Как определить форму листовой пластинки. Форма листьев растений. План описания хвойных пород по хвое

Лист — это боковая специализированная часть побега.

Основные и дополнительные функции листа

Основные : функции фотосинтеза, газообмена и испарения воды (транспирация).

Дополнительные : вегетативное размножение, запасание веществ, защитная (колючки), опорная (усики), питательная (у насекомоядных растений), удаление некоторых продуктов обмена веществ (с опаданием листвы). Листья растут преимущественно до определенных размеров за счет краевой меристемы . Рост их ограничен (в отличие от стебля и корня) лишь до определенных размеров. Размеры – разные, от нескольких миллиметров до нескольких метров (10 и больше).

Срок жизни разный. У однолетних растений листья отмирают вместе с другими частями тела. Многолетние растения могут заменять листву постепенно, на протяжении вегетационного периода или на протяжении жизни – вечнозеленые растения (лавр благородный, фикус, монстера, брусника, вереск, барвинок, лавровишня, пальма и т. п.). Опадение листвы в неблагоприятные времена года получило название – листопад . Растения, у которых наблюдается листопад, называются листопадными (яблоня, клен, тополь и т. п.).

Лист состоит из листовой пластинки и черешка . Листовая пластинка плоская. На листовой пластинке можно выделить основу, кончик и края. В нижней части черешка расположено утолщенное основание листа. В листовой пластинке ветвятся жилки – сосудисто-волокнистые пучки. Выделяют центральную и боковые жилки. Черешок вращает пластинку для лучшего улавливания лучей света. Лист опадает вместе с черешком. Листья, имеющие черешок, называются черешковыми . Черешки бывают короткими или длинными. Листья, не имеющие черешка, называются сидячими (например, у кукурузы, пшеницы, наперстянки). Если нижняя часть листовой пластинки охватывает стебель в виде трубки или желобка, то образуется листовое влагалище (у некоторых злаков, осок, зонтичных). Оно защищает стебель от повреждений. Побег может пронизывать листовую пластинку насквозь – пронзенный лист .

Формы черешка

На поперечном срезе черешки могут иметь форму: цилиндрическую, ребристую, плоскую, крылатую, желобчатую и т. п.

Некоторые растения (розоцветные, бобовые и т. п.), кроме пластинки и черешка, имеют особые выросты – прилистники . Они прикрывают боковые почки и защищают их от повреждений. Прилистники могут иметь вид маленьких листков, пленок, колючек, чешуек. В некоторых случаях бывают очень большими и играют важную роль в фотосинтезе. Бывают свободными или приросшими к черешку.

Жилки объединяют листок со стеблем. Это – сосудисто-волокнистые пучки. Их функции : проводящая и механическая (жилки служат опорой, защищают от разрыва листья). Расположение, ветвление жилок листовой пластинки называется жилкованием . Различают жилкование из одной главной жилки, от которой расходятся боковые ответвления – сетчатое, перистое (черемуха и т. п.), пальчатое (клен татарский и т. п.), или с несколькими главными жилками, которые идут почти параллельно одна другой –– дуговое (подорожник, ландыш) и параллельное (пшеница, рожь) жилкование. Кроме того, существует много переходных типов жилкования.

Для большинства двудольных характерно перистое, пальчатое, сетчатое жилкование, для однодольных –параллельное и дуговое.

Листья с прямыми жилками преимущественно цельнокрайние.

Разнообразие листьев по внешнему строению

По листовой пластинке:

Различают листья простые и сложные.

Простые листья

Простые листья имеют одну листовую пластинку с черешком, которая может быть целостной или расчлененной. Простые листья опадают во время листопада полностью. Они делятся на листья с цельной и расчлененной листовой пластинкой. Листья с цельной листовой пластинкой называются цельными .

Формы листовой пластинки отличаются общим контуром, формой верхушки и основания. Контур листовой пластинки может быть овальным (акация), сердцевидным (липа), игольчатым (хвойные), яйцевидным (груша), стреловидным (стрелолист) и т. п.

Кончик (верхушка) листовой пластинки бывает острым, тупым, притупленным, заостренным, выемчатым, усикообразным и т. п.

Основание листовой пластинки может быть округлым, сердцевидным, стреловидным, копьевидным, клиновидным, неравносторонним и т. п.

Край листовой пластинки может быть цельнокрайним или с выемками (не достигают ширины пластинки). По формам выемок по краю листовой пластинки различают листья зубчатые (зубцы имеют равные стороны – орешник, бук и т. п.), пильчатые (одна сторона зубца длиннее другой – груша), бородчатые (выемки острые, выпуклости тупые – шалфей) и др.

Сложные листья

Сложные листья имеют общий черешок (рахис) . К нему крепятся простые листочки. Каждый из листочков может опадать самостоятельно. Сложные листья делятся на тройчатые, пальчатые и перистые. Сложные тройчатые листья (клевер) имеют три листочка, которые короткими черешками крепятся к общему черешку. Пальчатосложные листья подобны по строению предыдущим, но количество листочков больше трех. Перистосложные листья состоят из листочков, расположенных по всей длине рахиса. Бывают парноперистосложные и непарноперистосложные. Парноперистосложные листья (горох посевной) состоят из простых листочков, которые попарно расположены на черешке. Непарноперистосложные листья (шиповник, рябина) заканчиваются одним непарным листочком.

По способу членения

Листья делят на:

1) лопастные , если членение листовой пластинки доходит до 1 /3 всей ее поверхности; выступающие части называют лопастями ;

2) раздельные , если членение листовой пластинки доходит до 2/3 всей ее поверхности; выступающие части называют долями ;

3) рассеченные , если степень членения доходит до центральной жилки; выступающие части называют сегментами .

Листорасположение

Это расположение в определенном порядке листьев на стебле. Листорасположение – это наследственный признак, но во время развития растения при приспособлении к условиям освещения может изменяться (например, в нижней части листорасположение противоположное, в верхней – очередное). Различают три вида листорасположения: спиральное, или очередное, супротивное и кольчатое.

Спиральное

Присуще большинству растений (яблоня, береза, шиповник, пшеница). При этом от узла отходит лишь один лист. Расположены листья на стебле по спирали.

Супротивное

В каждом узле два листа сидят один напротив другого (сирень, клен, мята, шалфей, крапива, калина и т. п.). В большинстве случаев листья двух соседних пар отходят в двух взаимно противоположных плоскостях, не затеняя друг друга.

Кольчатое

От узла отходит больше двух листьев (элодея, вороний глаз, олеандр и т. п.).

Форма, размер и расположение листьев приспособлены к условиям освещения. Взаимное расположение листьев напоминает мозаику, если посмотреть на растение сверху в направлении света (у граба, вяза, клена и др.). Такое расположение называется листовой мозаикой . При этом листья не затеняют друг друга и используют свет эффективно.

Снаружи лист покрыт преимущественно однослойным, иногда многослойным эпидермисом (кожицей). Он состоит из живых клеток, большинство из которых лишены хлорофилла. Сквозь них солнечные лучи легко попадают к низшим слоям клеток листа. У большинства растений кожица выделяет и создает снаружи тонкую пленку из жирообразных веществ – кутикулу, которая почти не пропускает воду. На поверхности некоторых клеток кожицы могут быть волоски, шипики, которые защищают листок от повреждений, перегрева, чрезмерного испарения воды. У растений, которые растут на суше, на нижней стороне листка в эпидермисе есть устьица (во влажных местах (капуста) – устьица с обеих сторон листа; у водяных растений (водяная лилия), листья которых плавает на поверхности, – на верхней стороне; у растений, которые погружены полностью в воду, устьиц нет). Функции устьиц : регуляция газообмена и транспирации (испарения воды листвой). В среднем на 1 квадратный миллиметр поверхности приходится 100–300 устьиц. Чем выше лист расположен на стебле, тем больше устьиц на единицу поверхности.

Между верхним и внешним слоями эпидермиса расположены клетки основной ткани – ассимиляционной паренхимы. У большинства видов покрытосеменных различают два вида клеток этой ткани: столбчатую (палисадную) и губчатую (рыхлую) хлорофиллоносные паренхимы. Вместе они составляют мезофилл листа. Под верхней кожицей (иногда – и над нижней) содержится столбчатая паренхима, которая состоит из клеток правильной формы (призматической), расположенных вертикально несколькими слоями и плотно прилегающих одна к другой. Рыхлая паренхима находится под столбчатой и над нижней кожицей, состоит из клеток неправильной формы, которые не прилегают плотно одна к другой и имеют большие межклетники, заполненные воздухом. Межклетники занимают до 25 % объёма листа. Они соединяются с устьицами и обеспечивают газообмен и транспирацию листа. Считается, что интенсивнее процессы фотосинтеза происходят в палисадной паренхиме, так как ее клетки имеют больше хлоропластов. В клетках рыхлой паренхимы хлоропластов значительно меньше. В них активно запасается крахмал и некоторые другие питательные вещества.

Сквозь ткани паренхимы проходят сосудисто-волокнистые пучки (жилки). В их состав входят проводящая ткань – сосуды (в самых мелких жилках – трахеиды) и ситовидные трубки – и механическая. Сверху сосудисто-волокнистого пучка расположена ксилема, а снизу – флоэма. По ситовидным трубкам протекают органические вещества, которые образовались в процессе фотосинтеза, ко всем органам растения. По сосудам и трахеидам к листу поступает вода с растворенными в ней минеральными веществами. Механическая ткань придает прочность листовой пластинке, опору проводящей ткани. Между проводящей системой и мезофиллом находится свободное пространство или апопласт .

Видоизменения листа

Видоизменения листьев (метаморфозы) возникают при выполнении дополнительных функций.

Усики

Позволяют растению (горох, вика) цепляться за предметы и закреплять стебель в вертикальном положении.

Колючки

Возникают у растений, которые растут в засушливых местах (кактус, барбарис). У робинии псевдоакации (белой акации) колючки – это видоизменения прилистников.

Чешуйки

Сухие чешуйки (почек, луковиц, корневищ) выполняют защитную функцию – защищают от повреждений. Мясистые чешуйки (луковицы) запасают питательные вещества.

У насекомоядных растений (росянка) листья видоизменены для улавливания и переваривания преимущественно насекомых.

Филлодии

Это преобразование черешка в листовидное плоское образование.

Изменчивость листа обусловлена совокупностью внешних и внутренних факторов. Наличие у одного и того же растения листьев разной формы и размеров называется гетерофилией , или разнолистостью . Наблюдается, например, у водяного желтеца, стрелолиста и т. п.

(от лат. trans – сквозь и spiro – дышу). Это выведение растением водяного пара (испарение воды). Растения поглощают много воды, но используют лишь незначительную ее часть. Воду испаряют все части растения, но в особенности – листья. Благодаря испарению вокруг растения возникает особый микроклимат.

Виды транспирации

Различают два вида транспирации: кутикулярную и устьичную.

Кутикулярная транспирация

Кутикулярная транспирация – это испарение воды всей поверхностью растения.

Устьичная транспирация

Устьичная транспирация – это испарение воды через устьица. Наиболее интенсивной является устьичная. Устьица регулируют скорость испарения воды. Количество устьиц у разных видов растений разное.

Транспирация способствует поступлению нового количества воды к корню, поднятию воды по стеблю к листьям (с помощью всасывающей силы). Таким образом корневая система образует нижний водный насос, а листья – верхний водный насос.

Одним из факторов, определяющих скорость испарения, является влажность воздуха: чем она выше, тем меньше испарение (испарение прекращается при насыщении воздуха водным паром).

Значение испарения воды: снижает температуру растения и защищает ее от перегрева, обеспечивает восходящий ток веществ от корня к надземной части растения. От интенсивности транспирации зависит интенсивность фотосинтезов, поскольку оба этих процесса регулируются устьичным аппаратом.

Это одновременное сбрасывание листьев на период неблагоприятных условий. Основными причинами листопада является изменение продолжительности светового дня, снижение температуры. При этом усиливается отток органических веществ из листка к стеблю и корню. Наблюдается осенью (иногда, в засушливые годы, летом). Листопад является приспособлением растения для защиты от чрезмерной потери воды. Вместе с листьями удаляются разные вредные продукты обмена веществ, которые в них откладываются (например, кристаллы оксалата кальция).

Подготовка к листопаду начинается еще до наступления неблагоприятного периода. Снижение температуры воздуха приводит к разрушению хлорофилла. Другие пигменты становятся заметными (каротины, ксантофиллы), поэтому листья изменяют окраску.

Клетки черешка около стебля начинают усиленно делиться и образуют поперек его отделительный слой из паренхимы, который легко расслаивается. Они становятся округлыми, гладкими. Между ними возникают большие межклетники, которые позволяют клеткам легко отделяться. Лист остается прикрепленным к стеблю лишь благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. На поверхности будущего листового рубца заранее образуется защитный слой пробковой ткани.

У однодольных растений и травянистых двудольных не образуется отделительный слой. Лист отмирает, постепенно разрушается, оставаясь на стебле.

Опавшие листья разлагаются почвенными микроорганизмами, грибами, животными.

В мире существует огромное множество разновидностей , которые отличаются внешним видом, а главной особенностью каждого растения является его лиственная часть. Листья бывают разного размера, формы и цвета, но формируются эти особенности благодаря уникальному клеточному строению.

Поэтому сегодня мы рассмотрим внешнее и внутреннее строение листа, а также его основные типы и формы.

Из чего состоят листья: внешнее строение

Зеленая пластина во всех случаях располагается сбоку побега, в узле стеблей. Подавляющее большинство растений имеют листву плоской формы, отличающую эту часть растения от других. Такой вид лист имеет неспроста, так как благодаря плоской форме происходит обеспечение максимального соприкосновения с воздухом и светом. Этот орган растения ограничен листовой пластинкой, черешком, прилистником и основанием. В природе существуют также разновидности растений, у которых отсутствуют прилистники и черешки.

Знаете ли вы? Самыми острыми в мире считаются пластины путанга. Растение распространено в Новой Гвинее и местные племена используют его для бритья, утверждая, что они не хуже специального бритвенного приспособления.

Основные типы и формы

Рассмотрим, какие существуют разновидности зеленых пластин по типам и формам, чем они отличаются друг от друга.

Простые и сложные

Листья большинства растений - простые, потому что содержат только одну пластинку, но существуют и другие виды, которые состоят из множества пластин, поэтому их называют сложными.

Простая разновидность имеет листовую пластину, которая бывает цельная или расчлененная. Чтобы определить характер расчлененности, следует учитывать, как распределяются выступающие участки пластины, в зависимости от главной жилки и черешка. О перистости можно говорить, если части, которые выступают за основание пластины, являются симметричными к главной жилке. Но если они выступают точечно, из определенного места, то носят название пальчатых.

Названия сложных разновидностей созвучны с простыми, но к ним прибавляется слово «сложный». Это пальчатосложные, перистосложные, тройчатосложные и другие.
Чтобы было легче разобраться в простых и сложных листьях, можно рассмотреть несколько примеров растений.

Примерами простых являются , дубовые. Сложные – , .

Различают следующие листовые пластины, которые по форме бывают:

• широкояйцевидными;
• округлыми;
• яйцевидными;
• обратноширокояйцевидными;
• эллиптическими;
• обратнояйцевидными;
• линейными;
• продолговатыми;
• обратноузкояйцевидными;
• ланцетными;

Края растения могут быть:

• цельнокрайними;
• выемчатыми;
• волнистыми;
• шиповатыми;
• зубчатыми;
• двоякозубчатыми;
• пильчатыми;
• городчатыми;

По верхушке

Верхние части пластины могут быть:

• остроконечными;
• заостренными;
• остистыми;
• притупленными;
• выемчатыми;
• осеченными;
• округлыми.

По основанию

Основания зеленых пластин могут быть следующих форм:

• округлых;
• округло-клиновидных;
• клиновидных;
• почковидных;
• стреловидных;
• копьевидных;
• выемчатых;
• усеченных;
• оттянутых.

Когда происходит изучение внешнего вида рассматриваемой части растения, то хорошо просматриваются жилки, которые представляют собой небольшие пучки. Благодаря жилкам происходит питание пластины водой и минеральными солями, а также выведение органических веществ, накопившихся в растении.

Главными типами жилкования выступают: дуговые, параллельные, сетчатые или перистые, пальчатые.
В качестве дугового жилкования листьев можно привести примеры таких растений: , подорожник, которые имеют крупное жилкование, представленное в виде одной центральной ровной жилки, вокруг которой располагаются дугообразным способом все остальные жилки. В качестве параллельного жилкования, можно рассмотреть примеры растений кукурузы и пшеницы.

Как примеры сетчатого жилкования выступают листы , . Они имеют главную жилку, которую окружают множество мелких, создавая при этом вид сетки.

В качестве примера пальчатого жилкования можно рассмотреть платановидный, едкий, представленные в виде крупных жилок, которые расходятся веерообразным способом, имеют множество более мелких веерных ответвлений.

По листорасположению

Листорасположение представлено в виде мутовчатого, очередного, розеточного и супротивного.

В качестве примера мутовчатого листорасположения можно рассмотреть лесного, очередного листорасположения - листья ванили, розеточного листорасположения - листья подорожника, супротивного листорасположения - очанки Росткова.

Внутреннее строение листа

Если говорить о внутреннем строении, то можно отметить, что речь пойдет о его клеточном строении. Для того чтобы максимально точно охарактеризовать клеточное строение листа, прибегают к рассмотрению его поперечного среза.

Верхняя часть листовой пластины покрывается кожицей, которая представлена в виде прозрачный клеточной ткани. Кожные клетки очень тесно располагаются между собой, что обеспечивает максимальную защиту внутренних клеток от механического воздействия и засыхания. Благодаря тому, что кожица является прозрачной, это способствует лучшему проникновению солнечного света во внутреннюю часть листа.

Нижняя часть листа представлена в виде устьицы - зеленых клеток со щелями. Они могут расходиться или сходиться, открывать или закрывать щель. Благодаря устьице происходит испарение влаги и газообмен.

Важно! Если есть недостаток влаги, устьица находятся в сомкнутом положении.

На одной листовой пластине располагается не менее 100 устьиц. Некоторые растения имеют устьицу на поверхности листовой пластины, например, капуста. Некоторые водные растения, такие как кувшинка, вовсе не имеют устьиц на внутренней части листа, так как находятся на поверхности воды, а испарение нижними участками пластины невозможно.

Листья

Определять деревья и кустарники по листьям легче, чем по другим органам. Цветки и плоды многих древесных пород невзрачные, расположены высоко. Время цветения их часто совпадает со школьными каникулами, что затрудняет показ и сбор натурального материала. Листья деревьев обычно крупные с наглядными морфологическими признаками. Форма листьев более или менее характерна для каждого вида растений.

Занятия можно проводить частично на уроках при изучении внешнего строения и формы листьев, во время внеклассной работы, перед экскурсиями в лес, парки, скверы и после их проведения, а также на экскурсиях, в летних пионерских лагерях.

Цель занятия

Пронаблюдать, описать и сравнить морфологические признаки листьев у различных деревьев и кустарников.

Привить школьникам некоторые умения и навыки в пользовании определителями (знакомство с признаками, терминами). Развить наблюдательность.

Оборудование

Для каждого школьника : наборы сухих листьев под номерами в папках; план описания; списки растений; задания; простые карандаши с резинкой; пинцеты, лупы.

Для всего класса : инструктивные наглядные пособия - чертежи форм простых и сложных листьев, основания, верхушки, края, жилкования, расчленения листовой пластинки; гербарии и коллекции листьев и побегов.

Лиственные породы

Осенью без повреждения растений легко можно собрать опавшие листья, просушить их в прессах, под утюгом. Это будет хороший материал, который можно использовать в течение всего учебного года, особенно зимой при прохождении темы "Лист". Раздавать ученикам листья лучше не нашитыми, чтобы видеть нижнюю сторону листа. Наборы листьев хорошо поместить в папки с карманами.

С основными понятиями по морфологии листьев необходимо познакомиться на предыдущем занятии. При описании листьев следует проанализировать возможно больше морфологических признаков для развития наблюдательности, учитывая при этом, что часто листья по форме и другим признакам даже на одном годичном побеге, но в разных его местах могут значительно отличаться друг от друга. Изменчивость формы листьев осины показана на рис. 2.

План описания деревьев и кустарников по листьям

1 - лист простой или сложный; 2 - лист черешковый или сидячий; 3 - форма листовой пластинки : а) простых листьев - округлая, овальная, продолговатая, ланцетная, линейная, яйцевидная, обратнояйцевидная; б) сложных листьев - перисто-сложная (парно и непарно), пальчатосложная; 4 - форма основания листовой пластинки : клиновидная, округлая, сердцевидная; 5 - форма верхушки листа : тупая, острая; 6 - жилкование : перистое, пальчатое; 7 - расчленение листовой пластинки : целая, лопастная, раздельная, рассеченная; 8 - форма края листовой пластинки : цельнокрайняя, зубчатая, пильчатая, городчатая, выемчатая; 9 - цвет, блеск, опушенность и другие признаки (табл. VI, VII).

Для описания листьев необходимо завести специальные тетради, в которые записывать только ответы на вопросы плана, проставляя их номера. При этом необходимо давать рисунки листьев с натуры. Ответы можно располагать в виде таблицы; тогда одни и те же признаки у разных растений попадают в одну и ту же колонку и их легко можно сравнивать между собой. Задания для самостоятельной работы лучше давать в письменной форме.

Приведем примеры описания листьев в порядке вопросов плана (см. таблицы III, IV, V).

Липа мелколистная . 1 - простой; 2 - черешковый; 3 - яйцевидная; 4 - сердцевидная; 5 - заостренная с косой верхушкой; 6 - пальчатое; 7 - целая; 8 - городчато-зубчатая, в нижней половине цельнокрайняя; 9 - сверху темно-зеленый, голый, снизу мягковолосистый.

Дуб летний, обыкновенный, или черешчатый . 1 - простой; 2 - черешок 3 - 7 мм ; 3 - продолговато-обратнояйцевидная; 4 - суженная в черешок; 5 - тупая или выемчатая; 6 - перистое; 7 - лопастная, 4 - 7 тупых лопастей; 8 - цельнокрайняя; 9 - сверху темно-зеленый, блестящий, снизу сизо-зеленый, голый с обеих сторон.

Береза бородавчатая, или повислая . 1 - простой; 2 - черешок вдвое короче листовой пластинки, 15 - 30 мм ; 3 - треугольно-яйцевидная или ромбоидальная, длина листовой пластинки 30 - 70 мм , ширина 25 - 50 мм ; 4 - прямосрезанная или под углом 120°, иногда слегка сердцевидная; 5 - острая; 6 - перистое; 7 - целая; 8 - внизу цельно-крайняя, вверху дваждыпильчатая; 9 - с обеих сторон голый.

Рябина обыкновенная . 1 - сложный, непарноперистый, листочков 11 - 21; 2 - черешок 80 - 170 мм , голый или волосистый; 3 - продолговатая; 4 - у основания неравнобокая; 5 - острая; 6 - перистое; 7 - целая; 8 - в нижней части цельная, выше - пильчатая; 9 - вверху темно-зеленый, голый, снизу серый.

Акация желтая, или карагана . 1 - сложный, парноперистый, 4 - 8 пар листочков; 2 - черешковый, общий черешок 50 - 80 мм , есть прилистники кожистые, колючие; 3 - овальная; 4 - клиновидная; 5 - острая с щетинкой; 6 - перистое; 7 - целая; 8 - цельнокрайняя; 9 - голый, в молодости волосистый.

Задания на сравнения

1. Сравним листья калины обыкновенной и боярышника сибирского. В чем сходство и отличие? (табл. VIII).

Сходство : листья простые, черешковые. Листовые пластинки яйцевидной формы (у боярышника бывает обратнояйцевидной); с перистым жилкованием, лопастные. Отличие : основание листовой пластинки у боярышника клиновидное, у калины - округлое. Лопастей у боярышника больше, у калины чаще три. У боярышника лист с обеих сторон покрыт короткими волосками, у калины сверху голый, морщистый, снизу пушистый. У боярышника прилистники более крупные, у калины - нитевидные.

2. Сравним сложные листья ясеня обыкновенного, клена ясенелистного, или американского, и бузины красной (см. табл. VIII).

Сходство : листья сложные, непарноперистые, с перистым жилкованием. Отличие : у ясеня лист самый большой, 7-15 листочков; длина листа бывает до 40 см , общий черешок до 15 - 25 см . Боковые листочки почти сидячие. У клена ясенелистного 3 - 5, реже 7 листочков. Общий черешок 10 - 22 см и боковые листочки имеют черешки. У бузины красной 5 - 7 листочков, общий черешок 5 - 11 см с двумя прилистниками. Листочки почти сидячие. Листья со слабым запахом.

У ясеня обыкновенного верхний листочек обратнояйцевидной формы. Боковые листочки ланцетные, при основании клиновидные. У клена ясенелистного верхний листочек яйцевидно-ланцетной формы, неравнобокий; основание клиновидное. В первой паре листочки ланцетные, при основании клиновидные, они особенно похожи на листочки ясеня. Во второй паре листочки широкояйцевидно-ланцетные. У бузины красной листочки почти сидячие, продолговато-овальные с косой заостренной верхушкой, у основания неравноокруглые.

Сравним расчлененность и форму края листовых пластинок: у ясеня обыкновенного и бузины красной листовая пластинка целая, а у клена ясенелистного средний листочек и нижние боковые часто лопастные. Форма края листовых пластинок: у ясеня пильчатая или городчато-пильчатая; у бузины - пильчатая; у клена ясенелистного боковые листочки цельные или с редкими зубцами; верхние - крупнозубчатые.

3. Сравним листья вяза обыкновенного, лещины, ольхи серой, граба (см. табл. VIII).

Что общего у этих листьев и в чем отличие?

Сходство : листья простые, черешковые, с перистым жилкованием, с целой листовой пластинкой (у лещины иногда почти лопастная), острой верхушкой, нецельнокрайние. Отличие : самый короткий волосистый черешок у вяза 4 - 5 мм ; у лещины 10 мм с железистыми щетинками; у граба 10 - 15 мм , длинно-волосистый, часто железистый; у ольхи серой 10 - 25 мм , голый. Листовая пластинка у ольхи серой 40 - 90 мм (продолговато-яйцевидной формы), у вяза гладкого овальной или обратнояйцевидной формы. Неравнобокость при основании листовой пластинки чаще всего и сильнее бывает у вяза, а также встречается у граба. У ольхи серой основание листа округленное или клиновидное. Край листа у вяза гладкого - зубчатопильчатый, у лещины, серой ольхи и граба - зубчатый (у ольхи с крупными выдающимися зубцами). Верхняя сторона всех листьев темно-зеленая, но у ольхи серой и граба - голая, у лещины мелковолосистая, шершавая с вдавленными нервами, у вяза - шероховатая. Нижняя сторона листьев у ольхи серой покрыта серым войлоком по всей поверхности; у граба - голая; у лещины - волосистая, иногда с железистыми щетинками, у вяза мягковолосистая.

Задание : нарисуйте по памяти листья березы, клена, вяза, боярышника, калины. Кто скорее и правильнее нарисует. Подпишите под рисунками листьев название растений.

Вопросы для повторения

1. Какие древесно-кустарниковые породы имеют простые листья?

Ответ : тополь, липа, осина, лещина, клен татарский, боярышник, калина и др.

2. Какие древесно-кустарниковые породы имеют сложные листья?

Ответ : непарноперистые: клен ясенелистный, ясень обыкновенный, рябина обыкновенная, шиповник обыкновенный, бузина красная, акация белая и др; парноперистые: акация желтая, гледичия.

3. Назовите простые листья с пальчатым жилкованием.

Ответ : тополь бальзамический, липа мелколистная, клен, остролистный и др.

4. Назовите простые листья с перистым жилкованием.

Ответ : дуб, береза, клен татарский, граб, ольха, лещина (орешник) и др.

5. Назовите листья простые с целой листовой пластинкой.

Ответ : тополь бальзамический, липа мелколистная, вяз, береза бородавчатая, жимолость татарская, граб, осина, ольха (лещина) и др.

6. Назовите листья простые лопастные.

Ответ : дуб летний, клен остролистный, клен гиннала, боярышник сибирский, калина обыкновенная и др.

7. Назовите листья простые цельнокрайние.

Ответ : дуб, жимолость татарская, крушина ломкая и др.

8. Назовите листья с зубчатым краем листовой пластинки.

Ответ : тополь бальзамический, липа мелколистная (в нижней половине цельнокрайняя, выше - городчато-зубчатая), осина и др.

9. Назовите листья с выемчато-зубчатой формой края листовой пластинки.

Ответ : клен остролистный и др.

10. Назовите листья с пильчатым краем листовой пластинки.

Ответ : береза бородавчатая, рябина обыкновенная, бузина красная, клен гиннала, клен татарский и др.

11. Каковы формы листовых пластинок у дуба летнего, березы бородавчатой, клена остролистного, липы мелколистной?

Ответ : обратнояйцевидная, треугольно-яйцевидная, округлая, яйцевидная.

12. У каких листьев основание листовой пластинки имеет сердцевидную форму?

Ответ : у липы мелколистной, клена остролистного и др.

13. Какие листья при основании неравнобокие?

Ответ : листья вяза гладкого и др.

14. В чем сходство и отличие листьев березы бородавчатой и березы пушистой?

Ответ : сходство - листья простые, черешковые, с перистым жилкованием, длина одинаковая; отличие - форма листовой пластинки у березы бородавчатой чаще треугольно-яйцевидная или ромбическая, основание клиновидное или усеченное, реже округленное, а у березы пушистой форма листовой пластинки - яйцевидная или овальная, основание округлое, сердцевидное, реже суженное. Форма верхушки листа березы бородавчатой длиннозаостренная, а у березы пушистой - короткозаостренная. Форма края у березы бородавчатой остропильчатая, а у березы пушистой - крупнопильчатая. У березы бородавчатой листья голые, а у пушистой - молодые листья густо опушены и на черешке опушение сохраняется долго.

Хвойные породы

Листья хвойных пород бывают чаще всего в виде хвои, реже в виде чешуй (кипарис, туя). Они могут располагаться на побегах спирально (поодиночно, попарно, пучками, двурядно), например: ель, сосна, сибирский кедр, пихта; супротивно (крест-накрест), например: кипарис, туя западная; мутовчато (трех-четырехчленными мутовками), например: можжевельник. У одних хвойных пород побеги, на которых располагаются листья, разделяются на удлиненные и укороченные, например, сосна, сибирский кедр, лиственница); у других пород (ель, пихта) имеются только удлиненные побеги. Укороченные побеги в течение одного лета вырастают незначительно, а удлиненные - на 35 см и даже более. Иногда укороченные побеги развиваются в удлиненные.

Хвоя бывает однолетняя, мягкая, отмирающая осенью первого года (например, у лиственницы) и жесткая, долголетняя, она отмирает не раньше осени второго года.

План описания хвойных пород по хвое

1 - расположение хвои : спиральное (поодиночно, попарно, пучками, двурядно), супротивное (крест-накрест), мутовчатое (трех-четырехчленными мутовками); 2 - форма, размер и др.; 3 - цвет, блеск и другие признаки (см. табл. II).

Приведем примеры описания листьев хвойных пород в порядке вопросов плана.

Сосна обыкновенная . 1 - спиральное, хвоя парная, выходит из кожистого влагалища коричнево-серого цвета; 2 - полуцилиндрическая или полукруглая, на конце острая, по краям мелкопильчатая, жесткая, сильно скрученная; 3 - темно-зеленая с верхней выпуклой стороны, а с нижней желобчатой - голубоватая или беловатая; с нижней стороны расположены сближенные устьица.

Кедр сибирский . 1 - спиральное, по 5 штук в пучках, которые окружены желто-бурым рано опадающим влагалищем; пучки сближены между собой; хвоя расположена на побеге густо; 2 - трехгранная, по краям зазубренная, размер 11 см ; 3 - ярко или темно-зеленая, жесткая.

Лиственница сибирская . 1 - спиральное, на укороченных побегах и старых деревьях - пучками от 25 до 50 шт. в пучке, а на удлиненных и молодых деревьях поодиночно вдоль всего побега; величина хвоинок возрастает от верхушки к основанию побега, которое часто окружено венцом из наиболее длинных игл; размер хвои 30 - 35 мм ; 2 - узколинейная, плоская, к вершине немного расширена, с туповатыми концами; 3 - ярко-зеленая с сизоватым налетом, хвоя мягкая, нежная; на обеих сторонах располагаются рядами устьица.

Ель обыкновенная . 1 - спиральное, поодиночно вокруг побега и направлена во все стороны; 2 - четырехгранная, короткая, жесткая, тонкая, колючая, длина - 15 - 25 мм ; 3 - темно-зеленая, блестящая, сидит густо, приподнята вверх.

Пихта сибирская . 1 - спиральное, поодиночно, направлена на две противоположные стороны гребешкообразно; 2 - плоская, с ребром посередине и двумя белыми полосками устьичных рядов; длина до 30 мм ; 3 - верхняя сторона темно-зеленая, блестящая, нижняя - бледнее; у молодых пихтовых побегов светлый, желтовато-зеленый цвет; хвоя мягкая, узкая, сидит густо; конец притупленный с выемкой, поэтому хвоя не колючая.

Вопросы для повторения

Чем отличается хвоя кедра сибирского от сосны обыкновенной?

Ответ : хвоя кедра гораздо длиннее, мягче, чем у сосны, и располагается пучками из пяти хвоинок (у сосны - из двух хвоинок).

2. С какой хвойной породой имеет некоторое сходство по форме хвои лиственница сибирская?

Ответ : с елью, но хвоя лиственницы значительно уже и длиннее, а кроме того мягкая и имеет более светлый тон.

3. Чем отличается по хвое пихта от ели?

Ответ : хвоя пихты имеет резко выраженные верхнюю и нижнюю стороны разной окраски, она плоская, широкая, а у ели четырехгранная и стороны трудно различить; если хвою пихты растереть между пальцами, она дает бальзамический запах, напоминающий запах лимонной корки. Расположена хвоя на побеге у пихты гребешкообразно на две противоположные стороны, а у ели во все стороны.

4. Из хвои какого дерева вырабатывают ценное эфирное масло для парфюмерной промышленности?

Ответ : из хвои пихты.

Лист — чрезвычайно важный орган растения. Лист — часть побега. Основными функциями его являются фотосинтез и транспирация. Лист характеризуется высокой морфологической пластичностью, разнообразием форм и большими приспособительными возможностями. Основание листа может расширяться в виде косых листовидных образований — прилистников с каждой стороны листа. В некоторых случаях они настолько велики, что играют определённую роль в фотосинтезе. Прилистники бываю свободными или приросшими к черешку, они могут смещаться на внутреннюю сторону листа и тогда их называют пазушными. Основания листьев могут быть превращены во влагалище, окружающее стебель и препятствующие его сгибанию.

Внешнее строение листа

Листовые пластинки различаются по размерам: от нескольких миллиметров до 10-15 метров и даже 20 (у пальм). Продолжительность жизни листьев не превышает нескольких месяцев, у некоторых — от 1,5 до 15 лет. Размер и форма листьев являются наследственными признаками.

Части листа

Лист — боковой вегетативный орган, растущий от стебля, имеющий двустороннюю симметрию и зону роста при основании. Лист обычно состоит из листовой пластинки, черешка (исключением являются сидячие листья); для ряда семейств характерны прилистники. Листья бываю простые, имеющие одну листовую пластинку, и сложные — с несколькими листовыми пластинками (листочками).

Листовая пластинка — расширенная, обычно плоская часть листа, выполняющая функции фотосинтеза, газообмена, транспирации и у некоторых видов — вегетативного размножения.

Основание листа (листовая подушка) — часть листа, соединяющая его со стеблем. Здесь находится образовательная ткань, дающая рост листовой пластинке и черешку.

Прилистники — парные листовидные образования в основании листа. Они могут опадать при развёртывании листа или сохраняться. Защищают пазушные боковые почки и вставочную образовательную ткань листа.

Черешок — суженная часть листа, соединяющая своим основанием листовую пластинку со стеблем. Он выполняет важнейшие функции: ориентирует лист по отношению к свету, является местом расположения вставочной образовательной ткани, за счёт которой растёт лист. Кроме этого, он имеет механическое значение для ослабления ударов по листовой пластинке от дождя, града, ветра и пр.

Простые и сложные листья

Лист может иметь одну (простой), несколько или множество листовых пластинок. Если последние снабжены сочленениями, то такой лист называется сложным. Благодаря сочленениям на общем черешке листа листочки сложных листьев опадают поодиночке. Однако у некоторых растений сложные листья могут опадать и целиком.

По форме цельные листья, различают как лопастные, раздельные и рассечённые.

Лопастным называю лист, у которого вырезы по краям пластинки доходят до одной четверти его ширины, а при большем углублении, если вырезы достигают более четверти ширины пластинки, лист называется раздельным. Лопасти раздельного листа называют долями.

Рассечённым называют лист, у которого вырезы по краям пластинки доходят почти до средней жилки, образуя сегменты пластинки. Раздельные и рассечённые листья могут быть пальчатые и перистые, дважды пальчатые и дважды перистые и т.д. соответственно этому различают пальчато-раздельный лист, перисторассечённый лист; непарно-перисторассечённый лист у картофеля. Он состоит из конечной доли, нескольких пар боковых долек, между которыми располагаются ещё меньшие дольки.

Если пластинка удлинённая, а доли или сегменты её треугольные, лист называют струговидным (одуванчик); если боковые доли неравновеликие, к основанию уменьшаются, а конечная доля крупная и округлая, получается лировидный лист (редька).

Что касается сложных листьев, то среди них различают тройчатосложные, пальчатосложные и перистосложные листья. Если сложный лист состоит из трёх листочков, он называется тройчатосложным, или тройчатым (клён). Если черешочки листочков прикрепляются к главному черешку как бы в одной точке, а самые листочки расходятся радиально, лист называется пальчатосложным (люпин). Если на главном черешке боковые листочки расположены с обеих сторон по длине черешка, лист называется перистосложным.

Если такой лист заканчивается наверху непарным одиночным листочком, получается, непарноперистый лист. Если же конечного нет, лист называется парноперистым.

Если каждый листочек перистосложного листа, в свою очередь, является сложным, то получается дважды перистосложный лист.

Формы цельных листовых пластинок

Сложным листом называют такой, на черешке которого имеется несколько листовых пластинок. Они крепятся к главному черешку своими собственными черешками, нередко самостоятельно, поодиночке, опадают, и называются листочками.

Формы листовых пластинок различных растений отличаются по очертанию, степени расчленённости, форме основания и верхушки. Очертания могут быть овальными, круглыми, эллиптическими, треугольными и другими. Листовая пластинка бывает удлиненной. Свободный конец её может быть острым, тупым, заострённым, остроконечным. Основание её сужено и оттянуто к стеблю, может быть округлым, сердцевидным.

Прикрепление листьев к стеблю

Листья прикрепляются к побегу длинными, короткими черешками или бывают сидячими.

У некоторых растений основание сидячего листа на большом протяжении срастается с побегом (низбегающий лист) или побег пронизывает листовую пластинку насквозь (пронзённый лист).

Форма края листовой пластинки

Листовые пластинки различают по степени рассечённости: неглубокие надрезы — зубчатые или пальчатые края листа, глубокие вырезы — лопастные, раздельные и рассечённые края.

Если края листовой пластинки не имеют никаких выемок, лист называется цельнокрайним . Если выемки по краю листа неглубокие, лист называется цельным .

Лопастной лист — лист, пластинка которого расчленена на лопасти до 1/3 ширины полулиста.

Раздельный лист — лист с пластинкой, расчленённой до ½ ширину полулиста.

Рассечённый лист — лист, пластинка которого расчленена до главной жилки или до основания листа.

Край листовой пластинки — пильчатый (острые углы).

Край листовой пластинки — городчатый (округлые выступы).

Край листовой пластинки — выемчатый (округлые выемки).

Жилкование

На каждом листе легко заметить многочисленные жилки, особенно отчётливые и рельефные на нижней стороне листа.

Жилки — это проводящие пучки, соединяющие лист со стеблем. Функции их — проводящая (снабжение листьев водой и минеральными солями и выведение из них продуктов ассимиляции) и механическая (жилки являются опорой для листовой паренхимы и защищают листья от разрывов). Среди разнообразия жилкования различают листовую пластинку с одной главной жилкой, от которой расходятся боковые ответвления по перистому или пальчатоперистому типу; с несколькими главными жилками, различающимися толщиной и направлением распределения по пластинке (дугонервный, параллельный типы). Между описанными типами жилкования существует много промежуточных или иных форм.

Исходная часть всех жилок листовой пластинки находится в черешке листа, откуда выходит у многих растений основная, главная жилка, разветвляясь потом в толще пластинки. По мере удаления от главной, боковые жилки всё утончаются. Самые тонкие большей частью находятся на периферии, а также вдали от периферии — посредине участков, окружённых мелкими жилками.

Существует несколько типов жилкования. У однодольных растений жилкование бывает дугонервным, при котором от стебля или влагалища вступает в пластинку ряд жилок, дугообразно направленных к вершине пластинки. У большинства злаков имеет место параллельнонервное жилкование. Дугонервное жилкование существует также у некоторых двудольных растений, например, подорожника. Однако и у них имеется связь между жилками.

У двудольных растений жилки образуют сильно разветвлённую сеть и соответственно этому различают жилкование сетчатонервоное, что говорит о лучшем обеспечении проводящими пучками.

Форма основания, верхушки, черешка листа

По форме верхушки пластинки листья бывают тупые, острые, заострённые и остроконечные.

По форме основания пластинки различают листья клиновидные, сердцевидные, копьевидные, стреловидные и др.

Внутреннее строение листа

Строение кожицы листа

Верхняя кожица (эпидерма) — покровная ткань на обращённой стороне листа, часто покрытая волосками, кутикулой, воском. Снаружи лист имеет кожицу (покровную ткань), которая защищает его от неблагоприятных воздействий внешней среды: от высыхания, от механических повреждений, от проникновения к внутренним тканям болезнетворных микроорганизмов. Клетки кожицы живые, по размерам и форме они разные. Одни из них более крупные, бесцветные, прозрачные и плотно прилегают друг к другу, что повышает защитные качества покровной ткани. Прозрачность клеток позволяет проникать солнечному свету внутрь листа.

Другие клетки более мелкие, в них имеются хлоропласты, придающие им зелёный цвет. Эти клетки располагаются парами и обладают способностью изменять свою форму. При этом клетки или отдаляются друг от друга, и между ними появляется щель, или приближаются друг к другу и щель исчезает. Эти клетки назвали замыкающими, а возникающую между ними щель — устьичной. Устьице открывается, когда замыкающие клетки насыщены водой. При оттоке воды из замыкающих клеток устьице закрывается.

Строение устьица

Через устьичные щели воздух поступает к внутренним клеткам листа; через них же газообразные вещества, в том числе и пары воды, выходят из листа наружу. При недостаточном обеспечение растения водой (что может случиться в сухую и жаркую погоду), устьица закрываются. Этим растения защищают себя от иссушения, так как водяные пары при закрытых устьичных щелях не выходят наружу и сохраняются в межклетниках листа. Таким образом, растения сохраняют воду в засушливый период.

Основная ткань листа

Столбчатая ткань — основная ткань, клетки которой имеют цилиндрическую форму, плотно прилегают друг к другу и расположены с верхней стороны листа (обращённой к свету). Служит для фотосинтеза. Каждая клетка этой ткани имеет тонкую оболочку, цитоплазму, ядро, хлоропласты, вакуоль. Наличие хлоропластов придаёт зелёный цвет ткани и всему листу. Клетки, которые прилегают к верхней кожице листа, вытянуты и расположены вертикально, называют — столбчатой тканью.

Губчатая ткань — основная ткань, клетки которой имеют округлую форму, расположены рыхло и между ними образуются крупные межклетники, также заполненные воздухом. В межклетниках основной ткани накапливаются пары воды, поступающие сюда из клеток. Служит для фотосинтеза, газообмена и транспирации (испарения).

Количество слоёв клеток столбчатой и губчатой тканей зависит от освещения. В листьях выросших на свету, столбчатая ткань развита сильнее, чем у листьев, выросших в условиях затемнения.

Проводящая ткань — основная ткань листа, пронизанная жилками. Жилки — это проводящие пучки, так как они образованы проводящими тканями — лубом и древесиной. По лубу осуществляется передача растворов сахара из листьев ко всем органам растения. Движение сахара идёт по ситовидным трубкам луба, которые образованы живыми клетками. Эти клетки вытянуты в длину, и в том месте, где они соприкасаются друг с другом короткими сторонами в оболочках, имеются небольшие отверстия. Через отверстия в оболочках раствор сахара переходит из одной клетки в другую. Ситовидные трубки приспособлены к передаче органического вещества на большое расстояние. Плотно по всей длине к боковой стенке ситовидной трубки прилегают живые клетки меньших размеров. Они сопутствуют клеткам трубки, и их называют клетками спутницами.

Строение жилок листа

Кроме луба в состав проводящего пучка входит и древесина. По сосудам листа, так же как и в корне, движется вода с растворёнными в ней минеральными веществами. Воду и минеральные вещества растение поглощает из почвы корнями. Затем из корней по сосудам древесины эти вещества поступают в надземные органы, в том числе и к клеткам листа.

В состав многочисленных жилок входят волокна. Это длинные клетки с заострёнными концами и утолщёнными одревесневшими оболочками. Крупные жилки листа нередко окружены механической тканью, которая целиком состоит из толстостенных клеток — волокон.

Таким образом, по жилкам идёт передача раствора сахара (органического вещества) из листа к другим органам растений, а от корня — воды и минеральных веществ к листьям. Из листа растворы движутся по ситовидным трубкам, а к листу — по сосудам древесины.

Нижняя кожица покровная ткань с нижней стороны листа, обычно несёт устьица.

Жизнедеятельность листа

Зелёные листья — органы воздушного питания. Зелёный лист выполняет важную функцию в жизни растений — здесь образуются органические вещества. Строение листа хорошо соответствует этой функции: он имеет плоскую листовую пластинку, а в мякоти листа содержится огромное количество хлоропластов с зелёным хлорофиллом.

Вещества необходимые для образования крахмала в хлоропластах

Цель: выясним, какие вещества необходимы для образования крахмала?

Что делаем: поместим два небольших комнатных растения в тёмное место. Через два три дня первое растение поставим на кусок стекла, а рядом поместим стакан с раствором едкой щёлочи (она поглотит из воздуха весь углекислый газ), и всё это накроем стеклянным колпаком. Для того чтобы воздух не поступал к растению из окружающей среды, смажем края колпака вазелином.

Второе растение также поставим под колпак, но только рядом с растением поместим стакан с содой (или кусочком мрамора), смоченными раствором соляной кислоты. В результате взаимодействия соды (или мрамора) с кислотой выделяется углекислый газ. В воздухе под колпаком второго растения образуется много углекислого газа.

Оба растения поместим в одинаковые условия (на свет).

На следующий день возьмём по листу с каждого растения и обработаем вначале горячим спиртом, промываем и действуем раствором йода.

Что наблюдаем: в первом случае окраска листа не изменилась. Темно-синим стал лист того растения, которое находилось под колпаком, где был углекислый газ.

Вывод: это доказывает, что углекислый газ необходим растению для образования органического вещества (крахмал). Этот газ входит в состав атмосферного воздуха. Воздух поступает в лист через устьичные щели и заполняет пространства между клетками. Из межклетников углекислый газ проникает во все клетки.

Образование в листьях органических веществ

Цель: выяснить, в каких клетках зеленого листа образуются органические вещества (крахмал, сахар).

Что делаем: комнатное растение герань окаймлённая поместим на трое суток в тёмный шкаф (чтобы произошёл отток питательных веществ из листьев). Через трое суток вынем растение из шкафа. Прикрепим на один из листьев конверт из чёрной бумаги с вырезанным словом «свет» и поставим растение на свет или под электрическую лампочку. Через 8-10 часов срежем лист. Снимем бумагу. Опустим лист в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт (в нём хлорофилл хорошо растворяется). Когда спирт окрасится в зелёный цвет, а лист обесцветится, промоем его водой и поместим в слабый раствор йода.

Что наблюдаем: на обесцвеченном листе появятся синие буквы (крахмал синеет от йода). Буквы появляются на той части листа, на которую падал свет. Значит, в освещённой части листа образовался крахмал. Необходимо обратить внимание на то, что белая полоска по краю листа не окрасилась. Это объясняет то, что в пластидах клеток белой полоски листа герани окаймлённой нет хлорофилла. Поэтому крахмал не обнаруживается.

Вывод: таким образом, органические вещества (крахмал, сахар) образуются только в клетках с хлоропластами, и для их образования необходим свет.

Специальные исследования учёных показали, что на свету в хлоропластах образуется сахар. Затем в результате превращений из сахара в хлоропластах образуется крахмал. Крахмал — это органическое вещество, которое в воде не растворяется.

Выделяют световую и темновую фазы фотосинтеза.

Во время световой фазы фотосинтеза происходит поглощение света пигментами, образование возбуждённых (активных) молекул, обладающих избытком энергии, идут фотохимические реакции, в которых принимают участие возбуждённые молекулы пигментов. Световые реакции протекают на мембранах хлоропласта, где находится хлорофилл. Хлорофилл является высокоактивным веществом, осуществляющим поглощение света, первичное запасание энергии и дальнейшее преобразование её в химическую энергию. В фотосинтезе принимают участие и жёлтые пигменты каротиноиды.

Процесс фотосинтеза можно представить в виде суммарного уравнения:

6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Таким образом, суть световых реакций заключается в том, что световая энергия превращается в химическую.

Темновые реакции фотосинтеза идут в матриксе (строме) хлоропласта при участии ферментов и продуктов световых реакций и приводят к синтезу органических веществ из углекислоты и воды. Для темновых реакций не нужно непосредственное участие света.

Итогом темновых реакций является образование органических соединений.

Процесс фотосинтеза осуществляется в хлоропластах, в два этапа. В гранах (тилакоидах) протекают реакции, вызываемые светом, — световые, а в строме — реакции, не связанные со светом, — темновые, или реакции фиксации углерода.

Световые реакции

1. Свет, попадая на молекулы хлорофилла, которые находятся в мембранах тилакоидов гран, приводит их в возбуждённое состояние. В результате этого электроны ē сходят со своих орбит и переносятся с помощью переносчиков за пределы мембраны тилакоида, где и накапливаются, создавая отрицательно заряженное электрическое поле.

2. Место вышедших электронов в молекулах хлорофилла занимают электроны воды ē, так как вода под действием света подвергается фоторазложению (фотолизу):

Н 2 О↔ОН‾+Н + ; ОН‾−ē→ОН.

Гидроксилы ОН‾, став радикалами ОН, объединяются: 4ОН→2Н 2 О+О 2 , образуя воду и свободный кислород, который выделяется в атмосферу.

3. Протоны Н + не проникают через мембрану тилакоида и накапливаются внутри, используя положительно заряженное электрическое поле, что приводит к увеличению разности потенциалов по обе стороны мембраны.

4. При достижении критической разности потенциалов (200 мВ) протоны Н + устремляются по протонному каналу в ферменте АТФ-синтетаза, встроенному в мембрану тилакоида, наружу. На выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии, которая идёт на синтез АТФ (АДФ+Ф→АТФ) . Образовавшиеся молекулы АТФ переходят в строму, где участвуют в реакциях фиксации углерода.

5. Протоны Н + , вышедшие на поверхность мембраны тилакоида, соединяются с электронами ē, образуя атомарный водород Н, который идёт на восстановление переносчиков НАДФ + : 2ē+2Н + =НАДФ + →НАДФ∙Н 2 (переносчик с присоединённым водородом; восстановленный переносчик).

Такими образом, активированный световой энергией электрон хлорофилла используется для присоединения водорода к переносчику. НАДФ∙Н2 переходит в строму хлоропласта, где участвует в реакциях фиксации углерода.

Реакции фиксации углерода (темновые реакции)

Осуществляется в строме хлоропласта, куда поступают АТФ, НАДФ∙Н 2 от тилакоидов гран и СО 2 из воздуха. Кроме того, там постоянно находятся пятиуглеродные соединения — пентозы С 5 , которые образуются в цикле Кальвина (цикл фиксации СО 2), Упрощённо этот цикл можно представить следующим образом:

1. К пентозе С 5 присоединяется СО 2 , в результате чего появляется нестойкое шестиугольное соединение С 6 , которое расщепляется на две трёхуглеродные группы 2С 3 — триозы.

2. Каждая из триоз 2С 3 принимает по одной фосфатной группе от двух АТФ, что обогащает молекулы энергией.

3. Каждая из триоз 2С 3 присоединяет по одному атому водорода от двух НАДФ∙Н2.

4. После чего одни триозы объединяются, образуя углеводы 2С 3 → С 6 → С 6 Н 12 О 6 (глюкоза).

5. Другие триозы объединяются, образуя пентозы 5С 3 →3С 5 , и вновь включаются в цикл фиксации СО 2 .

Суммарная реакция фотосинтеза:

6СО 2 +6Н 2 О хлорофилл энергия света →С 6 Н 12 О 6 +6О 2

Кроме углекислого газа в образовании крахмала принимает участие вода. Её растение получает из почвы. Корни поглощают воду, которая по сосудам проводящих пучков поднимается в стебель и далее в листья. А уже в клетках зелёного листа, в хлоропластах, из углекислого газа и воды при наличии света образуется органическое вещество.

Что происходит с органическими веществами, образованными в хлоропластах?

Образовавшийся в хлоропластах крахмал под воздействием особых веществ превращается в растворимый сахар, который поступает к тканям всех органов растения. В клетках некоторых тканей сахар может вновь превратиться в крахмал. Запасной крахмал накапливается в бесцветных пластидах.

Из сахаров, образовавшихся при фотосинтезе, а также минеральных солей, поглощённых корнями из почвы, растение создаёт вещества, которые ему необходимы: белки, жиры и многие другие белки, жиры и многие другие.

Часть органических веществ, синтезированных в листьях, расходуется на рост и питание растения. Другая часть откладывается в запас. У однолетних растений запасные вещества откладываются в семенах, плодах. У двулетних на первом году жизни они накапливаются в вегетативных органах. У многолетних трав вещества запасаются в подземных органах, а у деревьев и кустарников — в сердцевине, основной ткани коры и древесины. Кроме того, у них на определённом году жизни органические вещества начинают запасаться также в плодах и семенах.

Типы питания растения (минеральное, воздушное)

В живых клетках растения постоянно происходит обмен веществ и энергии. Одни вещества поглощаются и используются растением, другие выделяются в окружающую среду. Из простых веществ образуются сложные. Сложные органические вещества расщепляются на простые. Растения накапливает энергию, а в процессе фотосинтеза и освобождает её при дыхании, используя эту энергию для осуществления различных процессов жизнедеятельности.

Газообмен

Листья благодаря работе устьиц осуществляют и такую важную функцию, как газообмен между растением и атмосферой. Через устьица лист с атмосферным воздухом поступают углекислый газ и кислород. Кислород используется при дыхании, углекислый газ необходим растению для образования органических веществ. Через устьица в воздух выделяется кислород, который образовался в процессе фотосинтеза. Удаляется и углекислый газ, появившийся у растения в процессе дыхания. Фотосинтез осуществляется только на свету, а дыхание на свету и в темноте, т.е. постоянно. Дыхание во всех живых клетках органов растения происходит непрерывно. Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания.

В природе происходит обмен веществ между живым организмом и окружающей средой. Поглощение растением одних веществ из внешней среды сопровождается выделением других. Элодея, будучи водным растением, использует для питания углекислый газ, растворённый в воде.

Цель: выясним, какое же вещество выделяет элодея во внешнюю среду при фотосинтезе?

Что делаем: стебли веточек подрежем под водой (вода кипяченная) у основания и прикроем стеклянной воронкой. Пробирку, до краёв заполненную водой помещаем на трубку воронки. Это сделать в двух вариантах. Одну ёмкость поставить в тёмное место, а другую — выставить на яркий солнечный или искусственный свет.

В третью и четвёртую ёмкости добавить углекислый газ (добавить небольшое количество питьевой соды или можно подышать в трубочку) и так же один поставить в темноту другой на солнечный свет.

Что наблюдаем: через некоторое время в четвёртом варианте (сосуд, стоящий на ярком солнечном свете) начинают выделяться пузырьки. Этот газ вытесняет из пробирки воду, её уровень в пробирке вытесняется.

Что делаем: когда вода будет вытеснена газом полностью, необходимо осторожно снять пробирку с воронки. Плотно закрыть отверстие большим пальцем левой руки, а правой быстро внести в пробирку тлеющую лучинку.

Что наблюдаем: лучинка загорается ярким пламенем. Посмотрев на растения, которые поместили в темноту, увидим, что пузырьки газа из элодеи не выделяются, и пробирка осталась заполненная водой. То же самое с пробирками в первом и втором варианте.

Вывод: отсюда следует, что газ, который выделила элодея — кислород. Таким образом, растение выделяет кислород только тогда, когда есть все условия для фотосинтеза — вода, углекислый газ, свет.

Испарение воды листьями (транспирация)

Процесс испарения воды листьями у растений регулируется открыванием и закрыванием устьиц. Закрывая устьица, растение защищает себя от потери воды. Открывание и закрывание устьиц находится под влиянием факторов внешней и внутренней среды, в первую очередь температуры и интенсивности солнечного света.

Листья растений содержат много воды. Она поступает по проводящей системе от корней. Внутри листа вода продвигается по стенкам клеток и по межклетникам к устьицам, через которые уходит в виде пара (испаряется). Этот процесс легко проверить, если выполнить несложное приспособление, как показано на рисунке.

Испарение воды растением называется транспирацией. Воду испаряет поверхность листа растения, особенно интенсивно — поверхность листа. Различают транспирацию кутикулярную (испарение всей поверхностью растения) и устьичную (испарение через устьица). Биологическое значение транспирации состоит в том, что она является средством передвижения воды и различных веществ по растению (присасывающее действие), способствует поступлению углекислого газа внутрь листа, углеродному питанию растений, защищает листья от перегрева.

Интенсивность испарения воды листьями зависит от:

• биологических особенностей растений;
• условий роста (растения засушливых местностей испаряют мало воды, влажных — значительно больше; теневые растения испаряют воды меньше, чем световые; много воды растения испаряют в зной, значительно меньше — в облачную погоду);
• освещения (рассеянный свет уменьшает транспирацию на 30-40%);
• содержания воды в клетках листа;
• осмотического давления клеточного сока;
• температуры почвы, воздуха и тела растения;
• влажности воздуха и скорости ветра.

Наибольшее количество воды испаряется у некоторых видов древесных пород через листовые рубцы (рубец, оставляемый опавшими листьями на стебле), которые оказываются наиболее уязвимыми местами на дереве.

Взаимосвязь процессов дыхания и фотосинтеза

Весь процесс дыхания протекает в клетках растительного организма. Он состоит из двух этапов, в ходе которых органические вещества расщепляются на углекислый газ и воду. На первом этапе при участии специальных белков (ферментов) происходит распад молекул глюкозы на более простые органические соединения и выделяется немного энергии. Этот этап дыхательного процесса происходит в цитоплазме клеток.

На втором этапе простые органические вещества, образовавшиеся на первом этапе, под действием кислорода распадаются на углекислый газ и воду. При этом высвобождается много энергии. Второй этап дыхательного процесса протекает только с участием кислорода и в специальных тельцах клетки.

Поглощённые вещества в процессе преобразований в клетках и тканях становятся веществами, из которых растение строит своё тело. Все преобразования веществ, происходящее в организме, всегда сопровождаются потреблением энергии. Зелёное растение, как автотрофный организм, поглощая световую энергию Солнца, накапливает её в органических соединениях. В процессе дыхания при расщеплении органических веществ эта энергия высвобождается и используется растением для процессов жизнедеятельности, которые происходят в клетках.

Оба процесса — фотосинтез и дыхание — идут путём последовательных многочисленных химических реакций, в которых одни вещества преобразуются в другие.

Так, в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды, полученных растением из окружающей среды, образуются сахара, которые затем превращаются в крахмал, клетчатку или белки, жиры и витамины — вещества, необходимые растению для питания и запасания энергии. В процессе дыхания, наоборот, происходит расщепление созданных в процессе фотосинтеза органических веществ на неорганические соединения — углекислый газ и воду. При этом растение получает высвобождающуюся энергию. Эти превращения веществ в организме называют обменом веществ. Обмен веществ — один из важнейших признаков жизни: с прекращением обмена веществ прекращается жизнь растения.

Влияние факторов среды на строение листа

Листья растений влажных мест, как правило, крупные с большим количеством устьиц. С поверхности этих листьев испаряется много влаги.

Листья растений засушливых мест невелики по размеру и имеют приспособления, уменьшающие испарение. Это густое опушение, восковой налёт, относительно небольшое число устьиц и др. У некоторых растений листья мягкие и сочные. В них запасается вода.

Листья теневыносливых растений имеют всего два-три слоя округлых, неплотно прилегающих друг к другу клеток. Крупные хлоропласты расположены в них так, что не затеняют друг друга. Теневые листья, как правило, более тонкие и имеют более тёмную зелёную окраску, так как содержат больше хлорофилла.

У растений открытых мест мякоть листа насчитывает несколько слоев, плотно прилегающих друг к другу столбчатых клеток. В них содержится меньше хлорофилла, поэтому световые листья имеют более светлую окраску. Те и другие листья иногда можно встретить и в кроне одного и того же дерева.

Защита от обезвоживания

Наружная стенка каждой клетки кожицы листа не только утолщена, но и защищена кутикулой, которая плохо пропускает воду. Защитные свойства кожицы значительно повышаются при образовании волосков, которые отражают солнечные лучи. Благодаря этому нагревание листа понижается. Всё это ограничивает возможность испарения воды с поверхности листа. При недостатке воды закрывается устьичная щель и пар не выходит наружу, накапливаясь в межклетниках, что приводит к прекращению испарения с поверхности листа. Растения жарких и сухих мест обитания имеют небольшую пластинку. Чем меньше поверхность листа, тем меньше опасность излишней потери воды.

Видоизменения листьев

В процессе приспособления к условиям окружающей среды листья у некоторых растений видоизменились потому, что стали играть роль не свойственную типичным листьям. У барбариса часть листьев видоизменились в колючки.

Старение листьев и листопад

Листопаду предшествует старение листьев. Это значит, что во всех клетках снижается интенсивность жизненных процессов — фотосинтеза, дыхания. Уменьшается содержание уже имеющихся в клетках важных для растения веществ и сокращается поступление новых, в том числе и воды. Распад веществ преобладает над их образованием. В клетках накапливаются ненужные, и даже вредные продукты, их называют конечными продуктами обмена веществ. Эти вещества удаляются из растения при сбрасывании листьев. Наиболее же ценные соединения по проводящим тканям оттекают из листьев в другие органы растения, где откладываются в клетках запасающих тканей или сразу используется организмом для питания.

У большинства деревьев и кустарников в период старения листья меняют окраску и становятся жёлтыми или багряными. Это происходит потому, что хлорофилл разрушается. Но помимо него в пластидах (хлоропластах) имеются вещества желтого и оранжевого цвета. Летом они были, как бы замаскированы хлорофиллом и пластиды имели зелёный цвет. Кроме того, в вакуолях накапливаются другие красящие вещества жёлтого или красно-малинового цвета. Вместе с пигментами пластид они определяют окраску осенних листьев. У некоторых растений листья сохраняют зелёный цвет до отмирания.

Ещё до того как с побега упадёт лист, в его основании на границе со стеблем формируется слой пробки. Наружу от него образуется отделительный слой. Со временем клетки этого слоя оделяются друг от друга, так как ослизняется и разрушается межклеточное вещество, которое их соединяло, а иногда и оболочки клеток. Лист отделяется от стебля. Однако некоторое время он ещё сохраняется на побеге благодаря проводящим пучкам между листом и стеблем. Но наступает момент нарушения и этой связи. Рубец на месте отделившегося листа покрыт защитной тканью, пробкой.

Как только листья достигают предельных размеров, начинаются процессы старения, ведущие, в конце концов, к отмиранию листа — его пожелтение или покраснение, связанное с разрушением хлорофилла, накоплением каротиноидов и антоцианов. По мере старения листа снижается также интенсивность фотосинтеза и дыхания, деградируют хлоропласты, накапливаются некоторые соли (кристаллы оксалаты кальция), из листа оттекают пластические вещества (углеводы, аминокислоты).

В процессе старения листа близ его основания у двудольных древесных растений формируется так называемый отделительный слой, который состоит из легко расслаивающейся паренхимы. По этому слою лист и отделяется от стебля, причём на поверхности будущего листового рубца заранее образуется защитный слой пробковой ткани.

На листовом рубце заметны в виде точек поперечные сечения листового следа. Скульптура листового рубца различна и является характерным признаком для систематики лепидофитов.

У однодольных и травянистых двудольных отделительный слой, как правило, не образуется, лист отмирает и разрушается постепенно, оставаясь на стебле.

У листопадных растений опадение листьев на зиму имеет приспособительное значение: сбрасывая листья, растения резко уменьшают испаряющую поверхность, защищаются от возможных поломок под тяжестью снега. У вечнозелёных растений массовый листопад приурочен обычно к началу роста новых побегов из почек и поэтому происходит не осенью, а весной.

Осенний листопад в лесу имеет важное биологическое значение. Опавшие листья — хорошее органическое и минеральное удобрение. Ежегодно в на их лиственных лесах опавшие листья служат материалом для минерализации, производимой почвенными бактериями и грибами. Кроме того, опавшая листва стратифицирует семена, опавшие до листопада, предохраняет корни от вымерзания, препятствует развитию мохового покрова и т.д. некоторые виды деревьев сбрасывают не только листву, но и годовалые побеги.

Лист

Функции листа: фотосинтез, газообмен, испарение, запас питательных веществ, вегетативное размножение.

На черешке каждого простого листа только одна листовая пластинка. А сложные листья имеют несколько расположенных на одном черешке листовых пластинок, которые именуют листочками.

У сложных листьев на одном черешке расположено несколько листовых пластинок - листочков. У простых листьев листовая пластинка во время листопада отпадает вместе с черешком, а у сложных - отдельные листочки, составляющие лист, могут опадать раньше, чем черешок.

Листорасположение.

Очерёдное (последовательное) - листья располагаются по одному (в очередь) на каждый узел (берёза, яблоня, роза, традесканция, циссус, пеларгония).

Супротивное - листья располагаются по два на каждом узле; либо двумя рядами (сирень, яснотка, мята, жасмин, фуксия).

Мутоовчатое - листья располагаются по три и более на каждом узле стебля - мутовке. Как и супротивные листья, мутовки могут быть перекрёстными (элодея, вороний глаз, олеандра).

Розеточное - листья, расположенные в розетке - все листья находятся на одной высоте и расположены по кругу (камнеломка, хлорофитум, агава).

Формы листовых пластинок.

округлая - ольха, осина; эллиптический - смолёвка, купена; продолговатый - ирга; ланцетный - персик, икотник; узкояйцевидный - тополь; обратноузкояйцевидный - ива ушастая; яйцевидный - вишня, ирга, айва; обратнояйцевидный - лещина, календула.

Лист,его функция и особенности морфологического строения. Продолжительность жизни и размеры листьев. Гетерофилия разнолистность и листовая мозаика. Возможные метаморфозы листа с примерами.

Лист - боковой орган растений, обладающий плоскостной симетрией, основной ф-ией которого является фотосинтез.

Функции листа: фотосинтез, газообмен, испарение, запас питательных веществ, вегетативное размножение.

У любого листа в морфологии растений есть две стороны: абаксиальная и адаксиальная.

Абаксиальная сторона - сторона бокового органа побега растения, обращённая при закладке от конуса нарастания (вершины) побега. Другие названия - спинная сторона, дорзальная сторона. Противоположная ей сторона называется адаксиальной. Другие названия - брюшная сторона, вентральная сторона.

У растений с листьями, опадающими на зиму, каждый лист живет не больше, обычно же меньше одного вегетационного периода, т. е. несколько месяцев. У вечнозеленых растений каждый отдельный лист тоже недолговечен; он живет у большинства 1,5-5 лет, лишь у немногих - до 15 лет.

Поразительной долговечностью отличаются листья африканской вельвиччии (тумбоа); это оригинальное растение несет на невысоком (до 1 м) толстом стволе лишь одну пару листьев; лентовидные листья достигают 2 и даже 3-4 м длины, живут свыше 100 лет, постепенно отмирая на своей вершине и нарастая у основания.

Листовая мозаика - явление, при котором листья расположены в пространстве на побегах одной особи таким образом, что их пластинки не затеняют друг друга, она позволяет растению более рационально использовать падающий на него солнечный свет.

Разнообразие форм листьев на одном и том же растении называется разнолистностью или гетерофилией. Листья различной формы располагаются в разных частях побега или на одной и той же части. пример - водяной лютик.

Метаморфозы. колючки - кактус. луковица - лилия. ловчие листья - венерина мухоловка. листовые колючки - боярышник. усики - горох. мешковые листья - лиана рафлоза. филлодии - морозник. ловчие листья - росянка. суккулентные листья - аллоэ.