Побег, стебель и лист: анатомическое строение, транспирация и фотосинтез

Побег — сложный вегетативный орган высших растений, состоящий из стебля с расположенными на нем листьями и почками. Участок стебля, к которому прикрепляется лист, называется узлом, а расстояние между соседними узлами — междоузлием. Угол между листом и расположенным выше стеблем называют пазухой листа.

Почка представляет собой зачаточный побег. Различают почки:

• Вегетативные — содержат зачаточный стебель, конус нарастания и зачаточные листья;

• Генеративные (цветочные) — содержат зачаточные бутоны или соцветия (они крупнее и округлее вегетативных);

• Смешанные (вегетативно-генеративные) — несут как зачатки листьев, так и цветков.

По расположению почки бывают верхушечными (рост побега в длину) и боковыми/пазушными (ветвление побега).

На поперечном срезе древесного стебля выделяют 4 концентрических слоя:

1. Кора — состоит из наружной пробки (мертвые клетки с суберином), первичной коры и внутреннего луба (флоэмы). В лубе проходят ситовидные трубки (транспорт сахаров) и лубяные волокна (механическая прочность);

2. Камбий — боковая меристема в 1 слой живых делящихся клеток. Внутрь камбий откладывает элементы древесины (в 4-6 раз больше), а наружу — элементы луба;

3. Древесина (ксилема) — самый мощный слой стебля, состоящий из сосудов, трахеид и древесинных волокон. Неравномерная деятельность камбия весной (крупные тонкостенные сосуды) и осенью (мелкие толстостенные сосуды) формирует годичные кольца прироста, позволяющие определить возраст дерева;

4. Сердцевина — центральная часть из крупных тонкостенных клеток запасающей паренхимы.

Лист — боковой плоский вегетативный орган, специализированный для фотосинтеза, газообмена и транспирации:

• Верхняя и нижняя эпидерма (кожица) — прозрачный однослойный эпителий, покрытый воскоподобной кутикулой;

• Устьичный аппарат — пара замыкающих бобовидных клеток с хлоропластами и устьичная щель. При тургоре замыкающие клетки изгибаются и щель открывается, пропуская CO₂ и пары H₂O;

• Мезофилл (мякоть листа) — столбчатая (палисадная) паренхима под верхней кожицей с высокой плотностью хлоропластов для фотосинтеза и губчатая паренхима с крупными межклетниками для интенсивного газообмена;

• Жилки (сосудисто-волокнистые пучки) — содержат сосуды ксилемы (сверху) для доставки воды и ситовидные трубки флоэмы (снизу) для оттока ассимилятов.

Транспирация — физиологический процесс испарения воды растением через устьица (90%) и кутикулу (10%).

Биологическая роль транспирации:

1. Создание сосущей силы листьев (верхний концевой двигатель водного тока), обеспечивающей подъем воды и минеральных ионов на высоту до 100 метров;

2. Терморегуляция и защита листовой пластинки от перегрева при интенсивной солнечной инсоляции;

3. Регуляция тургорного давления клеток.

Механизм открытия устьиц основан на активном закачивании ионов K⁺ в замыкающие клетки, что повышает их осмотическое давление, вызывает приток воды, набухание и раздвигание стенок.

На ЕНТ часто требуют разграничить аналогичные и гомологичные видоизменения:

• Колючки барбариса и кактуса — видоизменения ЛИСТА (снижение испарения и защита);

• Колючки боярышника — видоизменение ПОБЕГА (видоизмененная веточка в пазухе листа);

• Шипы розы и шиповника — выросты коры (эпидермы);

• Усики гороха — видоизмененные верхние листочки сложного ЛИСТА;

• Усики винограда и огурца — видоизменения ПОБЕГА.