Что такое стебель биология
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).
Из чего состоит стебель
Строение стебля древесного растения включает 5 отделов:
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 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.
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
Какие функции выполняет стебель
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.
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.
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:
Ветвление стебля
Увеличение размеров растение увеличивает его потребности в питательных веществах, энергии. Поэтому стебель начинает ветвление, чтобы увеличить количество листьев и выполнять больше фотосинтезирующих процессов. На стволе формируются стебли второго порядка, из них – третьего, и так дальше. По типу ветвления растения делятся на:
Ложнодихотомические – ветви начинают рост от боковых почек, которые расположены на противоположной стороне стебля.
Моноподиальные – выделяется основная массивная ось растения, от которой идут боковые ответвления.
Симподиальные – стебель первого порядка отмирает или его ось заканчивается цветком, тогда рост продолжается за счет побега от нижерасположенной почки.
Типы ветвления стебля
В зависимости от строения стебля выделяют следующие формы растений:
Травы – имеют не одревесневшие стебли, жизненный цикл которых продолжается один вегетационный период.
Деревья – многолетние растения с одревесневшим стволом.
Кустарники – из корня прорастает большое количество одревесневших стволов.
Побег
Побег
У однодольных растений на начальных этапах развития побега формируется первичная структура стебля, сохраняющаяся в течение всей жизни. У многолетних двудольных растений и голосеменных эта структура претерпевает ряд изменений, так что постепенно из первичной структуры стебля формируется вторичная.
Срез стебля
Стебли различных растений имеют разную анатомическую организацию, но строение стебля семенных растений необходимо запомнить. Оно приведено ниже.
Характер ветвления побега
Способ расположения побега в пространстве
Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Видоизменения побегов
Длительная эволюция привела к появлению уникальных механизмов адаптации растений к условиям среды, в частности к развитию видоизмененных побегов. Видоизмененные побег необходим растению для выполнения важных функций, таких как: вегетативное размножение, накопление питательных веществ, защита, прикрепление к субстрату.
Видоизмненные побеги бывают двух типов: надземные и подземные. Важно понимать, что где бы побег не находился, он будет удовлетворять формуле приведенной выше: побег = стебель + листья + почки. Не забывайте ее, она крайне вам пригодится!
Давайте перейдем к классификации видоизменений побегов.
Корневища подразделяются на длинные и короткие. К длиннокорневищным растениям относятся: пырей ползучий, ландыш майский, мать-и-мачеха, горошек мышиный.
Видоизмененные листья в луковице представлены двумя типами: сухие чешуевидные листья выполняют защитную функцию, покрывая луковицу снаружи, и сочные чешуевидные листья, расположенные внутри луковицы, накапливают запасные питательные вещества и воду. Имеется у лука репчатого, чеснока, тюльпана, подснежника, нарцисса.
С нижней стороны отходят придаточные корни, сверху расположены 1 или 2 точки роста. Внешне клубнелуковицу покрывают сухие чешуевидные листья, внешне она напоминает луковицу. Имеется у гладиолуса, шафрана, безвременника.
Хорошо выражена запасающая функция стебля, имеются чешуевидные листья и почки в пазухах листьев, у картофеля почки называют «глазки». Столоны (подземные корневища) картофеля образуют новые клубни, за счет разрастающейся верхушечной почки.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Стебель
Стебель
Стебель — это каркас, центральная опора растения, соединяющая его подземные и надземные части. Основные функции стебля:
1) опорная — поддерживает листья, цветки, плоды, почки и развивающиеся из них боковые побеги;
2) проводящая — осуществляет транспортировку веществ между листом и корнем;
На самой верхушке стебля имеется точка роста, которая представлена образовательной тканью. Стебель и каждый его боковой побег имеют конусы нарастания. В точке роста клетки постоянно делятся, образуя новые. Благодаря верхушечной почке растение растет вверх, а боковые почки формируют крону.
По направлению роста стебли бывают прямостоячими (тополь, сосна, береза, пшеница и др.), стелющимися (вербейник монетчатый), лазящими (лианы), ползучими (живучка ползучая, земляника), вьющимися (вьюнок, хмель) (рис.1).
Внутреннее строение стебля
На продольном срезе ствола дерева можно рассмотреть его внутреннее строение. Он состоит из 4 слоев: коры, камбия, древесины и сердцевины (рис.2).
Рис.2 Внутреннее строение стебля
Кора — самый наружный слой ствола. Она состоит из слоев кожицы, пробки и луба.
Молодые побеги снаружи покрыты тонкой прозрачной кожицей (эпидермис). С возрастом кожицу заменит пробка. Клетки пробки мертвые, с толстыми оболочками. Они заполнены воздухом. Это надежно защищает растения от неблагоприятных условий окружающей среды. В коре расположены чечевички. Они хорошо заметны на молодых побегах деревьев как черточки или небольшие бугорки. Через межклетники в чечевичках осуществляется газообмен. Под пробкой находится лубяной слой. Лубяные волокна придают стеблям гибкость и прочность. По ситовидным трубкам луба идет передача растворов органических веществ от листьев ко всем частям растения.
Камбий
Камбий — это слой, расположенный под корой, между лубом и древесиной. Если снять кору с молодого побега, повреждаются оболочки клеток камбия. Потрогав рукой поврежденное место, можно ощутить липкую влагу. Клетки образовательной ткани камбия делятся и откладываются в сторону древесины (больше) и луба (меньше). Прирост древесины за год по толщине стебля называют годичным кольцом (рис.3). В период листопада деление и рост клеток камбия прекращаются. Весной с появлением листьев функции камбия возобновляются. Камбиальное кольцо образуется у деревьев в самом начале формирования стебля. Следовательно, рост стебля в толщину связан с делением клеток камбия.
Рис.3 Образование годовых колец
Древесина (ксилема)
Древесина (ксилема) залегает под камбием к центру от луба (флоэма). Она занимает большую часть побега. Проводящую функцию в древесине выполняют сосуды и трахеиды. По ним в восходящем потоке — от подземных органов к надземным — идет передача воды и растворенных в ней питательных веществ (минеральных и органических). Узкие длинные клетки, соединяясь, образуют сосуд. Оболочки между члениками сосуда разрушаются, и он становится похож на трубку, по которой движется вода. То есть в сосудах древесины нет перегородок, как в ситовидных трубках луба.
Древесина состоит из сосудов, волокон и живых клеток.
Ежегодно из камбия откладывается новый слой древесины. На поперечном спиле дерева видны чередующиеся кольца более светлой и темной древесины. Подсчитав их число, можно определить возраст дерева. На процесс образования и толщину годовых колец влияют условия окружающей среды (рельеф местности, количество влаги, ветер, лесные пожары и др). Узкие годовые кольца свидетельствуют о засушливом лете, а широкие о дождливом (рис.4).
Рис.4 Влияние условий окружающей среды на образование годовых колец
Сердцевина
Сердцевина — центральная часть стебля. Она образована рыхлой паренхимной запасающей тканью. У некоторых видов растений она содержит млечники, смоляные и эфиромасляные ходы. Паренхимные клетки сердцевины запасают питательные вещества. Лубяные и древесные волокна усиливают опорные качества стебля.
Проводящие ткани луба и древесины пересекаются лубо-древесными лучами. Они соединяют все слои стебля друг с другом. По ним питательные вещества доставляются из луба в древесину, из древесины — в луб. В клетках лучей откладываются запасные вещества.
Передвижение (транспорт) веществ по стеблю
Передача веществ по стеблю осуществляется по проводящей системе, состоящей из ксилемы и флоэмы. Ксилема транспортирует жидкость из корней к листьям, а флоэма доставляет питательные вещества, образованные в листьях, в корни и другие части растения. Вода и растворенные в ней минеральные соли, поглощенные корневой системой, поднимаются в надземные органы по сосудам древесины (ксилемы). В процессе фотосинтеза в листьях растений вырабатываются питательные вещества. Растворяясь в воде, они переносятся от листьев во все части растения по ситовидным трубкам луба (флоэма) (рис.5).
Рис.5 Проводящая система стебля
Стебель — осевая часть растения, ее каркас. Он выполняет опорную и проводниковую функции. Стебли деревьев состоят из 3 слоев: кора (защита и проведение органических веществ по лубу вниз), древесина (прочность и проведение воды от корня вверх) и сердцевина (запас питательных веществ). Рост стебля в длину происходит за счет почки роста на верхушке, у боковых побегов — конуса нарастания; а в толщину за счет камбия — образовательной ткани между корой и древесиной.
Многообразие и видоизменения побегов
Характеристика стебля растения: функции, побег, узел и почка, особенности роста, основные типы стеблей
Что такое стебель растения и зачем он нужен?
Характеристика стебля растения
Определение и функции стебля
Стебель — это вегетативный орган растений, который соединяет листья и корень.
Стебель растения выполняет ряд важных функций:
Узел, побег и почка стебля
Узел стебля — это участок, который несет лист.
Расстояние, образованное между двумя узлами, получило название междоузлия, а угол между листьями и стеблем — пазухой листа.
Важное место в строении стебля занимают почка и побег: если в пазухе листа они есть, то такой лист называется покрывным. Побег развивается из верхушечной почки, которая находится на верхушке стебля.
Побег — неразветвленный стебель, на котором есть листья и почки, образованные из верхушечки почки (или зародыша) в течение одного вегетативного периода.
Почка — характерное образование стебля. Есть два варианта почек растения:
У почки есть две части: стеблевая и листовая.
Стеблевая часть по-другому еще называется конусом нарастания. Это образовательная ткань, так как ее клетки непрерывно делятся. Со всех сторон конус покрывают чешуйки. Их еще называют зачаточными листьями, так как со временем они могут стать настоящими листьями.
Верхние чешуйки зимующих почек твердеют, покрываются кутикулой, волосками или смолистым клейким выделением — все это используется для склеивания чешуек. Когда почки распускаются, то внешние чешуйки отпадают и оставляют после себя небольшой рубчик, получивший название почечного кольца
По почечному кольцу определяют величину приростов.
Особенности роста стебля
Стебель растет в длину, что способствует постепенному увеличению нижних листьев почки и удлинению междоузлий. В результате из конуса нарастания происходит образование новых зачаточных листьев или, как их еще называют, примордиальных. Таким образом осуществляется верхушечный рост стебля.
Выделяют также вставочный или интеркалярный рост. Он характерен для злаковых культур. Такой рост осуществляется на отдельных участках, но чаще всего — в основании междоузлий. Растущие зоны разделяет ткань, которая уже прекратила рост.
Растения, произрастающие в условиях умеренного и холодного климата, зимой не осуществляют рост побегов. У них есть зимние почки, которые образуются на верхушке побегов и в пазухах листьев. Именно они на следующий год дают новые побеги.
Система роста стеблей
Система роста — важная характеристика, описывающая нарастание побегов.
Выделяют две системы роста: моноподиальную и симподиальную.
Моноподиальная система характеризуется тем, что рост растений в высоту происходит благодаря верхушечной почке. Она располагается на верхушке главного побега — это побег первого порядка.
На оси первого порядка образуются побочные побеги из пазушных почек — это побеги второго порядка. На них образуются побеги третьего порядка, а на побегах третьего порядка — побеги четвертого и т. д.
Побеги второго и последующих порядков нарастают моноподиальной верхушечной почкой. Такая система роста в основном присуща травам.
Типы стеблей
В природе встречается огромное разнообразие стеблей, которые различаются по форме, способу роста и т. д.
Основные формы стеблей:
Также выделяют стебли древесные и травянистые.
Основные виды стеблей — цепкие, ползучие, прямостоячие, розеточные и вьющиеся.
Существует деление стеблей по степени разветвленности на малоразветвленные, разветвленные и сильноразветвленные. Небольшое число боковых веток свойственно древним формам папоротников и голосеменных — они обычно встречаются в тропиках и субтропиках. У цветочных растений крона формируется с помощью больших листьев, а не боковых побегов.
У большинства растений наблюдаются прямостоячие стебли.
Стебель может нести только одно соцветие или цветок. Такой стебель называется стрелкой. Он встречается у лука, первоцвета и характеризуется отсутствием или слаборазвитостью междоузлий и наличием прикорневой розетки, образованной листьями.
Есть стебли, которые стелются по земле и могут укореняться дополнительными корнями. Это ползучие стебли, характерные для земляники, барвинка и др. Есть два варианта ползучего стебля: плеть (с короткими междоузлиями) и усики или столоны (с длинными междоузлиями).
Вид стебля растения, который стелется по земле, но не укореняется — стелющийся.
Вьющийся стебель — стебель, с помощью которого растение может подниматься по специальным подпоркам. Это растения группы лиан: фасоль, хмель, ипомея, другие тропические растения.
Переработанная схема стеблей с примерами растений и функциями побегов представлена в виде таблицы.