Budowa roślin okrytonasiennych oraz funkcja niektórych organów
Powiązanie budowy ze środowiskiem oraz funkcją w oparciu o organy roślin okrytonasiennych.
Charakterystyka okrytonasiennych:
Rośliny należące do tej gromady, należą do dużej grupy telomowych, która liczy blisko 300 tysięcy różnych gatunków, w tym drzewa, krzewy i byliny. Jest to najliczniejsza grupa roślin na świecie.
Rośliny okrytozalążkowe dzielimy na dwie duże grupy: jednoliścienne oraz dwuliścienne. Charakterystyczną cechą tych organizmów jest ułożenie zalążków w słupku. Znajduje się nim zalążnia, która powstaje w wyniku połączenia się owocolistków. Z zalążków po zapłodnieniu powstają nasiona. Z zalążni wykształca się owocnia, czyli struktura okrywająca powstałe nasiona.
Proces zapłodnienia polega na wprowadzeniu łagiewki pyłkowej, która w swoim wnętrzu posiada dwa plemniki, do woreczka zalążkowego. Jeden z plemników zapładnia żeńską komórkę płciową a drugi zlewa się z jądrem wtórnym, z którego wykształca się materiał zapasowy zarodka, najczęściej bielmo. Zapłodnienie w którym biorą udział dwa plemniki nazywamy zapłodnieniem podwójnym.
U roślin okrytozalążkowych gametofit, czyli pokolenie płciowe, rozwija się na sporoficie. Jest on bardzo zredukowany, gdyż w męskim pokoleniu mogą występować zaledwie dwie komórki, generatywna i wegetatywna, a w pokoleniu żeńskim występuje osiem komórek, stanowiących woreczek zalążkowy.
Budowa kwiatu u okrytozalążkowych.
Elementami kwiatu są słupki oraz pręciki a także okwiat, który w zależności od gatunku może być bardzo różnie wykształcony. Większość kwiatów jest owadopylna, aczkolwiek występują gatunki wiatropylne, wiele jest zoochorów ( zapylanych przez zwierzęta), spotyka się tez rośliny zapylane z pomocą kropel wody.
W porównaniu do roślin nagozalążkowych u okrytonasiennych występuje znaczne zróżnicowanie tkanek.
W tkance przewodzącej, zwanej ksylemem, występuje szereg naczyń oraz cewek. Tkanka miękiszowa znacznie się tu różnicuje, występuje kilka jej rodzajów oraz typów. Znaczne zróżnicowanie występuje także wśród narządów takich jak pęd, korzeń, kwiat czy liście. Cechy te wpływają na znaczne zdolności przystosowawcze, dzięki którym stało się możliwe opanowanie wszystkich siedlisk ziemi. Rozwój roślin okrytozalążkowych nastąpił w okresie kredy, od tamtej pory grupa ta stała się dominującą grupa roślin na Ziemi.
Według licznych badań, rośliny nagozalążkowe pojawiły się nieco wcześniej, a niektóre ich grupy dały początek roślinom okrytozalążkowym.
Powiązanie budowy organów z funkcją, którą spełniają.
Rolą korzenia jest przytwierdzenie rośliny do podłoża oraz utrzymywanie jej w odpowiedniej pozycji, zazwyczaj pionowej. Druga funkcja korzenia oprócz funkcji mechanicznej jest pobieranie z gleby wody wraz z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi. U niektórych roślin, korzeń może spełniać rolę spichrzową , tak jak np. u buraka, marchwi czy selera. Niektóre gatunki roślin dzięki korzeniu mogą się rozmnażać ( storczyk, georginia).
Tropikalne rośliny używają odpowiednio przekształconego korzenia do prowadzenia procesu wymiany gazowej.
Korzenie mogą przekształcać się też w korzenie podporowe, które pozwalają na utrzymywanie rośliny w podłożu mulistym, a także w korzenie czepne ( u bluszczu) , niektórych gatunków występują korzenie asymilacyjne ( epifity).
W korzeniu możemy wyróżnić kilka stref wzrostowych, które formują się już w czasie kiełkowania oraz wyrastania tego organu.
Pierwsza z nich to stożek wzrostu, utworzony głównie z komórek intensywnie się dzielących, nawet przez cały okres życia rośliny. Dzięki tym komórkom możliwe jest stałe wzrastanie korzenia. Komórki stożka korzeniowego dają początek tkankom korzenia. Stożek korzeniowy okryty jest czapeczką, chroniącą przed mechanicznymi uszkodzeniami. Budują ja głównie komórki miękiszowe, które pokryte są śluzowatą wydzieliną, ułatwiającą ruch pomiędzy cząsteczkami gleby.
Stożek wzrostu przechodzi następnie w strefę wydłużeniową. Strefa ta charakteryzuje się bardzo szybkim wzrostem komórek, które osiągają w bardzo krótkim czasie postać dojrzałą.
Obie te strefy zapewniają stały wzrost korzenia w glebę, co pozwala przytwierdzić roślinę w podłożu.
Nad strefą wydłużania się komórki ostatecznie się różnicują i przyjmują odpowiednie kształty i cechy morfologiczne, charakterystyczne dla danej tkanki.
Ostateczne różnicowanie się komórek następuje w strefie włośnikowej. Włośniki są to wyrostki skórki, które uwypuklają się w charakterystyczny sposób, tworząc wyrostek.
W tej strefie odbywa się głównie wchłanianie wody i soli mineralnych.
Woda dostaje się do wodniczek znajdujących się w komórkach włośników. Pobieranie wody odbywa się na zasadzie oddziaływań osmotycznych. Dzięki włośnikom następuje kilkukrotne zwiększenie się powierzchni chłonnej. Czas trwania włośnika jest zazwyczaj krótki. Po pewnym czasie ulega on obumarciu a dzięki temu wzbogaca glebę w związki odżywcze. Ze strefy wzrostu wyrastają stale nowe włośniki, które w miarę przesuwania się korzenia do gleby zajmują zawsze właściwą pozycję.
Strefa włośników przechodzi następnie w strefę wyrośniętą. W tej strefie korzeń może się rozgałęziać i tworzyć liczne korzenie boczne. Dzięki tej partii korzeń może spełniać rolę mechaniczną oraz fizjologiczną, gdyż przewodzi związki odżywcze, które wchłonęły włośniki.
Czasami dostęp do wody wymaga znacznego wzrostu korzenia w głąb gleby oraz wielu rozgałęzień. U niektórych roślin rozwój korzenia może być bardzo znaczny a w jego wyniku powstaje bardzo skomplikowany system korzeniowy.
Na przekroju poprzecznym korzenia wyróżniamy, idąc od najbardziej zewnętrznej strony, następujące warstwy:
- epiblemę,
Jest to warstwa, spełniająca głównie funkcje ochronna. Jej komórki są znacznie wydłużone, z epiblemy wychodzą włośniki.
- walec osiowy i korę pierwotną,
W korze pierwotnej występują głównie komórki miękiszu . jest to bardzo szeroka warstwa, zbudowana z komórek żywych parenchymy ze znaczną ścianą celulozową. Rolą miękiszu w korze pierwotnej jest pobieranie wody wraz z solami mineralnymi z włośników oraz odprowadzanie jej w okolice walca osiowego. Inna nazwa dla miękiszu kry pierwotnej to miękisz chłonny.
- endoderma ( śródskórnia),
W tej warstwie występuje tylko jeden czerep ściśle ułożonych komórek. Ich ściany korkowacieją i grubieją, u niektórych roślin mogą nawet ulegać drewnieniu.
W takiej warstwie silnie zgrubiałych komórek mogą pozostawać komórki z cienkimi ścianami, które spełniają rolę przepustową. Warstwa ta reguluje ilość dostającej się do walca osiowego wody.
- okolnica ( perycykl),
Jest to pierwsza warstwa walca osiowego. Komórki tej warstwy dzielą się pomimo, iż są dojrzałe. Dzięki nim możliwe jest tworzenie się bocznych korzeni. Pod walcem osiowym występują wiązki przewodzące, które w zależności od gatunku mogą przyjmować różne ułożenie ( naprzemienne, promieniste i in.). Rolą walca osiowego jest doprowadzanie wody i soli mineralnych do łodygi.
Korzeń przyrasta na grubość dzięki kambium. Tkanka ta lokalizuje się pomiędzy drewnem a łykiem i tworzy kolejne warstwy łyka i drewna wtórnego.
Drugim rodzajem tkanki twórczej jest miazga korkotwórcza, czyli fellogen, jej rolą jest tworzenie korka.
Łodyga stanowi łącznik pomiędzy korzeniem a pozostałymi elementami rośliny ( kwiatami, liśćmi, owocami), gdyż przewodzi wodę oraz sole mineralne z korzenia do wyżej położonych partii rośliny. Łodyga przewodzi substancje także w kierunku odwrotnym tzn. związki wytworzone w czasie fotosyntezy przeprowadza do niższych części rośliny, w tym także do korzenia.
W łodydze zlokalizowane są tkanki przewodzące, które tworzą wraz z innymi wiązkami przewodzącymi, cały system przewodzący w roślinie.
W obrębie łodygi tworzą się liście, owoce i kwiaty. Łodyga pozwala na wydłużanie się całe rośliny. Liczne rozgałęzienia boczne pozwalają na utrzymywanie liści w bardzo korzystnych położeniach, które umożliwiają swobodne zachodzenie procesu fotosyntezy. Czasami w łodygach znajdują się chloroplasty, dzięki którym może zachodzić w nich proces asymilacji. W łodydze są gromadzone i przechowywane związki zapasowe. Dzięki łodygom podziemnym możliwe jest rozmnażanie wegetatywne.
Na samym szczycie łodygi występuje pączek. Strukturę te buduje stożek wzrostu, zawiązki liści oraz zawiązki bocznych pączków. Listki położone niżej okrywają nowo tworzące sieliście, pączki oraz stożek wzrostu.
W stożku wzrostu komórki dzielą się intensywnie i tworzą stale nowe komórki, a tym samym zawiązki liściowe oraz nowe pączki. Łodygi możemy podzielić na podziemne, zdrewniałe oraz zielne.
Łodyga podziemna może przypominać korzenie, ale przy uważniejszym przyjrzeniu się jej można zauważyć pączki, okryte listkami oraz międzywięźla, a wzrost odbywa się zazwyczaj w kierunku równoległym do gleby.
W przekroju poprzecznym łodygi możemy wyróżnić skórkę oraz korę pierwotną i oczywiście walec osiowy.
- skórka,
Zbudowana jest ona z komórek żywych, ściśle do siebie przylegających. Komórki te posiadają celulozowe ściany. Komórki położone najbardziej na zewnątrz skórki mają kontakt z atmosferą, są znacznie grubsze oraz wysycane kutyną, która zapobiega nadmiernemu parowaniu.
- kora pierwotna,
Korę pierwotną buduje kolenchyma, nazywana inaczej zwarcicą, komórki miękiszowe oraz śródskórnia. W kolenchymie i w miękiszu znajdują się plastydy, w których zachodzi proces fotosyntezy. Śródskórnia w swoich komórkach posiada skrobię, stąd jej inna nazwa „ pochwa skrobiowa”.
- walec osiowy,
Znajdują się tu wiązki przewodzące, w których łyko znajduje się po stronie obwodu walca a kambium leży po stronie środka. Pomiędzy tymi tkankami znajduje się miazga, dzięki której możliwe jest rozrastanie się wiązki.
Na obwodzie łodygi znajduje się tkanka wzmacniająca, dzięki której łodyga zyskuje giętkość oraz zabezpieczenie przed złamaniami.
Te łodygi, które zdrewniały w pierwszym roku posiadają ciągły pierścień miazgi, położony w walcu osiowym.
Podziały komórek kambium powodują powstawanie łyka oraz drewna wtórnego, dzięki którym łodyga przyrasta w obwodzie.
W pierwszym okresie wegetacyjnym w powierzchniowych warstwach tworzy się miazga korkotwórcza, produkująca korek. Komórki korka są martwe i wypełnione powietrzem, w ścianach natomiast występują znaczne ilości suberyny. Te właściwości komórek korka pozwalają na izolację łodygi oraz ochronę przed parowaniem a także na zabezpieczanie przed zbyt niskimi lub wysokimi temperaturami. W korku znajdują się jednak niewielkie wypukłości ( przetchlinki), dzięki którym możliwa jest wymiana gazowa.
W łyku oraz drewnie znajdują się promieniście ułożone promienie rdzeniowe. Są to komórki miękiszowe, które odgrywają rolę w przewodzeniu różnych związków ( wody, soli mineralnych, asymilatów) od łyka i drewna do kory pierwotnej i w kierunku odwrotnym.
U niektórych roślin w promieniach rdzeniowych oraz w korze pierwotnej gromadzone są związki zapasowe.
Istotna rolę odgrywa drewno oraz łyko. Dzięki rurkom sitowym łyko może przewodzić asymilatu, które wytwarzane są w liściach po całym ciele rośliny. Poprzez cewki drewno rozprowadza po organizmie wodę i sole mineralne. Drewno oprócz naczyń i cewek ma dodatkowe elementy, silnie zgrubiałe i zdrewniałe, które utrzymują łodygę w pionowej pozycji i zabezpieczają ją przed złamaniami.
Wyżej scharakteryzowana budowa dotyczy łodygi roślin dwuliściennych. U roślin jednoliściennych budowa ta jest nieco inna. We wnętrzu łodygi występuje parenchyma zasadnicza, o bardzo dużych komórkach. Na całym obwodzie miękiszu rozmieszczone są wiązki przewodzące. Posiadają one jednak inna budowę niż wiązki dwuliściennych. Nie posiadają one pomiędzy drewnem i łykiem, tkanki twórczej. Wiązki te otoczone są przez cienką warstwę sklerenchymy.
Liść stanowi organ asymilacyjny, transpiracyjny oraz oddechowy. Jego budowa ściśle związana jest z funkcją, która pełni. U niektórych roślin liście mogą spełniać rolę spichrzową ( u cebuli, kapusty i in.).
Rośliny pustynne gromadzą w liściach wodę, gdyż są one mięsiste i grube.
Liść rośliny dwuliściennej zbudowany jest z blaszki liściowej oraz z ogonka liściowego. Blaszka wykazuje budowę grzbietobrzuszną. Jest ona płaska i u większości roślin szeroka, dzięki czemu możliwe jest zwiększenie powierzchni działania światła oraz zwiększenie powierzchni oddechowej.
Liść z wierzchu okryty jest skórką górną a od strony dolnej występuje skórka dolna. Pomiędzy tymi warstwami znajduje się miękisz asymilacyjny, zróżnicowany na gąbczasty i palisadowy. Miękisz asymilacyjny posiada dodatkowo wiązki przewodzące. Górna i dolna skórka utworzona jest z komórek żywych o celulozowych ścianach. Po stronie dolnej liścia w komórkach skórki położone są komórki aparatów szparkowych.
Dzięki nim możliwe jest prowadzenie wymiany gazowej oraz gospodarowanie zasobami wodnymi rośliny.
Aparat szparkowy składa się z dwóch komórek, przypominających ziarna fasoli. Pomiędzy nimi leży szczelina, określana jako szparka. Pod nią leży komora powietrzna , nazywana także jamą przedechową. Łączy się ona z przestworami międzykomórkowymi, które znajdują się na całym ciele rośliny. Ruch szparek możliwy jest dzięki zmianom potencjału osmotycznego. Napęczniałe komórki uwypuklają cienkie ściany zewnętrzne. Ponieważ komórka szparkowa zawiera zgrubiałe elementy w obrębie ściany komórkowej możliwe jest powstanie szczeliny. Zmniejszenie się ciśnienia osmotycznego powoduje zamkniecie się szparki.
Tuż pod skórka liściową występuje miękisz palisadowy. Tworzą go cylindryczne komórki, które wydłużone są prostopadle do struktury liścia. Komórki te posiadają znaczną ilość chloroplastów. Miękisz palisadowy znajduje się na górze liścia, gdzie najsilniej świeci słońce.
Drugi rodzaj miękiszu tworzą komórki o kształtach nieregularnych, a dodatkowo także luźno ułożonych. Pomiędzy komórkami tej tkanki znajdują się liczne międzykomórkowe przestrzenie. Dzięki takiej budowie miękiszu możliwe jest zachodzenie cyrkulacji gazów, która konieczna jest prawidłowej asymilacji.
Komórki miękiszu gąbczastego posiadają chloroplasty, a wiec mogą również prowadzić proces fotosyntezy.
Na liściu występuje wielokrotne rozgałęzienie się wiązek przewodzących, które widoczne są jako unerwienie liścia. Dzięki niemu możliwe jest doprowadzanie do wszystkich komórek wody oraz soli mineralnych. Unerwienie blaszki liściowej zapewnia także liściu dodatkowe usztywnienie.
U roślin jednoliściennych budowa liścia jest nieco inna. Liść rośliny z tej grupy składa się z blaszki liściowej oraz z pochwy liściowej. Miękisz w tej strukturze nie jest zróżnicowany a aparaty szparkowe znajdują się na obu powierzchniach liścia. Taka budowa wynika z tego, że liście te ułożone są zazwyczaj pionowo, co wpływa na jednakowe oświetlenie z dwóch stron.
Budowa kwiatu.
Kwiat stanowi zmodyfikowany pęd, w którym doszło do przekształcenia się liści w określone elementy.
Rolą kwiatu jest przede wszystkim wytwarzanie nasion.
Wśród elementów budujących kwiat wyróżniamy : działki kielicha, płatki korony, słupkowie i pręcikowie.
Zadaniem kielicha jest ochrona pączka, w którym znajdują się wewnętrzne i delikatne elementy kwiatu. Płatki korony, bardzo różnie ubarwione przywabiają owady. Strukturami służącymi bezpośrednio do rozmnażania służą słupki oraz pręciki.
Słupkowie zbudowane jest z owocolistków, które zrastają się ze sobą. W obrębie słupka wyróżniamy: zalążnię, szyjkę a także znamię słupka, które wydziela lepiącą się ciecz, powodująca przyczepianie się pyłku.
W zalążni zlokalizowane są zalążki, które łączą się z łożyskiem zalążni poprzez sznureczki.
W budowie zalążka możemy wyróżnić ośrodek oraz dwie osłonki i przede wszystkim okienko, przez które następuje wnikniecie łagiewki pyłkowej.
W zalążku występuje jedna gameta żeńska oraz jądra komórek tworzących woreczek zalążkowy. U większości gatunków roślin okrytozalążkowych woreczek jest ośmiokomórkowy.
Na jednym z biegunów woreczka znajduje się aparat jajowy w skład którego wchodzą trzy jądra komórkowe. Jedno z nich to komórka jajowa a d pozostałe dwie to synergidy.
Na drugim biegunie leżą również trzy jądra, zwane jednak antypodami. Dwa spośród ośmiu jąder wywędrowują na środek i tworzą jądro wtórne zalążka. Jądro to w czasie zapylenia zlewa się z komórką męska i tworzy materiał zapasowy, którym jest najczęściej bielmo.
W budowie pręcika wyróżniamy pylnik oraz nitkę pręcikową. Pylnik budują dwa woreczki pyłkowe, składające się z dwóch komór. Komorach tych znajdują się ziarna pyłku, które pod względem zawartości materiału genetycznego są haploidalne.
W czasie rozwoju ziarna pyłku dochodzi do wytworzenia dwóch komórek generatywnej i wegetatywnej.
Dojrzały pyłek zostaje następnie przeniesiony na znamię zlokalizowane na słupku. W przypadku owadopylnych roślin przeniesienie pyłku możliwe jest dzięki owadom. Ziarnko pyłku kiełkuje pod wpływem substancji chemicznych znajdujących się na znamieniu słupka. Tworzy ono łagiewkę, która rosnąc przechodzi kolejne elementy słupka, aż do momentu gdy osiągnie woreczek zalążkowy.
Po podwójnym zapłodnieniu powstaje oprócz zarodka, tkanka zapasowa w formie bielma. Komórki bielma otaczają zarodek, dzięki czemu ma on stały dostęp do związków i substancji odżywczych. Zalążek znacznie grubieje, tworzy się łupina nasienna i ostatecznie powstaje nasienie.
Kielich oraz płatki korony oraz pozostałe elementy kwiatu obumierają oraz odpadają. Rozrasta się zalążnia, która przekształca się w owocnię. Wraz z nasieniem owocnia tworzy owoc.
Zgodnie z regulaminem serwisu www.bryk.pl prawa autorskie do niniejszego materiału posiada Wydawnictwo GREG. W związku z tym, rozpowszechnianie niniejszego materiału w wersji oryginalnej albo w postaci opracowania, utrwalanie lub kopiowanie materiału w celu rozpowszechnienia w szczególności zamieszczanie na innym serwerze, przekazywanie drogą elektroniczną i wykorzystywanie materiału w inny sposób niż dla celów własnej edukacji bez zgody Wydawnictwa GREG podlega grzywnie, karze ograniczenia wolności lub pozbawienia wolności.