Практико-исследовательский проект «Прибор для определения типа листовой пластинки у растений с помощью математического расчета. Форма листовой пластинки Какой формы могут быть листья

ЛИСТ - БОКОВОЙ ОРГАН ПОБЕГА

Общая характеристика листа

Лист - уплощенный боковой орган побега с билатеральной симметрией; он закладывается в виде листового бугорка, представляющего собой боковой выступ побега. Зачаток листа увеличивается в длину за счет роста верхушки и в ширину - за счет краевого роста. У семенных растений верхушечный рост быстро прекращается. После развертывания почки происходит многократное деление всех клеток листа (у двудольных) и увеличение их размеров. После дифференциации клеток меристемы в постоянные ткани лист нарастает за счет меристемы в основании листовой пластинки. У большинства растений деятельность этой меристемы быстро заканчивается, и лишь у немногих, таких как кливия, амариллис, продолжается достаточно долго.

У однолетних травянистых растений продолжительность жизни стебля и листа практически одинаковая - 45-120 дней, у вечнозеленых - 1-5 лет, у хвойных, таких как пихта, - до 10 лет.

Первые листья семенных растений представлены семядолями зародыша. Следующие (настоящие) листья формируются в виде меристематических бугорков - примордиев, возникающих из верхушечной меристемы побега.

Лист выполняет три главные функции: фотосинтез, газообмен и транспирацию. Кроме того, он может быть органом защиты (че­шуи, колючки), прикрепления к опоре (усики), запаса питательных веществ и воды, а также вегетативного размножения.

Основные функции листа - фотосинтез, транспирация и газообмен.

Морфология листа.

Основной частью листа является листовая пластинка . Нижнюю часть листа, сочлененную со стеблем, называют основанием листа. Довольно часто между основанием и пластинкой формируется стеблеподобный цилиндрический или полукруглый в сечении черешок листа. В этом случае листья называют черешковыми , в отличие от сидячих листьев, не имеющих черешка. Роль черешка, кроме опорной и проводящей, состоит в том, что он долго сохраняет способность к вставочному росту и может регулировать положение пластинки, изгибаясь по направлению к свету.

Основание листа может принимать различную форму. Иногда оно почти незаметно или имеет вид небольшого утолщения (листовая подушечка ), например у кислицы. Часто основание разрастается, охватывая целиком узел и образуя трубку, называемую влагалищем листа. Образование влагалища особенно характерно для однодольных, в частности для злаков, а из двудольных – для зонтичных. Влагалища защищают вставочные меристемы, находящиеся в основании междоузлий, и пазушные почки, сидящие над узлами.

Часто основание листа дает парные боковые выросты – прилистники . Форма и размеры прилистников различны у разных растений. У древесных растений прилистники обычно имеют вид пленчатых чешуевидных образований и играют защитную роль, составляя главную часть почечных покровов. При этом они недолговечны и опадают при развертывании почек, так что на взрослом побеге у вполне развитых листьев прилистники не обнаруживаются (береза, дуб, липа, черемуха). Иногда прилистники имеют зеленую окраску и функционируют наравне с пластинкой листа как фотосинтезирующие органы (многие бобовые и розоцветные).

Для всех представителей семейства гречишных характерно образование раструбов . Раструб образуется в результате слияния двух пазушных прилистников и охватывает стебель над узлом в виде короткой пленчатой трубки.

Главная часть ассимилирующего листа - его пластинка. Если у листа одна пластинка, его называют простым . У сложных листьев на одном черешке с общим основанием располагаются две, три или несколько обособленных пластинок, иногда с собственными черешочками . Отдельные пластинки носят название листочков сложного листа, а общую ось, несущую листочки, называют рахисом . В зависимости от расположения листочков на рахисе различают перисто - и пальчатосложные листья. У первых листочки располагаются двумя рядами по обе стороны рахиса, продолжающего черешок. У пальчатосложных листьев рахиса нет, и листочки отходят от верхушки черешка. Частный случай сложного листа – тройчатосложный .

Рис. Части листа (схема ): 1 – черешковый лист; 2 – сидячий лист; 3 – лист с подушечкой в основании; 4 – влагалищные листья; 5 – лист со свободными прилистниками; 6 – лист с приросшими к черешку прилистниками; 7 – лист с пазушными прилистниками; Пл – пластинка; Ос – основание; Вл – влагалище; Пр – прилистники; Ч – черешок; ПП – пазушная почка; ИМ – интеркалярная (вставочная) меристема.

Рис. Сложные листья (схема ): А – непарноперистосложный; Б – парноперистосложный; В – тройчатосложный; Г – пальчатосложный; Д – дважды парноперистосложный; Е – дважды непарноперистосложный; 1 – листочек; 2 – черешочек; 3 – рахис; 4 – черешок; 5 – прилистники; 6 – рахис второго порядка.

Процесс формирования сложного листа напоминает ветвление, которое может идти до второго-третьего порядка, и тогда образуются дважды и трижды перистосложные листья. Если рахис заканчивается непарным листочком, лист называется непарноперистосложным , если парой листочков – парноперистосложным .

При характеристике листовой пластинки принимают во внимание целый ряд признаков: общие очертания (контуры) листа, форму основания и верхушки, форму края, жилкование, характер поверхности, консистенцию и другие признаки.

Пластинка листа или листочка может быть цельной или расчлененной более или менее глубоко на лопасти , доли или сегменты , располагающиеся при этом перисто или пальчато . Различают перисто - и пальчатолопастные , перисто - и пальчатораздельные и перисто - и пальчаторассеченные листья. Встречаются дважды, трижды и многократно расчлененные листовые пластинки.

Формы цельных листовых пластинок и расчлененных листьев в общем очертании выделяют в зависимости от двух параметров: соотношения между длиной и шириной и того, в какой части пластинки находится ее наибольшая ширина.

Рис. Формы пластинок листьев : 1 – игольчатая; 2 – сердцевидная; 3 – почковидная; 4 – стреловидная; 5 – копьевидная; 6 – серповидная.

При описании также обращают внимание на форму верхушки, основания и края пластинки.

Рис. Основные типы верхушек, оснований и края листовых пластинок : А – верхушки: 1 – острая; 2 – заостренная; 3 – тупая; 4 – округлая; 5 – усеченная; 6 - выемчатая; 7 – остроконечная; Б – основания: 1 – узкоклиновидное; 2 – клиновидное; 3 – ширококлиновидное; 4 – низбегающее; 5 – усеченное; 6 – округлое; 7 – выемчатое; 8 – сердцевидное; В – край листа: 1 – пильчатый; 2 – двоякопильчатый; 3 - зубчатый; 4 – городчатый; 5 – выемчатый; 6 – цельный.

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования детей г. Ростова-на-Дону

« Детский эколого-биологический центр»

Практико-исследовательский проект «Прибор для определения типа листовой пластинки у растений с помощью математического расчета».

Выполнил: Гладких Евгений, обучающийся творческого объединения

«Природа Донского края» МБУ ДО ДЭБЦ

Руководитель: Гурова Л.А. , педагог дополнительного образования МБУ ДО ДЭБЦ .

г. Ростов-на-Дону

Содержание.

1.Цели и задачи проекта. Актуальность………………………………3

2. Значение растений для здоровья человека…………………………3

3. Разнообразие листовых пластинок. Основные параметры……….4

4. Простейший прибор для определения типа листовой пластинки, его строение и работа……………………………………………………….8

5. Выводы……………………………………………………………….10

6. Литература……………………………………………………………11

7. Приложение......................................................................................12

Цели, задачи, актуальность проекта .

Целью настоящей работы является изучение разнообразия растений, их морфологических признаков, выявление роли растений для здоровья людей.

Задачи проекта:

Изучение формы листовых пластинок растений;

Создание прибора для определения типа листовой пластинки;

Составить таблицу - определитель по формам листовых пластинок.

Актуальность проекта в его практической направленности. В городе, здоровье людей во многом зависит от количества растений и их породного состава. Знать какие растения произрастают в нашем городе и какое влияние они оказывают на людей можно, если определить видовой их состав. Работа с определителем требует знаний по морфологии растений. Главный морфологический признак растений – форма и строение листа. Для изучения морфологических признаков листа и служит эта работа.

Значение растений для здоровья человека.

Крупнейший российский гигиенист Ф. Эрисман писал, что ближайшая задача гигиенической науки – найти средства для смягчения действия неблагоприятных для организма человека внешних условий. Растения – как раз одно из таких средств. Наше здоровье и настроение во многом зависят от климата – от того, ясно на дворе или пасмурно, льёт дождь или сияет солнце, сыплет снег или стоит морозная погода. Порой для нас важен не вообще климат материка, а микроклимат родного города или района. А на него растения, особенно деревья, оказывают огромное влияние.

Кроны деревьев существенно влияют на температуру воздуха. Известно, что в отдельных случаях разница температуры под плотно сомкнутой кроной деревьев и на открытом воздухе достигает 11-17 градусов. Это важно для людей, т.к. человеческий организм очень чуток к окружающей среде. Зона температурного комфорта находится в пределах 17,2 – 21,7 градуса. Понятно, что в жилой зоне города должно быть максимальное количество деревьев и почвы покрытой травами. В противном случае, асфальтированные участки, как сковорода греют окружающее пространство, создавая невыносимые условия для людей и комфортные для машин, которые густо как безумный лес покрывают город.

В сочинении, «Каким я вижу свой город», ученики 6-го класса школы №67 написали, что хотят видеть город похожим на сад. Среди зелени людям легче дышится, им не досаждает зной и пыль, их не утомляют резкие шумы. В тени растений смягчаются световые контрасты, что благотворно действует на глаза. Мы с радость вдыхаем аромат цветов и трав. И всё это суммируется нашей нервной системой в благодатное ощущение покоя, отдыха, равновесия. Природные пейзажи с их красотами, ароматами, звуками, воздушными течениями возбуждают в человеке чувства удовлетворения и комфорта. Деревья не только вызывают чувство умиротворения и покоя, но надёжно защищают человека от избыточной радиации. В южных районах, как наш, это особенно важно. Изучение роли растений и воплощение заботы о них – главная цель на данный момент, т.к. эта цель в прямой зависимости со здоровьем человека.

Этот проект призывает обратить внимание на необходимость изучать растения и их разнообразие, он составляет одну из частей по природоохранной работе.

Разнообразие листовых пластинок. Основные параметры.

Известно, что высшее растение состоит из органов: корня, стебля, листа. Из трёх основных органов растения, лист наиболее изменчив по форме, величине, окраске, продолжительности жизни. Именно разнообразие форм листа и его метаморфозы создают красоту и разнообразие мира растений. Даже на одном растении в любой момент можно наблюдать неодинаковые листья. Это разнообразие будет ещё значительнее, если наблюдать растение в течение всей жизни.

Лист в отличие от корня и стебля – боковой орган ограниченного роста, нарастающий не верхушкой, а основанием – интеркалярно. У многих одревесневающих растений – это временный орган, периодически возникающий заново.

Обычно у одревесневающих растений продолжительность жизни листьев явно уступает продолжительности жизни стебля. У травянистых однолетников продолжительность жизни листа и стебля приблизительно одинакова и чаще всего исчисляется 45-120 днями. Существуют и вечнозелёные растения. Основные функции листа выполняет его пластинка: это фотосинтез, транспирация, иногда отложение питательных веществ, газообмен (поглощение углекислого газа и выделение молекулярного кислорода).

Величина листьев сильно варьирует не только у разных групп растений, но нередко и у одного индивидуума. В нашей флоре многие виды имеют очень мелкие листья. Очень крупные листья у видов тропической и субтропической зон.

Морфологическое разнообразие листьев велико. Однако единой классификации, которая охватывала бы всё разнообразие листьев в целом и была бы основана на едином принципе, т.е. на одном или нескольких признаках строения, нет. Поэтому существует несколько разнообразных способов классификации. Существующие классификации искусственны, поскольку не базируются на единой общей концепции развития структур листа.

В данном проекте предлагается классификация простых листьев с цельной пластинкой по математическому принципу соотношения длинны и ширины листа.

Представим условно, что круг – это листовая пластинка. Проведём две взаимноперпендикулярные линии через круг, обозначим отрезки ва\аг, ва\да, вд\вг.

Рис.1 . Получим: ва/аг =1; ва/да =1; вд\вг=0,7 . Такое соотношение, будет характерно только для округлой формы листовой пластинки. При дальнейших расчётах, выбираем самую высокую вертикальную линию листовой пластинки и самую широкую горизонтальную. Из соотношения частей, полученных при пересечении линий, находим коэффициенты, показывающие, к какому типу относится данная листовая пластинка.

Отношение отрезков вд\вг - показывает тип основания листа. Для ЛП с выемчатым основанием, коэффициент вд\вг будет больше 1, а для клиновидного и округлого основания - меньше 1.

Из научной литературы известно около 14 разновидностей или типов листовых пластинок.

Рис.2 Перечислим их: округлая (6), овальная (5), продолговатая (3), ланцетная (4), линейная (2), игольчатая (1), яйцевидная (7), обратнояйцевидная (8), обратноланцетная, стреловидная(12), копьевидная(13), ромбическая(9), сердцевидная(10), почковидная(11), лопатчатая (15)и зонтичная (14)др.

Расчёты соотношений частей листовых пластинок выполнены по схемам, приведённым в книге Т.Г. Зориной Школьникам о лесе, М.: "Лесная промышленность",1971г. (Рис. №2), а также изображений типовых листовых пластинок в книге В.Г. Хржановского Курс общей ботаники, М.: Высшая школа, 1982г. (Рис. №1)

1. округлая;

2. овальная;

3. продолговатая;

4. линейная;

5. ланцетная;

6. обратноланцетная;

7. яйцевидная;

8. обратнояйцевидная.

Рисунок №1

Знать формы листовых пластинок необходимо для определения вида растения, т.е. для работы с определителем растений.

4.Простейший прибор для определения типа листовой пластинки, его строение и работа.

Прибор представляет собой планшет с двумя взаимно перпендикулярными линейками. (Приложение ОБЩИЙ ВИД ПРИБОРА) Размер планшета по длине линеек, которые могут свободно перемещаться по планшету: одна линейка – вниз/вверх и вторая – влево/ вправо. На планшет перед измерением листа помещаем лист А4

Накладывая лист растения, перемещаем линейки так, чтобы вертикальная измерила высоту листа, а вторая - самую широкую часть. Отмечаем крайние точки на бумаге с помощью карандаша, лист растения снимаем. Отмечаем, на какой высоте произошло пересечение линий - это точка а. Верхняя точка - в. Нижняя точка - г. Точка по левой стороне листа - д. Точка по правой стороне листа - б.

Для определения типа листовой пластинки составлена таблица соотношений частей листа.

Таблица с соотношением частей листа:

Форма листовой пластинки

ва/аг

ва/ад

вд/вг

Округлая

0.7

Овальная

~1.6

~ 0.625

Продолговатая

~3,3

0,5

Линейная

~1,36

~6,3

~0,58

Ланцетная

~4,5

~5,3

~0,8

Обратноланцетная

~0,176

~0,2

Яйцевидная

~2,4

~0,75

Обратнояйцевидная

~0,23

~0,6

~0,8

Сердцевидная

1,6

~1.75

10.

Копьевидная

~1,5

~1,136

11.

Стреловидная

~16,5

12.

Ромбическая

0,5

~0,5

13.

Почковидная

~1,7

Значения, приведённые в таблице, приближённо показывают соотношение частей листовой пластинки. Возможны промежуточные формы. При описании листьев следует проанализировать, возможно, больше морфологических признаков, учитывая, что часто листья по форме и другим признакам даже на одном годичном побеге, но в разных его местах могут значительно отличатся друг от друга.

Рис.3 «Изменчивость листьев осины».

Для изучения и классификации листьев необходимо брать срединные листья. Это листья, типичные для данного вида. Низовые и верхушечные листья обычно недоразвиты.

Например, определим, к какому типу листовой пластинки относится лист лимона, выращенного в домашних условиях из косточки. Данный сорт называется Лимон Павловский. Для этой цели измерим основные параметры для нескольких листов: ва\аг, ва\ад, вг\вд. Они соответственно равны:

I. 1,19; 2,27; 0,6.

II. 1,1; 2,4; 0,6.

Эти параметры ближе всего к овальной и продолговатой форме. Следовательно, лист лимона - продолговато-овальный.

Для примера определителя растений приведём план описания деревьев и кустарников по листьям:

1- лист простой или сложный;

2- лист черешковый или сидячий;

3- форма листовой пластинки:

а)простых листьев - округлая, овальная, продолговатая, ланцетная, линейная, яйцевидная, обратнояйцевидная;

б)сложных листьев - перистосложная (парно и непарно), пальчатосложная;

4- форма основания листовой пластинки: клиновидная, округлая, сердцевидная;

5- форма верхушки листа: тупая, острая;

6- жилкование: перистое, пальчатое;

7- расчленение листовой пластинки: цельная, лопастная, раздельная, рассечённая;

8- форма края листовой пластинки: целнокрайняя, зубчатая, пильчатая, городчатая, выемчатая;

9- цвет, блеск, опушённость и др. признаки.

Выводы.

1 . Изучение видового состава растений города Ростова-на-Дону подготавливает природоохранную деятельность.

2. Для изучения видового состава необходимо использование определителя растений.

3. Форма листовой пластинки - один из важнейших морфологических признаков, который используют при определении растений.

5. Простейший прибор позволяет применить математические методы для определения формы листовой пластинки.

6. Изучение растений и их влияния на здоровье человека возможно приведёт к оздоровлению обстановки в городе Ростове - на - Дону.

Литература:

1. Р.В. Бобров Беседы о лесе. –М.: Молодая гвардия, 1982.

2. Т.Г. Зорина Школьникам о лесе. –М.: «Лесная промышленность», 1971.

3. Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы. Под редакцией З.Н. Кудряшёвой и А.В. Ганжиной. –Минск: «Вышейшая школа»,1974.

4. В.Г. Хржановский Курс общей ботаники.-М.: «Высшая школа», 1982.

Приложение.

Общий вид прибора.

В мире существует огромное множество разновидностей , которые отличаются внешним видом, а главной особенностью каждого растения является его лиственная часть. Листья бывают разного размера, формы и цвета, но формируются эти особенности благодаря уникальному клеточному строению.

Поэтому сегодня мы рассмотрим внешнее и внутреннее строение листа, а также его основные типы и формы.

Из чего состоят листья: внешнее строение

Зеленая пластина во всех случаях располагается сбоку побега, в узле стеблей. Подавляющее большинство растений имеют листву плоской формы, отличающую эту часть растения от других. Такой вид лист имеет неспроста, так как благодаря плоской форме происходит обеспечение максимального соприкосновения с воздухом и светом. Этот орган растения ограничен листовой пластинкой, черешком, прилистником и основанием. В природе существуют также разновидности растений, у которых отсутствуют прилистники и черешки.

Знаете ли вы? Самыми острыми в мире считаются пластины путанга. Растение распространено в Новой Гвинее и местные племена используют его для бритья, утверждая, что они не хуже специального бритвенного приспособления.

Основные типы и формы

Рассмотрим, какие существуют разновидности зеленых пластин по типам и формам, чем они отличаются друг от друга.

Простые и сложные

Листья большинства растений - простые, потому что содержат только одну пластинку, но существуют и другие виды, которые состоят из множества пластин, поэтому их называют сложными.

Простая разновидность имеет листовую пластину, которая бывает цельная или расчлененная. Чтобы определить характер расчлененности, следует учитывать, как распределяются выступающие участки пластины, в зависимости от главной жилки и черешка. О перистости можно говорить, если части, которые выступают за основание пластины, являются симметричными к главной жилке. Но если они выступают точечно, из определенного места, то носят название пальчатых.

Названия сложных разновидностей созвучны с простыми, но к ним прибавляется слово «сложный». Это пальчатосложные, перистосложные, тройчатосложные и другие.
Чтобы было легче разобраться в простых и сложных листьях, можно рассмотреть несколько примеров растений.

Примерами простых являются , дубовые. Сложные – , .

Различают следующие листовые пластины, которые по форме бывают:

• широкояйцевидными;
• округлыми;
• яйцевидными;
• обратноширокояйцевидными;
• эллиптическими;
• обратнояйцевидными;
• линейными;
• продолговатыми;
• обратноузкояйцевидными;
• ланцетными;

Края растения могут быть:

• цельнокрайними;
• выемчатыми;
• волнистыми;
• шиповатыми;
• зубчатыми;
• двоякозубчатыми;
• пильчатыми;
• городчатыми;

По верхушке

Верхние части пластины могут быть:

• остроконечными;
• заостренными;
• остистыми;
• притупленными;
• выемчатыми;
• осеченными;
• округлыми.

По основанию

Основания зеленых пластин могут быть следующих форм:

• округлых;
• округло-клиновидных;
• клиновидных;
• почковидных;
• стреловидных;
• копьевидных;
• выемчатых;
• усеченных;
• оттянутых.

Когда происходит изучение внешнего вида рассматриваемой части растения, то хорошо просматриваются жилки, которые представляют собой небольшие пучки. Благодаря жилкам происходит питание пластины водой и минеральными солями, а также выведение органических веществ, накопившихся в растении.

Главными типами жилкования выступают: дуговые, параллельные, сетчатые или перистые, пальчатые.
В качестве дугового жилкования листьев можно привести примеры таких растений: , подорожник, которые имеют крупное жилкование, представленное в виде одной центральной ровной жилки, вокруг которой располагаются дугообразным способом все остальные жилки. В качестве параллельного жилкования, можно рассмотреть примеры растений кукурузы и пшеницы.

Как примеры сетчатого жилкования выступают листы , . Они имеют главную жилку, которую окружают множество мелких, создавая при этом вид сетки.

В качестве примера пальчатого жилкования можно рассмотреть платановидный, едкий, представленные в виде крупных жилок, которые расходятся веерообразным способом, имеют множество более мелких веерных ответвлений.

По листорасположению

Листорасположение представлено в виде мутовчатого, очередного, розеточного и супротивного.

В качестве примера мутовчатого листорасположения можно рассмотреть лесного, очередного листорасположения - листья ванили, розеточного листорасположения - листья подорожника, супротивного листорасположения - очанки Росткова.

Внутреннее строение листа

Если говорить о внутреннем строении, то можно отметить, что речь пойдет о его клеточном строении. Для того чтобы максимально точно охарактеризовать клеточное строение листа, прибегают к рассмотрению его поперечного среза.

Верхняя часть листовой пластины покрывается кожицей, которая представлена в виде прозрачный клеточной ткани. Кожные клетки очень тесно располагаются между собой, что обеспечивает максимальную защиту внутренних клеток от механического воздействия и засыхания. Благодаря тому, что кожица является прозрачной, это способствует лучшему проникновению солнечного света во внутреннюю часть листа.

Нижняя часть листа представлена в виде устьицы - зеленых клеток со щелями. Они могут расходиться или сходиться, открывать или закрывать щель. Благодаря устьице происходит испарение влаги и газообмен.

Важно! Если есть недостаток влаги, устьица находятся в сомкнутом положении.

На одной листовой пластине располагается не менее 100 устьиц. Некоторые растения имеют устьицу на поверхности листовой пластины, например, капуста. Некоторые водные растения, такие как кувшинка, вовсе не имеют устьиц на внутренней части листа, так как находятся на поверхности воды, а испарение нижними участками пластины невозможно.

Работа выполняется в табличной форме (образец приведен ниже).

3. Таблица выполняется в электронном виде, на листах формата А4, положение страницы – книжное.

4. Задание сдается преподавателю в электронном виде на следующем занятии после выдачи задания!

Таблица описания листьев деревьев и кустарников

Лист и его формы

Основная часть обычного листа – это его пластинка. Листовая пластинка – это расширенное плоское образование, выполняющее функции фотосинтеза, газо- и водообмена. Кроме пластинки листья часто имеют черешок – удлиненную цилиндрическую стеблеподобную часть, с помощью которой пластинка прикрепляется к стеблю. Если черешок есть, лист называют черешковым, а при его отсутствии – сидячим. Нижняя часть листа – его основание – может разрастаться и в виде трубки охватывать стебель. Такое образование называется листовым влагалищем. Довольно часто при основании листа у черешка находятся особые выросты – прилистники. Прилистники бывают парными, различной формы и величины, зеленые или бесцветные, свободные или сросшиеся с черешком. Прилистники могут опадать по мере роста листа или не опадать.

Простыми называют листья, имеющие одну листовую пластинку на черешке, а у сложного листа к одному черешку прикрепляются несколько пластинок, называемых листочками.

Простой лист. Листовая пластинка у простого листа может быть цельной или, напротив, расчлененной, т.е. в той или иной степени изрезанной, состоящей из выступающих частей пластинки и выемок. Для определения характера расчлененности, степени и формы изрезанности листовых пластинок и правильного наименования таких листьев, прежде всего, следует учесть, как распределяются выступающие части пластинки – лопасти, доли, сегменты – по отношению к черешку и к главной жилке листа. Если выступающие части симметричны главной жилке, то такие листья называют перистыми. Если выступающие части выходят как бы из одной точки, листья называются пальчатыми. По глубине вырезов листовой пластинки различают листья: лопастные, если выемки (глубина надрезов) не доходят до половины ширины полупластинки (выступающие части называют лопастями); раздельные, при глубине вырезов, заходящих глубже половины ширины полупластины (выступающие части – доли); рассеченные, при глубине надрезов, доходящих до главной жилки или почти ее касающихся (выступающие части – сегменты).

Сложный лист. Сложные листья по аналогии с простыми называются перистыми и пальчатыми с добавлением слова «сложный». Например, перистосложный, пальчатосложный, тройчатосложный и т.д. Если сложный лист оканчивается одним листочком, лист называется непарноперистосложным. Если же он оканчивается парой листочков, то называется парноперистосложным.

Расчленение пластинки простого листа, так же как и ветвление частей сложного листа, может быть многократным. В этих случаях с учетом порядка ветвления или расчленения говорят о дважды-, трижды-, четыреждыперистых или пальчатых, простых или сложных листьях.

Основные формы листовой пластинки

Лист - это вегетативный орган растений, является частью побега. Функции листа - фотосинтез, испарение воды (транспирация) и газообмен. Кроме этих основных функций, в результате идиоадаптаций к различным условиям существования листья, видоизменяясь, могут служить следующим целям.

• Накопления питательных веществ (лук, капуста), воды (алоэ);
• защиты от поедания животными (колючки кактуса и барбариса);
• вегетативного размножения (бегония, фиалка);
• улавливания и переваривания насекомых (росянка, венерина мухоловка);
• движения и укрепления слабого стебля (усики гороха, вики);
• удаления продуктов обмена веществ во время листопада (у деревьев и кустарников).

Общая характеристика листа растения

Листья у большинства растений зеленые, чаще всего - плоские, обычно двустороннесимметричные. Размеры от нескольких миллиметров (ряска) до 10-15м (у пальм).

Лист формируется из клеток образовательной ткани конуса нарастания стебля. Зачаток листа дифференцируется на:

• Листовую пластинку;
• черешок, с помощью которого лист прикрепляется к стеблю;
• прилистники.

У некоторых растений черешков нет, такие листья в отличие от черешковых называются сидячими . Прилистники также бывают не у всех растений. Они представляют собой различных размеров парные придатки у основания черешка листа. Форма их разнообразна (пленки, чешуйки, маленькие листочки, колючки), функция - защитная.

Простые и сложные листья различают по числу листовых пластинок. Простой лист имеет одну пластинку и отпадает целиком. У сложного на черешке располагается несколько пластинок. Они прикрепляются к главному черешку своими маленькими черешочками и называются листочками. При отмирании сложного листа сначала отпадают листочки, а затем - главный черешок.

Листовые пластинки разнообразны по форме: линейные (злаки), овальные (акации), ланцетовидные (ива), яйцевидные (груша), стреловидные (стрелолист) и т.д.

Листовые пластинки в разных направлениях пронизаны жилками, которые представляют собой сосудисто-волокнистые пучки и придают листу прочность. У листьев двудольных растений чаще всего сетчатое или перистое жилкование, а у листьев однодольных - параллельное или дуговое.

Края листовой пластинки могут быть сплошными, такой лист называется цельнокрайним (сирень) или с выемками. В зависимости от формы выемки, по краю листовой пластинки различают листья зубчатые, пильчатые, городчатые и др. У зубчатых листьев зубцы имеют более или менее равные стороны (бук, лещина), у пильчатых - одна сторона зубца длиннее другой (груша), городчатые - имеют острые выемки и тупые выпуклости (шалфей, будра). Все эти листья называются цельными, так как выемки у них неглубокие, не достигают ширины пластинки.

При наличии более глубоких выемок листья бывают лопастные, когда глубина выемки равна половине ширины пластинки (дуб), раздельные - более половины (мак). У рассеченных листьев выемки доходят до средней жилки или до основания листа (репейник).

В оптимальных условиях роста нижние и верхние листья побегов неодинаковы. Различают низовые, срединные и верховые листья. Такая дифференцировка определяется еще в почке.

Низовые, или первые, листья побега - это чешуйки почек, наружные сухие чешуи луковиц, семядольные листья. Низовые листья при развитии побега обычно опадают. К низовым относят и листья прикорневых розеток. Срединные, или стебельные, листья типичны для растений всех видов. Верховые листья обычно имеют более мелкие размеры, располагаются вблизи цветков или соцветий, бывают окрашены в различные цвета, либо бесцветны (кроющие листья цветков, соцветий, прицветники) .

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.

Клеточное строение листа

Лист, как и все другие органы растения, имеет клеточное строение. Верхняя и нижняя поверхности листовой пластинки покрыты кожицей. Живые бесцветные клетки кожицы содержат цитоплазму и ядро, располагаются одним сплошным слоем. Наружные оболочки их утолщены.

Устьица — органы дыхания растения

В кожице находятся устьица - щели, образованные двумя замыкающими, или устьичными, клетками. Замыкающие клетки имеют полулунную форму и содержат цитоплазму, ядро, хлоропласты и центральную вакуоль. Оболочки этих клеток утолщены неравномерно: внутренняя, обращенная к щели, толще, чем противоположная.

Изменение тургора замыкающих клеток меняет их форму, благодаря чему устьичная щель бывает открыта, сужена или полностью закрыта в зависимости от условий окружающей среды. Так, днем устьица открыты, а ночью и в жаркую сухую погоду - закрыты. Роль устьиц заключается в регуляции испарения воды растением и газообмена с окружающей средой.

Устьица располагаются обычно на нижней поверхности листа, но бывают и на верхней, иногда они распределены более или менее равномерно по обе стороны (кукуруза); у водных плавающих растений устьица расположены только на верхней стороне листа. Число устьиц на единице площади листа зависит от вида растений, условий роста. В среднем их 100-300 на 1мм 2 поверхности, но может быть и значительно больше.

Мякоть листа (мезофил)

Между верхней и нижней кожицей листовой пластинки располагается мякоть листа (мезофил). Под верхним слоем находится один или несколько слоев крупных прямоугольных клеток, которые имеют многочисленные хлоропласты. Это столбчатая, или палисадная, паренхима - основная ассимиляционная ткань, в которой осуществляются процессы фотосинтеза.

Под палисадной паренхимой находится несколько слоев клеток неправильной формы с большими межклетниками. Эти слои клеток образуют губчатую, или рыхлую, паренхиму. В клетках губчатой паренхимы содержится меньше хлоропластов. Они выполняют функции транспирации, газообмена и запасания питательных веществ.

Мякоть листа пронизана густой сетью жилок, сосудисто-волокнистых пучков, осуществляющих снабжение листа водой и растворенными в ней веществами, а также отведение из листа ассимилянтов. Кроме того, жилки выполняют механическую роль. По мере отхода жилок от основания листа и приближения их к вершине, они утончаются за счет ветвления и постепенного выпадения механических элементов, затем ситовидных трубок, наконец, трахеид. Мельчайшие разветвления у самого края листа обычно состоят только из трахеид.

Микроскопическое строение листовой пластинки существенно меняется даже в рамках одной систематической группы растений, в зависимости от разных условий произрастания, прежде всего, от условий освещения и водоснабжения. У растений затененных мест часто отсутствует палисадная перенхима. Клетки ассимиляционной ткани имеют более крупные палисады, концентрация хлорофилла в них выше, чем у светолюбивых растений.

Фотосинтез

В хлоропластах клеток мякоти (особенно столбчатой паренхимы) на свету происходит процесс фотосинтеза. Сущность его заключается в том, что зеленые растения поглощают солнечную энергию и из углекислого газа и воды создают сложные органические вещества. В атмосферу при этом выделяется свободный кислород.

Созданные зелеными растениями органические вещества являются пищей не только для самих растений, но и для животных и человека. Таким образом, жизнь на земле зависит от зеленых растений.

Весь кислород, содержащийся в атмосфере, имеет фотосинтетическое происхождение, он накапливается за счет жизнедеятельности зеленых растений и его количественное содержание благодаря фотосинтезу поддерживается постоянным (около 21%).

Используя углекислый газ из атмосферы для процесса фотосинтеза, зеленые растения тем самым очищают воздух.

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.

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.

Система выделения — опадание листьев (листопад)

Биологическим приспособлением растений к защите от испарения является листопад - массовое опадение листьев на холодное или жаркое время года. В умеренных зонах деревья сбрасывают листья на зиму, когда корни не могут подавать воду из замерзшей почвы, а мороз иссушает растение. В тропиках листопад наблюдают в сухой период года.

Подготовка к сбрасыванию листьев начинается при ослаблении интенсивности жизненных процессов в конце лета - начале осени. Прежде всего происходит разрушение хлорофилла, другие пигменты (каротин и ксантофилл) сохраняются дольше и придают листьям осеннюю окраску. Затем у основания черешка листа паренхимные клетки начинают делиться и образуют отделительный слой. После этого лист отрывается, а на стебле остается след - листовой рубец. Ко времени листопада листья стареют, в них скапливаются ненужные продукты обмена веществ, которые удаляются из растения вместе с опавшими листьями.

Все растения (обычно это деревья и кустарники, реже - травы) делятся на листопадные и вечнозеленые. У листопадных листья развиваются в течение одного вегетационного сезона. Ежегодно с наступлением неблагоприятных условий они опадают. Листья вечнозеленых растений живут от 1 до 15 лет. Отмирание части старых и появление новых листьев происходит постоянно, дерево кажется вечнозеленым (хвойные, цитрусовые).