Задания на тему строения и функций вегетативных органов растений часто встречаются на ЕГЭ по биологии. Ошибки в этой теме возникают из-за путаницы с видоизменениями органов, например, когда корневище принимают за корень. Разберём анатомию корня, стебля и листа, а также изучим метаморфозы растений. После прочтения статьи ты сможешь уверенно распознавать растительные ткани и без ошибок решать тестовые задания.
Вегетативные органы растений — это части растительного организма, которые обеспечивают его индивидуальное развитие, питание, дыхание и рост, а также осуществляют вегетативное размножение. При этом они не участвуют в половом спороношении и образовании семян напрямую.
К этой группе относится всё, что позволяет зелёному организму добывать воду из почвы, улавливать солнечный свет и запасать углеводы на зиму. У высших сосудистых растений (папоротников, голосеменных и покрытосеменных) выделяют корень и побег.
Теория: строение и основные вегетативные органы растений
Анатомия и функции корня
Корень — это осевой орган растения, обладающий радиальной симметрией, имеющий неограниченный рост в длину и никогда не несущий на себе листьев.
Функции корня: закрепление в субстрате, минеральное питание, синтез физиологически активных веществ (гормоны, витамины, аминокислоты), симбиоз с бактериями и грибами, накопление запасных питательных веществ, вегетативное размножение.
Рост корня и поглощение влаги обеспечиваются строгим разделением его тканей на функциональные участки. В направлении от кончика корня вверх к стеблю они сменяют друг друга в определённом порядке.
Совокупность всех корней одного растения называется корневой системой. Если хорошо выражен главный корень, выросший из зародышевого корешка семени, система называется стержневой. Она характерна для двудольных. Если главный корень отмирает рано или зрительно не отличается от придаточных корней, формируется мочковатая корневая система. Она характерна для однодольных.
Строение побега и почки
Побег — это сложный орган, состоящий из оси (стебля) и расположенных на ней листьев и почек. Главная функция побега заключается в создании органических веществ в процессе фотосинтеза.
Почка — зачаточный укороченный побег, защищённый почечными чешуями. По выполняемым функциям почки делят на вегетативные, или листовые (зачаточный вегетативный побег), и генеративные, или цветочные (зачаточный генеративный побег). Цветочные почки, как правило, крупнее листовых и имеют округлую форму.
В заданиях часто требуется знание внутреннего строения стебля древесного растения на поперечном срезе. Двигаясь снаружи внутрь, мы встречаем следующие слои:
- Кора. Наружная часть состоит из мёртвых клеток пробки. Под ней находится луб (флоэма). Луб включает в себя ситовидные трубки, по которым растворы органических веществ (сахара) движутся от листьев вниз.
- Камбий. Тончайший слой образовательной ткани, клетки которого активно делятся. Благодаря камбию дерево растёт в толщину.
- Древесина (ксилема). Занимает основной объём ствола. Состоит из мёртвых сосудов, по которым вода и минеральные соли поднимаются от корней к листьям (восходящий ток). Годичные кольца формируются именно здесь.
- Сердцевина. Центр стебля, образованный крупными клетками запасающей ткани.
Строение листа
Лист — это боковой орган побега, выполняющий функции фотосинтеза, газообмена и транспирации (испарения воды).
Лист состоит из листовой пластинки, черешка, прилистников и основания листа. Функции черешка: ориентирует листовую пластинку по отношению к свету, создавая листовую мозаику. Функции прилистников: защищают молодые листья.
Сверху и снизу лист покрыт прозрачной кожицей (эпидермой). Прозрачность нужна для беспрепятственного пропускания солнечного света. На нижней стороне кожицы у большинства сухопутных растений расположены устьица — микроскопические щели, образованные двумя замыкающими клетками. Они регулируют газообмен и транспирацию.
Мякоть листа называется мезофиллом. Она состоит из хлорофиллоносной ткани. Ближе к верхней стороне клетки расположены плотно (столбчатая ткань), их задача — улавливать максимум света. Ниже лежат рыхлые клетки с большими межклетниками (губчатая ткань), где происходит интенсивный газообмен.
Жилки листа представляют собой проводящие пучки. Они состоят из сосудов древесины, ситовидных трубок луба и механических волокон для прочности.
Видоизменения (метаморфозы) органов
Из-за смены среды обитания или необходимости выполнять новые функции органы могут менять свой первоначальный вид. Рассмотрим основные метаморфозы.
Видоизменения корня:
- Корнеплоды (морковь, свёкла, редис) — утолщение главного корня и нижней части стебля для запасания питательных веществ.
- Корневые клубни (георгин, батат) — утолщение боковых или придаточных корней.
- Дыхательные корни (у болотных растений) — растут вверх и снабжают подземную часть кислородом.
Видоизменения побега:
- Корневище (ландыш, пырей, папоротник) — подземный побег. От корня отличается наличием узлов, чешуйчатых листьев и почек.
- Клубень (картофель, топинамбур) — утолщённый верхушечный подземный побег. Глазки картофеля представляют собой почки опущенного в землю побега.
- Луковица (лук, тюльпан) — укороченный стебель (донце) с сочными чешуями, которые являются видоизменёнными листьями.
- Колючки боярышника — видоизменённые боковые побеги.
- Усики винограда — видоизменённые боковые побеги.
Видоизменения листьев:
- Колючки кактуса и барбариса (для защиты и снижения потери воды).
- Усики гороха (дополнительная опора побега).
- Сочные чешуи лука и алоэ (запас питательных веществ и воды).
Разбор заданий ЕГЭ
Разберём типичные задания ЕГЭ.
Задание 1
Установите последовательность участков корня, начиная с его верхушки. В ответе запишите соответствующую последовательность цифр.
1. зона всасывания
2. зона деления
3. корневой чехлик
4. зона роста
5. зона проведения
Решение
Анатомические зоны корня располагаются в следующем порядке, начиная от самого кончика (верхушки):
- Корневой чехлик (3) — защищает верхушку корня от повреждений о почву.
- Зона деления (2) — мелкие клетки активно делятся, обеспечивая рост корня.
- Зона роста/растяжения (4) — клетки вытягиваются в длину, продвигая корень глубже.
- Зона всасывания (1) — содержит корневые волоски, которые поглощают воду и минералы.
- Зона проведения (5) — доставляет воду к стеблю и удерживает растение в почве.
Ответ: 32415.
Задание 2
Выберите три верных ответа из шести. Какие утверждения о корнях и корневых системах растений являются верными?
1. Ткани корня начинают дифференцироваться в зоне деления.
2. От стебля могут отходить корни, называемые боковыми.
3. Корни не нуждаются в поступлении кислорода извне.
4. Для большинства двудольных растений характерна стержневая корневая система.
5. Частью корнеплода является видоизменённый корень.
6. Корневые волоски — это выросты клеток покровной ткани корня.
Решение
Проанализируем каждое утверждение, применяя теоретические знания.
- Утверждение 1 неверно. В зоне деления клетки не специализируются, они только активно делятся. Дифференциация происходит в зоне всасывания и проведения.
- Утверждение 2 неверно. Корни, отходящие от стебля или листьев, по определению называются придаточными, а не боковыми. Боковые корни отходят только от главного, придаточных или других боковых корней.
- Утверждение 3 неверно. Клетки корня живые, они дышат, постоянно потребляя кислород. Для этого почву рыхлят, а у некоторых растений развиваются дыхательные корни.
- Утверждение 4 верно. Стержневая корневая система является классическим систематическим признаком класса Двудольные.
- Утверждение 5 верно. Корнеплод формируется из разросшегося главного корня и нижней части стебля.
- Утверждение 6 верно. Корневой волосок является сильно вытянутым выростом одной-единственной клетки всасывающей ткани корня.
Ответ: 456.
Задание 3
В заданиях второй части ЕГЭ проверка строится на ключах экспертов. Если написать просто «чтобы меньше испарять влагу», баллов за раскрытие механизма не будет. Эксперт должен видеть понимание физики и биологии процесса.
Кактусы относятся к группе растений-суккулентов. Какое адаптивное значение имеют такие особенности строения кактусов, как шаровидная форма стебля и глубоко погруженные в ткань стебля устьица? Почему у кактусов развивается поверхностная корневая система?
Рассуждение
- При геометрии шара достигается минимальная площадь поверхности при максимальном объёме. Такая форма стебля значительно снижает площадь испарения воды и позволяет запасать большой объём влаги внутри растения.
- Устьица обеспечивают газообмен и испарение воды. Если они погружены глубоко, ветер не сдувает влажный воздух из углубления. Так образуется микроклимат, который сильно снижает транспирацию и сохраняет воду в условиях пустыни. Кактусы не имеют листьев, поэтому функцию фотосинтеза взял на себя стебель.
- В пустыне осадки выпадают редко и почва промачивается очень неглубоко. Широкая поверхностная корневая система позволяет максимально быстро впитать влагу от редких дождей или утренней росы с поверхности песка, прежде чем вода испарится на солнце.
Ответ
1) шаровидная форма имеет наименьшую площадь поверхности;
2) растение меньше теряет воду (меньше транспирация, испарение);
3) погружённые устьица препятствуют избыточному испарению (транспирации);
4) поверхностная корневая система позволяет собирать влагу с верхнего слоя почвы (от росы и дождей).
Практикум
Проверь свои знания на реальных экзаменационных заданиях без подсказок.
Задание 1
Выберите три верных ответа из шести. Какие утверждения о побеге являются верными:
1. почка — это зачаточный побег
2. побег состоит из стебля, листьев, почек
3. от стебля могут отходить боковые корни
4. при наличии двух листьев в узле стебля листорасположение называют мутовчатым
5. клубеньки и корнеплод — видоизмененные побеги
6. сложными называют листья с несколькими листовыми пластинками
Разбор ошибок в неверных утверждениях:
- Утверждение 3: от стебля отходят придаточные корни, а не боковые.
- Утверждение 4: при наличии двух листьев в узле листорасположение называется супротивным. Мутовчатое листорасположение наблюдается, когда листьев три и более.
- Утверждение 5: клубеньки (видоизменения корня для симбиоза с азотфиксирующими бактериями) и корнеплоды представляют собой видоизменения корней, а не побегов.
Ответ: 126.
Задание 2
В листовой пластинке имеются мякоть, жилки и покровы. Объясните функциональную связь между покровом и мякотью и между мякотью и жилками листа.
- Бесцветные клетки покрова листа (эпидермиса) пропускают свет к клеткам мякоти листа, где идут процессы фотосинтеза.
- Через устьица эпидермиса к мякоти листа поступает углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, а кислород, выделенный при фотосинтезе клетками мякоти листа, обеспечивает энергией клетки эпидермиса при дыхании.
- По сосудам жилок листа к клеткам мякоти поступают вода и минеральные соли, необходимые для фотосинтеза.
- По ситовидным трубкам жилок листа перемещаются органические вещества, образованные в ходе фотосинтеза в мякоти листа.
Заключение
После изучения этого материала можно уверенно приступать к решению тестов по ботанике. Теперь ты умеешь:
- определять вегетативные органы растений и их основные функции;
- классифицировать типы корневых систем и зоны корня;
- различать слои внутреннего строения стебля и листа;
- безошибочно распознавать видоизменения побегов, корней и листьев.
Чтобы закрепить тему, советуем решить задания из открытого банка ЕГЭ, обращая внимание на логику процесса. Понимание биологического смысла сбережёт от простого зазубривания и позволит справиться с заданием, даже если авторы теста изменят формулировку.
