БОТАНІКА ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ (АНАТОМІЯ ТА МОРФОЛОГІЯ РОСЛИН) - О.А. ШЕВЧУК - 2014

МОРФОЛОГО-АНАТОМІЧНА БУДОВА СТЕБЛА

Інформаційні дані. Стебло - важливий осьовий вегетативний орган рослини. Воно морфологічно й функціонально з'єднує органи ґрунтового (корінь) і повітряного (листок) живлення. По ньому йде висхідний потік води і мінеральних солей від коренів до листків і низхідний потік пластичних речовин від листків до місць споживання і відкладання їх про запас. Стебло має верхівковий ріст, негативний геотропізм, радіальну симетрію, складну внутрішню будову, зумовлену виконанням різноманітних фізіологічних функцій. Воно здатне утворювати та утримувати листки, гілки, квітки, плоди, нагромаджувати запасні поживні речовини, закладати бруньки, відновлюватись, бути органом розмноження.

Стебло з розміщеними на ньому листками і бруньками називається пагоном. Місце стебла, до якого прикріплений листок, називається вузлом, а ділянка між сусідніми вузлами - міжвузлям. За розвитком міжвузлів розрізняють три типи пагонів: укорочені (яблуня), нормальні (ліщина), видовжені (айлант). Відстань (кут) між стеблом і черешком листка, що відходить від нього, називається пазухою листка. Розміщення листків на стеблі - почергове або спіральне (яблуня), супротивне (гвоздика, бузок) - на одному вузлі листки розміщені з протилежних боків стебла, кільчасте (підмаренник) - з одного вузла відходить три і більше листків.

Листкорозміщення тісно пов'язане з освітленням, виявом його може бути листкова мозаїка. У багатьох рослин до верху стебла міжвузля укорочуються, а листочки зменшуються і розміщуються щільніше. За розташуванням розрізняють три формації листків: верхові, серединні та низові. Закінчується стебло верхівкою, яка є вкороченим зачатковим пагоном. У пазухах листочків закладаються пазушні або бічні бруньки (поодинокі, серіальні, колатеральні). Бруньки, які утворюються на міжвузлях, коренях, листках, називаються додатковими. Крім відмічених бруньок, є ще квіткові або генеративні, з яких розвивається квітка. Бруньки, які тривалий час не проростають, а розвиваються лише за певних умов (обрізування, замерзання), називаються сплячими.

Ріст стебла відбувається завдяки наростанню верхівкової бруньки і називається верхівковим. Він властивий також пагонам першого, другого і наступних порядків, що розвиваються із вегетативних пазушних бруньок. У злаків, хвощів та інших рослин швидкий ріст стебла відбувається завдяки наростанню інтеркалярної меристеми в основі між вузлів. Такий ріст стебла одержав назву інтеркалярного або вставного.

Стебла рослин відзначаються великою різноманітністю. За формою поперечного перерізу вони можуть бути: циліндричні (злаки), багатогранні (зонтичні), тригранні (осоки), чотиригранні (губоцвіті), сплюснуті (опунція) тощо. За характером просторового розміщення розрізняють прямостоячі стебла, що ростуть вертикально вгору і не згинаються під масою своїх гілок, листків, квіток, плодів. Стебла, які стеляться по землі і в місцях стикання з вологим ґрунтом утворюють додаткові корені та укорінюються, називаються повзучими. Стебла з укороченими міжвузлями називаються батогами (огірки, гарбузи), а з видовженими - вусами (суниці). Сланкі стебла, що ростуть, чіпляючись за інші рослини, називаються чіпкими (горох, підмаренник, плющ). Виткі стебла (берізка, хміль) розвиваються завдяки здатності обвиватися навколо стебел інших рослин чи предметів.

За життєвістю розрізняють дерева, кущі, напівкущі, трави. Деревом називають рослину, в якої головне стебло виділяється серед інших своїх пагонів розвитком у довжину і товщину, а також утворює крону. У куща головне стебло не виділяється, а значно розвиваються інші пагони, що відходять від його основи біля поверхні ґрунту. Напівкущі - це здерев'янілі або скорковілі нижні частини пагонів, які залишаються життєздатними, а відмирають лише верхні однорічні пагони. Трави - це рослини, надземні частини яких щороку відмирають наприкінці вегетації. Серед них розрізняють однорічники, в яких протягом вегетації повний цикл розвитку проходять як надземні, так і підземні органи, і дворічники - у перший рік утворюють підземні, а в наступний рік розвивають надземні органи і завершують цикл розвитку утворенням плодів і насіння (морква, капуста). Багаторічники зберігають підземні органи і мають здатність щороку закладати бруньки відновлення протягом тривалого часу (пирій, осоки).

Розвиток стебла супроводжується наростанням маси стовбура, листків і утворенням великої кількості органічної речовини, що сприяє його галуженню. Розрізняють кілька типів галуження: моноподіальне, при якому головне стебло росте завдяки верхівковій бруньці протягом багатьох років, а бічні пагони виникають від головного та бічних і за розміром не перевищують головне стебло (сосна, ялина); симподіальне, при якому верхівкова брунька через деякий час припиняє ріст, а розвиток пагона триває за рахунок бічної. Ця брунька згодом припиняє ріст і далі пагін наростає завдяки новій пазушній бруньці і т. д. (липа, слива); дихотомічне галуження відбувається шляхом розщеплення верхівкової точки росту на дві нові, які зберігають цю властивість і надалі (плауни, селагінела). Несправжньо-дихотомічне - верхівкова брунька відмирає, під нею проростає дві супротивно розміщені бруньки, із яких утворюються два провідники, у яких теж відмирають верхівкові бруньки і проростають дві супротивно розміщені нижче бруньки і т. д. (бузок звичайний).

У процесі розвитку в багатьох рослин стебла можуть зазнавати різних анатомо-морфологічних видозмін, які можуть бути підземними (бульби, кореневища, цибулини) і надземними (колючки, вусики, кладодії).

В анатомічній будові стебла розрізняють первинну та вторинну будову. У їх складній будові виділяється кілька блоків типових груп тканин, що визначають їх структурні особливості. Первинна будова стебла пов'язана з функціонуванням і диференціюванням меристем конуса наростання стебла. Із зовнішнього шару меристеми - туніки - формується епідерміс, рідше - кілька шарів первинної кори. Внутрішні клітини конуса наростання - корпус - дають початок усім іншим тканинам. Отже, в первинній будові стебла виділяються епідерміс, первинна кора і центральний циліндр.

Епідерміс звичайно складається з одного шару живих паренхімних клітин із звивистими клітинними оболонками, що зумовлюють підвищену зчіплюваність покривних тканин. Завдяки цьому вони витримують тиск розростання й утворення нових клітин і тканин. В епідермісі, здебільшого з нижнього боку, містяться продихи, а на його поверхні розвиваються різні придатки. Глибше розміщена первинна кора. Зовнішні її шари паренхімних клітин нерідко містять хлоропласти і виконують функцію асиміляції. У двосім'ядольних рослин її клітинні оболонки потовщуються і перетворюються в коленхіму. Присутність її забезпечує протидію стебла вітру, дощу тощо. Чимало рослин, крім коленхіми, містять тяжі склеренхіми.

Внутрішній шар клітин первинної кори утворює ендодерма або крохмаленосна піхва. Клітинні оболонки її часом дерев'яніють або корковіють. У центральному циліндрі зовні виділяються один-два шари паренхімних клітин перициклу. З нього утворюються серцевинні промені, додаткові бруньки, бічні й додаткові корені. Багатошаровий перицикл складається з прозенхімних клітин, із них формуються первинні луб'яні волокна (коноплі).

Більшу частину стебла виповнює серцевина. Клітини її паренхімні. Проникаючи між провідними пучками, вона утворює серцевинні промені. У центрі стебла серцевина часто відмирає, і воно стає порожнистим.

Провідні пучки виникають з прокамбію конуса наростання. Прокамбій формує провідну тканину - судини і трахеїди, запасну ксилемну паренхіму, які разом створюють ксилему, а також ситовидні трубки, клітини-супутниці та флоемну паренхіму, які утворюють флоему.

В одних випадках прокамбій повністю витрачається на утворення флоеми і ксилеми, в інших він зберігається і відчленовує нові елементи провідних пучків.

В анатомічній будові стебла відзначимо деякі особливості одно- та двосім'ядольних рослин. У трав'янистих односім'ядольних рослин прокамбій повністю витрачається на формування ксилеми і флоеми, внаслідок чого виникають закриті колатеральні провідні пучки. Розміщені вони спірально по пальмовому типу, а не по колу, як у двосім'ядольних. Стебло односім'ядольних позбавлене камбію і не має здатності до вторинного потовщення. Останнє відбувається тільки завдяки функціонуванню прокамбію і розростанню елементів провідних пучків. У будові стебла злаків розрізняють від периферії до центру: одношаровий епідерміс з продихами або без них, склеренхіму у вигляді правильного кільця. У цьому разі між виступами склеренхіми знаходиться хлорофілоносна паренхіма з дихальною порожниною і продихами. За склеренхімною піхвою розміщена основна паренхіма, що виповнює все стебло. У неї занурені колатеральні закриті провідні пучки, більші посередині і менші в периферійній частині.

В анатомії стебла двосім'ядольних рослин, залежно від закладання прокамбію у вигляді тяжів або суцільного циліндра, розвивається відповідно пучковий і непучковий тип будови. На поперечних зрізах пучкового типу виділяються такі блоки тканини: епідерміс, первинна кора, центральний циліндр і серцевина. У первинній корі більшості рослин розрізняють коленхіму, паренхіму кори і ендодерму, а в центральному циліндрі - перицикл або склеренхіму (суцільне кільце чи окремі тяжі), відкриті колатеральні провідні пучки, розташовані по колу. Центральну частину виповнює серцевина, яка у вигляді первинних серцевинних променів розмежовує провідні пучки.

Стебло непучкового типу будови характеризується відсутністю провідних пучків, а ксилема і флоема розміщені у вигляді суцільних циліндрів.

Вторинна будова стебла двосім'ядольних рослин зумовлена діяльністю камбію.

Для деяких рослин характерний перехідний тип будови стебла: від пучкового до безпучкового. У соняшника, наприклад, на перших етапах розвитку формується пучковий тип будови стебла. Згодом на рівні суміжних пучкових камбіїв виникає міжпучковий. Останній, зростаючись із пучковим, утворює кільце камбію, яке відкладає суцільні шари ксилеми і флоеми, таким чином, створюється безпучковий тип будови стебла.

Замість епідермісу у дерев, кущів та багаторічних трав виникає перидерма, з'являються вторинні серцевинні промені тощо.

При непучковому типі деревних двосім'ядольних рослин, завдяки діяльності кільця камбію у вигляді циліндрів, відчленовуються ксилема і флоема. У периферійній частині з'являється корковий камбій, який відчленовує назовні корок, а до центру - фелодерму. Таким чином, у вторинній будові стебла молодих гілок деревних порід можна розрізнити перидерму, первинну і вторинну кору, камбій, вторинну ксилему і серцевину.

Під перидермою розміщена первинна кора. Зовнішні її шари становить коленхіма, а основну її частину - великі клітини паренхіми. Внутрішній шар первинної кори - одношарова ендодерма.

У вторинній корі розрізняють ділянку первинних серцевинних променів і трапеції флоеми, представлені твердим (луб'яні волокна) і м'яким лубом (ситовидні трубки, клітини-супутниці, флоемна паренхіма).

Камбій утворюють живі паренхімні тонкостінні клітини, правильно розташовані одна над одною. За камбієм знаходиться найбільш чітко виявлена вторинна деревина. Внаслідок періодичності роботи камбію тут виділяються річні кільця, що складаються з крупнопористої весняної і дрібнопористої товстостінної осінньої деревини, ксилемної паренхіми та частини первинних і вторинних серцевинних променів.

Серцевина займає центральну частину стебла, в ній розрізняють живі дрібні коричневі і крупні безбарвні мертві клітини.

ТЕМА 2. МОРФОЛОГІЧНА БУДОВА ПАГОНА

Загальні зауваження. У зв'язку з виконанням функцій опори і повітряного живлення у рослин сформувалися надзвичайно різноманітні за морфологією та будовою пагони. Ознайомлюючись з ними, значну увагу ми приділяємо вивченню їх морфології, особливо типології пагонів за характером росту, просторовим розміщенням, галуженням, положенням, що допоможе студентам краще опанувати цей матеріал з практичного боку і з'ясувати їх роль у біології розвитку рослин, можливості їх господарського використання для розмноження та вирощування культурних рослин.

Мета: з’ясувати морфологічні риси будови пагона, його форму, розміри, характер поверхні, напрямок росту, різноманітність та видову специфічність (трав’янисті і дерев’янисті).

Матеріали та обладнання: гербарні зразки пагонів наступних рослин: шипшини собачої, кропиви дводомної, люцерни лежачої, лободи білої, конюшини повзучої, пшениці м’якої, липи серцелистої, підмаренника чіпкого, глоду одноматочкового, мускусу понтійського, плауна булавовидного; живі або фіксовані пагони бузку звичайного, каштану кінського, модрини європейської, винограду справжнього, яблуні домашньої; кімнатні рослини: фікус, монстера, плющ, кактус; бульби картоплі, кореневища купини, цибулини цибулі городньої; лабораторне обладнання, таблиці.

Завдання

1. Вивчіть морфологію пагона.

2. Розгляньте і вивчіть типи пагонів за характером росту.

3. Розгляньте і вивчіть стебла за формою та характером поверхні (гладенькі, опушені, лускаті).

4. Вивчіть типи пагонів за способом галуження.

5. Вивчіть типи пагонів за розвитком міжвузлів.

6. Розгляньте і вивчіть підземні та надземні видозміни пагонів.

7. Проаналізуйте кілька пагонів і дайте порівняльну-морфологічну характеристику видів стебел за характером поверхні. Дані занесіть до таблиці 2.

Таблиця 2

Підпишіть рисунки та зробіть висновки.

Висновок

Запитання для самоконтролю

1. Дайте визначення поняття пагін. Назвіть складові його частини.

2. Дайте характеристику стебел за напрямком росту.

3. Які способи прикріплення характерні для стебел?

4. Назвіть складові частини пагона та їх функції.

5. Дайте класифікацію стебла за формами поперечного розрізу стебел.

6. Назвіть типи пагонів за способом галуження. Наведіть приклади трав’янистих рослин, для яких вони властиві.

7. Які ви знаєте підземні видозміни пагона та в яких видів рослин?

8. Які ви можете навести докази того, що бульба картоплі є видозміна пагона?

9. Наведіть докази того, що вусик, колючка і кореневище є видозміненими пагонами.