Контрольная работа по "Ботаники"

1.      Пигменты клеточного сока. Приведите примеры.Объясните,отчего зависит окраска различных органов растений.

     Клеточный сок (имеется в виду растительная клетка) находится в вакуолях и протоплазме клетки. В этих органеллах часто накапливаются пигменты, входящие в состав сока и обуславливающие окраску различных растительных органов. Пигменты содержатся также и в хромопластах. Хромопласты - пластиды, имеющие красную, оранжевую или  желтую окраску. Окраску хромопластам придают  пигменты  каротиноиды, которые расположены в матриксе.

     Невозможно, конечно же, не упомянуть отдельно и хлорофилл как основу процесса питания растений.  Он стоит особняком, так как находится в специальных пластидах – хлоропластах.

    Итак, клеточный сок содержится не только в вакуолях. Гиалоплазма  - это водянистая жидкость, включенная в виде капель внутрь протоплазмы клетки.

  Растительной клетке могут быть присущи такие виды пигментов:

     Меланин - пигмент, присущий не только растительным, но и животным клеткам. Структура молекул меланина жидкокристаллическая. Он является сильным антиоксидантом. Меланин оказывает на растение влияние по типу гормонального - ускоряет рост и созревание плодов, редуцирует деятельность камбия, ускоряет прорастание семян. В растениях он содержится в кожуре красных сортов винограда, лепестках некоторых цветков.

     Фитохром - голубой растительный пигмент белкового строения. В организме растения он контролирует процессы цветения и прорастания семян. У одних растений под его влиянием ускоряется цветение, у других - задерживается. Фитохром также действует как "биологические часы". Известно, что строение этого пигмента меняется в зависимости от светлого и тёмного времени суток, сигнализируя об этом растению. И если провести параллель между растительной и животной клетками, то хлорофилл можно сравнить со схожими по строению клетками крови - эритроцитами, а фитохром можно назвать мозгом и памятью растения. Он связан с клеточными мембранами и встречается практически во всех органах растения. Клонечно же, его «перекрывает» хлорофилл, которого в растительных тканях содержитс намного большее количество, или же цвет фитохрома смешивается с окраской, обуславливаемой другими пигментами.

     Антоцианы (флавониды) придают органам растений окраску в от розовой, красной, сиреневой, до синей и тёмно-фиолетовой. Пеларгоидин (красный), цианидин (фиолетовый) и дельфинидин (синий). Они образуются в процессах гидролиза крахмала и по своему происхождению являются безазотистыми соединениями, близким к глюкозидам - соединениям сахара с неуглеводной частью. Как уже говорилось, образование антоцианов в клетках растения усиливается при снижении температуры окружающей среды, при остановке синтеза хлорофилла, а также при интенсивном освещении УФ-лучами и недостатке фосфора. При этом окраска листьев растений изменяется от зелёных до красных и синих цветов. Антоцианы хорошо растворимы в воде и присутствуют в соке вакуолей. Большой диапазон оттенков обуславливается тремя типами антоцианов, отличающихся между собой числом гидроксильных групп. Вариации в пропорциях этих пигментов в растениях дают разную окраску лепестков, плодов и листьев. В зависимости от кислотности (рН) среды сока вакуолей, антоциан придаёт ту или иную окраcку. В кислой среде он обычно имеет красные тона, а в щелочной - сине-голубые. Если же к синему или фиолетовому раствору антоциана прибавить кислоту, раствор снова станет розовым. Считается, что антоциан защищает растения от низких температур, от вредного воздействия солнечного цвета на цитоплазму.

     Флавонолы, — другая группа флавоноидов, также очень часто содержатся в листьях и цветках. Многие из них почти бесцветны, но могут придавать, например, цветкам оттенок слоновой кости или белизны.

     Антохлор - пигмент жёлтого цвета. Встречается в клетках кожицы лепестков некоторых цветов и плодов.

     Антофеин - редко встречающийся пигмент тёмного бурого цвета.     Каротиноиды – пигменты, часто содержащиеся в растениях, устойчивых к пониженным температурам. Их разделяют на углеводные каротиноиды, С40-ксантофилы, гемо-, апо- и нор-каротиноиды. В холодное время года, листья приобретают заметную жёлтую или оранжевую окраску за счёт пролонгированного действия пигмента каротиноида. Каротиноиды защищают растения от пагубного действия солнечного света, принимая УФ-излучения солнца на себя, трансформируя в энергию и передавая её хлорофиллу. С помощью этой передачи хлорофилл регулирует процессы фотосинтеза. Оранжево-красный цвет растениям даёт пигмент каротин, жёлтую - ксантофилл. Эти пигменты имеют белково-липоидную основу. Они находятся в плодах помидоров, апельсинов, мандаринов, в корне моркови. Многие цветы с оранжево-жёлтой окраской обязаны ею каротиноидам.

2.      Анатомическое строение древесного стебля. Приведите рисунок. Перечислите тканевые элементы первичной и вторичной коры. Опишите образование годичных колец древесины, строение и значение сердцевидных лучей.

Рис.1. Строение древесного стебля у покрытосеменных (поперечный срез ветки липы):

1 – эпидермис;

2 – перидерма;

3 – паренхима коры;

4– лубяные лучи;

5 – твердый луб;

6 - мягкий луб;

7 – камбий;

8 – весенняя древесина;

9 – осенняя древесина;

10 – сердцевина.

Рис.2. Строение древесного стебля у голосеменных (Стебель сосны в поперечном разрезе):

А - часть поперечного среза;

Б - флоэма и камбий, с прилегающими трахеидами ксилемы.

1 - пробка,

2 - паренхима первичной коры,

3 - флоэма,

4 - камбий,

5 - ксилема,

6 - весенние трахеиды,

7 - осенние трахеиды,

8 - смоляной ход,

9 - сердцевина,

10 - сердцевинный луч,

11 - лубяная паренхима,

12 - ситовидная трубка.

     Ствол древесных растений поддерживает крону, проводит воду и минеральные вещества вверх от корня, передает питательные вещества и гормоны от места их синтеза к участкам, где они используются в ростовых процессах или откладываются в запас.

    Кора дерева. Различают первичную и вторичную кору. Первичная кора представляет периферическую часть так называемой основной ткани; это — ткань постоянная. Вторичная кора нарождается из камбия и, благодаря деятельности последнего, постепенно утолщается Небольшое утолщение первичной коры происходит лишь при образовании в ней перидермы. Её называют ещё иначе флоэмой или лубом.

   У взрослого дерева кора включает все ткани, расположенные снаружи от камбия, включая живую флоэму и мертвые покровные ткани (ритидом). В тканях, возникших при вторичном утолщении, кора состоит из первичной и вторичной флоэмы, первичной коры и перидермы. В стволе, в котором не происходит вторичного утолщения, кора включает только первичные флоэму и кору.

    Флоэма играет существенную роль в передвижении веществ, перидерма снижает потерю воды и обеспечивает защиту от механического повреждения. Волокна флоэмы некоторых деревьев (лубяные волокна) раньше использовали для изготовления веревок и матов, английское название lasrwood, т.е. лубяная древесина, связано с тем, что ее кора служила главным источником лубяных волокон. На тихоокеанских островах очень интенсивно использовали внутреннюю кору Broussonetia papyrifera для изготовления тапи (полинезийской ткани). Из флоэмных волокон изготавливают полотно, пеньку и джут.       Основной прирост по диаметру древесных растений происходит преимущественно за счет камбиальной активности.

     Расположение камбия и его активность неодинаковы в разных группах растений. Все это разнообразие можно выстроить в единый морфологический ряд, отражающий постепенное затухание деятельность камбия и его полное исчезновение. Сам камбий состоит из удлиненных четырехгранных клеток, заостренных на концах. Характер заострения бывает разным: либо односторонним (как у долота); либо двусторонним (как у двускатной крыши). Средняя длина камбиальной клетки у двудольных 0,5 мм, а у голосеменных 3,5 мм. В процессе эволюции длина камбиальной клетки уменьшается.

     Оболочка камбия целлюлозная, с небольшим добавлением пектиновых веществ, довольно мягкая и пластичная. Клетка камбия одноядерна. Ядро занимает центральное положение. Клетки камбия делятся на две стороны в радиальном направлении, откладывая внутрь слои ксилемы, наружу - слои флоэмы. Особенно энергично работает камбий весной. Деление камбиальных клеток не имеет строгой последовательности, хотя ксилемные элементы откладываются значительно чаще. Поэтому основная масса стебля состоит из древесины.

     Обычно при делении камбиальной клетки одна из дочерних клеток остается инициальной, а другая делится незначительное число раз, откладывая проводящие элементы. Процесс превращения клеток камбия в проводящие элементы идет постепенно. Именно поэтому камбий выглядит в виде многослойной, хотя и относительно узкой меристематической зоны. Камбиальное кольцо неуклонно отодвигается к периферии и подвергается растяжению, поэтому число клеток в кольце должно увеличиваться. Действительно, камбиальные клетки время от времени делятся в поперечном направлении.

     Увеличение числа клеток камбия в обхвате происходит двумя различными путями. В связи с этим различают неярусный и ярусный камбий. Неярусный камбий считается более примитивным. При этом способе клетки камбия сразу делятся наклонно, под углом, поэтому не образуют правильных рядов. В случае ярусного камбия клетки отшнуровываются правильными рядами.

    Кроме прозенхимных клеток, в состав камбия входят округлые короткие клетки - материнские клетки сердцевидных лучей. В кольце камбия их намного меньше, чем прозенхимных клеток. Участки таких клеток располагаются на равных расстояниях друг от друга. В результате неравномерной работы камбия большую часть объема многолетних древесных стволов занимает древесина (нередко более 90 %).

     Все ткани, лежащие над камбием, включаются в зону коры. Сюда входит луб (нередко гетерогенный), паренхима вторичной коры, а также перидерма. Позднее, в результате многократного заложения перидерм, формируется третичная покровная ткань - корка или ритодом. Корка также входит в состав коры.

Рис.3. Корка на поперечном срезе дуба:

1 - перидерма,

2 - волокна,

3 - остатки первичной коры,

4 - вторичная кора,

5 - друзы оксалата кальция.

    Внутрь от камбия идет древесина, составляющая 9/10 объема ствола древесина (ксилема) включает сосуды (трахеи), трахеиды, древесинную паренхиму и древесинную склеренхиму (либриформ). Общая особенность всех элементов ксилемы одревеснение клеточных стенок. Древесина характеризуется наличием годичных колец, четко выделяющихся на поперечном срезе. Происхождение их связано с периодичностью в деятельности камбия. К зиме камбий вступает в период покоя. Весной, с началом сокодвижения в период распускания листьев, камбий активно делится, откладывая широкополостные и тонкостенные крупные сосуды. К сосудам обычно примыкают клетки древесинной паренхимы. С приближением осени, когда деятельность камбия ослабевает, возникают узкопросветные сосуды и трахеиды, древесинные волокна. Отличия весенней и осенней древесины создают резкую границу между годичными кольцами. По числу годичных колец можно определить возраст дерева.

    На ширину годичных колец в значительной степени, влияют условия произрастания. Влияют также  погодные условия и затенение. Широкие кольца соответствуют благоприятным годам жизни, узкие — неблагоприятным. Анализ годичных колец позволяет установить колебания климатических  условий за многие века. Во влажных тропиках, где не существует резкой смены времен года, годичные кольца не обнаруживаются, так как древесина нарастает равномерно.

     Бывает, что в течение года формируется не одно годичное кольцо. Такие ложные или множественные кольца часто возникают вследствие прекращения камбиальной активности под влиянием стрессов, например засухи, а затем возобновления активности. При этом отмечается чередование ранней и поздней древесины. Ложные кольца могут образоваться также в результате повреждений насекомыми, грибами или пожарами. Возможны отмирание камбия или переход его в состояние покоя на одной стороне дерева, что приводит к формированию частичных или прерывающихся колец, которые не создают по окружности замкнутого кольца. Прерванные кольца обнаруживаются у старых деревьев, лишенных листьев, у угнетенных деревьев, стареющих ветвей и в стволах деревьев с односторонней кроной. В последней группе годичное кольцо прерывается по радиусу ствола ниже недоразвитой кроны.

     В составе древесины различают такни четырех физиолого-анатомических систем: 1) проводящей, 2) запасающей, 3) выделительной и 4) механической.