Побег (ботаника)

Функции стебля

Стебель растений выполняет множество важных функций, таких как:

• Поддерживает и удерживает листья, цветы и плоды.
• Позволяет листьям расположиться таким образом, чтобы они могли получать прямые солнечные лучи для эффективного фотосинтеза. Расположение и положение листьев также обеспечивают газообмен.
• Ксилема и флоэма, присутствующие в сосудистых тканях стеблей, проводят воду и питательные вещества по всему растению.
• Некоторые зеленые стебли содержат хлоропласты и способны к фотосинтезу.
• Поддерживает цветы и плоды в таком положении, которое облегчает процессы опыления, оплодотворения и рассеивания семян.
• Подвергаются модификации для хранения пищи и воды. Пример: суккуленты.
• Некоторые стебли изменяются для осуществления вегетативного размножения, которое является формой бесполого размножения, наблюдаемого у растений.

Особенности роста побегов

В сезонном климате умеренных широт рост и развитие побегов из почек носит периодический характер. У кустарников и деревьев, а также у большинства многолетних трав это происходит один раз в году — весной или в начале лета, после чего формируются зимующие почки будущего года, а в конце лета — осенью рост побегов заканчивается. Побеги, вырастающие из почек за один вегетационный период раз в год, называют годичными.
Однако формирование новых побегов из почек в течение астрономического года может быть и неоднократным. У растений, когда их вегетационный цикл состоит из нескольких периодов роста, разделённых слабо выраженными периодами покоя, нарастающие побеги называются элементарными. Так, два элементарных побега в год нередко образуются у дуба: первый — весной, второй — в середине лета; побеги летнего периода называют ивановыми побегами. У цитрусовых, чайного куста, многих тропических деревьев образуется 3—7 элементарных побегов в год. У многих многолетних трав годичные и элементарные побеги чётко не разграничены.
Побеговая система травянистых поликарпиков состоит из побегов, которые после плодоношения не отмирают полностью, а их базальные участки с почками возобновления сохраняются. Это так называемые монокарпические побеги. В зависимости от длительности периода от раскрытия почки до плодоношения их делят на моноциклические (цикл развития побега завершается в течение одного вегетационного периода), дициклические (два года) и полициклические (три и более лет). Побеги, отмирающие, не доходя до цветения и плодоношения, называют побегами с неполным циклом развития.

Строение почек

Почка — зачаточный, ещё не развернувшийся побег, на верхушке которого находится конус нарастания.

Вегетативная (листовая почка) — почка, состоящая из укороченного стебля с зачаточными листьями и конуса нарастания.

Генеративная (цветочная) почка — почка, представленная укороченным стеблем с зачатками цветка или соцветия. Цветочная почка, заключающая 1 цветок, называется бутоном.

Верхушечная почка — почка, расположенная на верхушке стебля, прикрытая молодыми зачатками листьев, налегающими друг на друга. За счёт верхушечной почки побег нарастает в длину. Она оказывает тормозящее действие на пазушные почки; удаление её приводит к активности спящих почек. Тормозные реакции нарушаются, и почки распускаются.

На верхушке зачаточного стебля находится ростовая часть побега — конус нарастания. Это верхушечная часть стебля или корня, состоящая из образовательной ткани, клетки которой постоянно делятся путём митоза и дают прирост органу в длину. На верхушке стебля конус нарастания защищён почечными чешуевидными листьями, в нём закладываются все элементы побега — стебель, листья, почки, соцветия, цветки. Конус нарастания корня защищён корневым чехликом.

Боковая пазушная почка — почка, возникающая в пазухе листа, из которой образуется боковой побег ветвления. Пазушные почки имеют такое же строение, как и верхушечная. Боковые ветви, следовательно, также растут своими верхушками, и на каждой боковой ветви конечная почка также является верхушечной.

На вершине побега обычно располагается верхушечная почка, а в пазухах листьев — пазушные почки.

Кроме верхушечных и пазушных почек, у растений часто образуются так называемые придаточные почки. Эти почки не имеют определенной правильности в расположении и возникают из внутренних тканей. Источником их образования могут быть перицикл, камбий, паренхима сердцевинных лучей. Придаточные почки могут образовываться и на стеблях, и на листьях, и даже на корнях. Однако по строению эти почки ничем не отличаются от обычных верхушечных и пазушных. Они обеспечивают интенсивное вегетативное возобновление и размножение и имеют большое биологическое значение. В частности, при помощи придаточных почек размножаются корнеотпрысковые растения.

Спящие почки. Не все почки реализуют свою возможность вырасти в длинный или короткий годичный побег. Некоторые почки не развёртываются в побеги в течение многих лет. При этом они остаются живыми, способными при определённых условиях развиться в листовой или цветоносный побег.

Спящие почки, очень характерные для лиственных деревьев, кустарников и ряда многолетних трав. Эти почки не превращаются в нормальные побеги в течение многих лет, нередко они спят в течение всей жизни растения. Обычно спящие почки ежегодно нарастают, ровно настолько, насколько утолщается стебель, именно поэтому они не погребаются нарастающими тканями. Стимулом для пробуждения спящих почек служит обычно гибель ствола. При порубке березы, например, из таких спящих почек образуется пневая поросль. Особую роль спящие почки играют в жизни кустарников. От дерева кустарник отличается своей многоствольностью. Обычно у кустарников главный материнский стволик функционирует недолго несколько лет. При затухании роста главного стволика пробуждаются спящие почки и из них формируются дочерние стволики, которые в росте обгоняют материнский. Таким образом, сама кустарниковая форма возникает в результате деятельности спящих почек.

Смешанная почка — почка, состоящая из укороченного стебля, зачаточных листьев и цветков.

Почка возобновления — зимующая почка многолетнего растения, из которой развивается побег.

Строение почек

Почка представляет собой спящий зачаток побега, междоузлия которого сильно сокращены.

Морфологические различия почек весьма значительны:

1. Вегетативные. Зачаточные стебель, листья и конус нарастания прикрыты чешуйками.
2. Генеративные. Будущие соцветия в спящем состоянии. В них также присутствует зародышевый побег.
3. Смешанная. Сочетает свойства вегетативной и генеративной почки. Характерна для плодовых деревьев – яблони, сливы, вишни.
4. Верхушечная. Здесь происходит активное деление клеток, рост побега. Не образует листьев и соцветий.
5. Пазушная. Появляется в узлах у основания листа и потенциально становится побегом.
6. Придаточная. Имеет схожую с пазушной функцию, но закладывается в междоузлиях или корневой системе. К примеру, у домашней бегонии такие почки формируются по краям листа.
7. Спящая. Служит своеобразным резервом. Такие почки долгие годы неактивны и распускаются только если повреждена верхушечная почка. Обычны у деревьев умеренного пояса, приспособленных к сезонным изменениями климата.
8. Почка возобновления. Появляются в конце периода вегетации, осенью. Зимуют в спящем состоянии, весной дают новые побеги.

Литература

• Андреева И. И., Родман Л. С. Ботаника. — М.: КолосС, 2005. — С. 172—175. — 3 000 экз. — ISBN 5-9532-0114-1.
• Барабанов Е. И., Зайчикова С. Г. Ботаника: учеб. для студ. вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — С. 82—85. — 3 000 экз. — ISBN 5-7695-2656-4.
• Ботаника. Учебник для вузов: в 4 т. Т. 1. Клеточная биология. Анатомия. Морфология. На основе учебника Э. Страсбургера / Под ред. А. К. Тимонина, В. В. Чуба. — М.: Издательский центра «Академия», 2007. — Т. 1. — С. 261—266. — 3 000 экз. — ISBN 978-5-7695-2744-9.
• Ботаника с основами фитоценологии: Анатомия и морфология растений: Учеб. для вузов / Серебрякова Т. И. и др. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. — С. 341—365. — 2 000 экз. — ISBN 978-5-94628-237-6.
• Коровкин О. А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. — М.: Дрофа, 2007. — 272 с. — ISBN 978-5-358-01214-1.
• Лотова Л. И. Ботаника: Морфология и анатомия высших растений: Учебник. — М.: КомКнига, 2007. — С. 312—321. — 1 500 экз. — ISBN 978-5-484-00698-4.
• Нухимовский Е. Л. Основы биоморфологии семенных растений: Габитус и формы роста в организации биоморф. — М.: Оверлей, 2002. — Т. 2. — 859 с. — 750 экз. — ISBN 5-85493-067-6.
• Смирнова Е. С. Морфология побеговых систем орхидных. — М.: Наука, 1990.
• Тимонин А. К. Ботаника: в 4 т. — М.: Издательский центра «Академия», 2007. — Т. 3. — С. 52—69. — 3 000 экз. — ISBN 978-5-7695-3184-2.
• Тропические и субтропические растения. Фонды Главного ботанического сада АН СССР (Cactaceae-Compositae). — М.: Наука, 1976.
• Яковлев Г. П., Челомбитько В. А. Ботаника: учеб. для студ. вузов. — СПб.: Спецлит, изд-во СПХФА, 2003. — С. 129—132. — 5 000 экз. — ISBN 5-299-00237-8.

Почка

Почкой именуется побег, находящийся в зачаточном состоянии и имеющий зачаточные же междоузлия. В почке расположен так называемый конус нарастания или апекс. Под ним расположены листовые бугорки, которые затем превращаются в зачатки листьев. Затем в этих пазухах появляются бугорки, из которых образуются побеги следующего порядка. Из-за чередования периодов роста апекса в длину и образования новых побегов, формируется определенный порядок расположения листовых бугорков — филлотаксисов, определяемых генетически.

Классификация почек

Существует множество типов классификации почек, в зависимости от тех или иных признаков. Чаще всего встречается использование следующих признаков:

• Защитные чешуйки. Выделяют закрытые почки, имеющие чешуйки, и открытые, таковых не имеющие.
• Строение и функциональная роль. Здесь выделяют вегетативные (имеют только листовые зачатки), репродуктивные (имеют зачатки будущих цветов) смешанные (сочетают свойства первых двух вариантов).
• Положение. Верхушечные и боковые. Среди последних выделяют пазушные (находящиеся в листовых пазухах) и придаточные (расположены непосредственно на корнях и листьях).

Онтогенез побега

В онтогенезе побег развивается из почек зародыша либо из пазушной или придаточной (адвентивной) почки. Таким образом, почка является зачаточным побегом. При прорастании семени из зародышевой почечки формируется первый побег растения — его главный побег, или побег первого порядка.

Из главного побега формируются боковые побеги, или побеги второго порядка, а при повторении ветвления — третьего порядка и т. д.

Придаточные побеги формируются из придаточных почек.

Так формируется система побегов, представленная главным побегом и боковыми побегами второго и последующего порядков. Система побегов увеличивает общую площадь соприкосновения растения с воздушной средой.

В зависимости от выполняемой функции различают побеги вегетативные, вегетативно-генеративные и генеративные. Вегетативные (невидоизменённые) побеги, состоящие из стебля, листьев и почек и вегетативно-генеративные (частично видоизменённые), состоящие дополнительно из цветка или соцветия, выполняют функции воздушного питания и обеспечивают синтез органических и неорганических веществ. В генеративных (полностью видоизменённых) побегах фотосинтез чаще всего не происходит, зато там образуются спорангии, задача которых сводится к обеспечению размножения растения (к таким побегам относится и цветок).

Побег, на котором образуются цветки, называется цветоносным побегом, или цветоносом (иногда термин «цветонос» понимают в более узком смысле — как участок стебля, на котором находятся цветки).

Типы ветвления побега

В ходе эволюции ветвление появилось у талломных (низших) растений; у этих растений точки роста просто раздваиваются. Такое ветвление называется дихотомическим, оно свойственно допобеговым формам — водорослям, лишайникам, печёночникам и антоцеротовым мхам, а также заросткам хвощей и папоротников.

С появлением развитых побегов и почек возникает моноподиальное ветвление, при котором одна верхушечная почка сохраняет своё господствующее положение на протяжении всей жизни растения. Такие побеги упорядочены, а кроны стройны (кипарис, ель). Но при повреждении верхушечной почки этот тип ветвления не восстанавливается, и дерево теряет свой типичный внешний вид (габитус).

Наиболее поздний по времени возникновения тип ветвления — симподиальный, при котором любая ближайшая почка может развиться в побег и заменить предыдущую. Деревья и кустарники с таким типом ветвления легко поддаются обрезке, формированию кроны и через несколько лет обрастают новыми побегами, не теряя своего габитуса (липа, яблоня, тополь).

Разновидность симподиального ветвления ложнодихотомическое, которое свойственно побегам с супротивным расположением листьев и почек, поэтому взамен предыдущего побега вырастают сразу два (сирень, клён, чебушник).

Внутреннее строение

Снаружи орган покрыт клетками покровной ткани, которая может быть как живой (кожица), так и мертвой (пробка). Кожица присутствует у молодых растений возрастом не более года. В ней располагаются устьица, благодаря которым происходит процесс газообмена.

Со временем многослойная ткань заменяется на пробку, а устьица — на миниатюрные выпуклости (чечевички). С ростом растения его стебель утолщается. Под пробкой имеется лубяной слой. Благодаря лубяным волокнам побеги гибкие и прочные. Ситовидные трубки луба передают органический раствор от листьев ко всем частям растения.

Под корой между лубом (флоэмой) и древесиной размещается камбий. Его клетки делясь, создают ткань луба и древесины. Годовое кольцо образуется приростом древесины по толщине. Осенью деление клеток прекращается. Весной с образованием листьев деление камбия возобновляется и растение утолщается.

Древесина (ксилема) заложена под камбием. Она заполняет большую часть стебля. Передача воды и питательной жидкости осуществляется от корня к древесине по сосудам и трахеидам. Древесину образуют: сосуды, волокна и живые клетки.

Примечание

Каждый год из камбия образуется новый слой древесины. Если взглянуть на поперечный срез дерева, то можно разглядеть чередование светлых и темных колец древесины. Это главный признак для определения возраста дерева. Сколько колец — столько лет. На толщину годовых колец оказывают влияние природные условия: рельеф местности, влажность, ветер, пожары и многое другое. Узкое кольцо говорит о засушливом лете, а широкое — о ненастном.

Центральной частью побега является сердцевина, состоящая из рыхлой паренхимной запасающей ткани. Некоторые растения содержат: млечники, смоляные и эфирномасляные ходы.

Клетками сердцевины запасаются питательные вещества, а лубом и древесиной обеспечивается опора побега. Ксилема передает полезные вещества из корней к листьям, а флоэма транспортирует питание, образованное в процессе фотосинтеза от листьев к корню и другим частям растения.

Виды побегов в зависимости от выполняемой функции

• Вегетативные побеги относятся к невидоизмененным. Они состоят из стебля, почек и листьев. Главная функция – воздушное питание и обеспечение процесса синтеза неорганических и органических веществ.
• Генеративные побеги являются видоизмененными. В них процесс фотосинтеза не осуществляется, как правило. Однако на них образуются спорангии, основная задача которых — обеспечение процесса размножения растений.
• Вегетативно-генеративный, т. е. частично измененный побег. Он имеет листья, стебель, почки и цветы или соцветия одновременно. Соответственно, он объединяет в себе сразу две функции, указанные выше.

Часто побег, на котором происходит образование цветов, называют цветоносным или сокращенно «цветонос».

Строение почек

Почка — зачаточный, ещё не развернувшийся побег, на верхушке которого находится конус нарастания.

Вегетативная (листовая почка) — почка, состоящая из укороченного стебля с зачаточными листьями и конуса нарастания.

Генеративная (цветочная) почка — почка, представленная укороченным стеблем с зачатками цветка или соцветия. Цветочная почка, заключающая 1 цветок, называется бутоном.

Верхушечная почка — почка, расположенная на верхушке стебля, прикрытая молодыми зачатками листьев, налегающими друг на друга. За счёт верхушечной почки побег нарастает в длину. Она оказывает тормозящее действие на пазушные почки; удаление её приводит к активности спящих почек. Тормозные реакции нарушаются, и почки распускаются.

На верхушке зачаточного стебля находится ростовая часть побега — конус нарастания. Это верхушечная часть стебля или корня, состоящая из образовательной ткани, клетки которой постоянно делятся путём митоза и дают прирост органу в длину. На верхушке стебля конус нарастания защищён почечными чешуевидными листьями, в нём закладываются все элементы побега — стебель, листья, почки, соцветия, цветки. Конус нарастания корня защищён корневым чехликом.

Боковая пазушная почка — почка, возникающая в пазухе листа, из которой образуется боковой побег ветвления. Пазушные почки имеют такое же строение, как и верхушечная. Боковые ветви, следовательно, также растут своими верхушками, и на каждой боковой ветви конечная почка также является верхушечной.

На вершине побега обычно располагается верхушечная почка, а в пазухах листьев — пазушные почки.

Кроме верхушечных и пазушных почек, у растений часто образуются так называемые придаточные почки. Эти почки не имеют определенной правильности в расположении и возникают из внутренних тканей. Источником их образования могут быть перицикл, камбий, паренхима сердцевинных лучей. Придаточные почки могут образовываться и на стеблях, и на листьях, и даже на корнях. Однако по строению эти почки ничем не отличаются от обычных верхушечных и пазушных. Они обеспечивают интенсивное вегетативное возобновление и размножение и имеют большое биологическое значение. В частности, при помощи придаточных почек размножаются корнеотпрысковые растения.

Спящие почки. Не все почки реализуют свою возможность вырасти в длинный или короткий годичный побег. Некоторые почки не развёртываются в побеги в течение многих лет. При этом они остаются живыми, способными при определённых условиях развиться в листовой или цветоносный побег.

Они словно спят, поэтому их и назвали спящими почками. Когда главный ствол замедляет свой рост или его спиливают, спящие почки трогаются в рост, и из них вырастают облиственные побеги. Таким образом, спящие почки — это очень важный резерв для отрастания побегов. И даже без внешних повреждений старые деревья за счёт них могут «омолаживаться».

Спящие почки, очень характерные для лиственных деревьев, кустарников и ряда многолетних трав. Эти почки не превращаются в нормальные побеги в течение многих лет, нередко они спят в течение всей жизни растения. Обычно спящие почки ежегодно нарастают, ровно настолько, насколько утолщается стебель, именно поэтому они не погребаются нарастающими тканями. Стимулом для пробуждения спящих почек служит обычно гибель ствола. При порубке березы, например, из таких спящих почек образуется пневая поросль. Особую роль спящие почки играют в жизни кустарников. От дерева кустарник отличается своей многоствольностью. Обычно у кустарников главный материнский стволик функционирует недолго несколько лет. При затухании роста главного стволика пробуждаются спящие почки и из них формируются дочерние стволики, которые в росте обгоняют материнский. Таким образом, сама кустарниковая форма возникает в результате деятельности спящих почек.

Смешанная почка — почка, состоящая из укороченного стебля, зачаточных листьев и цветков.

Почка возобновления — зимующая почка многолетнего растения, из которой развивается побег.

Ветвление побегов

Процесс образования побегом боковых ответвлений, их взаиморасположение на стебле, корневище или многолетней ветви называется ветвлением. Таким способом растение увеличивает надземную массу и площадь поверхности, а следовательно, и силу фотосинтеза. Порядок, в котором располагаются основной побег и почки, выполняет функцию критерия для классификации ветвления. Оно может быть дихотомическим, моноподиальным и симподиальным. Данные виды характерны для высших растений, у низших ветвление приводит к образованию таллома (слоевища).

Из верхушечной почки развивается главный побег или ось первого порядка, его боковые стебли – это оси второго порядка. Они продолжают ветвиться далее. При этом образуются оси третьего, четвертого и т. д. порядка. Остановимся на каждом типе ветвления более подробно.

Надземные побеги

Видоизменение у надземных побегов — это одеревенение, уплотнение, расширение и сужение веточек и ствола. Чаще всего отмечается минимальное отклонение в развитии, которое в последующем в процессе эволюции быстро закрепляется, становясь характерной чертой того или иного сорта и вида растений. На основании полученных данных об отклонениях в развитии ученые выполняют соответствующие таблицы с измененными признаками, в которых нужно заполнить все графы.

Принято выделять несколько основных видов преобразований надземных побегов:

• колючки;
• надземные столоны;
• усики;
• псевдобульба;
• филлокладий;
• кладодий.

Колючки представляют собой одеревеневшие боковые побеги, лишённые листьев и имеющие острый конец, обеспечивающий растениям защиту от поедания. Принято отличать такие преобразования от шипов, которые встречаются у семейства розовых и представляющих собой вырост покровной ткани у стебля. Колючки развиваются в пазухах листьев, образуясь из спящих почек. Классическими примерами таких растений является барбарис, акация и боярышник.

Усики — это боковой длинный побег, лишённый листьев, который может виться или же закручиваться в спираль. Их основная функция — это опора, которой растение цепляется за окружающие предметы, приподнимаясь над уровнем земли, получая больше света, что и обеспечивает их правильный рост. Такие усики присущи винограду, гороху, арбузу, огурцам и многим другим растениям. Биологи сегодня не знают, почему у отдельных видов имеются такие изменения, и какие из факторов являются основными для появления подобной мутации.

Кладодий — это широкий боковой мясистый побег, который по своей форме напоминает увеличившийся в размерах лист. Он содержит большое количество хлорофилл, выполняя функцию фотосинтеза. Кладодий отличается способностью к продолжительному росту, а у отдельных видов растений на них развиваются колючки, что характерно для опунции и кактусов. Филлокладии по своему внешнему виду напоминает такие мясистые боковые листья побеги, но отличается ограниченным ростом.

Способы ветвления растений

В зависимости от строения существует несколько способов ветвления побегов:

1. Дихотомическое. Самый примитивный тип ветвления, при котором из одной точки роста развиваются две, из каждой из них тоже две и т. д. Так растут некоторые водоросли и высшие споровые растения: плауны и папоротники.
2. Примоподиальное. Такое ветвление можно увидеть как у голосеменных (сосна, ель), так и покрытосеменных растений (дуб, клен). Продолжительное время стебель этих растений рос в длину с последующим образованием бокового ветвления.
3. Симподиальное. При таком способе верхушечный рост, наоборот, приостанавливается. А боковые почки активно растут, образуя все новые и новые боковые побеги. Груша, вишня и другие цветковые растения являются типичным примером такого типа роста.