Органические вещества в растении проводятся. Передвижение органических веществ по растению. Пластиды: строение и функции
Путем процесса всасывания вода и растворенные в ней соли попадают из почвы в корневую систему. Далее передвижение растворов минеральных солей осуществляется по стеблю от корня к листьям растения. Нужно разобраться, какие отделы стебля растения принимают активное участие в транспортировке воды и солей: сердцевина, древесина или кора. Можно провести простой эксперимент и поставить ветку яблони или какого-либо другого дерева в воду, куда предварительно были добавлены чернила. Если через день вытащить ветку из воды и разрезать стебель вдоль, то можно заметить, что только слой древесины поменял цвет. Кора и сердцевина остались неизменными. Таким образом, можно сделать вывод, что именно по древесине передвигается вода с растворами солей от корня к листьям.
В состав древесины входят длинные полости в виде трубок, называемые сосудами растения. Именно они предназначены для перемещения по стеблю воды и минеральных солей.
Принцип передвижения вдоль стебля органических соединений несколько отличается от описанного выше. Известно, что благодаря запасам органических веществ осуществляется рост и питание прорастающих семян. Можно понаблюдать, как помещенные в сосуд с водой ветки любого дерева «пускают» побеги с листьями, также у них быстро образуются придаточные корни под водой. Очевидно, появление новых структур обусловлено наличием в ветках запасов органических веществ.
Дальний транспорт органических питательных веществ в нисходящем направлении осуществляется в основном по флоэме
Перемещение органических веществ происходит по коре стебля. Это легко
доказать, если со свежесрезанной ветки акации или каштана снять кору на
небольшом участке ближе к нижнему краю, а затем поставить ветку в воду. Через
некоторое время выше срезанной коры появится утолщение или наплыв, где
просматриваются молодые придаточные корни. Ниже места, где кора удалена, корни
или не появляются вовсе или очень тонкие и маленькие. Вывод напрашивается сам
собой: срез коры не дает органическим веществам перемещаться от листьев к корням
растения. В связи с этим выше среза образуется наплыв с придаточными корнями.
Таким образом, это служит неопровержимым доказательством вышеприведенного
утверждения о том, что транспортировка питательных веществ органической природы
происходит по коре стебля растения.
Распределяются эти вещества так, что в первую очередь обеспечивается рост
молодых частей растения. Причем они передвигаются как вниз к корневой системе,
так и вверх к побегам, цветкам и плодам растения.
В растении лист является основным органом биосинтеза. Продукты фотосинтеза запасаются в виде крахмала в хлоропластах и лейкопластах, перераспределение углеводов происходит при переходе крахмала в растворимые простые сахара.
В растении ксилема служит для перемещения воды и минеральных веществ из почвы в надземную часть, а служит для доставки сахарозы из листьев в другие органы растения.
По флоэме отток веществ наблюдается от донора (органа-синтезатора) вверх и вниз - к любому органу-акцептору, где эти вещества запасаются или потребляются. Органы, акцептирующие вещества, относятся, как правило, к запасающим органам (корнеплоды, корневища, клубни, луковицы).
По ксилеме же вещества движутся только снизу вверх.
Все потребляющие органы обеспечиваются, как правило, ближайшим к ним донором. Верхние фотосинтезирующие литься снабжают растущие почки и самые молодые листья. Нижние листья обеспечивают корни. Плоды обеспечиваются из ближайших к ним листьев.
Транспорт по флоэме может происходить одновременно в двух направлениях . Эта " двухнаправленность " является результатом одностороннего тока в отдельных, но смежных ситовидных трубках, соединенных с различными донорами и акцепторами.
Ситовидные трубки - это тонкостенные удлиненные клетки, соединенные своими концами и образующие непрерывную трубку. В местах соприкосновения клеточные стенки пронизаны ситовидными порами и называются поэтому ситовидными пластинками. В отличие от ксилемных клеток ситовидные флоэмные клетки - живые , хотя и непохожи на обычные живые клетки. Они не имеют ядра, но содержат некоторые другие органеллы и плазмалемму, которая играет важную роль в удержании сахаров в ситовидных трубках. Доказательством может служить способность флоэмных клеток к плазмолизу. Ситовидные трубки имеют короткий период жизни и постоянно заменяются новыми, образующимися при делении камбия.
Перемещение веществ по флоэме происходит с большой скоростью: до 100 см/час. Транспорт по флоэме осуществляется путем перетекания растворов. Высокое гидростатическое давление, обусловленное движением воды в богатые сахаром зоны с высоким отрицательным водным потенциалом, вызывает перетекание растворов в зоны с более низким давлением. Удаление сахара из них гарантирует постоянное наличие градиента и, следовательно, перетекание раствора. Загрузка растворенных веществ включает совместный транспорт (котранспорт) сахарозы и ионов водорода с участием специфической пермеазы. Этот процесс обусловлен градиентом кислотности и электрохимическим градиентом. Поглощенные ионы водорода выделяются впоследствии с помощью протонного транспортера, использующего энергию АТФ.
Кроме сахарозы во флоэмном потоке транспортируются аминокислоты и амиды (аспарагин, глютамин), при старении добавляются также органические и минеральные вещества из отмирающих органов.
В направленном транспорте ассимилятов в растении участвуют в основном три системы:
выталкивающая или нагнетающая (лист),
проводящая (флоэма),
аттрагирующая или притягивающая (меристематические и запасающие ткани).
Таким образом передвижение веществ в растении включает сложный комплекс процессов передвижения пасоки по ксилеме и флоэме, который регулируется растением и зависит как от внешних факторов, так и от фазы развития растения.
Тесты
640-01. По какой части древесного стебля происходит передвижение растворённых органических веществ из листьев ко всем органам?
А) древесина
Б) камбий
В) луб
Г) сердцевина
Ответ
640-02. Вода, необходимая для фотосинтеза, поступает в листья по
А) вакуолям
Б) лубяным волокнам
В) ситовидным трубкам
Г) сосудам
Ответ
640-03. Камбий обеспечивает
А) верхушечный рост стебля
Б) верхушечный рост корня
В) рост стебля в толщину
Г) ветвление побега
Ответ
640-04. На рисунке изображен фрагмент внутреннего строения стебля многолетнего растения. Какой буквой на нем обозначен камбий?
Ответ
640-05. Увеличение древесного стебля в толщину происходит благодаря постоянному делению и росту клеток
А) сердцевины
Б) камбия
В) коры
Г) древесины
Ответ
640-06. Длинные, мертвые клетки, полые внутри, находящиеся в зоне проведения, по которым вода с минеральными веществами поднимается из корня в стебель, называются
А) волокнами
Б) камбиальными клетками
В) ситовидными трубками
Г) сосудами
Ответ
640-07. Рост корня в длину происходит за счёт деления клеток
А) корневых волосков
Б) образовательной ткани
В) зоны проведения
Г) корневого чехлика
Ответ
640-08. Передвижение воды и минеральных солей в стебле происходит по
А) сердцевине
Б) сосудам древесины
В) ситовидным трубкам луба
Г) клеткам образовательной ткани
Ответ
640-09. Верны ли следующие суждения о процессах жизнедеятельности растений?
1. По сосудам растений передвигаются органические вещества.
2. По ситовидным трубкам передвигаются минеральные вещества, растворимые в воде.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны
Ответ
640-10. Образовавшиеся в процессе фотосинтеза органические вещества с током воды перемещаются по
А) камбию
Б) механической ткани
В) ситовидным трубкам
Г) сосудам
Ответ
640-11. Передвижение растворённых минеральных веществ от корней к листьям в организме растений происходит по
А) сосудам
Б) ситовидным трубкам
В) клеткам камбия
Г) механическим волокнам
Ответ
640-12. Какую функцию выполняют устьица листа?
А) выделяют в атмосферу пары воды
Б) поглощают кванты солнечного света
В) защищают от попадания в лист частиц пыли
Г) препятствуют попаданию в лист вредных химических веществ
Ответ
640-13. По какой части стебля происходит передвижение воды и минеральных веществ?
А) древесине
Б) камбию
В) коре
Г) сердцевине
Ответ
640-14. Какую роль играет камбий в стебле древесного растения?
А) запасает питательные вещества
Б) проводит питательные вещества
В) обеспечивает рост стебля в толщину
Г) усиливает рост междоузлий
Ответ
640-15. Передвижение растворов органических веществ в стебле происходит по
А) сосудам
Б) ситовидным клеткам
В) лубяным волокнам
Г) клеткам запасающей ткани
В каждом живом организме обязательно происходит передвижение различных веществ (питательных, кислорода, продуктов распада и др.)- У растений есть транспортная проводящая система. Она соединяет различные части растения и обеспечивает перенос веществ от одних частей к другим. У низших растений - водорослей - нет тканей и вещества передвигаются из одной клетки в другую. У высших растений вода, минеральные и органические вещества передвигаются по проводящим тканям (рис. 55).
Рис. 55. Схема передвижения минеральных и органических веществ по растению
Известно, что корни снабжают растение водой и минеральными веществами. А листья, в свою очередь, обеспечивают корни органическими веществами, которые образуются в процессе фотосинтеза. Как же происходит передвижение веществ?
Вода и минеральные вещества передвигаются по сосудам, которые начинаются в корне, тянутся через стебель в лист и доходят до каждой его клетки. Сосуды - длинные трубки, представляющие собой мертвые клетки, поперечные перегородки между которыми растворились.
Органические вещества образуются в листьях и передвигаются в другие органы - корни, цветки, плоды по ситовидным трубкам. Ситовидные трубки - живые вытянутые клетки, поперечные перегородки которых пронизаны мельчайшими порами. Ситовидные трубки расположены в коре - с внутренней стороны.
Не все органические вещества, образуемые в процессе фотосинтеза, используются для жизнедеятельности растения. Часть органических веществ откладывается в запас. У пшеницы, овса и ржи органические вещества откладываются в семенах, у моркови, свеклы и редиса - в корнеплодах, у ландыша и пырея - в корневищах. В семенах органические вещества служат для питания развивающегося зародыша, а накопленные в ветвях, корневищах, луковицах используются для образования новых органов.
Ответьте на вопросы
- Какое значение имеет передвижение веществ в жизнедеятельности растительного организма?
- Сравните пути передвижения по растению минеральных и органических веществ.
- Какое значение имеет отложение органических веществ в запас?
Новые понятия
Проводящие ткани. Сосуды. Ситовидные трубки.
Подумайте!
Как можно спасти дерево, у которого повреждена кора?
Моя лаборатория
Опыт 1 . Срезали побег липы и поместили его в воду, подкрашенную чернилами (рис. 56, а). Через четыре дня сделали поперечный срез стебля. На срезе хорошо были видны окрашенные волокна - древесина, в которой находятся сосуды. Сделайте вывод о передвижении воды с растворенными в ней минеральными веществами по растению.
Рис. 56. Передвижение веществ по побегу растения
Если в подкрашенную воду поместить веточку комнатного растения бальзамина, то можно увидеть, как вода поднимается по стеблю в листья, окрашивая их жилки (рис. 56, б).
Опыт 2 . Вырежьте кольцо с верхнего слоя коры древесной ветки. Поставьте ветку в воду. Через некоторое время над вырезом образуется наплыв. Это скопление органических веществ, которые не могут переместиться вниз через срезанное кольцо коры. Из наплыва развиваются придаточные корни (рис. 57).
Рис. 57. Образование наплыва на ветке после кольцевой вырезки коры
О чем свидетельствует данный опыт? Сделайте вывод.
Стволы снаружи покрыты корой, которая защищает их от испарения, перегрева, вымерзания, ожогов солнечными лучами, проникновения вредных микроорганизмов. На стволах старых деревьев березы, осины, ольхи мертвые ткани коры не способны растягиваться и часто образуют трещины.
Через эти трещины внутрь ствола проникают споры бактерий и грибов, вызывая повреждение и гибель дерева. Большой вред лесному хозяйству причиняет гриб-трутовик (рис. 58). Питаясь соками дерева, он разрушает древесину, делая ее хрупкой и ломкой. Это приводит к гибели дерева.
Рис. 58. Гриб-трутовик на дереве
Среди трутовиков широко распространен гриб - настоящий трутовик. Он развивается на мертвой древесине березы, осины, ольхи. Его плодовые тела прикрепляются к стволам деревьев широким основанием и имеют копытообразную форму. Они живут 12-15 лет, достигая до 1 м в диаметре и массы до 10 кг. На нижней стороне плодовых тел, в трубочках, созревают споры. Они проникают в дерево через различные повреждения: трещины, поломки ветвей и др. Эти грибы могут портить заготовленную древесину и даже деревянные постройки.
Некоторые трутовики, например березовый гриб, образуют на стволах живых берез наросты (чагу). Чага используется в народной медицине еще со времен Владимира Мономаха. Она обладает противовоспалительным, тонизирующим и болеутоляющим действием. Поэтому заготавливается как лекарственное сырье (из нее получают препарат бефунгин). В Сибири чагу используют как заменитель чая.
Среди трутовиков есть и съедобные грибы. Они образуют мягкие ярко-оранжевые однолетние плодовые тела на стволах лиственных деревьев. Эти грибы располагаются друг над другом большими группами и съедобны только в молодом возрасте. Плодовые тела многих трутовиков используют для различных поделок: подставок, ваз. Высушенные трутовики в свое время вместе с огнивом применялись для разжигания огня.
Органические вещества откладываются в специальных запасающих тканях, из которых одни накапливают эти вещества внутри клеток, другие – внутри клеток и в их оболочках. Вещества, которые откладываются в запас: сахара, крахмал, инулин, аминокислоты, белки, масла.
Органические вещества могут накапливаться в растворённом (в корнеплодах свеклы, чешуйках лука), твёрдом (зёрна крахмала, белка – клубни картофеля, зёрна злаков, бобовых) или полужидком состоянии (капли масла в эндосперме клещевины). Особенно много органических веществ откладывается в видоизменённых подземных побегах (корневищах, клубнях, луковицах), а также в семенах и плодах. В стебле органические вещества могут откладываться в паренхимных клетках первичной коры, сердцевинных лучах, живых клетках сердцевины.
Мы знаем, что крахмал, образовавшийся в листьях, превращается затем в сахар и поступает во все органы растения.
Цель: выяснить, как сахар из листьев проникает в стебель?
Что делаем: на стебле комнатного растения (драцены, фикуса) осторожно сделаем кольцевой надрез. Удалим с поверхности стебля кольцо коры и обнажим древесину. На стебле укрепим стеклянный цилиндр с водой (смотри рисунок).
Что наблюдаем: через несколько недель на ветке, выше кольца появляется утолщение в виде наплыва. На нём начинают развиваться придаточные корни.
Результат: мы знаем, что в лубе расположены ситовидные трубки, а так как, окольцевав ветку мы их перерезали, то органические вещества, оттекающие из листьев, дошли до кольцевой вырезки и скопились там.
Вскоре из наплыва начинают развиваться придаточные корни.
Вывод: таким образом, опыт доказывает, что органические вещества передвигаются по лубу.
11. Видоизмененные побеги, их строение, биологическое и хозяйственное значение.
Видоизмененные побеги выполняют различные функции. Так, в побеге некоторых растений откладываются запасные питательные вещества (содержащие крахмал, сахара, минеральные вещества, фитонциды (вещества, убивающие микробы). Они широко используются в пищу человеком и используются на корм животным. Видоизмненные побеги также могут служить для вегетативного размножения, происходящего в природе без вмешательства человека.
12. Способы размножения растений.
Размноже́ние расте́ний - совокупность процессов, приводящих к увеличению числа особей некоторого вида; у растений имеет место бесполое, половое и вегетативное (бесполое и половое размножение объединяют в понятие генеративное размножение).
Бесполое размножение отличается от вегетативного тем, что при вегетативном размножении дочерняя особь, генетически идентичная материнской (клон), обязательно получает фрагмент материнского организма, так как образуется из него; при бесполом размножении же этого не происходит.
Вегетативное размножение происходит при помощи вегетативных органов - корней, надземных или подземных побегов, реже листьев.
Генеративное размножение связано с образованием в цветках особых мужских и женских специализированных клеток: спор (греч. «спора» - семя) и гамет (греч. «гаметес» - супруг).
Размножение растений с помощью спор называют споровым (бесполым) размножением. Размножение с помощью гамет (половых клеток) - половым размножением.
Размножение корневыми отпрысками. Как вам известно, у некоторых растений на корнях образуются придаточные почки. Из них развиваются надземные побеги, от оснований которых отрастают придаточные корни. Эти побеги называют корневыми отпрысками (рис. 139). После отмирания материнского корня дочерние растения становятся самостоятельными. При помощи корневых отпрысков размножаются и быстро занимают новые территории малина, осина, иван чай, щавель малый. Особенно много корневых отпрысков образуют трудноискоренимые сорные растения - бодяк, осот, вьюнок. Они могут возникать даже на отрезках корней длиной 0,5 см.
Осот с корневыми отпрысками
Размножение надземными побегами. Многие растения (луговой чай, клевер ползучий, вероника лекарственная) размножаются ползучими побегами. На узлах побегов образуются придаточные корни, а из боковых почек развиваются боковые побеги. После отмирания участков материнского побега молодые растения становятся самостоятельными.
Ветка ивы, укоренившаяся во влажной почве
На верхушке видоизмененных надземных побегов, или столонов, у земляники лесной, живучки ползучей, гусиной лапки формируются укороченные побеги. После образования корней они быстро растут и становятся самостоятельными дочерними растениями. От них отрастают новые столоны.
Размножение земляники усами
Размножение растений подземными видоизмененными побегами. Многие растения увеличивают свою численность путем размножения корневищами, луковицами и клубнями. При помощи корневищ размножаются черника, кислица, ландыш майский, пырей ползучий и многие другие растения. Корневища растений ветвятся. Из верхушечных и боковых почек развиваются молодые растения. При отмирании и разрушении старых участков корневищ они обособляются в отдельные растения.
Черника с подземными корневищами
При помощи луковиц размножаются лилии, лук, чеснок, тюльпаны. Луковицы у этих растений образуют луковички детки, которые после зимовки дают начало новым растениям.
Клубнями в природе размножаются хохлатки, седмичник и др. растения.
Размножение растений листьями. В природе размножение растений листьями происходит реже, чем побегами и корнями. Листьями размножается сердечник луговой, произрастающий по берегам рек на влажной почве (рис. 143). Летом его листочки отделяются от общего черешка. Из клеток основания листочков развиваются придаточные почки. После укоренения во влажной почве из почек развиваются молодые растения.
Сердечник луговой
Размножение листьями можно наблюдать у комнатного растения бриофиллюма. У него по краям листовых пластинок закладываются многочисленные почки. Находясь на листьях материнского растения, они дают начало небольшим побегам, образующим корни. Опадая, такие побеги укореняются в почве и дают начало взрослым растениям.
Лист бриофиллюма с придаточными почками
Значение вегетативного размножения в жизни растений. Благодаря вегетативному размножению растения увеличивают свою численность и расширяют занимаемые территории. На первых порах жизни дочерние особи получают питательные вещества от материнского растения. Поэтому они быстро развиваются, хорошо переносят неблагоприятные условия внешней среды, рано переходят к цветению и плодоношению.
В жизни некоторых растений вегетативное размножение имеет особое значение. Например, многие водные растения (ряска, рдесты, элодея) размножаются главным образом вегетативно.
Цветет ряска очень редко. Зато вегетативное размножение происходит очень быстро. Не успев отделиться от материнского растения, новые дочерние дольки приступают к размножению.
Нередко семена не могут образоваться из-за влияния неблагоприятных условий на цветение, сильного затенения, отсутствия насекомых опылителей, а уже образовавшиеся семена не могут прорасти через плотный дерновой покров. В связи с этим большинство лесных и болотных растений (черника, брусника, багульник, многие осоки и злаки) размножаются, в основном, вегетативным путем.
Бесполое размножение - это размножение, происходящее без участия половых клеток; при этом в размножении участвует лишь одна особь.
Такое размножение свойственно водорослям, мхам, папоротникам, хвощам и плаунам. Споры - это особые мелкие клетки. Они содержат ядро, цитоплазму, покрыты плотной оболочкой и способны на протяжении длительного времени переносить неблагоприятные условия. Попав в благоприятные условия среды, споры прорастают и образуют новые (дочерние) растения.
При бесполом размножении образующиеся дочерние организмы по своим свойствам одинаковы с материнским растением. В этом проявляется биологическое значение бесполого размножения.
Половое размножение - это размножение, при котором происходит слияние женских (♀) и мужских (♂) половых клеток, от чего появляются дочерние организмы, качественно иные, чем родительские; при этом в размножении участвуют два родительских организма.
Процесс слияния мужской и женской половых клеток называется оплодотворением.
Половые клетки, называемые гаметами (от греч. гаметос - "супруг"), развиваются у двух родительских организмов. Женские гаметы называются яйцеклетками. Мужскими гаметами являются неподвижные спермии (у семенных растений) или подвижные, со жгутиком - сперматозоиды (у споровых растений). В процессе оплодотворения при слиянии женских и мужских половых клеток возникает особая клетка - зигота (от греч. зиготос - "двуупряжный"). Она содержит наследственные свойства обоих родительских организмов. Из зиготы развивается новый (дочерний) организм с особыми свойствами, качественно новыми, отличными от родительских (см. схему).
У организма, полученного в результате оплодотворения, всегда возникает что-то новое, еще не встречавшееся в природе, хотя и очень похожее на его родителей. Этого не происходит при бесполом размножении, когда дочерние организмы развиваются без оплодотворения и только от одного родителя. Величайшее значение полового размножения заключается в обновлении свойств организмов. Такие организмы с новыми наследственными свойствами, полученными от обоих родителей, имеют больше шансов на выживание.
Важнейшее значение полового размножения в том, что организмы, возникшие половым путем, обладают новыми (в сравнении с родительскими) наследственными свойствами.
Как же происходит передвижение веществ в растении, а именно воды с минеральными солями, растворенными в ней?
Путем процесса всасывания вода и растворенные в ней соли попадают из почвы в корневую систему . Далее передвижение растворов минеральных солей осуществляется по стеблю от корня к листьям растения . Нужно разобраться, какие отделы стебля растения принимают активное участие в транспортировке воды и солей: сердцевина, древесина или кора. Можно провести простой эксперимент и поставить ветку яблони или какого-либо другого дерева в воду, куда предварительно были добавлены чернила. Если через день вытащить ветку из воды и разрезать стебель вдоль, то можно заметить, что только слой древесины поменял цвет. Кора и сердцевина остались неизменными. Таким образом, можно сделать вывод, что именно по древесине передвигается вода с растворами солей от корня к листьям.
В состав древесины входят длинные полости в виде трубок, называемые сосудами растения. Именно они предназначены для перемещения по стеблю воды и минеральных солей.
Принцип передвижения вдоль стебля органических соединений
несколько отличается от описанного выше. Известно, что благодаря запасам органических веществ осуществляется рост и питание прорастающих семян. Можно понаблюдать, как помещенные в сосуд с водой ветки любого дерева «пускают» побеги с листьями, также у них быстро образуются придаточные корни под водой. Очевидно, появление новых структур обусловлено наличием в ветках запасов органических веществ.
Перемещение органических веществ происходит по коре стебля. Это легко доказать, если со свежесрезанной ветки акации или каштана снять кору на небольшом участке ближе к нижнему краю, а затем поставить ветку в воду. Через некоторое время выше срезанной коры появится утолщение или наплыв, где просматриваются молодые придаточные корни. Ниже места, где кора удалена, корни или не появляются вовсе или очень тонкие и маленькие. Вывод напрашивается сам собой: срез коры не дает органическим веществам перемещаться от листьев к корням растения.
В связи с этим выше среза образуется наплыв с придаточными корнями. Таким образом, это служит неопровержимым доказательством вышеприведенного утверждения о том, что транспортировка питательных веществ органической природы происходит по коре стебля растения.
Распределяются эти вещества так, что в первую очередь обеспечивается рост молодых частей растения. Причем они передвигаются как вниз к корневой системе, так и вверх к побегам, цветкам и плодам растения.