Листата са много важен растителен орган. Това е частта от леторастите, чиито основни функции са транспирация и фотосинтеза. Структурните особености на листа са неговата висока морфологична пластичност, голяма адаптивност и разнообразие от форми. Основата може да се разширява под формата на прилистници - листовидни наклонени образувания от всяка страна. В някои случаи те са толкова големи, че играят определена роля във фотосинтезата. Прилистниците са прилепнали към дръжката или свободни, те могат да бъдат изместени към вътрешната страна и след това се наричат аксиларни.
Външна структура на листа
Листните остриета не са еднакви по размер: те могат да бъдат от няколко милиметра до десет до петнадесет метра, а при палмите дори до двадесет метра. Структурата на листа определя продължителността на живота на вегетативния орган, обикновено е кратък - не повече от няколко месеца, въпреки че при някои варира от една и половина до петнадесет години. Формата и размерът са наследствени.
Части от листа
Листът е страничен вегетативен орган, който расте от стъблото, има зона на растеж в основата си и двустранна симетрия. Обикновено се състои от дръжка (с изключение на приседнали листа) и листна плоча. В редица семейства листната структура предполага и наличие на прилистници. Външните органи на растенията могат да бъдат прости - с една плоча, и сложни - с няколко пластини.
Листната възглавница (основата) е частта, която свързва листа със стъблото. Образователната тъкан, разположена тук, поражда растежа на дръжката и листната плоча.
Дръжката е стеснена част, свързваща стъблото и листната плоча с основата си. Той ориентира листа спрямо светлината, действа като място, където се намира интеркаларната образователна тъкан, поради което се случва растежът на вегетативния орган. Освен това дръжката отслабва ударите по листата по време на дъжд, вятър, градушка.
Листната плоча обикновено е плоска, разширена част, която изпълнява функциите на газообмен, фотосинтеза, транспирация, а при някои видове и функцията на вегетативно размножаване.
Говорейки за анатомичната структура на листа, е необходимо да се каже за прилистниците. Това са листовидни сдвоени образувания в основата на вегетативния орган. При разгъване на чаршафа те могат да паднат или да останат. Проектиран за защита на аксиларните странични пъпки и интеркалираната образователна тъкан.
Сложни и прости листа
Структурата на листа се счита за проста, ако има едно листно острие, и сложна - ако има няколко или много плочи със стави. Поради последното плочите от сложни листа не падат заедно, а една по една. Но при някои растения отпадането е възможно като цяло.
Целите листа могат да бъдат лопатки, нацепени или разцепени по форма. В лопастния лист прорезите по ръба на плочата са до 1/4 от ширината му. Отделен орган се характеризира с по-голяма депресия, остриетата му се наричат лобове. Разчлененият лист по ръбовете на плочата има изрези, достигащи почти до средната жилка.
Ако плочата е удължена, с триъгълни сегменти и дялове, листът се нарича пластовиден (например в глухарче). Ако страничните дялове намаляват към основата, са неравни, а крайният дял е кръгъл и голям, се получава външен орган на растението с форма на лира (например в репичките).
Структурата на лист с няколко плочи е значително различна. Разпределете пръстово-комплексни, троични, перисто-комплексни органи. Ако композитното листо включва три плочи, то се нарича трилистно или тройно (например клен). Листът се счита за подобен на пръст, когато дръжките му са прикрепени към основната дръжка в една точка, а плочите се разминават радиално (например лупина). Ако от двете страни по дължината на основната дръжка има странични плочи, листът се нарича перест.
Твърди форми на плоча
При различните растения формите на листните плочи не са еднакви по отношение на степента на дисекция, очертания, вида на основата и върха. Те могат да имат кръгла, овална, триъгълна, елипсовидна и други форми. Плочата е удължена, а свободният й край може да бъде тъп, заострен, остър или заострен. Основата е изтеглена назад и стеснена към стъблото, може да бъде сърцевидна или заоблена.
Приставка за стъбло
Като се има предвид структурата на листата на растението, трябва да се каже няколко думи за това как се прикрепя към издънката. Закрепването се извършва с дълги или къси дръжки. Има и приседнали листа. При някои растения техните основи растат заедно с издънката (низходящ лист) и се случва издънката да пробива през плочата (пробито листо).
Вътрешна структура. Кожа
Епидермисът (горната част на кожата) е обвивната тъкан, разположена от противоположната страна на растителния орган, често покрита с кожички, косми и восък. Вътрешната структура на листа е такава, че отвън има обвивка, която го предпазва от изсушаване, механични повреди, проникване на патогени във вътрешните тъкани и други неблагоприятни въздействия.
Клетките на кожата са живи, те са различни по форма и размер: някои са прозрачни, големи, безцветни, плътно прилепнали една към друга; други са по-малки, като хлоропластите им придават зелен цвят; такива клетки могат да променят формата си и са подредени по двойки.
Стома
Клетките на кожата могат да се отдалечават една от друга, като в този случай между тях се появява празнина, която се нарича стоматална. Когато клетките са наситени с вода, устицата се отваря, а когато течността изтича, се затваря.
Анатомичната структура на листа е такава, че въздухът навлиза във вътрешните клетки през устните пролуки и през тях излизат газообразни вещества. Когато растенията не са достатъчно снабдени с вода (това се случва при горещо и сухо време), устицата се затварят. Така представителите на флората се предпазват от изсушаване, тъй като при затваряне на устните пролуки водните пари не излизат и остават в междуклетъчните пространства. Така през сухия сезон растенията задържат вода.
Основен плат
Вътрешната структура на листа не е пълна без колонна тъкан, клетките на която са разположени от горната страна, обърната към светлината, плътно прилепват една към друга и имат цилиндрична форма. Всички клетки имат тънка мембрана, ядро, хлоропласти, цитоплазма, вакуола.
Друга основна материя е гъбеста. Неговите клетки са с кръгла форма, разположени свободно, между тях има големи междуклетъчни пространства, пълни с въздух.
Структурата на листа на растението, колко слоя от гъбеста и колонна тъкан се образуват, зависи от осветлението. При листата, отглеждани на светлина, колонната тъкан е много по-развита, отколкото при тези, които са растяли в затъмнени условия.
Вътрешната структура на листа се разбира като описание на неговата клетъчна структура. В този случай структурата на листа обикновено се разглежда върху напречен разрез (отгоре надолу).
Повърхността на листа е покрита кожа... Състои се от прозрачни клетки на обвивната тъкан. Клетките на кожата прилепват плътно една към друга и предпазват клетките на вътрешния лист от увреждане и изсушаване. Прозрачността на клетките на кожата позволява слънчевата светлина да проникне във вътрешността на листа.
В долната част на листа, сред клетките на кожата, има зелени клетки с празнина между тях. то устицата... Клетките могат да се раздалечават или затварят, като по този начин се отварят и след това затварят пролуката. Чрез устицата на листата растенията извършват газообмен и изпаряват влагата. Когато в растението няма достатъчно вода, устицата винаги се затварят.
Броят на устиците по листата е много голям, на 1 mm 2 при различните растения има около 100 до 500. Някои растения имат устици по горната повърхност на листа (зеле), а при редица водни растения - само на горната повърхност (водна лилия), тъй като листата плуват във водата и не могат да се изпарят отдолу.
Под кожата вътре в листа се намира неговата пулпа. Състои се от клетки, които съдържат голям брой хлоропласти и поради това са зелени на цвят. Тук се извършва фотосинтезата, в резултат на която се образува органична материя. Следователно пулпата на листа се нарича фотосинтетична тъкан.
Месото на листата обаче не е еднородно, съдържа два вида клетки. Някои от клетките са подобни на колони, стоящи плътно една до друга. Тези клетки са разположени в горната част на листа точно под кожата. то колонна тъкан... Под него е гъбеста тъкан... Състои се от свободно разположени клетки, между които има достатъчно големи междуклетъчни въздушни пространства.
По-голямата част от органичната материя се образува в клетките на колонната тъкан. Съдържа повече хлоропласти, по-добре е осветен, което означава, че процесите на фотосинтеза са по-интензивни. В гъбестата тъкан в по-голямата си част се осъществява газообмен, както и изпаряването на водата.
Листата, растящи на ярка светлина, обикновено имат не един, а два или три слоя колонна тъкан. Такива листа се наричат светли листа. Листата, растящи на сянка, имат само един слой колонна тъкан. Това са сенчести листа. Светли и сенчести листа могат да бъдат на едно и също растение.
Тази структура на листовия кладенец осигурява изпълнението на три функции - подаване на въздух, газообмен и изпаряване на водата.
В пулпата на листата също има жилки. Те съдържат проводими и механични листови тъкани. Проводящите тъкани образуват снопове от дърво и лико. Около снопчетата има механична тъкан, която придава здравина и еластичност на листа.
Листът е изключително важен растителен орган. Листът е част от издънката. Основните му функции са фотосинтеза и транспирация. Листът се характеризира с висока морфологична пластичност, разнообразие от форми и голяма адаптивност. Основата на листа може да се разшири под формата на наклонени листоподобни образувания - прилистници от всяка страна на листа. В някои случаи те са толкова големи, че играят роля във фотосинтезата. Прилистниците са свободни или прилепнали към дръжката, могат да се изместят към вътрешната страна на листа и тогава се наричат аксиларни. Основите на листата могат да се трансформират в обвивка, която обгражда стъблото и предотвратява огъването му.
Външна структура на листа
Листните остриета варират по размер: от няколко милиметра до 10-15 метра и дори 20 (за дланите). Продължителността на живота на листата не надвишава няколко месеца, при някои е от 1,5 до 15 години. Размерът и формата на листата са наследствени.
Части от листа
Листът е страничен вегетативен орган, израстващ от стъблото, с двустранна симетрия и зона на растеж в основата. Листът обикновено се състои от листно острие, дръжка (с изключение на приседнали листа); редица семейства се характеризират с прилистници. Листата са прости, с едно листно острие, и сложни - с няколко листни плочи (листа).
Листно острие- разширена, обикновено плоска част от листа, която изпълнява функциите на фотосинтеза, газообмен, транспирация, а при някои видове и вегетативно размножаване.
Листова основа (листова подложка)- частта от листа, която го свързва със стъблото. Тук е образователната тъкан, която поражда растежа на листната плоча и дръжката.
Прилистници- сдвоени листоподобни образувания в основата на листа. Те могат да паднат при разгъване на чаршафа или да бъдат спасени. Предпазва аксиларните странични пъпки и интеркаларната образователна листна тъкан.
Дръжка- стеснената част на листа, свързваща листната плоча със стъблото с основата си. Той изпълнява най-важните функции: ориентира листа по отношение на светлината, е местоположението на инсерционната образователна тъкан, поради което листът расте. Освен това има механично значение за отслабване на ударите по листната плоча от дъжд, градушка, вятър и др.
Прости и сложни листа
Листът може да има една (проста), няколко или много листни плочи. Ако последните са оборудвани с фуги, тогава такъв лист се нарича сложен. Поради съчлененията на обикновената листна дръжка листата на сложните листа окапват едно по едно. Въпреки това, при някои растения сложните листа могат да паднат напълно.
По форма целите листа се разграничават като лопатки, отделни и разчленени.
ГребанеНаричам лист, при който прорезите по ръбовете на плочата достигат една четвърт от ширината му, а при по-голямо вдлъбнатина, ако прорезите достигат повече от една четвърт от ширината на плочата, листът се нарича разцепен. Остриетата на разцепения лист се наричат лобове.
Дисектираннаречен лист, в който прорезите по ръбовете на плочата достигат почти до средната жилка, образувайки сегменти от плочата. Разделените и разчленени листа могат да бъдат пръстови и перести, двупръсти и двойноперести и др. съответно се отличава разцепен на пръсти лист, разчленен на перист лист; нечифтен, перисто разчленен лист в картофите. Състои се от терминален дял, няколко двойки странични лобули, между които са разположени още по-малки лобули.
Ако плочата е удължена и нейните дялове или сегменти са триъгълни, листът се нарича слоя(глухарче); ако страничните дялове са неравни, намаляват към основата, а крайният дял е голям и кръгъл, получава се лировиден лист (репичка).
Що се отнася до сложните листа, сред тях има тройни, длановидни и перести листа. Ако сложен лист се състои от три листа, той се нарича троен или троен (клен). Ако дръжките на листата са прикрепени към главната дръжка сякаш в една точка, а самите листа се разминават радиално, листът се нарича сложен пръст (лупина). Ако на главната дръжка страничните листа са разположени от двете страни по дължината на дръжката, листът се нарича перести.
Ако такъв лист завършва отгоре с несдвоен единичен лист, се оказва, че е несдвоен лист. Ако няма краен, листът се нарича сдвоен.
Ако всеки лист от перист лист от своя страна е сложен, тогава се получава двойно перести лист.
Форми на твърди листни плочи
Сложен лист се нарича такъв с няколко листни плочи на дръжката. Те са прикрепени към основната дръжка със собствени дръжки, често самостоятелно, една по една, окапват и се наричат листа.
Формите на листните плочи на различни растения се различават по очертания, степен на дисекция, форма на основата и върха. Очертанията могат да бъдат овални, кръгли, елипсовидни, триъгълни и други. Листната плоча е удължена. Свободният му край може да бъде остър, тъп, заострен, заострен. Основата му е стеснена и издърпана към стъблото, може да бъде закръглена, сърцевидна.
Прикрепване на листа към стъблото
Листата са прикрепени към летораст с дълги, къси дръжки или са приседнали.
При някои растения основата на приседналия лист расте заедно на голямо разстояние с издънката (лист надолу) или издънката прониква през листната плоча (пробити лист).
Форма на ръба на листата
Листните остриета се отличават със степента на дисекция: плитки разрези - назъбени или подобни на пръсти ръбове на листа, дълбоки разрези - лопатки, отделни и разчленени ръбове.
Ако ръбовете на листата нямат жлебове, листът се нарича цял ръб... Ако прорезите по ръба на листа са плитки, листът се нарича цяла.
Гребанелист - лист, чиято плоча е разчленена на остриета до 1/3 от ширината на полулистото.
Разделенилист - лист с ламина, разчленена до ½ ширината на половин лист.
Дисектиранлист - лист, чието острие е разчленено до главната жилка или до основата на листа.
Ръбът на листната плоча е назъбен (остри ъгли).
Ръбът на листната плоча е назъбен (заоблени издатини).
Ръбът на листната плоча е назъбен (заоблени прорези).
Venation
На всеки лист лесно се забелязват множество жилки, особено отчетливи и релефни от долната страна на листа.
вени- това са проводими снопове, свързващи листа със стъблото. Техните функции са проводими (снабдяване на листата с вода и минерални соли и отстраняване на продуктите на асимилация от тях) и механични (вените са опора на листния паренхим и предпазват листата от разкъсване). Сред разнообразието от жилка се отличава листна плоча с една главна жилка, от която страничните клони се отклоняват в перести или с пръсти тип; с няколко основни жилки, различаващи се по дебелина и посока на разпространение по плочата (дъговидни, успоредни типове). Между описаните видове жилка има много междинни или други форми.
Първоначалната част от всички вени на листната плоча се намира в листната дръжка, откъдето при много растения излиза главната, главна жилка, след което се разклонява в дебелината на плочата. Когато се отдалечите от основната, страничните вени стават по-тънки. Най-тънките са разположени предимно по периферията, а също и далеч от периферията - в средата на областите, заобиколени от малки жилки.
Има няколко вида жилка. При едносемеделните растения жилкирането е дъгообразно, при което редица жилки, дъговидни към върха на плочата, навлизат в плочата от стъблото или обвивката. Повечето зърнени култури имат паралелни нервни жилки. Дълго жилище се среща и при някои двусемеделни растения, като живовляк. Те обаче имат и връзка между вените.
При двусемеделните растения вените образуват силно разклонена мрежа и съответно се отличава жилка на ретиналния нерв, което показва по-добро снабдяване с проводими снопове.
Формата на основата, върха, листната дръжка
Според формата на върха на плочата листата са тъпи, остри, заострени и заострени.
Според формата на основата на плочата листата се различават клиновидни, сърцевидни, копиевидни, стреловидни и др.
Вътрешна структура на листа
Структура на кожата на листата
Горната кожа (епидермис) е обвивната тъкан от противоположната страна на листа, често покрита с косми, кожички и восък. Отвън листът има обвивка (покривна тъкан), която го предпазва от неблагоприятните въздействия на външната среда: от изсушаване, от механични повреди, от проникване на патогени във вътрешните тъкани. Клетките на кожата са живи, различни по размер и форма. Някои от тях са по-големи, безцветни, прозрачни и плътно прилепнали един към друг, което повишава защитните качества на обвивната тъкан. Прозрачността на клетките позволява слънчевата светлина да проникне в листа.
Други клетки са по-малки и съдържат хлоропласти, които им придават зелен цвят. Тези клетки са подредени по двойки и имат способността да променят формата си. В този случай клетките или се отдалечават една от друга и между тях се появява празнина, или се приближават една към друга и пролуката изчезва. Тези клетки се наричали защитни клетки, а пролуката между тях се наричала устични. Устицата се отваря, когато защитните клетки са наситени с вода. Когато водата изтича от защитните клетки, устицата се затваря.
Структура на стомата
През устичните пролуки въздухът навлиза във вътрешните клетки на листа; през тях газообразните вещества, включително водните пари, напускат листа отвън. Ако има недостатъчно водоснабдяване на растението (което може да се случи при сухо и горещо време), устицата се затварят. По този начин растенията се предпазват от изсушаване, тъй като водната пара със затворени устни пролуки не излиза и остава в междуклетъчните пространства на листа. Така растенията задържат вода през сухи периоди.
Основен лист плат
Колонна тъкан- основната тъкан, клетките на която имат цилиндрична форма, прилягат плътно една към друга и са разположени от горната страна на листа (с лице към светлината). Служи за фотосинтеза. Всяка клетка от тази тъкан има тънка мембрана, цитоплазма, ядро, хлоропласти, вакуола. Наличието на хлоропласти придава зелен цвят на тъканта и целия лист. Клетките, които граничат с горната кожа на листа, са удължени и разположени вертикално, се наричат колонна тъкан.
Гъбеста тъкан- основната тъкан, клетките на която имат заоблена форма, са свободно разположени и между тях се образуват големи междуклетъчни пространства, също пълни с въздух. В междуклетъчните пространства на основната тъкан се натрупват водни пари, идващи тук от клетките. Служи за фотосинтеза, газообмен и транспирация (изпаряване).
Броят на клетъчните слоеве в колонната и гъбестата тъкан зависи от осветлението. При листата, отглеждани на светлина, колонната тъкан е по-развита, отколкото при листата, отглеждани в затъмнени условия.
Провеждаща тъкан- основната тъкан на листа, пронизана с жилки. Вените са проводими снопове, тъй като са образувани от проводящи тъкани - лико и дърво. Чрез лика захарните разтвори се пренасят от листата до всички органи на растението. Движението на захарта върви по ситовите тръби на лика, които се образуват от живи клетки. Тези клетки са удължени по дължина и там, където се допират една до друга по късите страни в мембраните, има малки дупки. През дупките в черупките захарният разтвор преминава от една клетка в друга. Ситовите тръби са пригодени да пренасят органична материя на голямо разстояние. Живите клетки с по-малък размер прилягат плътно по цялата дължина към страничната стена на ситовидната тръба. Те придружават клетките на тръбата и се наричат придружаващи клетки.
Структура на листната жилка
Освен лика, дървото също е част от проводящия лъч. През съдовете на листа, както и в корена, водата се движи с разтворени в нея минерали. Растението абсорбира вода и минерали от почвата чрез корените. След това от корените през съдовете на дървесината тези вещества навлизат в надземните органи, включително в клетките на листа.
Много вени съдържат фибри. Това са дълги клетки със заострени краища и удебелени вдървесени мембрани. Големите листни жилки често са заобиколени от механична тъкан, която се състои изцяло от дебелостенни клетки - влакна.
Така по жилките се пренася захарният разтвор (органична материя) от листа към други растителни органи, а от корена - вода и минерали към листата. От листа разтворите се движат по ситовите тръби, а към листа - по съдовете на дървесината.
Долната кожа е покривната тъкан от долната страна на листа, обикновено с устица.
Активност на листата
Зелените листа са органи за снабдяване с въздух. Зеленият лист играе важна роля в живота на растенията - тук се образува органична материя. Структурата на листа отговаря добре на тази функция: има плоска листна плоча, а пулпата на листата съдържа огромно количество хлоропласти със зелен хлорофил.
Вещества, необходими за образуването на нишесте в хлоропластите
Цел:разберете какви вещества са необходими за образуването на нишесте?
И какво ще правим:поставете две малки стайни растения на тъмно място. След два или три дни ще поставим първото растение върху парче стъкло, а до него ще поставим чаша с разтвор на каустична основа (той ще абсорбира целия въглероден диоксид от въздуха) и ще го покрием с стъклена капачка. За да предотвратим навлизането на въздух в растението от околната среда, смазваме краищата на капачката с вазелин.
Поставяме и второто растение под капака, но само до растението поставяме чаша със сода (или парче мрамор), навлажнена с разтвор на солна киселина. В резултат на взаимодействието на сода (или мрамор) с киселина се отделя въглероден диоксид. Много въглероден диоксид се генерира във въздуха под капака на втората инсталация.
Поставяме и двете растения при еднакви условия (светлина).
На следващия ден вземете лист от всяко растение и първо го третирайте с горещ спирт, изплакнете и действайте с йоден разтвор.
Какво наблюдаваме:в първия случай цветът на листата не се е променил. Листът на растението, който беше под капака, където имаше въглероден диоксид, стана тъмносин.
Изход:това доказва, че въглеродният диоксид е необходим на растението за образуване на органична материя (нишесте). Този газ е част от атмосферния въздух. Въздухът навлиза в листа през устичните пролуки и запълва пространствата между клетките. От междуклетъчните пространства въглеродният диоксид прониква във всички клетки.
Образуване на органична материя в листата
Цел:разберете в кои клетки от зелените листа се образуват органични вещества (нишесте, захар).
И какво ще правим:поставяме стайното растение от здравец с ръбове в тъмен шкаф за три дни (така че хранителните вещества от листата да се изливат). След три дни извадете растението от килера. Прикрепете черен хартиен плик с изрязаната дума "светлина" към едно от листата и поставете растението под светлина или под електрическа крушка. След 8-10 часа отрежете листата. Нека махнем хартията. Потопете листата във вряща вода, а след това за няколко минути в горещ алкохол (хлорофилът се разтваря добре в него). Когато алкохолът стане зелен и листът се обезцвети, изплакнете го с вода и го поставете в слаб йоден разтвор.
Какво наблюдаваме:върху обезцветения лист ще се появят сини букви (нишестето става синьо от йод). Буквите се появяват върху частта от листа, върху която е паднала светлината. Това означава, че в осветената част на листа се е образувало нишесте. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че бялата ивица по ръба на листа не е оцветена. Това обяснява факта, че няма хлорофил в пластидите на клетките на бялата ивица на листата на здравец, граничеща със здравец. Следователно нишестето не се открива.
Изход:по този начин органичните вещества (нишесте, захар) се образуват само в клетки с хлоропласти и за образуването им е необходима светлина.
Специални изследвания на учени показват, че захарта се образува в хлоропластите на светлина. След това, в резултат на трансформации от захар в хлоропласти, се образува нишесте. Нишестето е органично вещество, което не се разтваря във вода.
Разграничават се светлата и тъмната фаза на фотосинтезата.
По време на светлинната фаза на фотосинтезата светлината се поглъща от пигментите, образуването на възбудени (активни) молекули с излишък на енергия, протичат фотохимични реакции, в които участват възбудени пигментни молекули. Светлинните реакции протичат върху хлоропластните мембрани, където се намира хлорофилът. Хлорофилът е силно активно вещество, което поглъща светлината, първоначално съхранява енергия и след това я трансформира в химическа енергия. Жълтите пигменти, каротеноидите, също участват във фотосинтезата.
Процесът на фотосинтеза може да бъде представен като обобщено уравнение:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
По този начин същността на светлинните реакции е, че светлинната енергия се превръща в химическа енергия.
Тъмните реакции на фотосинтезата протичат в матрицата (стромата) на хлоропласта с участието на ензими и продукти от светлинни реакции и водят до синтеза на органични вещества от въглероден диоксид и вода. За тъмните реакции не е необходимо прякото участие на светлината.
Резултатът от тъмните реакции е образуването на органични съединения.
Процесът на фотосинтеза се извършва в хлоропластите на два етапа. При граните (тилакоидите) възникват реакции, предизвикани от светлина - светлина, а в стромата - реакции, несвързани със светлина - тъмни, или реакции на фиксиране на въглерод.
Светлинни реакции
1. Светлината, падаща върху молекулите на хлорофила, които се намират в мембраните на грантилакоидите, ги води до възбудено състояние. В резултат на това електроните ē напускат своите орбити и се пренасят от носители извън тилакоидната мембрана, където се натрупват, създавайки отрицателно заредено електрическо поле.
2. Мястото на освободените електрони в молекулите на хлорофила е заето от електроните на водата ē, тъй като водата под въздействието на светлината претърпява фоторазграждане (фотолиза):
H 2 O↔OH‾ + H +; OH‾ − ē → OH.
Хидроксилните OH‾, превръщайки се в OH радикали, се комбинират: 4OH → 2H 2 O + O 2, образувайки вода и свободен кислород, който се отделя в атмосферата.
3. Протоните H + не проникват в тилакоидната мембрана и се натрупват вътре, използвайки положително заредено електрическо поле, което води до увеличаване на потенциалната разлика от двете страни на мембраната.
4. Когато се достигне критичната потенциална разлика (200 mV), H + протоните се втурват навън през протонния канал в ензима АТФ синтетаза, вграден в тилакоидната мембрана. На изхода от протонния канал се създава високо ниво на енергия, която отива към синтеза на ATP (ADP + F → ATP). Образуваните молекули АТФ преминават в стромата, където участват в реакциите на фиксиране на въглерода.
5. Протоните H +, освободени на повърхността на тилакоидната мембрана, се комбинират с електрони ē, образувайки атомен водород H, който отива в редукция на носители NADP +: 2ē + 2Н + = NADP + → NADP ∙ Н 2 (носител с прикрепен водород; редуциран носител).
Така електронът на хлорофила, активиран от светлинна енергия, се използва за прикрепване на водород към носителя. NADPH2 преминава в стромата на хлоропласта, където участва в реакциите на фиксиране на въглерода.
Реакции на фиксиране на въглерод (тъмни реакции)
Осъществява се в стромата на хлоропласта, където ATP, NADP ∙ H 2 влизат от грантилакоидите и CO 2 от въздуха. Освен това има постоянно открити петвъглеродни съединения - C 5 пентози, които се образуват в цикъла на Калвин (цикл на фиксиране на CO 2). Опростено този цикъл може да бъде представен по следния начин:
1. Към C 5 пентозата се добавя CO 2, в резултат на което се появява нестабилно хексагонално съединение C 6, което се разделя на две тривъглеродни групи 2C 3 - триози.
2. Всяка от триозите 2C 3 взема една фосфатна група от две АТФ, което обогатява молекулите с енергия.
3. Всяка от триозите 2C 3 свързва по един водороден атом от два NADP ∙ H2.
4. След това някои триози се комбинират, за да образуват въглехидрати 2C 3 → C 6 → C 6 H 12 O 6 (глюкоза).
5. Други триози се комбинират, за да образуват пентози 5C 3 → 3C 5 и отново влизат в цикъла на фиксиране на CO 2.
Общата реакция на фотосинтезата:
6СО 2 + 6Н 2 О хлорофилна светлинна енергия → С 6 Н 12 О 6 + 6О 2
Освен въглеродния диоксид, водата участва в образуването на нишесте. Растението му се получава от почвата. Корените поглъщат вода, която се издига през съдовете на проводящите снопове в стъблото и по-нататък в листата. И вече в клетките на зелено листо, в хлоропластите, органичната материя се образува от въглероден диоксид и вода в присъствието на светлина.
Какво се случва с органичната материя, образувана в хлоропластите?
Образуваното в хлоропластите нишесте под въздействието на специални вещества се превръща в разтворима захар, която отива в тъканите на всички растителни органи. В клетките на някои тъкани захарта може да се превърне обратно в нишесте. Резервното нишесте се натрупва в безцветни пластиди.
От захарите, образувани по време на фотосинтезата, както и минералните соли, усвоени от корените от почвата, растението създава необходимите му вещества: протеини, мазнини и много други протеини, мазнини и много други.
Част от органичната материя, синтезирана в листата, се изразходва за растежа и храненето на растението. Другата част е депозирана на склад. При едногодишните растения резервните вещества се отлагат в семената и плодовете. При двегодишните, през първата година от живота, те се натрупват във вегетативните органи. В многогодишните треви веществата се съхраняват в подземни органи, а в дърветата и храстите - в сърцевината, основната тъкан на кората и дървесината. Освен това в определена година от живота им органичната материя започва да се съхранява в плодовете и семената.
Видове подхранване на растенията (минерално, въздушно)
В живите клетки на растението метаболизмът и енергията се обменят непрекъснато. Някои вещества се абсорбират и използват от растението, докато други се отделят в околната среда. Сложните вещества се образуват от прости вещества. Сложните органични вещества се разделят на прости. Растенията натрупват енергия, а в процеса на фотосинтеза и я освобождават по време на дишането, използвайки тази енергия за осъществяване на различни жизнени процеси.
Газообмен
Благодарение на работата на устицата, листата изпълняват и такава важна функция като газообмен между растението и атмосферата. През устицата на листа с атмосферния въздух влизат въглероден диоксид и кислород. Кислородът се използва при дишането, въглеродният диоксид е необходим на растението да образува органична материя. Кислородът, който се образува по време на фотосинтезата, се освобождава във въздуха през устицата. Въглеродният диоксид, произведен от растението по време на дишането, също се отстранява. Фотосинтезата се извършва само на светлина, а дишането на светлина и на тъмно, т.е. постоянно. Дишането във всички живи клетки на растителните органи протича непрекъснато. Подобно на животните, растенията умират, когато дишането спре.
В природата има обмен на вещества между живия организъм и околната среда. Усвояването на едни вещества от растението от външната среда е съпроводено с отделяне на други. Elodea, като водно растение, използва въглероден диоксид, разтворен във вода, за хранене.
Цел:Нека да разберем какъв вид вещество елодея освобождава във външната среда по време на фотосинтезата?
И какво ще правим:отрежете стъблата на клонките под вода (преварена вода) в основата и покрийте със стъклена фуния. Поставете епруветката, пълна до ръба с вода, върху тръбата на фунията. Това може да стане по два начина. Поставете единия контейнер на тъмно място, а другия изложете на ярка слънчева светлина или изкуствена светлина.
Добавете въглероден диоксид към третия и четвъртия контейнер (добавете малко количество сода за хляб или можете да вдишате сламка) и също поставете единия в тъмнината на другия на слънчева светлина.
Какво наблюдаваме:след известно време в четвъртия вариант (съд, стоящ на ярка слънчева светлина) започват да се открояват мехурчета. Този газ измества водата от епруветката, нивото му в епруветката се измества.
И какво ще правим:Когато водата е напълно изместена от газа, тръбата трябва внимателно да се извади от фунията. Затворете дупката плътно с палеца на лявата ръка и бързо добавете тлеещ трес към епруветката с дясната.
Какво наблюдаваме:треската се запалва с ярък пламък. Разглеждайки растенията, поставени на тъмно, виждаме, че от елодеята не се отделят газови мехурчета, а епруветката остава пълна с вода. Същото е и с епруветките в първия и втория вариант.
Изход:от това следва, че газът, който Елодея е отделила, е кислород. Така едно растение отделя кислород само когато има всички условия за фотосинтеза – вода, въглероден диоксид, светлина.
Изпаряване на вода от листата (транспирация)
Процесът на изпаряване на водата от листата в растенията се регулира чрез отваряне и затваряне на устицата. Затваряйки устицата, растението се предпазва от загуба на вода. Отварянето и затварянето на устицата се влияе от фактори на външната и вътрешната среда, преди всичко температурата и интензитета на слънчевата светлина.
Листата на растението съдържат много вода. Идва през проводящата система от корените. Вътре в листата водата се движи по стените на клетките и по междуклетъчните пространства до устицата, през които излиза под формата на пара (изпарява се). Този процес е лесен за проверка, ако изпълнявате просто устройство, както е показано на фигурата.
Изпаряването на водата от растението се нарича транспирация. Водата се изпарява от повърхността на листата на растението, особено интензивно от повърхността на листа. Разграничаване на кутикуларна транспирация (изпаряване на цялата растителна повърхност) и стоматална (изпаряване през устицата). Биологичното значение на транспирацията е, че тя е средство за транспортиране на вода и различни вещества през растението (ефект на засмукване), насърчава притока на въглероден диоксид в листата, въглеродното хранене на растенията и предпазва листата от прегряване.
Скоростта на изпаряване на водата от листата зависи от:
- биологични характеристики на растенията;
- условия на отглеждане (растенията в сухите райони изпаряват малко вода, влажните - много повече; растенията в сянка изпаряват по-малко вода от светлите; растенията изпаряват много вода в жегата, много по-малко при облачно време);
- осветление (дифузната светлина намалява транспирацията с 30-40%);
- съдържание на вода в клетките на листата;
- осмотично налягане на клетъчния сок;
- температури на почвата, въздуха и растителното тяло;
- влажност и скорост на вятъра.
Най-голямо количество вода се изпарява при някои дървесни видове чрез белези по листата (белегът, оставен от паднали листа по стъблото), които са най-уязвимите места по дървото.
Връзката между дишането и фотосинтезата
Целият процес на дишане протича в клетките на растителния организъм. Състои се от два етапа, по време на които органичната материя се разделя на въглероден диоксид и вода. На първия етап, с участието на специални протеини (ензими), глюкозните молекули се разпадат на по-прости органични съединения и се отделя малко енергия. Този етап от дихателния процес протича в цитоплазмата на клетките.
На втория етап простите органични вещества, образувани на първия етап, се разлагат под въздействието на кислород до въглероден диоксид и вода. Това освобождава много енергия. Вторият етап от дихателния процес протича само с участието на кислород и в специални клетки на клетката.
Усвоените вещества в процеса на трансформации в клетките и тъканите се превръщат в вещества, от които растението изгражда тялото си. Всички трансформации на вещества в тялото винаги са придружени от консумация на енергия. Зеленото растение, като автотрофен организъм, поглъщайки светлинната енергия на Слънцето, я натрупва в органични съединения. В процеса на дишане, при разграждането на органичните вещества, тази енергия се освобождава и използва от растението за жизненоважни процеси, протичащи в клетките.
И двата процеса - фотосинтезата и дишането - протичат чрез множество последователни химични реакции, при които едни вещества се превръщат в други.
И така, в процеса на фотосинтеза от въглероден диоксид и вода, получени от растението от околната среда, се образуват захари, които след това се превръщат в нишесте, фибри или протеини, мазнини и витамини - вещества, необходими на растението за хранене и съхранение на енергия. В процеса на дишане, напротив, органичните вещества, създадени в процеса на фотосинтезата, се разделят на неорганични съединения - въглероден диоксид и вода. В този случай растението получава освободената енергия. Тези трансформации на вещества в тялото се наричат метаболизъм. Метаболизмът е един от най-важните признаци на живота: със спирането на метаболизма животът на растението спира.
Влияние на факторите на околната среда върху структурата на листата
Листата на растенията на влажни места обикновено са големи с голям брой устици. Много влага се изпарява от повърхността на тези листа.
Листата на растенията в сухи райони са малки по размер и имат устройства, които намаляват изпарението. Това е плътно опушване, восъчен налеп, относително малък брой устици и др. Някои растения имат меки и сочни листа. Те съхраняват вода.
Листата на растенията, устойчиви на сянка, имат само два или три слоя заоблени, свободно съседни клетки. В тях са разположени големи хлоропласти, така че да не се засенчват един друг. Сянката листата обикновено са по-тънки и имат по-тъмно зелен цвят, тъй като съдържат повече хлорофил.
При растенията на открити места пулпата на листата има няколко слоя колонни клетки, плътно прилежащи един към друг. Те съдържат по-малко хлорофил, така че светлите листа са по-светли на цвят. И двете листа понякога могат да бъдат намерени в короната на едно и също дърво.
Защита от дехидратация
Външната стена на всяка клетка на кожата на листата е не само удебелена, но и защитена от кутикула, която не позволява на водата да преминава добре. Защитните свойства на кожата се засилват значително от образуването на косми, които отразяват слънчевите лъчи. Това намалява нагряването на листа. Всичко това ограничава възможността за изпаряване на вода от повърхността на листата. При липса на вода устната междина се затваря и парата не излиза, натрупвайки се в междуклетъчните пространства, което води до спиране на изпарението от повърхността на листата. Растенията в горещи и сухи местообитания имат малко острие. Колкото по-малка е листната повърхност, толкова по-малък е рискът от ненужна загуба на вода.
Модификации на листата
В процеса на адаптиране към условията на околната среда листата на някои растения са се променили, тъй като те са започнали да играят роля, която не е характерна за типичните листа. При берберис част от листата са се превърнали в тръни.
Старещи листа и падащи листа
Опадането на листата се предшества от стареене на листата. Това означава, че във всички клетки намалява интензивността на жизнените процеси – фотосинтеза, дишане. Съдържанието на важните за растението вещества, които вече присъстват в клетките, намалява и снабдяването с нови, включително вода, намалява. Разлагането на веществата преобладава над образуването им. В клетките се натрупват ненужни и дори вредни продукти, наричат се крайни продукти на обмяната на веществата. Тези вещества се отстраняват от растението, когато листата се окажат. Най-ценните съединения преминават през проводящите тъкани от листата към други растителни органи, където се отлагат в клетките на съхраняващите тъкани или незабавно се използват от тялото за хранене.
При повечето дървета и храсти през периода на стареене листата променят цвета си и стават жълти или пурпурни. Това е така, защото хлорофилът се разгражда. Но освен него пластидите (хлоропластите) съдържат жълти и оранжеви вещества. През лятото те бяха сякаш замаскирани с хлорофил и пластидите бяха зелени. Освен това във вакуолите се натрупват други жълти или пурпурночервени багрила. Заедно с пластидните пигменти те определят цвета на есенните листа. При някои растения листата остават зелени, докато не умрат.
Още преди листът да падне от летораст, в основата му на границата със стъблото се образува корков слой. Отвън се образува разделителен слой. С течение на времето клетките на този слой се отделят една от друга, тъй като междуклетъчното вещество, което ги свързва, а понякога и клетъчните мембрани, се осакатяват и разрушават. Листът се отделя от стъблото. Въпреки това известно време все още се запазва на летораст поради проводящите снопчета между листа и стъблото. Но идва момент на нарушаване на тази връзка. Белегът на мястото на отделения лист е покрит със защитна тъкан, корк.
Веднага след като листата достигнат максималния си размер, започва процесът на стареене, водещ в крайна сметка до смъртта на листа - неговото пожълтяване или зачервяване, свързано с разрушаването на хлорофила, натрупването на каротеноиди и антоцианини. С остаряването на листата интензивността на фотосинтезата и дишането също намалява, хлоропластите се разграждат, натрупват се някои соли (кристали на калциев оксалат) и от листата изтичат пластични вещества (въглехидрати, аминокиселини).
В процеса на стареене на листата в близост до основата му в двусемеделните дървесни растения се образува така нареченият разделителен слой, който се състои от лесно ексфолиращ паренхим. На този слой листът се отделя от стъблото и на повърхността на бъдещето белег от листапредварително се оформя защитен слой от коркова тъкан.
На белега на листата се виждат напречни сечения на листната пътека под формата на точки. Скулптурата на белега на листата е различна и е характерна особеност за таксономията на лепидофитите.
При едносемеделните и тревистите двусемеделни разделителният слой като правило не се образува, листът умира и се срива постепенно, оставайки на стъблото.
При широколистните растения падането на листата за зимата има адаптивно значение: като хвърлят листа, растенията рязко намаляват изпаряващата се повърхност, предпазват се от възможни повреди под тежестта на снега. При вечнозелените растения масовото падане на листата обикновено е насочено към началото на растежа на нови издънки от пъпките и следователно се случва не през есента, а през пролетта.
Есенното падане на листата в гората има важно биологично значение. Падналите листа са добър органичен и минерален тор. Всяка година в техните широколистни гори падналите листа служат като материал за минерализация, произведена от почвените бактерии и гъби. Освен това падналата зеленина стратифицира семената, които са паднали преди падането на листата, предпазва корените от замръзване, предотвратява развитието на мъхове и др. някои видове дървета хвърлят не само зеленина, но и едногодишни издънки.
Най-важната част от листа е листовата плоча. Отвън листната плоча е покрита с кожа (епидермис). В клетките на кожата няма хлоропласти, така че тя свободно предава светлина към основните тъкани на листа. Клетките на кожата прилепват плътно една към друга и надеждно защитават вътрешните тъкани на листа.
Горната част на кожата може да бъде покрита със слой восък или восъкоподобно вещество, които също имат защитна функция. Те предотвратяват проникването на патогени в листата, предпазват листа от прегряване и прекомерно изпаряване на водата. Същата роля играят и космите, които са израстъци на кожни клетки и понякога плътно покриват листа. За листата, разположени хоризонтално, кожата на горната и долната страна е малко по-различна по структура. Сред клетките на обвивната тъкан от долната страна на листната плоча се намират устицата.
Ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
Стома
- процепен отвор в кожата (епидермис), заобиколен от две защитни клетки. Служи за газообмен и транспирация. На светлина, при достатъчно влага, устицата са отворени, на тъмно или при липса на вода са затворени.
Ориз. A-затворен, B-отворен. 1 - защитни клетки на устицата, 2 - процеп на устието, 3 - хлоропласти, 4 - съседни клетки на листната кожа (основен епидермис), 5 - удебелена клетъчна стена, 6 - тънка клетъчна стена.
Механизъм на работа устицата се дължат на следните структурни особености на защитните клетки: те съдържат хлоропласти, докато останалите клетки на епидермиса не ги съдържат; охранителните клетки имат удебелена стена от страната на устицата. На светлина процесът на фотосинтеза протича само в защитните клетки; получените захари повишават концентрацията на клетъчния сок, който, по силата на законите на осмозата, предизвиква притока на вода в тези клетки. Налягането на тургора се повишава и клетките започват да набъбват, увеличавайки обема си. Но това се предотвратява от клетъчната стена, особено нейната страна, обърната към устицата - удебелена. В резултат на това защитните клетки се простират към основния епидермис, където стените са по-тънки, а дебелите следват цялата клетка, - устицата се отваря. През нощта, когато фотосинтезата не настъпва, клетките-пазители се връщат на мястото си и се затварят – устицата се затварят. Отбелязва се, че при отваряне на устицата калиеви йони се придвижват в защитните клетки, които също определят повишаване на тургорното налягане и обема на клетката.
Изпаряването при горещо време допринася за охлаждането на листата, движението на водата и разтворените в нея вещества през растението, но ако почвата е недостатъчно навлажнена, това води до увяхване или дори до смърт на растението. Разграничете изпаряването на водата през кутикулата на повърхността на растението ( кутикуларна) и устицата(през устицата).
Под кожата има паренхим, носещ хлорофил ( хлоренхим ). Тази тъкан образува плътта на листа. Тук се осъществява процесът на фотосинтеза. Под горния епидермис се намира колонен хлоренхим(дрехата). Неговите клетки са удължени, плътно прилепнали една към друга, съдържат много хлоропласти. Хлоропластите обикновено са ориентирани по такъв начин, че да се възползват максимално от енергията на слънчевата светлина. Колонният тъканен слой е оптимално осветен и в него протича процесът на фотосинтеза.
При растенията, отглеждани на ярка светлина, листата обикновено имат два или три слоя колонна тъкан - те се наричат светли слоеве.
При растенията, отглеждани на сянка, при липса на светлина, колонните клетки образуват само един тънък слой в горната част на листа - те се наричат сенчести клетки.
Под колонната хлоренхимия (тъкан) е гъбест хлоренхим(тъкан), чиито клетки имат заоблена или продълговата форма, съдържат по-малко хлоропласти и са разположени свободно, тъй като между клетките се развиват големи междуклетъчни пространства, пълни с въздух. Гъбестата тъкан граничи с долния епидермис. Процесът на фотосинтеза в гъбестата тъкан не е толкова интензивен, колкото в колонната тъкан, но тук са активни процесите на транспирация и газообмен. Въздухът преминава през устицата, навлиза в междуклетъчните пространства и през тях навлиза във всички тъкани на листа. Водата в газообразно състояние, кислородът и въглеродният диоксид, образувани по време на фотосинтезата и дишането, се събират в междуклетъчните пространства и от тях се отделят през устицата. Така и двата вида асимилационна тъкан са свързани помежду си в единна сложна система.
В центъра на листа има голям проводящ лъч,а отстрани има по-малки гроздове. В горната част на проводящия сноп преминават ситови тръбии придружаващи клетки. Елементи от водопроводна тъкан прилепват към тях отдолу - съдовеи трахеиди... Провеждащият сноп на листа също съдържа механична тъкан, който е разположен или под формата на затворен пръстен, или в отделни секции отгоре и отдолу. Механичната тъкан укрепва проводящите снопове и придава механична здравина на листа.
На повърхността на листа проводящите лъчи са ясно видими във формата вени.
Характерът на подреждането на жилките в листа (жилковия) е важна систематична характеристика.
Листната жилка се появява:
ü дъга(листа от момина сълза);
ü успоредно(лист от зърнени култури).
За едносемеделните растения е характерно дъгообразно и успоредно жилкиране.
Двусемеделните растения се характеризират с ретикуларно жилкиране:
ü пръст на ръката,когато всички вени се събират в една точка в основата на листната плоча (татарски клен);
ü пернат,когато е изразена централната жилка (листа от птича череша, бреза).
| Лист плат | Структура | Функция |
| Покриваща тъкан | Горната кожа е образувана от плътно притиснати прозрачни клетки (4), с неправилна форма. Често покрити кутикулаили косми | С лице към слънцето, защитено от външни влияния и изпарения |
| Долната кожа обикновено има устици. Устицата са образувани от две предпазни клетки (2), чиито стени са удебелени от едната страна, между тях има устна междина (1). Защитните клетки имат хлоропласти (3). | Намира се от долната страна на листа. Защита, дишане и изпаряване | |
| Основна материя: колонна | Плътно опаковани цилиндрични клетки с хлоропласти | Намира се в горната част на листа. Служи за фотосинтеза |
| гъбеста | Заоблени клетки с междуклетъчни пространствавъздушните джобове съдържат по-малко хлорофил | Намира се по-близо до долната страна на листа. Фотосинтеза + обмен на вода и газ |
| Механични | Листна жилка (влакна) | Еластичност и здравина |
| Проводими | Вена на листата: - съдове | Потокът на вода и минерали от корена |
| - ситови тръби | Приток на вода и органични вещества към стъблото и корена |
Ø C2. Какъв тип лист е показан на снимката? Кои части на листа са посочени на фигурата с номера 1 и 2 и какви функции изпълняват? 1) прост лист с мрежести жилки и прилистници; 2) 1-листно острие, изпълнява функциите на фотосинтеза, газообмен, транспирация, при някои растения - вегетативно размножаване; 3) 2 - вените осигуряват транспорта на веществата, опората на листа.
