Особенности внешнего и внутреннего строения листа

Лист — это зеленый плоский боковой отросток у растений. Они бывают разных форм, размеров и цветов, обычно сплюснутые и тонкие. Листья фактически называют «кухней растения», так как это главный орган, ответственным за фотосинтез, через который растение производит свою энергию, то есть пищу. Листья содержат хлорофилл, придающий им зеленый окрас.

Зачем растениям листья? Функции листьев.

Частично мы ответили на этот вопрос во вступлении: будучи сложным органом, лист имеет огромное значение в жизни всякого растения. Из наиболее важных задач, которые выполняют листья можно отметить:

• Фотосинтез, посредством которого осуществляется жизнедеятельность листьев, питание растений солнечной энергией, а заодно вырабатывается кислород.
• Транспирация – процесс водного обмена, именно листья отвечают, как за впитывание влаги, необходимой растению, так и за испарение излишков воды.
• Газообмен – процесс удаления одних газов из растительного организма и поглощение других.

Также у многих представителей растительного царства листья выполняют и другие не менее важные функции:

• Вегетативное размножение посредством листьев осуществляется у многих цветов, например у бегонии.
• Средство защиты, как например у крапивы.
• У некоторых «хищных» растений листья даже могут охотиться: обездвиживать и высасывать добычу.

Виды листьев

Морфологические признаки листьев. Изображение: Wikimedia Commons

Листья можно классифицировать по многим анатомическим и морфологическим признакам:

По листовой пластине

• Простой лист — имеет единственную листовую пластину и один черешок (например, сирень, яблоня, клен, береза, ива, калина и др.). Даже если есть небольшие деления, они не доходят до средней жилки и не разделяют пластинку.
• Сложный лист — пластинка листа разделена от средней жилки на две или более частей (например, акация, рябина, клевер, ясень, каштан, шиповник и др.). Иногда эти разделенные части функционируют как отдельные листы.

По форме

• Овальный
• Ланцетный
• Линейный
• Игольчатый
• Яйцевидный
• Сердцевидный

По наличию или отсутствию черешка

• Черешковые — имеют черешок, который прикрепляет их к стеблю.
• Сидячие — имеют черешка и прикрепляются непосредственно к стеблю.

По краю листовой пластинки

• Цельнокрайный — является гладким со всех сторон.
• Волнистый — имеет плавные изгибы по краям.
• Пильчатый — обладает несимметричными зубчатыми краями, направленными в сторону макушки листа, как у листьев крапивы.
• Зубчатый — имеет зубчатые края.
• Лопастной — листовая пластина имеет вырезы, не достигающие средней жилки, как у листьев дуба.

По расположению жилок

• Параллельное — жилки на листовой пластинке идут параллельно друг другу, сохраняя одинаковое расстояние на всем протяжении.
• Сетчатое — основные жилки разветвляются на множество маленьких жилок, формируя сложную сеть.
• Перистое — из средней жилки отходят боковые.
• Радиальное — у листа есть 3 основных жилки, которые исходят из его основания.
• Пальчатое — несколько основных жилок разветвляются вблизи основания черешка.
• Дихотомическое — доминирующих жилок нет, жилки разветвляются на две.

По расположению на стебле

• Очередное — каждый лист возникает из отдельного узла на стебле на разных уровнях.
• Супротивное — каждый узел дает начало двум листьям, по одному с каждой стороны, расположенных напротив друг друга.
• Мутовчатое — при этом расположении несколько листьев растут из каждого узла стебля — мутовки.
• Розеточное — листья образуют кольцевой узор вокруг стебля.

Типы расположения листов

Существует три основных типа листорасположения:

• Очередное или спиральное;
• супротивное;
• мутовчатое.

При очередном расположении одиночные листья прикрепляются к стеблевым узлам по спирали (яблоня, фикус). При супротивном — два листа в узле располагаются один против другого (сирень, клен). Мутовчатое листорасположение — три и более листа в узле охватывают стебель кольцом (элодея, олеандр).

Любое листорасположение позволяет растениям улавливать максимальное количество света, так как листья образуют листовую мозаику и не затеняют друг друга.

Типы листорасположения

Из чего состоит лист?

На первый взгляд, обычный лист кажется чем-то сплошным. Но, например, у широколиственных растений кожицу можно рассмотреть даже без увеличительного стекла. Под микроскопом можно заметить, что даже у самого маленького листочка есть несколько частей, которые и определяют его свойства:

• • кожица, которую ботаники называют “эпидермис”;
  • ткань, благодаря которой происходит фотосинтез, она носит научное название “мезофилл”;
  • множество жилок – их как раз можно почти всегда рассмотреть без дополнительного увеличения;
  • устьица.

Рис. 1. Внутреннее строение листа

Простые и сложные листья

Если лист обладает несколькими листовыми пластинами, то он является сложным листом. Вот, к примеру, как выглядят некоторые распространенные формы сложных листьев

Сами листовые пластины также могут существенно отличатся, они могут быть, к примеру, пальчатыми (похожими на ладонь человеческой руки) или перистыми, у которых пластинки растут вдоль черешка. Также попадают листья двуперистые, триперистые, надрезные и т. д.

Испарение воды листьями (транспирация)

Кроме фотосинтеза и газообмена в листьях происходит процесс транспирации — испарения воды листьями. Основную роль в испарении выполняют устьица, частично в этом процессе принимает участие и вся поверхность листа. В связи с этим различают устьичную транспирацию и кутикулярную — через поверхность кутикулы, покрывающей эпидермис листа. Кутикулярная транспирация значительно меньше устьичной: у старых листьев 5-10% общей транспирации, однако у молодых листьев, имеющих тонкую кутикулу, может достигать 40-70%.

Поскольку транспирация осуществляется в основном через устьица, куда проникает и углекислый газ для процесса фотосинтеза, существует взаимосвязь между испарением воды и накоплением сухого вещества в растении. Количество воды, которое испаряется растением для построения 1г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Величина его колеблется от 30 до 1000 и зависит от условий роста, вида и сорта растений.

На построение своего тела растение использует в среднем 0,2% пропускаемой воды, остальная расходуется на терморегуляцию и транспорт минеральных веществ.

Транспирация создает сосущую силу в клетке листа и корня, поддерживая тем самым постоянное передвижение воды по растению. В связи с этим листья получили название верхнего водяного насоса в отличие от корневой системы — нижнего водяного насоса, который нагнетает воду в растение.

Испарение защищает листья от перегревания, что имеет большое значение для всех процессов жизнедеятельности растения, особенно — фотосинтеза.

Растения засушливых мест, а также в сухую погоду испаряют больше воды, чем в условиях повышенной влажности. Регулируется испарение воды кроме устьиц защитными образованиями на кожице листа. Эти образования: кутикула, восковой налет, опушение из различных волосков и др. У растений-суккулентов лист превращается в колючки (кактусы), а его функции выполняет стебель. Растения влажных мест обитания имеют крупные листовые пластинки, на кожице нет защитных образований.

Транспирация — механизм испарения воды листьями растения

При затрудненном испарении у растений наблюдается гуттация — выделение воды через устьица в капельно-жидком состоянии. Это явление происходит в природе обычно утром, когда воздух приближается к насыщению водяными парами, или перед дождем. В условиях лаборатории гуттацию можно наблюдать, накрыв молодые проростки пшеницы стеклянными колпаками. Через короткий срок на кончиках их листьев появляются капельки жидкости.

Рекомендованная литература и полезные ссылки

• Лотова Л. И. Ботаника: Морфология и анатомия высших растений: Учебник. — 3-е, испр. — М.: КомКнига, 2007. — С. 221—261.
• Коровкин О. А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. — М.: Дрофа, 2007. — 268, с. — (Биологические науки: Словари терминов). — 3000 экз. — ISBN 978-5-358-01214-1.
• Фёдоров Ал. А., Кирпичников М. Э., Артюшенко З. Т. Атлас по описательной морфологии высших растений. Лист / Академия наук СССР. Ботанический институт им. В. Л. Комарова. Под общ. ред. чл.-кор. АН СССР П. А. Баранова. Фотографии В. Е. Синельникова. — М.—Л.: Изд-во АН СССР, 1956. — 303 с. — 3 000 экз.
• Niklas, Karl J. Plant Biomechanics: An Engineering Approach to Plant Form and Function. — University of Chicago Press, 1992. — 622 p. — ISBN 978-0226586304.
• Roberts, Keith. Handbook of Plant Science. — Wiley-Interscience, 2007. — Т. 1. — 1648 p. — ISBN 978-0470057230.

Покровный слой

Эпидермис – это покровная ткань. Как и любая кожа, она представляет собой клеточный слой, защищает организм от проникновения вредных веществ извне, а также способствует удалению лишней воды, иначе растение может загнить. Кожица покрывает лист и сверху, и снизу. При этом верхний и нижний слои выглядят по-разному. Она прозрачна, потому что ее образуют клетки, в которых совсем нет пигмента или его очень немного. Кожица кажется сплошной, однако, на самом деле это — сложное клеточное образование, в составе которого несколько типов клеток:

• двигательные, второе их название – эпидермальные, они самые большие и их в листе больше всего;
• защитные;
• вспомогательные.

Важно! У некоторых растений листья как будто смазаны воском – это дополнительная защита.

На эпидермальной ткани, как и на коже человека, есть поры, которые называются “устьица”. Каждую такую пору окружает компания защитных клеток, заполненных хлоропластом, и несколько вспомогательных без хлоропласта – их обычно бывает 2-4.

Разнообразие листьев по внешнему строению

Листья: простые и сложные

По листовой пластинке:

Различают листья простые и сложные.

Простые листья

Простые листья имеют одну листовую пластинку с черешком, которая может быть целостной или расчлененной. Простые листья опадают во время листопада полностью. Они делятся на листья с цельной и расчлененной листовой пластинкой. Листья с цельной листовой пластинкой называются цельными.

Формы листовой пластинки отличаются общим контуром, формой верхушки и основания. Контур листовой пластинки может быть овальным (акация), сердцевидным (липа), игольчатым (хвойные), яйцевидным (груша), стреловидным (стрелолист) и т. п.

Кончик (верхушка) листовой пластинки бывает острым, тупым, притупленным, заостренным, выемчатым, усикообразным и т. п.

Основание листовой пластинки может быть округлым, сердцевидным, стреловидным, копьевидным, клиновидным, неравносторонним и т. п.

Край листовой пластинки может быть цельнокрайним или с выемками (не достигают ширины пластинки). По формам выемок по краю листовой пластинки различают листья зубчатые (зубцы имеют равные стороны – орешник, бук и т. п.), пильчатые (одна сторона зубца длиннее другой – груша), бородчатые (выемки острые, выпуклости тупые – шалфей) и др.

Сложные листья

Сложные листья имеют общий черешок (рахис). К нему крепятся простые листочки. Каждый из листочков может опадать самостоятельно. Сложные листья делятся на тройчатые, пальчатые и перистые. Сложные тройчатые листья (клевер) имеют три листочка, которые короткими черешками крепятся к общему черешку. Пальчатосложные листья подобны по строению предыдущим, но количество листочков больше трех. Перистосложные листья состоят из листочков, расположенных по всей длине рахиса. Бывают парноперистосложные и непарноперистосложные. Парноперистосложные листья (горох посевной) состоят из простых листочков, которые попарно расположены на черешке. Непарноперистосложные листья (шиповник, рябина) заканчиваются одним непарным листочком.

По способу членения

Листья делят на:

1) лопастные, если членение листовой пластинки доходит до 1 /3 всей ее поверхности; выступающие части называют лопастями;

2) раздельные, если членение листовой пластинки доходит до 2/3 всей ее поверхности; выступающие части называют долями;

3) рассеченные, если степень членения доходит до центральной жилки; выступающие части называют сегментами.

Листорасположение

Это расположение в определенном порядке листьев на стебле. Листорасположение – это наследственный признак, но во время развития растения при приспособлении к условиям освещения может изменяться (например, в нижней части листорасположение противоположное, в верхней – очередное). Различают три вида листорасположения: спиральное, или очередное, супротивное и кольчатое.

Виды листорасположения

Виды листорасположения

Спиральное

Присуще большинству растений (яблоня, береза, шиповник, пшеница). При этом от узла отходит лишь один лист. Расположены листья на стебле по спирали.

Супротивное

В каждом узле два листа сидят один напротив другого (сирень, клен, мята, шалфей, крапива, калина и т. п.). В большинстве случаев листья двух соседних пар отходят в двух взаимно противоположных плоскостях, не затеняя друг друга.

Кольчатое

От узла отходит больше двух листьев (элодея, вороний глаз, олеандр и т. п.).

Форма, размер и расположение листьев приспособлены к условиям освещения. Взаимное расположение листьев напоминает мозаику, если посмотреть на растение сверху в направлении света (у граба, вяза, клена и др.). Такое расположение называется листовой мозаикой. При этом листья не затеняют друг друга и используют свет эффективно.

Транспирация

Транспирация

Транспирация (от лат. trans – сквозь и spiro – дышу). Это выведение растением водяного пара (испарение воды). Растения поглощают много воды, но используют лишь незначительную ее часть. Воду испаряют все части растения, но в особенности – листья. Благодаря испарению вокруг растения возникает особый микроклимат.

Виды транспирации

Различают два вида транспирации: кутикулярную и устьичную.

Кутикулярная транспирация

Кутикулярная транспирация – это испарение воды всей поверхностью растения.

Устьичная транспирация

Устьичная транспирация – это испарение воды через устьица. Наиболее интенсивной является устьичная. Устьица регулируют скорость испарения воды. Количество устьиц у разных видов растений разное.

Транспирация способствует поступлению нового количества воды к корню, поднятию воды по стеблю к листьям (с помощью всасывающей силы). Таким образом корневая система образует нижний водный насос, а листья – верхний водный насос.

Одним из факторов, определяющих скорость испарения, является влажность воздуха: чем она выше, тем меньше испарение (испарение прекращается при насыщении воздуха водным паром).

Значение испарения воды: снижает температуру растения и защищает ее от перегрева, обеспечивает восходящий ток веществ от корня к надземной части растения. От интенсивности транспирации зависит интенсивность фотосинтезов, поскольку оба этих процесса регулируются устьичным аппаратом.

Сосудистая система листьев

У листа есть и сосудистая ткань, у растения она состоит из жилок. Они тоже находятся в нижней части мезофилла. Жилкование индивидуально, оно очень напоминает то, как ветвится само растение. По своему типу оно может быть:

• дуговым или дуговидным;
• перистым;
• столбчатым;
• радиальным;
• пальчатым;
• параллельным.

Несмотря на то, что “сосуды” выглядят простыми, в них вы тоже найдете два типа клеток, у которых – разные функции:

• Одни — служат для того, чтобы проводить воду. Это ксилемы.
• Через другие, получившие название “флоэмы”, проходят органические вещества. Вот из них-то и состоит сердцевина листа.

Кстати, располагаются они почти всегда одинаково – снизу лежит флоэма, сверху – ксилема.

Рис. 2. Внешнее строение листа

Черешки и пластинки

Не у всех листьев можно, что называется, на глазок выделить те или иные части. Самое характерное строение – у покрытосеменных растений. Как правило, они все они имеют черешковое строение. Но, к примеру, листья клена и рябины, у которых практически одинаковое внутреннее строение, внешне очень сильно отличаются. Если присмотреться, у них есть и общие части:

• черешок;
• листовая пластинка;
• прилистники.

С помощью черешка лист крепится к ветке растения. Само место крепления черешка к ветке или стеблю называют влагалищем листа, а угол между ним и стеблем – пазухой. Прилистники – это парные придатки, они находятся по обе стороны от черешка. Листовая пластинка являет собой плоскую зеленую часть. Но эти части есть не у всех растений. Встречаются и различные видоизменения.

Листопад

Листопад

Это одновременное сбрасывание листьев на период неблагоприятных условий. Основными причинами листопада является изменение продолжительности светового дня, снижение температуры. При этом усиливается отток органических веществ из листка к стеблю и корню. Наблюдается осенью (иногда, в засушливые годы, летом). Листопад является приспособлением растения для защиты от чрезмерной потери воды. Вместе с листьями удаляются разные вредные продукты обмена веществ, которые в них откладываются (например, кристаллы оксалата кальция).

Подготовка к листопаду начинается еще до наступления неблагоприятного периода. Снижение температуры воздуха приводит к разрушению хлорофилла. Другие пигменты становятся заметными (каротины, ксантофиллы), поэтому листья изменяют окраску.

Клетки черешка около стебля начинают усиленно делиться и образуют поперек его отделительный слой из паренхимы, который легко расслаивается. Они становятся округлыми, гладкими. Между ними возникают большие межклетники, которые позволяют клеткам легко отделяться. Лист остается прикрепленным к стеблю лишь благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. На поверхности будущего листового рубца заранее образуется защитный слой пробковой ткани.

У однодольных растений и травянистых двудольных не образуется отделительный слой. Лист отмирает, постепенно разрушается, оставаясь на стебле.

Опавшие листья разлагаются почвенными микроорганизмами, грибами, животными.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...