Глава вторая. Краткие сведения о морфологии цветковых растений

Растения имеют вегетативные и генеративные органы. Вегетативные органы — лист, стебель и корень — обеспечивают поддержание жизни растения, а генеративные служат для полового (семенного) размножения.

Вегетативные органы. Корень — орган закрепления растения в грунте и орган питания. Главный, или стержневой, корень в большинстве случаев растет в направлении побега. От него идут боковые корни первого порядка, которые в свою очередь развиваются в корни второго порядка. У многих растений в начале их развития главный корень отмирает и заменяется придаточными, возникающими на корневищах и стеблях. На концах молодых корней развивается корневой чехлик. Корни растения, разрастаясь, образуют корневую систему — стержневую или мочковатую. Если главный корень сильно развит и превосходит остальные по длине и толщине, корневая система называется стержневой. В мочковатой системе главный корень или совсем не развит, или развит слабо и не выделяется в остальной массе корней. Обычно корень имеет цилиндрическую или нитевидную форму.

Корневая система обладает способностью поглощать из грунта необходимые для роста растения минеральные и органические вещества, которые всасываются корнями только в виде растворов очень низкой концентрации. Располагаются корни в грунте по-разному: у одних растений — в верхних слоях, у других — в более глубоких, у третьих — равномерно. Нормальная жизнедеятельность корней сопровождается постоянным дыханием, свойственным всем живым организмам. Когда растение дышит, оно поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Кислород, растворенный в воде, поступает в корневую систему через грунт, следовательно, грунт должен быть достаточно рыхлым.

Любителя-аквариумиста интересует в основном растение как декоративный элемент. Но следует заметить, что красота растения зависит от состояния его корней. Здоровые корни при наличии побега или почек в состоянии восстановить жизнь растения, если оно по той или иной причине зачахло. Корень растет кончиком — самой молодой своей частью: здесь клетки делятся очень быстро. Корни обычно белого цвета, но в зависимости от состава грунта их окраска может меняться от светло-желтой до темно-коричневой. У многих водных растений корневая система развита очень слабо или совсем отсутствует.

Лист состоит из листовой пластинки, черешка и влагалища. У многих растений может отсутствовать одна из этих частей, чаще всего черешок или влагалище, реже пластинка. По способу прикрепления к стеблю листья подразделяются на сидячие (не имеющие черешка), черешковые (на более или менее развитом черешке) и влагалищные (с хорошо развитым влагалищем, охватывающим часть стебля). Листья, расположенные на стебле один против другого, называются супротивными; расположенные кольцами на участках стебля — мутовчатыми; сидящие поодиночке — очередными или спиральными (рис. 7). Листья могут быть простые — с одной пластинкой, сидячие или на черешке, и сложные — с несколькими пластинками на одном черешке. Отдельные части сложного листа называются листочками. Сложные листья делятся на пальчато-и перистосложные. В первом случае пластинки прикреплены к концу черешка и расходятся веерообразно (пальчато), во втором они расположены по сторонам черешка. Пальчатосложный лист из трех листочков получил название тройчатого. Перистосложные листья делятся на парноперистые и непарноперистые.

Рис. 7 Расположение листьев на стебле: 1, 2 — очередное; 3, 4 — супротивное; 5 — мутовчатое

Листовые пластинки как простых, так и сложных листьев весьма разнообразны по форме: игольчатые — очень узкие (ширина листа равна его толщине); линейные — узкие с параллельными краями (длина их почти в 10 раз превышает ширину), ланцетовидные (длина превышает ширину в 4 раза и более); эллиптические (длина превышает ширину не более чем в 3—4 раза); овальные (длина превышает ширину не более чем в 2 раза); яйцевидноовальные — с более узкой, чем у овальных, вершиной пластин и расширенным основанием; обратно-яйцевидные — с расширенной вершиной и суженным основанием; округлые; ромбические — в виде ромба; треугольные; щитовидно-округлые — с черешком, прикрепленным к центру пластинки. Если у основания пластинки листа имеется вырез и основание его двулопастное, лист называют сердцевидным; лист с округлыми лопастями — почковидный; с заостренными — стреловидный, а с оттянутыми в стороны — копьевидный. Форма основания пластинки может быть округлой, клиновидной, острой. У листовой пластинки любые из перечисленных форм края могут быть ровными, волнистыми и зубчатыми.

Поверхность листовой пластинки у одних видов растений гладкая, у других покрыта волосками. Листья растений, произрастающих в умеренном климате, чаще бывают зеленой окраски различных оттенков, что обусловлено или наличием пигмента, или покровом из волосков. Листья субтропических и тропических растений могут иметь окраску от бледно-розовой до пурпурно-красной, от светло-коричневой до темно-коричневой, бывают они и синими. На листьях могут быть поперечные и продольные штрихи и пятна. Поверхность пластинки бывает блестящей, лоснящейся или тусклой, матовой. У одних растений листовые пластинки очень тонкие, прозрачные, у других плотные, мясистые, кожистые. Сеть жилок, проходящая по всей пластинке, имеет важное значение при определении растения. Различают листья с параллельным и сетчато-нервным жилкованием, которые подразделяются на перисто-нервные (с ответвлениями в обе стороны от заметной, сильно выдающейся средней жилки) и пальчато-нервные — с 3, 5, 7 и более жилками, расходящимися веерообразно (рис. 8). У основания черешка многих растений развиваются парные листовидные или чешуевидные образования — прилистники. Иногда они срастаются вместе, иногда бывают не сросшиеся; форма их разнообразна.

Рис. 8 Жилкование листьев: 1 — параллельное; 2 — дуговое; 3 — перистое

Назначение листьев у всех растений одно — они являются своеобразной химической лабораторией, в которой образуются сложные органические вещества, необходимые для роста и развития растений. Листовая поверхность поглощает из воздуха углекислый газ и расщепляет его на кислород и углерод. Корни всасывают из грунта растворы минеральных солей. Под влиянием солнечных лучей в листьях из углерода и воды образуются углеводы (крахмал, сахар). Этот сложный процесс называется фотосинтезом и происходит только на свету. По особым сосудам питательные вещества попадают из листьев в стебли, корни и в другие органы растения. В свою очередь корневая система подает к листьям минеральные соли. На образование питательных веществ листья расходуют незначительную часть (десятые доли процента) всей проходящей через растение воды, а остальную часть воды они выделяют через устьица, которыми покрыта кожица листьев. Через них же листья выделяют и кислород. У водных растений выделение листьями кислорода можно наблюдать при попадании в аквариум прямых солнечных лучей и при частичной замене воды: кислород выделяется в виде мелких видимых глазом пузырьков, идущих от листьев к поверхности воды.

Ученые установили, что растения имеют зеленый цвет благодаря хлорофиллу — веществу, находящемуся в их клетках. Процесс фотосинтеза без наличия хлорофилла невозможен. Если с листа любого растения снять верхнюю кожицу, можно увидеть зеленые слои хлорофиллоносной ткани. Здесь у растений происходит образование органических веществ. Отличие дыхания растений от их питания на свету состоит в том, что растения дышат непрерывно и днем и ночью, поглощая кислород и выделяя углекислый газ. Питание же растений происходит только на свету. При этом поглощается углекислый газ и выделяется кислород, в растении образуется крахмал, количество органических веществ увеличивается, образуются новые клетки. Таким образом оно растет.

Стебель является опорой для листьев и одновременно служит проводником питательных веществ от корня к листьям. Стебель имеет и другое важное значение в жизни растения: он выносит листья и цветки к свету. По направлению роста стебли могут быть прямостоячими, стелющимися и восходящими, а по очертанию на поперечном разрезе — округлыми (гладкими или ребристыми), двух-, трех- и четырехгранными (грани хорошо заметны на ощупь) или сплюснутыми. Поверхность стебля бывает гладкой, голой или с волосками, шипиками, колючками, покрывающими всю поверхность стебля или только ребра. У одних растений стебель заполнен тканью, у других полый.

На стебле располагаются почки, листья, цветки, плоды. Ростовая почка несет зачаток нового побега, цветочная — зачаток цветка. У некоторых растений ростовые почки размещены по всему стеблю, но их не всегда можно заметить. Цвет стеблей может быть от светло- до оливково-зеленого и от коричневого до пурпурно-красного.

Видоизменения стебля — клубни и корневища — отличаются от корней наличием побегов и листовых следов. У многих растений в нижней части стебля и в корневище развиваются полости, или воздухоносные камеры. Корневище растет за счет обновления листьев. Листья на нем недоразвиты и имеют вид маленьких чешуек. Корневище содержит большое количество питательных веществ и способно к размножению.

Генеративные органы. Цветок — укороченный, с ограниченным ростом побег, все части которого видоизменены в соответствии с функциями перекрестного опыления или самоопыления и плодоношения. В цветке различают вспомогательные части — покровы цветка и нектарник, а также части, связанные с половым размножением, — тычинки и пестик (или пестики). Стеблевая часть цветка называется цветоножкой, а верхняя, расширенная — цветоложем, которое является местом прикрепления остальных частей цветка. На цветоножке у некоторых растений развиваются мелкие листочки — прицветники (рис. 9).

Рис. 9 Цветки водных растений: 1 — апоногетон; 2 — горец; 3 — эйхорния; 4 — балделлия; 5 — эхинодорус; 6 — перистолистник; 7 — людвигия; 8 — нимфойдес; 9 — криптокорина; 10 — кувшинка; 11 — гетерантера

Полный цветок имеет чашечку и венчик. Чашечка, как правило, зеленая, состоит из свободных или частично сросшихся чашелистиков. Венчик обычно яркоокрашенный, состоит из свободных или сросшихся лепестков. Иногда венчик совсем не окрашен или окрашен неярко (например, у ветроопыляемых растений). Тычинки и пестик (или пестики) образованы одним или несколькими плодолистиками.

Чашечка и венчик составляют вместе околоцветник, или покровы цветка. От строения и разнообразия его частей зависит и внешний вид цветка. Околоцветник с чашечкой и венчиком, окрашенными в разный цвет, называют двойным, а одинаково окрашенными — простым.

В зависимости от того, срастаются или нет между собой чашелистики, чашечка бывает сростнолистной или раздельнолистной. Нижняя, сросшаяся часть чашелистиков образует трубочку чашечки. Венчик бывает свободнолепестный или сростнолепестный.

Тычинки — мужские половые органы цветка — состоят из тычиночной нити и пыльников, в которых образуется пыльца. При созревании пыльники раскрываются и пыльца из них высыпается.

Пестик — женский половой орган цветка. Важнейшая его часть — завязь с семяпочками. По положению на цветоложе различают верхнюю, среднюю (полунижнюю) и нижнюю завязи. Завязь называется верхней, если она свободно сидит на выпуклом, плоском или вогнутом цветоложе выше основания околоцветника. Средняя завязь до половины срастается с цветоложем, а верхняя половина ее остается свободной. Нижняя завязь образуется при полном срастании завязи с цветоложем ниже основания околоцветника. Завязь может быть одно-, двух- и много гнездной. Одногнездная не разделена на камеры, а двух-, трех-, многогнездная разделена перегородками; в завязи (или отдельном гнезде) находятся одна, две или много семяпочек, из которых впоследствии развиваются семена.

Верхняя часть пестика вытянута в столбив, короткий или очень длинный. Самая верхняя часть столбика обычно расширена и называется рыльцем. Столбиков может быть один, два или несколько. Бывают растения, у которых столбиков нет, а рыльца сидят непосредственно на завязи. Такие рыльца называют сидячими. Кроме того, рыльце может быть цельным, двураздельным или многораздельным; величина рылец разнообразна.

Нектарники — железистые образования, помещающиеся обычно в глубине цветка. Они выделяют сахаристый сок — нектар, из-за которого насекомые и посещают цветки. По внешнему виду нектарники представляют собой небольшие возвышения. У некоторых растений нектар скопляется в особом выросте, называемом шпорцем. Цветки бывают обоеполые, когда они имеют тычинки и пестики, и однополые, если они имеют или только тычинки, или только пестики. Различают цветки правильные, или актиноморфные (если через них можно провести несколько плоскостей симметрии), и неправильные, или зигоморфные (если через них можно провести только одну плоскость симметрии). Неправильные цветки бывают двугубые, язычковые. Встречаются и асимметричные цветки, через которые нельзя провести ни одной плоскости. Другими словами, околоцветник, а также весь цветок называют правильным, если все его части более или менее одинаковы по величине и форме, и неправильным, если лепестки или чашелистики неодинаковы. Размеры цветков водных растений различны, от 1 мм до 30 см в диаметре. Самые крупные цветки обычно бывают одиночные. Цветки могут быть собраны и в соцветия. Формы соцветий разнообразны: простой и сложный колос, простой и сложный зонтик, кисть, корзинка и др. (рис. 10).

Рис. 10 Распространенные типы соцветий: 1 — кисть; 2 — метелка; 3 — простой колос; 4 — сложный колос; 5 — головка; 6 — простой зонтик; 7 — корзинка; 8 — сложный зонтик; 9 — початок

Опыление растений. Растения, у которых пыльца из пыльника попадает на рыльце одного и того же цветка, называют самоопыляющимися, а процесс этот — самоопылением. Если пыльца с одного цветка переносится на рыльце пестика цветка другого растения, такое опыление называется перекрестным. В природе существуют однополые водные растения, у которых цветки имеют только пестичное или тычиночное строение, например телорез алоэвидный.

Плод, развиваясь из завязи, может содержать одно или несколько семян. Различают плоды сочные, у которых весь околоплодник или часть его мясистая, и сухие — с деревянистым, кожистым и другими околоплодниками (рис. 11). Последние подразделяют на односемянные и многосемянные. К односемянным относятся орех с плотной семенной оболочкой, семянка с кожистой семенной оболочкой, зерновка с тонкой кожистой оболочкой, срастающейся с околоплодником. К многосемянным относится коробочка, образованная срастанием нескольких плодолистиков и вскрывающаяся по створкам. Коробочки очень разнообразны. Некоторые имеют внутреннюю продольную перегородку и называются стручком, если длина плода превышает ширину его в 4 раза и более. Во многих случаях встречаются ложные плоды, в образовании которых, кроме плодолистиков, принимают участие и другие части цветка.

Рис. 11 Плоды некоторых растений: 1 — кубышка желтая; 2 — водный орех плавающий; 3 — стрелолист обыкновенный; 4 — пузырчатка обыкновенная