"Róznorodność narządów wegetatywnych roślin nasiennych"

Praca kontrolna z biologii , semestr I, rok szkolny 2005/06
"Róznorodność nażądów wegetatywnych roślin nasiennych"


Okrytonasienne to podgromada roslin telomowych liczaca ok. 300 tys. gatunków drzew, krzewów i bylin, bedaca najliczniejsza grupa w swiecie roslin. Okrytozalazkowe dzieli sie na dwie klasy: dwuliscienne i jednoliscienne. Cecha charakterystyczna okrytozalazkowych jest zamkniecie zalazków w zalazni slupka powstalego ze zrosniecia jednego lub kilku owocolistków. Po zaplodnieniu z zalazków rozwijaja sie nasiona, a z zalazni owocnia okrywajaca nasiona (stad nazwa okrytonasienne).Zaplodnienie u okrytozalazkowych odbywa sie za pomoca lagiewki pylkowej przenoszacej ze znamienia do woreczka zalazkowego dwa plemniki, z których jeden zapladnia komórke jajowa, a drugi jadro wtórne, dajace poczatek bielmu (tzw. podwójne zaplodnienie). Gametofity okrytozalazkowych rozwijaja sie w obrebie sporofitu i sa silnie zredukowane: gametofit meski do dwóch komórek ziarna pylku (wegetatywnej i generatywnej), gametofit zenski do 8 komórek woreczka zalazkowego. Kwiaty okrytozalazkowych skladaja sie z róznej liczby slupków i precików oraz bardziej lub mniej rozwinietego okwiatu, sa w wiekszosci owadopylne, choc liczne gatunki zapylane sa takze przez wiatr, wode, ptaki i inne zwierzeta. Okrytozalazkowe charakteryzuja sie wiekszym zróznicowaniem tkanek niz nagozalazkowe. Drewno okrytozalazkowych zbudowane jest z cewek i naczyn, wystepuja nowe typy wiazek przewodzacych, bardziej zróznicowana jest tkanka miekiszowa i tkanki wydzielnicze. Wieksza jest tez róznorodnosc narzadów okrytozalazkowych: korzeni, pedów, lisci i kwiatów. Wszystkie te cechy wplynely na rozwiniecie wielkich zdolnosci przystosowawczych okrytozalazkowych, totez opanowaly one wszystkie siedliska calej kuli ziemskiej, stanowiac glówny skladnik wodnych i ladowych zbiorowisk roslinnych. Okrytozalazkowe rozwinely sie w okresie kredowym, stajac sie panujaca grupa roslin pod koniec tego okresu. Ich przodkami sa pewne grupy roslin nagozalazkowych.
Korzen spelnia dwa zadania. Przytwierdza rosline do podloza i pomaga jej utrzymac sie w pozycji pionowej – to jest rola mechaniczna. Druga czynnoscia, bardzo wazna dla zycia rosliny jest pobieranie wody z rozpuszczonymi w niej solami mineralnymi i doprowadzenie jej do lodygi. W niektórych przypadkach korzen spelnia role organu spichrzowego, np. korzen marchwi, selera czy buraka. Czasami moze byc organem sluzacym do rozmnazania wegetatywnego, np. u georginii czy storczyka. U roslin tropikalnych wystepuja korzenie boczne rosnace do góry – sa to tzw. korzenie oddechowe oraz korzenie wyrastajace z pedów i umacniajace rosline w mulistym podlozu – tzw. korzenie podporowe. Niektóre rosliny pnace wyksztalcaja korzenie czepne (np. bluszcz). Epifity tworza zielone korzenie asymilujace.
W budowie korzenia wyrózniamy kilka stref, formujacych sie w czasie kielkowania i wyrastania korzenia .Sa to:
Stozek wzrostu zbudowany z komórek twórczych, majacych zdolnosc ciaglego dzielenia sie przez cale zycie rosliny. Komórki te powoduja przyrost korzenia na dlugosc i daja poczatek wszystkim innym jego tkankom.
Delikatne komórki stozka wzrostu okryte sa czapeczka, która chroni je przed uszkodzeniem przez czasteczki gleby. Czapeczka zbudowana jest z komórek miekiszowych, a jej powierzchnie pokrywa sluzowata wydzielina, która ulatwia korzeniowi przeciskanie sie miedzy czasteczkami gleby.
Strefa wydluzenia. Przechodzi w nia stozek wzrostu. W tej strefie komórki, które powstaly z podzialu komórek merystematycznych stozka wzrostu, szybko rosna, wydluzaja sie i osiagaja wielkosc charakterystyczna dla swej dojrzalej postaci.
Dzieki tym dwóm strefom, korzen przyrasta na dlugosc, wrasta w glebe, przytwierdza rosline do podloza i utrzymuje ja w pozycji pionowej.
Powyzej strefy wydluzenia sie korzenia komórki róznicuja sie ostatecznie, tzn. przybieraja okreslone cechy morfologiczne, przystosowujac sie dzieki temu do pelnienia okreslonych funkcji; tworza tkanki.
Strefa wlosnikowa. Tu zachodza procesy róznicowania sie komórek w tkanki. Jest pokryta wlosnikami, tj. wyrostkami komórek skórki, której uwypuklenia stanowia wlasnie wlosniki. Wyrastaja one w bardzo delikatny wyrostek .
Sciany komórek wlosnikowych sa bardzo cienkie, zbudowane przede wszystkim z celulozy, ale zawieraja równiez substancje pektynowe tworzace na powierzchni wlosnika warstewke sluzu, zlepiajaca wlosnik z czasteczkami gleby.
Zadaniem strefy wlosnikowej jest pobieranie z gleby wody oraz rozpuszczanie w niej soli mineralnych.
Sok komórkowy wlosników, znajdujacy sie w wakuoli, ma stezenie znacznie wyzsze niz stezenie roztworu glebowego. Dzieki temu wlosniki na zasadzie osmozy moga pobierac z gleby wode przekazujac ja, równiez droga osmozy, glebiej polozonym komórkom korzenia. Wskutek wytwarzania wlosników powierzchnia chlonna korzenia jest olbrzymia.
Wlosniki sa delikatne i zyja krótko. Obumierajac scieraja sie, ulegaja rozkladowi i wzbogacaja glebe w substancje organiczne. Jednak strefa wlosnikowa zachowuje zawsze taka dlugosc dzieki temu, ze w miare jak zamieraja najstarsze wlosniki, tworza sie ciagle nad strefa wzrostu nowe wlosniki, korzen wydluza sie w glab ziemi i strefa wlosnikowa przesuwa sie coraz nizej, wyzyskujac nowe zasoby warstw glebowych.
Strefa wyrosnieta. Przechodzi w nia strefa wlosnikowa. W tym miejscu korzen rozgalezia sie, tworzac korzenie boczne.
Strefa ta pelni zarówno role mechaniczna – utrzymuje rosline w glebie, jak i fizjologiczna – przewodzi substancje odzywcze, pobrane przez wlosniki.
Aby zaopatrzyc rosline w wode i sole mineralne korzenie rozrastaja sie na dlugosc w glab ziemi, rozgaleziaja sie, przenikaja glebe we wszystkich kierunkach i wykorzystuja jej zasoby wodne oraz mineralne – w ten sposób wyksztalca sie system korzeniowy rosliny .
Budowe wewnetrzna korzenia przedstawie na przekroju poprzecznym zrobionym ze strefy wlosnikowej .
Najbardziej zewnetrzna warstwa komórek tworzy epibleme. Komórki jej sa wydluzone przez wlosniki, poniewaz w ten sposób najlepiej przystosowuja sie do pobierania z gleby wody z solami mineralnymi.
Tkanki polozone pod epiblema tworza 2 czesci topograficzne: kore pierwotna i walec osiowy. W sklad kory pierwotnej wchodzi przede wszystkim graniczacy ze skórka miekisz kory pierwotnej. Tworzy on w korzeniu bardzo szeroka warstwe, zbudowana z zywych komórek parenchymatycznych o scianach celulozowych. ®Zadaniem miekiszu kory pierwotnej jest wchlanianie wody z solami mineralnymi, pobieranej przez wlosniki i doprowadzanie jej do walca osiowego – dlatego ten miekisz nazywany jest miekiszem chlonnym.
Nastepna warstwa kory pierwotnej jest sródskórnia czyli endoderma, zbudowana z jednej warstwy komórek, scisle do siebie przylegajacych, których sciany czesciowo grubieja i korkowacieja, a w niektórych przypadkach drewnieja. Tylko niektóre, pojedyncze komórki endodermy nie ulegaja zmianom i sciany ich pozostaja cienkie i celulozowe. Sa to komórki przepustowe, polozone naprzeciw wiazek drewna przewodzacych wode. ®Komórkami przepustowymi woda przedostaje sie z miekiszu chlonnego do naczyn drewna. ®Endoderma w korzeniu odgrywa role przegrody regulujacej przedostawanie sie wody z miekiszu chlonnego kory pierwotnej do walca osiowego.
Pierwsza warstwa walca osiowego jest okolnica, inaczej perycykl. Komórki okolnicy moga dzielic sie, nawet gdy sa juz dojrzale, ®stad ich rola przy tworzeniu sie korzeni bocznych. Pod okolnica rozmieszczone sa wiazki przewodzace, ulozone promieniscie i na przemian.
Zadaniem walca osiowego jest przewodzenie wody z solami mineralnymi do lodygi i doprowadzenie zwiazków organicznych z lodygi do rosnacych komórek korzenia.
Tkanka powodujaca przyrost korzenia na grubosc jest miazga twórcza (kambium), która powstaje miedzy lykiem a drewnem i tworzy i tworzy warstwy drewna wtórnego i lyka wtórnego.
W tworzeniu budowy wtórnej bierze udzial równiez druga tkanka twórcza – miazga korkotwórcza (felogen), która tworzy korek.
Lodyga jest lacznikiem miedzy korzeniem a liscmi, kwiatami i owocami, bo przewodzi wode z solami mineralnymi od korzenia do lisci, kwiatów i owoców, a zwiazki organiczne wytworzone w lisciach do korzeni, kwiatów i owoców. Tkanki przewodzace lodygi zachowuja ciaglosc z tkankami przewodzacymi innych organów, tworzac system przewodzacy rosliny. Na lodydze wyksztalcaja sie liscia, kwiaty i owoce. Dzieki lodydze roslina wydluza sie. Lodyga, tworzac rozgalezienia boczne utrzymuje liscie w najbardziej korzystnym dla procesu asymilacji CO2 polozeniu, a kwiatom i owcom zapewnia najlepsze warunki do rozmnazania. W lodygach zielnych zachodzi proces asymilacji, w lodygach roslin wieloletnich gromadza sie i przechowuja substancje zapasowe. Lodygi podziemne zapewniaja roslinie proces rozmnazania wegetatywnego.
Wymienilem powyzej najwazniejsze funkcje jakie spelnia roslina, teraz postaram sie udowodnic je budowa tego organu a takze ukazac kilka innych, równie waznych czynnosci, za które odpowiedzialna jest lodyga.
Na wierzcholku lodygi znajduje sie paczek, który jest zbudowany ze stozka wzrostu, zawiazków lisci i zwiazków paczków bocznych. Starsze listki polozone nizej okrywaja zawiazki lisci, paczków i stozek wzrostu .
Komórki stozka wzrostu dziela sie, wytwarzaja wciaz nowe komórki lodygi, nowe zawiazki lisci i paczków. Lodyga wydluza sie, z zawiazków wyksztalcaja sie liscie a w ich katach paczki boczne.
Rozrózniamy trzy formy lodyg. Lodygi zielne, zdrewniale i podziemne. Te ostatnie sluza do rozmnazania wegetatywnego oraz gromadza i przechowuja duze ilosci substancji zapasowych. Lodygi podziemne latwo odróznic od korzeni, bo maja wszystkie cechy morfologiczne wlasciwe pedom: sa zakonczone paczkami, w których stozek wzrostu okryty jest listkami, sa podzielone wezlami na miedzywezla, maja inna budowe anatomiczna niz korzen, rosna przewaznie równolegle do powierzchni gleby.
W budowie zewnetrznej lodygi roslin dwulisciennych rozróznic mozemy: skórke, kore pierwotna i walec osiowy .
Skórka lodygi jest zbudowana z jednej warstwy scisle ulozonych komórek zywych o scianach celulozowych. Zewnetrzne sciany komórek skórki, stykajace sie z atmosfera, sa grubsze i przesycone kutyna, utrudniajaca parowanie.
Kora pierwotna sklada sie ze zwarcicy inaczej kolenchymy, warstwy komórek miekiszowych i ze sródskórni. W komórkach kolenchymy i miekiszu kory pierwotnej roslin zielonych wystepuja chloroplasty, dzieki którym zachodzi tam fotosynteza. Komórki sródskórni zawieraja skrobie, dlatego nazywana jest ona pochwa skrobiowa.
W walcu osiowym przebiegaja wiazki przewodzace. Lyko zwrócone jest ku obwodowi walca, a drewno ku srodkowi. Miedzy lykiem a drewnem wystepuje miazga twórcza, dzieki której wiazki moga sie rozrastac. Na obwodzie walca osiowego znajduje sie okolnica.
Wystepowanie tkanki wzmacniajacej na obwodzie lodygi zapewnia jej gietkosc i zabezpiecza przed zlamaniem.
U lodyg zdrewnialych juz w pierwszym roku tworzy sie w walcu osiowym ciagly pierscien kambium.
Komórki kambium dzielac sie wytwarzaja komórki lyka wtórnego na zewnatrz, a komórki drewna wtórnego do wewnatrz lodygi, co powoduje jej przyrost na grubosc.
Równiez w pierwszym roku tworzy sie w warstwach peryferycznych miazga korkotwórcza, której komórki dzielac sie tworza korek. Jego komórki sa martwe, wypelnione powietrzem, a sciany zawieraja suberyne. Dzieki temu korek izoluje lodyge, chroni jej wnetrze przed utrata wody i uszkodzeniami mechanicznymi oraz szkodliwym dzialaniem temperatur. Wymiane gazów zapewniaja przetchlinki, widoczne w postaci malenkich wypuklosci.
W drewnie i lyku przebiegaja pasma komórek miekiszowych w kierunku promienistym – promienie rdzeniowe, które biora udzial zarówno w przewodzeniu asymilatów, jak i wody z solami mineralnymi w kierunku poprzecznym od drewna do lyka i kory pierwotnej (wode z solami mineralnymi) i od lyka do drewna i rdzenia (asymilaty).
W korze pierwotnej promieniach rdzeniowych i rdzeniu, zbudowanych z komórek miekiszowych gromadza sie i przechowuja substancje zapasowe.
Bardzo wazna role spelnia lyko i drewno. Lyko za pomoca rurek sitowych przewodzi asymilaty wytworzone w lisciach i doprowadza je do wszystkich organów. Drewno cewkami i naczyniami przewodzi wode z solami mineralnymi od korzeni i rozprowadza ja po calej roslinie. Ponadto drewno w budowie wtórnej oprócz cewek i naczyn posiada elementy o zgrubialych i zdrewnialych scianach, pelni role wzmacniajaca, utrzymujac lodyge w pozycji pionowej i chroniac ja przed zlamaniem.
Inaczej przedstawia sie budowa lodygi u roslin jednolisciennych .
Wnetrze lodygi wypelnia miekisz zasadniczy zbudowany z duzych komórek. W miekiszu tym rozmieszczone sa na calym przekroju wiazki przewodzace, które róznia sie od wiazek przewodzacych roslin dwulisciennych tym, ze pomiedzy lykiem i drewnem nie ma tkanki twórczej. Wiazki przewodzace sa zazwyczaj otoczone warstwa sklerenchymy.
Lisc jest organem sluzacym do asymilacji, oddychania i transpiracji. Jego morfologia i budowa wewnetrzna jest scisle zwiazana z tymi czynnosciami i do nich dostosowana.
W niektórych przypadkach liscia pelnia role organów spichrzowych, np. luski cebuli, liscie glówki kapusty.
U roslin pustynnych liscie sluza do gromadzenia wody. W obu przypadkach sa one grube i miesiste.
U roslin dwulisciennych lisc zbudowany jest z ogonka lisciowego i blaszki lisciowej o budowie grzbietobrzusznej .
Blaszka lisciowa jest plaska i zazwyczaj szeroka, co zapewnia jak najwiekszy doplyw swiatla potrzebnego do asymilacji i stwarza duza powierzchnie umozliwiajaca wymiane gazów.
Tkanke okrywajaca liscia stanowi skórka górna i skórka dolna. Miedzy nimi wystepuje zróznicowany miekisz asymilacyjny: palisadowy i gabczasty. W miekiszu asymilacyjnym rozmieszczone sa wiazki przewodzace.
Skórka górna i dolna zbudowane sa najczesciej z jednej warstwy zywych komórek, o scianach celulozowych. Sciany zewnetrzne stykaja sie z atmosfera, sa grubsze i przesycone kutyna. W dolnej skórce wystepuja aparaty szparkowe.
Aparaty szparkowe reguluja wymiane gazowa oraz gospodarke wodna rosliny. Glówna czescia skladowa aparatu szparkowego sa dwie komórki w ksztalcie ziaren fasoli. Miedzy nimi znajduje sie szczelina, czyli szparka, a pod nia duza komora powietrzna, tzw. Jama przedechowa. Jama przedechowa laczy sie z systemem przestworów miedzykomórkowych przenikajacych tkanki rosliny. Komórki szparkowe maja sciany silniej zgrubiale od strony szparki. Otwieranie i zamykanie szparek nastepuje na skutek zmian potencjalu osmotycznego w komórkach szparkowych. Zwiekszony turgor, czyli stan napecznienia komórek, powoduje uwypuklenie sie cienkich zewnetrznych scian komórek. Grube sciany ograniczajace szparke sa nierozciagliwe – odsuwaja sie od siebie i powstaje miedzy nimi szczelina. Spadek cisnienia osmotycznego w komórkach szparkowych powoduje zamkniecie szparki. Mechanizm ruchów aparatu szparkowego jest bardzo skomplikowany. Upraszczajac to zjawisko mozna powiedziec, ze szparki rozchylaja sie w powietrzu wilgotnym, a zamykaja w suchym. Budowe aparatów szparkowych przedstawilem na ponizszym rysunku .
Miekisz asymilacyjny palisadowy wystepuje bezposrednio pod skórka górna. Zbudowany jest z komórek cylindrycznych, wydluzonych w kierunku prostopadlym do powierzchni liscia scisle ulozonych. Chloroplasty sa gesto rozmieszczone w cytoplazmie. Miekisz palisadowy polozony jest w górnej czesci blaszki na która padaja promienia sloneczne.
Miekisz gabczasty zbudowany jest z komórek o nieregularnych ksztaltach, luzno ulozonych tak, ze wystepuja miedzy nimi duze przestrzenie miedzykomórkowe, które lacza sie ze soba i z aparatami szparkowymi. Taka budowa i polozenie miekiszu gabczastego zapewnia intensywna cyrkulacje gazów niezbedna do asymilacji, oddychania oraz stwarza najkorzystniejsze warunki dla transpiracji. W komórkach miekiszu gabczastego wystepuja chloroplasty gdzie zachodzi proces asymilacji. Wiazki przewodzace rozgaleziaja sie wielokrotnie i tworza unerwienie blaszki lisciowej. Umozliwia ono doprowadzenie wody z solami mineralnymi niemal do kazdej komórki liscia i odprowadzenie powstalych w tych komórkach asymilatów. Jednoczesnie siateczka wiazek usztywnia blaszke lisciowa.
Liscie roslin jednolisciennych zbudowane sa z blaszki lisciowej i pochwy lisciowej. Róznia sie od lisci roslin dwulisciennych tym, ze na przekroju poprzecznym sa symetryczne i nie maja zróznicowanego miekiszu. Aparaty szparkowe wystepuja mniej wiecej w tej samej liczbie w skórce po obu stronach liscia. Wiaze sie to z pionowym ustawieniem lisci i jednakowym oswietleniem ich z obu stron.
Kwiat jest zmodyfikowanym pedem, którego liscie przeksztalcily sie w poszczególne elementy kwiatu, którego zadaniem jest wytwarzanie nasion.
Typowy kwiat sklada sie z zielonych dzielek kielicha, barwnych platków korony, precików i slupka .
Dzialki kielicha chronia w paczku wewnetrzne czesci kwiatu, barwne platki korony wabia owady, a preciki i slupki sluza do rozmnazania.
Slupek zbudowany jest z jednego lub kilku owocolistków. Mozna tu wyróznic zalaznie, szyjke oraz znamie wydzielajace lepka ciecz, do której przylepia sie pylek. Zalazni znajduja sie zalazki przymocowane sznureczkami do lozyska zalazni.
Zalazek zbudowany jest z osrodka, dwu oslonek i okienka .
W osrodku zalazka wyodrebnia sie jedna komórka macierzynska, która ulega podzialowi redukcyjnemu. Powstaja 4 komórki haploidalne o zredukowanej liczbie chromosomów. Trzy z nich znikaja, a jeden rozrasta sie i rozwija sie w 8 jadrowy woreczek zalazkowy .
W dojrzalym woreczku zalazkowym na biegunie polozonym blisko okienka zgrupowane sa trzy jadra, z których najwieksze to komórka jajowa, dwa pozostale to synergidy. Na przeciwleglym biegunie znajduja sie tez 3 jadra – antypody. Dwa pozostale jadra wedruja na srodek woreczka zalazkowego i tworza wtórne jadro woreczka zalazkowego.
Precik zbudowany jest z nitki precikowej i pylnika, a pylnik z dwóch worków pylkowych o dwóch komorach. W komorach pylkowych powstaja haploidalne ziarna pylku. Ziarno pylku rozwija sie i dzieli na wegetatywne i generatywne.
Aby kwiat spelnil zadanie musi nastapic jego zapylenie – przeniesienie dojrzalego ziarna pylku na znamie slupka. U roslin owadopylnych dokonuja tego owady, u wiatropylnych – wiatr. Na znamieniu ziarno pylku zaczyna kielkowac wytwarzajac lagiewke pylkowa.
Lagiewka przechodzi przez szczeline sciany zewnetrznej ziarna pylku.
Lagiewka pylkowa rosnie i przeciska sie przez szyjke slupka, torujac sobie droge do zalazka. Tymczasem w lagiewce pylkowej jadro generatywne dzieli sie tworzac plemniki, które sa nagie. Gdy koniec lagiewki dotrze do zalazka oba plemniki dostaja sie do woreczka zalazkowego i tu nastepuje zaplodnienie. Powstaje zarodek i tkanka gromadzaca substancje zapasowe – bielmo, którego komórki otaczaja zarodek i dostarczaja mu substancji odzywczych. Oslonki zalazka grubieja i tworza lupine nasienna. W ten sposób z zalazka wyksztalca sie nasienie.
Nasienie jest spoczynkowym stadium rosliny, wszystkie procesy zyciowe jego komórek sa zahamowane i przebiegaja w bardzo zwolnionym tempie. Jest to tzw. stan zycia utajnionego – anabioza. Zahamowaniu procesów zyciowych sprzyja mala zawartosc wody w nasieniu. Po okresie spoczynku, kiedy nasienie znajdzie sie w sprzyjajacych warunkach, zaczyna kielkowac. Kielkowania nasienia to przejscie ze stanu spoczynku w stan aktywnosci fizjologicznej.
Nasienie sklada sie z zarodka, który wytworzyl sie z zaplodnionej komórki jajowej, z bielma, które rozwinelo sie z zaplodnionego jadra wtórnego woreczka zalazkowego oraz pelni role organu spichrzowego i z lupiny, która powstala z przeksztalconych oslonek zalazka. U nasion bezbielmowych rozwijaja sie dwa pierwsze liscie zarodkowe zwane liscieniami, które pelnia role organów spichrzowych. Nasiona mozemy podzielic na bielmowe, bezbielmowe i obielmowe.
Po dokonanym zaplodnieniu dzialki kielicha, platki korony, a zazwyczaj takze szyjka i znamie slupka obumieraja i odpadaja, równoczesnie sciana zalazni rozrasta sie i przeksztalca w owocnie, która spelnia role kryjaca. Oslania tyle nasion, ile bylo w niej zalazków. Owocnia razem z nasionami tworzy o w o c.
W niektórych przypadkach owoc tworzy nie tylko zalaznia, ale i jakas inna czesc kwiatu, np. dno kwiatowe, rurka kwiatowa. Dzieje sie tak zazwyczaj wtedy, gdy zalaznia osadzona jest nisko, we wkleslym dnie kwiatowym, jak to mam miejsce w kwiecie jabloni.