Чем они отличаются? Чем вызваны такие изменения?
Колючки
Колючки - это также видоизменения листьев растений. Они характерны для тех из них, которые произрастают в засушливых и пустынных условиях. Все видели колючки кактуса. Это и есть его листья. В условиях недостатка влаги, когда процесс транспирации должен быть сведен к минимуму, это идеальное приспособление. С такой маленькой поверхности листовой пластинки и воды испарится совсем немного.
Однако колючки кактуса и акации - это различное видоизменение листьев. В чем отличие? У белой акации, боярышника, терна, барбариса и других подобных растений колючки представляют собой видоизмененные прилистники, а не сами пластинки. Их основной функцией является защита ароматных цветков и сладких плодов от поедания различными животными.
Хвоинки
Видоизменением листьев является и хвоя всех представителей отдела голосеменных растений. Все помнят детскую загадку о елочке - "зимой и летом одним цветом". И вечнозелеными все хвойные растения во многом являются именно благодаря характерным видоизменениям листьев. На поперечном срезе они имеют округлую или ребристую форму. Такие листья имеют небольшую площадь, подобно колючкам кактусов. Их устьица, через которые происходит газообмен, погружены в покровную и основную часть листа. Это уменьшает уровень испарения воды. В зимнее время года эти образования и вовсе запечатываются воском, что сводит транспирацию практически к нулю. Поэтому в то время, когда все покрытосеменные сбрасывают листву на зиму, хвойные деревья и кустарники могут похвастаться пышным зеленым убранством.
Листья пустынных растений
Выжить в засушливых условиях растениям непросто. Чем обусловлены видоизменения листьев у этих растений? Им необходимо обладать такими особенностями строения, которые позволят выжить при резких перепадах температуры и недостатке влаги. Поэтому листья у них часто покрыты густым слоем волосков, или восковым налетом. Они защищают растения от чрезмерной потери влаги. Есть и другое приспособление. Многие виды засушливых экосистем накапливают запас воды в утолщенных, мясистых листьях. Примером такого видоизменения может служить алоэ, который часто разводят как комнатное растение, имеющее целебные свойства.
Усики
Чтобы рассмотреть особенности следующих органов, давайте вспомним, какие видоизменения листа встречаются у семейства бобовых. Побеги большинства из них длинные и тонкие, а плоды при созревании приобретают массу, которая не позволяет им удерживаться в вертикальном положении. А ведь оно является наиболее выгодным для продуктивного осуществления фотосинтеза. Какие видоизменения листа встречаются у гороха? Конечно же, это усики. Так видоизменяются отдельные пластинки из сложного листа. При их помощи растение цепляется за опору, и в результате слабый и тонкий стебель располагается в необходимом положении.
Чешуйки
Чтобы понять, почему почечные чешуи являются видоизменением листа, необходимо разобраться со строением луковицы. Рассмотрим его на примере обычного порея. Его луковица, несмотря на то что располагается под землей, является видоизменением надземной части растения - побега. Это легко доказать. Побег состоит из стебля, листьев и почек. Те же части есть и у луковицы. Ее плоский стебель называется донце. Вниз от него отходит пучок придаточных корней. Сверху располагаются несколько видов листьев. Молодые имеют зеленый цвет и вырастают из почек, расположенных на донце. Сочные и мясистые листья приобретают такой вид для того, чтобы запасать влагу. С ее помощью растения, у которых формируется луковица, под землей переносят засуху, низкие температуры и другие неблагоприятные явления. А от механических повреждений защищают внутреннее содержимое луковицы сухие чешуи, которые также являются видоизменением листьев.
Хищные листья
Видоизменение листьев бывает и очень опасным для других живых существ. Существует целая группа насекомоядных растений. Они способны и к осуществлению процесса фотосинтеза, т. е. являются автотрофами. Но если условий для его протекания нет, то они переходят к гетеротрофному способу питания. При помощи видоизмененных листьев они улавливают насекомых и переваривают их. Например, у тропического растения саррацении листья представляют собой воронку, окаймляющую ароматные нектарники. Они и привлекают насекомых. Приблизившись, жертва начинает скользить по краям воронки и оказывается в ловушке. Кроме того, листья также выделяют особые наркотические вещества, обездвиживающие насекомое любых размеров. Сверху воронки лист закручен в виде капюшона. Эта складка не позволяет дождю попадать внутрь, смешиваясь с пищеварительными ферментами.
К видоизменениям листьев относятся и подвижные щупальца росянки, на концах которых располагается липкая жидкость. Она привлекает насекомых, которые приземляются полакомиться и оказываются в ловушке.
Листовые почки
Все листья являются вегетативными органами. С их помощью осуществляется процесс бесполого размножения. Например, если отделить листочек узамбарской фиалки от взрослого растения и поместить в емкость с водой, через некоторое время он образует корень. Но у ряда растений процесс размножения происходит иначе. Так, у комнатного каланхоэ по краю листовой пластинки находятся почки, из которых самостоятельно развиваются молодые побеги. Они практически полностью сформированы: имеют небольшой корешок и листочки. Опадая, они прорастают в той же емкости, что и взрослое растение. Подобный процесс еще называют саморазмножением.
Значение видоизменений листьев растений велико. Эти приспособления повышают жизнеспособность и облегчают процесс адаптации. Благодаря видоизменениям листьев наземные растения смогли освоить различные климатические пояса, отличающиеся уровнем увлажненности, температурным режимом и свойствами почвы. Кроме фотосинтеза, транспирации и клеточного дыхания, видоизменения листьев позволяют им выполнять и другие важные функции: это защита от хищников и механических повреждений, регуляция газообмена и уровня испарения воды и гетеротрофное питание.
Лист - один из самых пластичных органов растения. В процессе приспособления к условиям среды обитания у всего листа или его части может произойти смена главной функции. Это приводит к качественным изменениям во внешнем облике и внутреннем строении листа, то есть возникают видоизменения или метаморфозы листа (рис. 32).
Колючки
Это видоизменение характерно для растений, обитающих в сухом и жарком климате, хотя нередко они возникают и у растений других климатических зон. Колючки уменьшают транспирацию и защищают растения от поедания животными.Метаморфоз всего листа в колючку характерен для кактусов. У многих астрагалов, эспарцетов в колючку превращается рахис сложного листа, у белой акации - прилистники.
Это нитевидные образования, чувствительные к прикосновению и приспособленные для лазания. У вики, чечевицы, гороха в усик преобразуются верхняя часть рахиса и несколько верхних листочков. У чины безлистной все листочки редуцируются, а рахис представляет собой единственный усик (функцию фотосинтеза берут на себя прилистники.
Ловчие аппараты
Встречаются у растений, произрастающих на болотистых, торфяных, бедных минеральными веществами почвах. При помощи ловчих аппаратов росянка в средней полосе, венерина мухоловка в Северной Америке, непентес в тропической Азии используют богатую азотом и фосфором органическую пищу, переваривая животных. Строение ловчих аппаратов различно (кувшинчики непентесов, ловушки венериной мухоловки, листья росянки), но все они способны улавливать и переваривать насекомых и других мелких животных с помощью ферментов, выделяемых особыми пищеварительными железками.
Рис. 32. Видоизменения листа:
1 - усик чины безлистной; 2 - колючка молочая блестящего; 3 - ловчий аппарат непентеса.
Листопад
При достижении листьями предельных размеров в них начинаются процессы старения, приводящие к гибели листа. По мере старения в листьях снижается интенсивность фотосинтеза и дыхания, уменьшается содержание в тканях белкового азота и РНК. Начинают преобладать процессы распада, а не синтеза. Органические вещества оттекают из старых тканей листа. Одновременно с этим в листьях накапливаются некоторые соли, например кристаллы оксалата кальция.
Верным признаком старения листа является изменение его окраски. Листья теряют зеленую окраску в результате деградации хлоропластов. Пожелтение и покраснение листьев связано с накоплением в них каротиноидов и антоциана.
У однодольных и травянистых двудольных листья постепенно отмирают и разрушаются, оставаясь на стеблях. У деревьев и кустарников
л
Рис. 33. Образование
отделительного слоя: 1 -
древесина; 2 - сердцевина; 3 - луб; 4 -
перидерма; 5 - отделительный слой; 6 -
проводящий пучок; 7 - черешок листа.
Листопад - важное приспособление растений к уменьшению испарения влаги. Также он предохраняет растения от механических повреждений в зимний период.
Главными функциями листьев можно назвать фотосинтез и испарение воды. Чтобы выполнять эти функции наиболее эффективно, лист должен иметь форму пластинки, т. е. обладать большой поверхностью и быть тонким. Таковыми и являются листья большинства растений. Однако у некоторых растений листья в процессе эволюции видоизменились (претерпели изменения) и стали непохожими на обычные листья. Причина данного явления заключается в том, что листья начали выполнять другие функции, не связанные с фотосинтезом и испарением.
Листья ряда растений засушливых мест обитания видоизменились в колючки . Такие листья, с одной стороны, почти не испаряют воду, с другой стороны, защищают растения от поедания животными. Примером растений пустынных мест с колючками являются различные кактусы. Фотосинтез у них протекает в расположенных ближе к поверхности клетках толстого стебля. Также в стебле запасается вода. Таким образом, видоизмененные в колючки листья утратили обе свои главные функции (фотосинтез и испарение), но в замен стали выполнять защитную функцию.
Листья-колючки можно наблюдать не только у растений пустынь и полупустынь. Колючки есть у барбариса, кустов розы, шиповника и др. Однако у этих растений не все листья видоизменены в колючки, а только некоторые. При этом функция колючек здесь такая же как у кактусов - защита от поедания животными.
На фото видны колючки - видоизмененные листья шиповника
Листья других растений засушливых мест обитания приспособились к недостатку влаги иным способом. Так у алоэ и агавы листья видоизменились в толстые и сочные образования, в которых запасается вода . А чтобы уменьшить испарение такие листья покрыты восковым налетом, волосками, имеют меньше устьиц. В данном случае листья видоизменились так, что не утратили свои основные функции, при этом приобрели дополнительную - запасание воды.
Есть растения, у которых листья видоизменены в усики . Этими усиками растение цепляется за опору и удерживается в вертикальном положении. Примером растениями с усиками являются горох, чина, вика и другие бобовые. У гороха в усики превращены верхние части листьев.
В природе существуют насекомоядные растения. Их листья видоизменены в своеобразные ловчие аппараты . Когда насекомое садится на лист растения росянки, то приклеивается к нему, т. к. лист покрыт волосками, выделяющими вязкую массу. После этого волоски и сам лист сворачиваются. Внутри образовавшейся полости насекомое переваривается за счет выделяемых листом ферментов. Из насекомого росянка усваивает богатые азотом органические вещества. Именно из-за нехватки азота и других микроэлементов в местах своего обитания листья росянки приобрели столь специфическую функцию.
Еще одним видоизменением листьев являются чешуи . При этом чешуи бывают разными, т. к. выполняют различные функции. Например, у лука в луковице листья превращены в сочные чешуи, в которых откладывается запас питательных веществ. Другие чешуи покрывают почки. В этом случае они выполняют защитную функцию.
1. Простые листья имеют одну листовую пластинку, которая может быть разных форм: сердечком, как у сирени, овально-фигурную, как у дуба, вытянутую с острыми уголками, как у черемухи.
2. Сложные листья имеют несколько листовых пластинок. Они крепятся к общему черешку - рахису. Такие листья сформировались у ясеня, каштана, боярышника, малины, рябины. Сложные листья бывают трех типов:
· тройчатосложные - состоящие из трех пластинок, как у той же малины, клевера или кислицы;
· пальчатосложные - состоят из нескольких пластинок, расходящихся от единого центра, напоминают ладонь, хотя количество «пальцев» может быть разным: каштан, люпин.
· перистосложные листья - листочки симметричными парами расположены по обе стороны рахиса, как у акации, грецкого ореха. Если сложный лист заканчивается одним непарным листиком на вершине - это непарноперистосложный тип листа (рябина, ясень). Если же на конце «лишнего» листа нет, перед нами парноперистосложный тип (горох, шиповник).
Разнообразие листовых пластинок
Природа создала огромное разнообразие форм листа. Виды растений в пределах одного рода могут иметь лист совершенно разной формы, как, например, у фикусов: сравните инжир и фикус Бенджамина. Давайте рассмотрим примеры разных форм листа по двум признакам - какова общая форма листовой пластинки и какой абрис имеет ее край.
Форма пластинок
1. Округлые (сенполия, кувшинка, осина).
2. Яйцевидные (крапива, граб, жасмин, кофейное дерево).
3. Линейные (пырей, осока, пшеница, амариллис, гладиолус).
4. Широколанцетные (ландыш, антуриум, хоста, аспидистра).
Форма края листовой пластинки
1. Цельный край (сирень, подорожник).
2. Зубчатый (яблоня, манжетка).
3. Пильчатый (крапива, рябина, осина, сныть).
4. Выемчатый (монстера, клен).
5. Городчатый (будра, дуб).
Жилкование листовой пластинки
Причудливые линии на поверхности листа - иногда тонкие, прихотливо запутанные, иногда толстые и немногочисленные - это жилки. По жилкам идет как восходящий, так и нисходящий ток воды и микроэлементов. Отчетливо разглядеть жилкование можно на так называемых скелетизированных листьях: они продаются в отделах сухих цветов, в живой природе встречаются поздней осенью, а можно их сделать и самостоятельно, удалив верхние слои листа. Жилкование бывает разных типов.
1. Перистое или сетчатое - по центру листа идет одна главная плотная жилка, вся листовая пластинка покрыта тонкими переплетенными жилками (дуб, крапива, осина).
2. Пальчатое - несколько центральных жилок расходятся веером, от них уже отходят мелкие (клен остролистый, манжетка). Два первых типа жилкования наблюдаются у двудольных растений.
3. Параллельное - крупные прямые жилки идут от основания листа к его кончику (просо, пшеница, ирис).
4. Дуговое - жилки изогнуты дугами, кроме прямой центральной (ландыш, подорожник). Третий и четвертый тип жилкования наблюдается у однодольных растений.
Видоизменения листьев
В процессе эволюции лист пережил множество экспериментов природы, меняя свой внешний вид, приспосабливаясь к окружающим условиям. То разнообразие, которое мы сейчас наблюдаем - результат естественного отбора. Перечислим основные видоизменения.
1. Колючки - у кактусов занимаются конденсацией влаги.
2. Усики - у гороха и чины позволяют растению «ползти», цепляясь за любую опору.
3. Ловчие приспособления насекомоядных растений, например, генлисеи и росянки.
4. Филлодии - имеют разросшийся плоский черешок с функцией фотосинтеза, листовая пластинка редуцирована (австралийские акации).
5. Чешуйки - мелкие, недоразвитые листья, как у ландыша, гороха, а также на корневище пырея.
6. Кроющие чешуи почек - в зимующих почках большинства растений.
7. Кроющие чешуи луковиц и клубнелуковиц (лилия, чеснок, крокус, безвременник).
8. Сочные чешуи луковиц (лилия, тюльпан).
9. Мясистый сочный лист (алоэ, агава).
Загрузка...
