Лабораторная работа № 4.

Тема: «Метаморфозы листа, побега и корня».

Цель работы: познакомиться с различными метаморфозами вегетативных органов

Материал: живой или гербаризированный с метаморфизированными листьями - растение опунции (р.Оpuntia) или эхинокактуса (р.Echinocactus), побеги барбариса (р.Berberis), чертополоха (р.Carduus), гороха (р. Pisum); с метаморфизированными побегами – луковица лука (р.Аlliuт), клубнелуковица шпажника (р.Gladiolus) или безвременника (р. Colchicum), усы (плети) земляники (р. Fragaria) или корневища пырея (Agropyron repens) и ландыша (Convallaria majalis), столон и клубень картофеля (Solanum tuberosum), побеги огурца (Cucumis sativus) и боярышника (р.Crataegus); с метаморфизированными корнями - клубни георгина (р.Dahlia), побеги повилики (р.Cuscuta) с гаусториями и плюща (р.Hedera) с прицепками.

Теоретичекая часть

Основные вегетативные органы растения – корень, стебель и лист (побег), приспосабливаясь к новым функциям или к новым особым условиям среды, могут метаморфизироваться (видоизменяться, преобразовываться) до неузнаваемости. Метаморфизированные органы подразделяют на две группы: гомологичные и аналогичные.

Гомологичными называют органы, которые имеют одинаковое происхождение, т.е. происходят от одного из основных органов – корня, стебля, листа (или побега). Гомологичные органы могут быть совершенно различны по функции, по форме, по строению. Например, колючка барбариса, усик гороха, ловчие аппараты насекомоядных растений, почечная чешуйка, чешуя луковицы, лепесток, тычинка и пестик цветка – гомологичные органы.

Рис. 18. Гомологичные органы листового происхождения.

А – ловчий аппарат непентеса (Nepenthes raflesiaпа); Б – колючки акации белой (Robinia pseudoacacia); В – колючки барбариса (Berberis amurensis);

Г – усик чины (Lathyrus aphaca)

Все они листового происхождения (рис. 18). Сюда же можно отнести своеобразные видоизменения листьев некоторых тропических лиан - вместилища для запасания воды, в которую бывают погружены придаточные корни.

Гомологичными органами являются сочное корневище ландыша и корневище пырея ползучего, усы (плети) земляники, луковица лука, клубнелуковица шпажника, столон и клубень картофеля. Все они побегового происхождения (рис.19). К этой группе нельзя отнести корнеплод, поскольку он корнестеблевого происхождения.

Стебель самостоятельно, т. е. без участия листьев или корня, дает немного видоизменений. Наиболее известное видоизменение стеблевого происхождения – кладодий, или филлокладий.

Аналогичными называют органы, которые имеют общее сходство формы, возникшее на основе выполнения сходной функции или приспособления к однородным условиям, но не общего происхождения.

Аналогичными органами, например, являются: лист шиповника, филлокладий иглицы и воздушные корни орхидеи тенофиллум, так как все они выполняют функции листа и имеют листовидную форму, хотя происхождение у всех различное.

Клубень картофеля (стеблевого происхождения), корнеплод свеклы (корнестеблевого происхождения) и клубень георгина (корневого происхождения) – аналогичные органы, выполняющие запасающую функцию.

Рис. 19. Гомологичные органы побегового происхождения:

/ – подземные; // – надземные. А- корневище пырея (Agropyron repens); Б –корневище ириса (Iris germanica), В – клубнелуковица шафрана (Crocus sativus); Г – луковица лука (Allium сера); Д – клубни картофеля (Solanum tuberosum); E – клубень кольраби (Brassica oleraceae); Ж – усик винограда (Vitis vinifera); З – колючка гледичии (Gleditschia triacanthos):

1 – сухая чешуя, 2 – сочная чешуя, 3 – почка, 4 – донце, 5 – придаточные корни, 6 – клубень, 7 – столон, 8 – перидерма, 9 – почка, 10 – кора и наружная флоэма, 11 – камбий, 12 – ксилема и внутренняя флоэма, 13 – сердцевина

Задания

1. Проанализировать на живом и гербаризированном материале метаморфизированные органы побегового, листового и корневого происхождения. Зарисовать их и обозначить.

2. Разделить все рассмотренные растения на группы с аналогичными органами и составить их списки.

Практическая часть

С метаморфозами побега знакомятся на примере луковицы лука, клубнелуковицы шпажника или безвременника, корневищ пырея и ландыша, колючки боярышника, усика огурца, усов земляники или лапчатки, столона и клубня картофеля. Побеговое происхождение рассмотренных видоизменений доказывают следующие признаки: наличие листьев и листовых рубцов, узлов и междоузлий, почек в пазухе листьев или рядом с листовым рубцом.

В качестве примера рассматривают клубень картофеля. На его поверхности легко заметить листовые рубцы и глазки. В каждом глазке находятся 2-3 почки, одна из которых при благоприятных условиях прорастает в новый побег. Соединив все глазки одной линией, получают спираль. Следовательно, клубень картофеля является видоизмененным побегом с очередным (спиральным) листорасположением.

Сравнивают между собой строение луковицы и клубнелуковицы. Отмечают, что различия между ними чисто количественные: стеблевая часть у луковицы (донце) редуцирована, запасные продукты сосредоточены в видоизмененных листьях (сочных чешуях), а у клубнелуковицы стеблевая часть хорошо выражена и в ней откладываются запасные продукты.

Зарисовывают все рассмотренные видоизменения побега, обозначают их части и записывают характеристику. По этой же схеме изучают метаморфозы листа и корня.

Далее выделяют группы растений с аналогичными органами. Например, растения, имеющие органы – вместилища запасных продуктов; растения, имеющие колючки, и т. д. Составляют списки этих групп с указанием происхождения метаморфизированного органа.

Вопросы для самоконтроля

1. По какому признаку выделяют гомологичные органы и аналогичные?

2. Всегда ли гомологичные органы не похожи по форме и строению друг на друга?

3. Чем доказать, что клубень картофеля и луковица лука являются видоизмененными побегами?

4. Как отличить луковицу от клубнелуковицы?

5. Из каких органов могут образоваться колючки, усики?

6. Корнеплод и корневой клубень гомологичные органы или аналогичные?

7. Какие бывают видоизменения стебля?