Что такое столоны подземные видоизмененные побеги надземные видоизмененные побеги
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Многообразие и видоизменения побегов
Кроме основных функций — транспортной и опорной — стебель часто выполняет функции запасания питательных веществ, вегетативного размножения, защиты растений от поедания и др. (рис.1). В связи с этим он видоизменяется, образуя клубни, луковицы, корневища и т. д. Видоизмененные побеги бывают как надземными, так и подземными. У надземных побегов изменяются как отдельные части, так и побег в целом.
Рис.1 Опыт демонстрирующий транспорт веществ по стеблю
Надземные видоизмененные побеги
Столоны — удлиненные ползучие побеги с вытянутыми междоузлиями. У земляники их называют усами (рис.2).
Рис.2 Столоны (усы) земляники
Клубень — видоизмененный побег с сильно утолщенным стеблем, в котором накапливаются запасные питательные вещества. Клубни бывают надземными и подземными. Надземные клубни развиваются, например, у капусты кольраби (рис.3).
Рис.3 Клубень кольраби
Усики позволяют растениям-лианам занимать вертикальное положение. Цепляясь ими за опоры, растения растут вверх (рис. 4). В усик могут видоизмениться часть листа (горох, фасоль) или весь пазушный побег (тыква, арбуз, дыня, огурцы, виноград).
Рис.4 Цепляющиеся усики огурца
Колючки выполняют защитную функцию и меньше испаряют воду. Они ограждают растения от поедания животными и защищают от обезвоживания. У облепихи, верблюжьей колючки, лимона и др. в колючки превратились верхушка побега или весь побег (рис. 5).
Рис.5 Колючки облепихи
Шипы тоже выполняют защитную функцию (роза, крыжовник). Они бывают на листьях и стеблях. В отличие от колючек — это не побеги, а выросты поверхностной ткани. Шиповнику шипы дали название.
Сочные водозапасающие стебли свойственны кактусам, молочаю. В условиях длительного отсутствия дождей они накапливают влагу и растворенные в ней вещества в сочных стеблях. У некоторых кактусов стебли сплющены до голых листоподобных пластинок. Стебли зеленого цвета. В результате фотосинтеза в них образуются органические вещества. У алоэ, молодило, очитка водозапасающую функцию выполняют листья.
Вилок белокочанной капусты — это огромная почка. Наружные сочные листья кочана зеленые, внутри между листьями на стебле расположены небольшие пазушные почки и одна верхушечная. Короткий видоизмененный стебель называется кочерыгой.
Подземные видоизмененные побеги
Видоизмененные подземные побеги могут выполнять функцию переживания неблагоприятных периодов года, вегетативного размножения растений или запасающую.
Корневище (рис.6,7) — подземный побег многолетних растений. Поскольку корневище развивается под землей, оно не похоже на обычный зеленый побег. Внешне темноватое, оно напоминает корень, поэтому его называют корневищем.
Рис.6 Строение корневища
От корня оно отличается следующими признаками:
1) на верхушке корневища (как на любом побеге) имеется почка, а на верхушке корня — корневой чехлик;
2) корневище, как любой побег, имеет узлы и междоузлия. На месте узлов располагаются пленчатые чешуйки — видоизмененные листья. На корнях нет узлов, междоузлий и листьев;
3) из верхушечной и пазушных почек корневища могут развиться молодые подземные и надземные побеги;
4) от узлов корневища отрастают придаточные корни.
Рис.7 Корневище ландыша и ветреницы
Подземные клубни возникают как утолщения на тонком безлистном подземном побеге — столоне (картофель, топинамбур). Место прикрепления клубня к столону является основанием клубня.
На клубне картофеля имеются листья-чешуйки, которые быстро отмирают, оставляя рубцы («бровки»), А рядом, в углублениях разросшегося стебля, — пазушные почки глазки (рис.8). В клубнях накапливаются запасные вещества, преимущественно крахмал. Размножают картофель целыми клубнями или глазками с частью клубня. Из них развиваются 2 вида побегов: надземные с листьями и цветками и подземные — столоны. На столонах образуются новые клубни.
Рис.8 Строение и развитие подземного клубня картофеля
Луковицы образуются у лука, чеснока, гиацинта, нарцисса, лилии, подснежника, тюльпана и др. Луковица состоит из сильно укороченного стебля — донца, от которого снизу отходит пучок придаточных корней (рис.9). Наружные листья луковицы — чешуи — сухие и кожистые. Они защищают внутренние мясистые и сочные листья, накапливающие воду и сахара. Из верхушечной и пазушных почек развиваются зеленые надземные побеги и молодые листья.
Рис.9 Строение луковицы
Клубнелуковица внешне похожа на луковицу, но отличается от нее сильно разросшимся донцем. Клубнелуковицы образуются, например у безвременника, гладиолуса (рис.10).
Рис.10 Клубнелуковицы гладиолуса
Так же как корни и листья, побеги могут видоизменяться. Выделяют подземные и надземные побеги. Утолщенные побеги, в которых накапливаются питательные вещества — клубни. Подземные клубни у картофеля, топинамбура; надземные клубни у капусты кольраби. Сочные длинные побеги — столоны: усы земляники — надземные, у картофеля — подземные, на них развиваются клубни. Корневище — подземный побег с функциями корня (пырей, камыш). Луковица — видоизмененный побег, донце — это стебель (лук, тюльпан, гиацинт), клубнелуковица — разросшееся донце (безвременник, гладиолус). Надземные видоизменения: колючки (облепиха), шипы — выросты покровной ткани (роза, крыжовник), сочные водоносные фотосинтезирующие побеги (кактус, молочай). Кочан капусты — видоизмененная почка.
Побег и почка
Стебель
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.
Видоизменения побегов растений — особенности строения, функции и примеры
Процесс видоизменения побегов растений позволяет накапливать необходимые питательные вещества, защищаться от вредителей или же активно размножаться. В процессе вегетации плоды, соцветия, листья, стебель и корни могут изменять свою форму, что необходимо для обеспечения правильной жизнедеятельности или ухода в анабиоз, который заканчивается при наступлении оптимальных показателей для развития деревьев, кустарников или различных садовых культур.
Основные понятия
Возможность видоизменения побегов объясняется стремлением растений к выживанию в различных условиях. Так как климат непостоянен, флора неизменно подвергается воздействию человека и различных других природных факторов. Поэтому только подстраиваясь под такие изменения, можно сохранить и успешно распространять свой вид растений. Результатом преобразований является появление колючек, клубней, усиков, одеревенелых побегов и так далее.
Лучше всего такие примеры эволюции наземных и подземных побегов изображены на фотографиях садовых и сельскохозяйственных растений. Такие видоизменения могут закрепляться в последующем, являясь уже неотъемлемыми чертами того или иного вида, что наделяет его конкурентными преимуществами, обеспечивая выживаемость даже в суровых условиях. У однолетних растений и флоры субтропиков такое разнообразие видоизменений бывает чаще всего, что объясняется особенностями биологии и быстрыми протекающими процессами в тканях клеток.
Надземные побеги
Видоизменение у надземных побегов — это одеревенение, уплотнение, расширение и сужение веточек и ствола. Чаще всего отмечается минимальное отклонение в развитии, которое в последующем в процессе эволюции быстро закрепляется, становясь характерной чертой того или иного сорта и вида растений. На основании полученных данных об отклонениях в развитии ученые выполняют соответствующие таблицы с измененными признаками, в которых нужно заполнить все графы.
Принято выделять несколько основных видов преобразований надземных побегов:
Колючки представляют собой одеревеневшие боковые побеги, лишённые листьев и имеющие острый конец, обеспечивающий растениям защиту от поедания. Принято отличать такие преобразования от шипов, которые встречаются у семейства розовых и представляющих собой вырост покровной ткани у стебля. Колючки развиваются в пазухах листьев, образуясь из спящих почек. Классическими примерами таких растений является барбарис, акация и боярышник.
Усики — это боковой длинный побег, лишённый листьев, который может виться или же закручиваться в спираль. Их основная функция — это опора, которой растение цепляется за окружающие предметы, приподнимаясь над уровнем земли, получая больше света, что и обеспечивает их правильный рост. Такие усики присущи винограду, гороху, арбузу, огурцам и многим другим растениям. Биологи сегодня не знают, почему у отдельных видов имеются такие изменения, и какие из факторов являются основными для появления подобной мутации.
Кладодий — это широкий боковой мясистый побег, который по своей форме напоминает увеличившийся в размерах лист. Он содержит большое количество хлорофилл, выполняя функцию фотосинтеза. Кладодий отличается способностью к продолжительному росту, а у отдельных видов растений на них развиваются колючки, что характерно для опунции и кактусов. Филлокладии по своему внешнему виду напоминает такие мясистые боковые листья побеги, но отличается ограниченным ростом.
Выделяют также псевдобульбы, которые представляют собой небольшие по размеру наземные клубни, развивающиеся у культур семейств кольраби и орхидные. Такие побеги возвышаются над землёй, могут уплотняться, их с удовольствием употребляют в пищу, так как они богаты различными полезными микроэлементами и имеют необычный насыщенный сочный вкус.
Подземные видоизменения
У подземных растений такие видоизменения побегов используются для хранения питательных веществ, которые расходуются при неблагоприятных условиях. Также это один из видов вегетативного размножения, когда из небольшого корнеплода-клубня вырастают десятки новых растений, захватывая все новые и новые территории. У таких растений осенью отмирает надземная часть, а в земле остаются видоизменённые побеги, которые весной с наступлением первых теплых дней начинают давать корни и быстро прорастают.
Особенности корневища
Видоизмененные корневища встречаются у различных многолетних видов, в том числе у пырея, ландыша и крапивы. Он своему внешнему виду они напоминают корень, однако растут преимущественно горизонтально, располагаясь в верхних слоях почвы. Фактически корневище — это побег, имеющий пазушные и верхушечную почку, а также небольшие по своим размерам видоизменённые листья, которые превратились в защитные чешуйки.
Отличительные особенности корневища:
Корневища имеет многочисленные придаточные корни, отрастающие по всей его длине. Это позволяет лучше получать из земли питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности всего растения.
За период вегетации в корневище откладываются полезные микроэлементы, которые в последующем с наступлением весны или же подходящих условий используются росточками для роста. Наличие корней и почек позволяет обеспечить возможность вегетативного размножения.
Небольшие чешуи луковицы
Видоизменения побега и появление луковицы характерно для тюльпанов, лилии, чеснока, лука и других растений. Немногочисленные наружные листья модифицируются в сухие чешуи, выполняющие защитную функцию. На донышке у луковицы располагается утолщенный стебель, называемый донцем. В последующем из него отрастают небольшие корешки, которые питают растение, обеспечивая его активный рост надземной части.
В луковицах запас питательных веществ находится во внутренних сочных чешуйках, которые содержат воду и различные сахара. Отрастание корешков в благоприятных условиях может осуществляться как из донца, так и с многочисленных спящих боковых почек.
У отдельных видов имеются так называемые луковички детки. Фактически это небольшие дольки, каждая из которых прорастает, давая жизнь новому отдельному растению.
Мясистые клубни
Видоизменения побегов в клубне характерно для картофеля, топинамбура и других сельскохозяйственных культур. Для их развития требуются столоны, отрастающие в нижней части растения и уходящие в почву. В клубнях аккумулируются органические вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза. В таких видоизмененных побегах содержится большое количество крахмала, который в последующем используется для питания корешков и появившихся росточков.
Клубни представляют собой видоизмененные короткие побеги, которые имеют множество междоузлий и почек глазков. Листья редуцированы, что позволяет все накопленные полезные микроэлементы расходовать на прорастание корней, обеспечивая тем самым активный рост и быстрое размножение растений. В зависимости от конкретного вида и сорта у одного материнского куста может быть несколько десятков таких клубней. В последующем в благоприятных условиях из них прорастают сразу несколько растений, что и обеспечивает максимально быстрое вегетативное размножение.
Видоизменение побегов, в том числе надземной и подземной части растений, позволяет приспособиться к особенностям климата, обеспечивая сохранение видов и их активное вегетативное размножение. В результате таких преобразований появляются корневища, многочисленные клубни, колючки, усики, утолщения стебля, надземные столоны, кладодии и псевдобульба.
Видоизменения побегов
Что такое видоизменения побегов
Высшие растения обладают определённым вегетативным органом, через который активно осуществляются все виды взаимодействия с окружающей средой (и эти взаимодействия предусматривают обменные процессы внутри растения, а также питание, дыхание и фотосинтез). Речь идёт о побегах. Вкратце, побегом называется стебель растения вместе с листьями и почками, и он представляет собой единый орган (и это если исключать видоизменения).
Основным (и даже образцовым) побегом называют надземный (или воздушный) ассимилирующий побег с зелёного цвета листьями на оси стебля. Побеги при этом сами развиваются из почек, кои могут быть либо зародышевыми, либо пазушными, либо придаточными. Из зародышевых почек появляются главные побеги (первого порядка), а из них, в свою очередь, развиваются боковые побеги (второго порядка), и этот процесс может повторяться. Придаточные почки дают начало придаточным побегам.
Такое развитие позволяет создать систему побегов, которая даёт большую площадь контакта растения с окружающей средой. Побег имеет общую проводящую систему и обладает метамерностью – свойством, при котором повторяющиеся части, метамеры (у растений таковыми являются листья и, соответственно, узлы, от которых листья отходят от стебля), располагаются в определённом порядке, запрограммированном на генетическом уровне. А ещё побегам свойственно ветвление.
Что касается видоизменений, то побеги сами по себе бывают вегетативными, вегетативно-генеративными и генеративными. Или, соответственно, невидоизменёнными, частично изменёнными и полностью видоизменёнными. Первые являются простым типом побега, включающим в себя стебель, листья и почки (которые являются обязательным элементов всех побегов независимо от типа). Вторые – усложнённые, имеют также цветки и соцветия, они позволяют осуществлять синтез веществ (как органических, так и неорганических) и воздушное питание растения. Третьи на фотосинтез не способны, но уже отвечают за размножение растения. При этом у цветков могут быть свои побеги, их называют цветоносными.
Среди всех органов высших растений побеги наиболее подвержены видоизменениям, или метаморфозу. Вегетативные органы в целом многофункциональны, и растения сами по себе способны адаптироваться к особенностям внешней среды (адаптация культурных растений при этом возможна при антропогенном вмешательстве), и этим объясняется то, что побеги могут видоизменяться.
Метаморфоз побегов может быть как незначительным, так и радикальным, из-за чего побег лишается прежнего облика. Видоизменениям подвержены и главные побеги, и боковые, и почки, и листья. Могут изменяться и ассимилирующие побеги, и с этим связано получение ими новых функций помимо фотосинтеза – например, вегетативное размножение путём отращивания ползучих побегов и плетей, опора растения, накопление запасов питательных веществ.
Причины видоизменения побегов
Появление побегов оказалось предопределено в ходе эволюционных процессов. Учёным удалось определить первое растение, у которого появились первые побеги – это были риниофиты, примитивные сосудистые растения, вымершие около четырёхсот миллионов лет тому назад. У риниофитов возникла потребность адаптироваться к жизни не в воде, а на суше, и в итоге они начали создавать листостебельные побеги. Это ключевой этап в эволюции растений на Земле.
Благодаря тому, что растения смогли создавать плоские листья, у них значительно увеличилась площадь поверхности, пригодной к осуществлению фотосинтеза, а это, в свою очередь, позволило развиться корневой системе, что улучшило возможность поглощать воду и минеральные вещества из почвы.
Как уже упоминалось ранее, побеги видоизменяются в ходе адаптации к особенностям окружающей среды, как воздушной, так и почвенной, а также с необходимостью осуществлять конкретные функции – от питания и накапливания запасов до размножения. Каждое видоизменение связано с той или иной функцией. Ещё одной причиной видоизменения побегов являются особенности образа жизни растения.
Функции видоизменения побегов
Благодаря метаморфозу растительные побеги осуществляют немало жизненно важных для растения функций. Они способны накапливать различные питательные вещества и сберегать их, к примеру, в условиях низких температур, защищаться от воздействия агрессивных живых существ и от неблагоприятной внешней среды, вегетативное размножение (путём усиков, к примеру), вертикальное лазание и, конечно же, питание, получение полезных веществ и из почвы (вне корней, если возможно), и из воздуха, дыхание и фотосинтез (некоторые из видоизменённых побегов на такое способны). Таким образом, набор функций у видоизменённых побегов весьма широк, однако некоторые из побегов видоизменяются именно под ту или иную функцию.
Надземные видоизменения побегов
Видоизменения могут быть как подземными, так и надземными. И при этом не всегда может изменяться побег целиком, достаточно изменения лишь его части (иными словами, побег может быть и генеративным, и вегетативно-генеративным), к примеру, листьев. И есть немало вариантов надземных видоизменений наподобие усиков, колючек, филлокладий, кладодий, кочанов, надземных столонов, розеточных побегов и так далее.
Колючки
Колючки выполняют именно защитную функцию растения. По сути, это укороченный и значительно одревесневший побег без листьев, имеющий острый верх. Рост колючек обычно ограниченный. Встречаются у таких растений, как крушина слабительная, дикая яблоня, дикая груша. У некоторых растений (к примеру, у гледичии) в колючки перерождаются спящие почки, у других (как у боярышника) – пазушные почки и боковые побеги.
Надземные столоны
У многих растений (например, у дикой земляники) столоны выглядят как тонкие и хрупкие нити (такие называются усами), которые быстро распадаются после того, как верхушечные почки на них пускают корень. То есть, такие усы – это вариант надземных столонов, пригодный только для осуществления размножения. Но есть и такие столоны, которые осуществляют и другие функции, в том числе фотосинтез. Как пример – плети живучки ползучей, которые имеют зелёные листья.
Усики
Усики отличаются от усов и других вариантов надземных столонов. Они всегда безлистные, они могут быть как ветвистыми, так и неразветвлёнными, жгутовидные на вид и метамерные по строению. В отличие от усов, усики специализируются не на размножении, а на усилении опоры растения. Такие видоизменённые побеги есть у тех растений, что не могут самостоятельно существовать в вертикальном положении. Усики имеют как прямую часть, что не разветвляется, так и закручивающиеся сегменты. Встречаются у растений наподобие винограда, дыни, арбуза, огурца, тыквы.
Но у разных растений они возникают в разных местах. У одних (страстоцвет голубой, как пример) усики являются пазушными побегами моноподиев (так называется осевой орган, отступающий от центральной оси стебля или корня) и находятся в лиственных пазухах, у других (пример – виноград) усики являются концами боковых побегов боковых осей цимозных соцветий (они называются монохазием). При этом девичий виноград имеет более усложнённые усики, развившиеся в прикрепительные присоски.
Псевдобульба
У этой утолщённой околоземной (или околосубстратной) части стебля растений (относящихся преимущественно к семейству орхидных) есть несколько названий. Она называется псевдобульбой, воздушным (или надземным) клубнем, туберидием и даже ложной луковицей. Это видоизменение позволяет накапливать воду и питательные вещества. Оно возникает из одного или нескольких междоузлий (а то из всей вертикальной части стебля) в зависимости от вида растения. Отличия от луковиц и клубнелуковиц в том, что ложные луковицы – зелёного цвета, и они находятся над грунтом.
Их размер может быть маленьким или средним (более пятнадцати сантиметров), они могут иметь удлинённую форму (ветеренообразную, луковицеобразную или цилиндрическую), шарообразную форму или даже плоскую форму. Псевдобульба может являться основанием для роста цветоносов и листьев. Туберидии могут просуществовать 1-5 лет, у отдельных видов – до двенадцати лет. У некоторых видов орхидей также через специальные устьица наверху ложных луковиц может осуществляться газообмен с окружающей воздушной средой.
Филлокладий
Филлокладиями называются видоизменения побега, которые визуально похожи на листья, но они не совсем листья. Это – уплощённые побеги, рост коих (как у колючек) ограничен, и они вырастают из боковых почек, что располагаются в пазухах чешуевидных или плёнчатых листьев малых размеров. При этом филлокладии лишены метамерности. Функциональная направленность чаще всего ограничена лишь усилением фотосинтеза у растения. Встречаются такого рода видоизменения у покрытосеменных растений наподобие иглицы, смелы, спаржевых видов, филлантуса, а также (в редких случаях) у голосеменных (таких, как филлокладус).
Кладодий
Помимо филлокладия, на лист похоже и другое видоизменение побега, называемое кладодием. В отличие от филлокладия, рост этого бокового побега не ограничен. А в функциональном плане кладодий и филлокладий весьма близки, ибо кладодий тоже занимается фотосинтезом и выполняет функции листьев. Тем более, что осуществлять свои функции это видоизменение позволяет за счёт отлично развитой хлорофиллоносной ткани. Кладодии встречаются у кактусов, таких как опунция, да и в принципе (как и филлокладии) у тех растений, что существуют в засушливом климате. Интересно, что на кладодиях листья продолжительно развиваться и существовать не могут, они или быстро отмирают, или становятся колючками.
Подземные видоизменения побегов
Не только у надземных видоизменённых побегов широка вариативность. Разнообразием могут отличиться и подземные побеги. Ввиду их местоположения, они неспособны к фотосинтезу (в том числе и поэтому они относятся к генеративным видоизменённым побегам). Но вместо этого обладают рядом других важнейших функций, а именно: накопление запасов питательных веществ, защита от неблагоприятных внешних воздействий, вегетативное размножение, возможность восстановиться после зимнего отмирания надземных побегов. К таким относят луковицу, клубень, клубнелуковицу, столон, корневище, каудекс, подземные столоны.
Клубень
Клубнем называют укороченный побег округлой (шаровидной в той или иной степени) формы. Клубень формируется как результат разрастания междоузлий (так называется промежуток побега или стебля между узлами, из которых отходят листья) в отсутствие листьев. Клубень формируется на конце столона как бокового вытянутого побега корневища. Основная функция – запасающая; в клубнях накапливаются и хранятся питательные вещества (нутриенты и крахмал) и энергия, которая идёт на рост в тёплое время года. С помощью клубней также растения переживает периоды низкой температуры (например, снежные и морозные зимы), а также засушливые периоды.
Также клубни могут отвечать за бесполое размножение. На клубнях присутствуют пазушные почки, которые могут называться “глазками” (прежде всего, у картофельных клубней). Самые известные растения с клубнями – это картофель и топинамбур, и клубни этих растений пригодны в пищу. Однако клубни не стоит путать с корнеклубнями (корневыми клубнями) – так называют утолщённые корневые части; в качестве примера подобного можно назвать батат.
Корневище
Корневище, как понятно из названия, является видоизменённым побегом, связанным с корневой системой. На нём могут быть листья, но они или рано отмирают, или недоразвитые, либо чешуевидные, а ещё корневище может иметь придаточные корни и верхушечные или пазушные почки. Как и клубни, корневище накапливает запасы питательных веществ, осуществляет вегетативное возобновление (вновь запускает рост растения по мере наступления тёплого времени года) и вегетативное размножение.
Существует несколько видов корневища: в плане разветвлённости – простое, ветвистое; в плане направления роста – горизонтальное, вертикальное или косое; в плане длины – длинное, короткое или сильно укороченное; в плане толщины – толстое или тонкое. Также выделяют эпигенное и гипогенное корневища. У деревьев (особенно у многолетних) корневищем считается основная часть корня, что идёт непосредственно от ствола, и те корни, что выступают над поверхностью земли.
Луковица
Второй наравне с клубнем самый известный вид подземного видоизменённого побега. Правда, в отличие от клубней, пригодных в пищу луковиц не так и много. У этих сильно укороченных побегов есть чешуя листовой природы и донце вместо стебля. В чешуях луковиц и накапливаются питательные вещества. Как и клубни, луковицы тоже ответственны не только за хранение питательных веществ, но и за вегетативное размножение и вегетативное возобновление. Встречаются преимущественно у однодольных растений, и в первую очередь – у лука, лилии, тюльпана, амариллиса, нарцисса и гиацинта; реже – у двудольных растений, к коим относятся отдельные виды жирянки и кислицы.
Клубнелуковица
Средним между клубнем и луковицей можно считать ещё один видоизменённый побег – клубнелуковицу. Это укороченный побег, имеющий толстый стебель, придаточные корни книзу и засохшие основания листьев в виде плёнчатых чешуй, которые создают защитную оболочку с волокнистой или гладкой поверхностью. Если точнее, то клубнелуковица сама является сильно утолщённой частью стебля. В толстом стебле накапливаются ассимиляты.
Так называют стабильные конечные продукты фотосинтетических реакций и реакций восстановления углекислот. В растительном мире к ассимилятам относятся углеводы наподобие глюкозы, сахарозы и фруктозы, органические кислоты, аминокислоты и отдельные шестиатомные спирты наподобие сорбита. Интересно, что когда накопленные запасы питательных веществ и ассимилятов начинают активно расходоваться в процессе роста растения из клубнелуковицы, этот видоизменённый побег серьёзно съёживается, и параллельно этому в разных её частях формируются новые клубнелуковицы. Клубнелуковицы выделяются у безвременника, гладиолуса, ацидантеры, иксии, фрезии, шафрана, тульбагии, ромулеи, спараксиса, кандыка.
Значение видоизменения побегов
Значение видоизменённых побегов объясняется их функциями. Многие видоизменённые побеги способны накапливать полезные и питательные вещества, полученные в ходе питания (в том числе и корневого) и фотосинтеза, эти вещества не только позволяют растению долго просуществовать (хотя бы в рамках заложенного природой срока), но и запустить заново процесс роста в случае, если основная часть растения отмерла в осенне-зимний период (то, что и называется вегетативным возобновлением).
Особенно этим выделяются подземные видоизменения. Это активно используется, к примеру, в садоводстве и в культурном возделывании. Те же клубни и луковицы можно выкопать, оставить на хранение и потом заново поместить в грунт, ведь у них есть возможности для дальнейшего развития. Растение в таком случае не умирает (если только не нарушены условия хранения клубней или луковиц, или если они не повреждены), его жизненный цикл просто, как говорится, поставлен на “паузу”. Ко всему прочему, те же луковицы лука и клубни картофеля очень активно используются человеком в пищу. Но помимо питательных веществ, эти побеги могут накапливать воду. В суровых засушливых условиях надземные кладодии и филлокладии позволяют выживать самим растениям, а также и другим живым существам хотя бы на время побороть нехватку воды.
В ряде других случаев видоизменённые побеги защищают растения от агрессивной среды и от покушения других живых существ, ставящих себе цель употребить эти растения в пищу (речь в первую очередь идёт о надземных колючках). Видоизменённые побеги позволяют растениям осуществлять вегетативное размножение в случаях, когда тому или иному виду недоступно половое размножение, они позволяют осваивать территорию вокруг, а также более эффективно осуществлять фотосинтез, чтобы у растения было больше необходимых для дальнейшего роста и развития веществ и соединений. И конечно же, питание и газообмен с окружающим воздухом.
Все видоизменения побегов являются результатом эволюционной адаптации тех или иных растений к тем или иным климатическим условиям, и они позволяют им долго существовать. Ни одно потенциально губительное для растений видоизменение попросту не может существовать в том числе и потому, что это определено законами эволюции.