Órganos vegetativos de plantas superiores.

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Los órganos vegetativos en las plantas son partes del cuerpo de un organismo vegetal que sirven para mantener su vida individual. En las plantas inferiores el cuerpo vegetativo (talo , o talo) no se divide en órganos, sino que está representado por una célula (algas unicelulares, hongos inferiores), hilos de una fila de células (algas filamentosas, micelio de hongos) o colonias en forma de placas, bolas, etc.; en algas altamente organizadas, el talo se divide en órganos y tejidos.

Ud. plantas superiores Los principales órganos vegetativos son las hojas, los tallos y las raíces. La hoja realiza las funciones de fotosíntesis, intercambio de gases y transpiración; la raíz sirve para fijar las plantas al sustrato y absorber agua y sales minerales del suelo; tallo: órgano que conecta la raíz y las hojas. Morfológico y estructura anatómica Los órganos vegetativos están adaptados para realizar sus funciones inherentes.

Hoja

Una hoja (folium) es un órgano de las plantas superiores que realiza las funciones de fotosíntesis y transpiración. , además de proporcionar intercambio gaseoso con el aire y participar en otros procesos importantes en la vida de la planta.

Morfología, anatomía de la hoja y su origen.

La hoja generalmente se diferencia morfológicamente de otros órganos vegetativos de las plantas superiores (la raíz y el tallo) por su simetría dorsoventral (en lugar de radial), su posición lateral y, por regla general, su crecimiento basal limitado. Una hoja surge de las capas externas de células del meristemo primario del cono de crecimiento del tallo. La hoja de la mayoría de las plantas crece primero en el ápice y luego intercalada. Muy a menudo, la hoja consta de una placa plana expandida, en la que tienen lugar todos los procesos fisiológicos básicos, y un pecíolo, una parte estrecha en forma de tallo que une la placa al brote.

Gracias al pecíolo, la hoja es capaz de ocupar una determinada posición con respecto a la luz. En muchas plantas (muchas Norichaceae, Lamiaceae, etc.), la hoja no tiene un pecíolo pronunciado; una hoja así se llama sésil. A menudo, en la misma planta hay hojas sésiles y pecioladas (pecioladas) al mismo tiempo. La parte inferior de la hoja suele estar ensanchada en el llamado. vagina , envolviendo más o menos el tallo. Las hojas con vainas bien definidas son especialmente características de las umbelíferas y las gramíneas. Cerca de la base de la hoja de muchas plantas, generalmente se desarrollan apéndices emparejados ubicados simétricamente (estípulas) en forma de folíolos, cerdas, escamas, etc.

La vida útil de una hoja, especialmente en plantas de latitudes templadas, suele ser corta: unos 6 meses; con el final de la temporada de crecimiento, las hojas mueren. Sólo en las plantas de hoja perenne cambian periódicamente, pero pueden vivir más de un año. . Las hojas de una misma planta suelen diferir ligeramente, principalmente en tamaño; sin embargo, a veces hay variación en las hojas o heterofilia. . Las hojas del tallo están dispuestas en un orden determinado y se desarrollan en una secuencia particular. En muchas plantas, la disposición de las hojas y la orientación de las hojas contribuyen al máximo aprovechamiento de la luz, formando las llamadas. mosaico de hojas .

Las hojas, especialmente las de las plantas con flores, son sensibles a las condiciones de vida y a sus fluctuaciones. Son más fácilmente capaces de realizar modificaciones adaptativas que otros órganos, por ejemplo, a la vida en zonas áridas, así como a la existencia en condiciones inusuales o duras (extremas). . A pesar de la estructura generalmente similar, la diferencia en las características de las hojas entre representantes de diferentes divisiones o clases de plantas superiores es significativa. Así, las hojas de las coníferas suelen tener forma de aguja, su epidermis tiene una cutícula gruesa. , Los conductos de resina pasan a través de la pulpa de la hoja y los haces conductores están rodeados por un tejido especial. Las hojas de las plantas dicotiledóneas, por regla general, tienen una venación reticulada, a menudo con una lámina compleja disecada. Las hojas de las monocotiledóneas suelen tener venas paralelas o arqueadas, a menudo lineales y sólo a veces disecadas.

La estructura anatómica de la hoja varía incluso dentro de una misma especie, pero en términos generales es uniforme en diferentes tipos. Por lo general, la lámina de la hoja está equipada en ambos lados con un tejido tegumentario de una sola capa: piel o epidermis. . La figura 6 muestra una sección transversal de la hoja de un ataúd.

v.e..- epidermis superior, PAG- poros, cm.- mesófilo columnar, g.m.– mesófilo esponjoso, ANUNCIO.- epidermis inferior, en.- estomas, pd.p.- cavidad subestomática, v.- cabello, I.- centro, chl.- cloroplastos, mf.- espacio intercelular.

Figura 6 – Sección transversal de una hoja de pasto ataúd (según Barykina R. et al.)

Entre la epidermis superior e inferior se encuentra el tejido principal, o pulpa, de la hoja (mesófilo), a menudo diferenciado en columnar o en empalizada, formado por células alargadas con cloroplastos y que ocupan la parte superior de la hoja, de cara a la luz, y esponjoso, compuesto por células con grandes espacios intercelulares y llenando la parte inferior del mismo. La hoja está atravesada por venas, haces conductores que, junto con los tejidos mecánicos, crean su esqueleto.

Los tejidos mecánicos que dan fuerza a la hoja se encuentran con mayor frecuencia cerca de las venas grandes, pero a veces se desarrollan en la pulpa. Las células de la epidermis suelen ser incoloras, muy adyacentes entre sí: están vivas y, a excepción de las células estomáticas situadas en la epidermis, carecen de clorofila. En el exterior, la epidermis suele estar cubierta por una cutícula y, a veces, por una capa cerosa, que determina la función protectora de la epidermis. Quizás los pelos de la superficie de las hojas también desempeñen un papel protector. A través de numerosos estomas en la epidermis de la hoja se produce el intercambio de gases y la transpiración: entra aire exterior que penetra en los espacios intercelulares del parénquima esponjoso y de la hoja se libera vapor de agua y gases.

Órgano y sus características.

Un órgano es una parte de una planta que realiza determinadas funciones y tiene una estructura específica. Los órganos vegetativos, que incluyen la raíz y el brote, forman el cuerpo de las plantas superiores; Proporcionan la vida individual del individuo. En los hongos y plantas inferiores no existe división del cuerpo en órganos. Su cuerpo está representado por un sistema de micelio o talo. La formación de órganos en las plantas superiores en el proceso de evolución está asociada con su aparición en la tierra y su adaptación a la existencia terrestre. En las plantas superiores, hay una parte subterránea, la raíz, y una parte aérea, el brote, que consta de un tallo y hojas.

Sistema raíz y raíz.

La raíz realiza tres funciones importantes en una planta: fija la planta al suelo, absorbe agua y minerales y, a veces, sintetiza sustancias orgánicas. EN casos especiales la raíz se convierte en un órgano que almacena nutrientes. La estructura morfológica de la raíz corresponde a las funciones fisiológicas realizadas. Se ramifica formando raíces laterales sobre las que se desarrollan muchos pelos radiculares. De gran importancia es la presencia de una cofia radicular, que facilita el movimiento de la raíz más profundamente, y la capacidad de entablar relaciones simbióticas con hongos y bacterias, lo que mejora la nutrición mineral de las plantas.

La estructura anatómica de la raíz también está estrechamente relacionada con las funciones que realiza. En una raíz joven se puede observar claramente la presencia de las siguientes zonas pronunciadas (Fig. 1):

1. Zona de división celular, que es un meristemo apical cubierto por una cofia radicular;

2. Zona de crecimiento, o alargamiento, en la que las células que ya han abandonado el meristemo se encuentran en diferentes etapas de su alargamiento en dirección longitudinal;

3. Zona de absorción de sustancias y inicio de diferenciación de tejidos permanentes: rizodermo, caracterizado por el desarrollo de pelos radiculares, así como elementos conductores del xilema y floema;

4. Zona de ramificación, en la que se forman los rudimentos de las raíces laterales.

Arroz. 1. Estructura de una raíz joven

1 - cofia de la raíz, 2 - zona de división celular, 3 - zona de crecimiento celular, 4 - zona del pelo de la raíz, 5 - raíces laterales

Zona de crecimiento. Detrás de la zona de división, a una distancia de 1,5-2 mm de la punta de la raíz, hay una zona de crecimiento. Es una sección de la raíz desde la zona de división hasta los pelos radiculares. En esta zona, las células dejan de dividirse y crecen principalmente en longitud por elongación.

Zona de absorción. Detrás de la zona de estiramiento se encuentra la zona de diferenciación de la mayoría de las células de los tejidos primarios. Aquí también se desarrollan pelos radiculares, por lo que esta parte de la raíz a veces se denomina zona del pelo radicular. Es importante señalar que la transición de una zona a otra se produce de forma gradual, sin límites definidos. Algunas células comienzan a alargarse y diferenciarse mientras aún se encuentran en la zona de división celular, mientras que otras alcanzan la madurez en la zona de elongación. En la etapa primaria de crecimiento de la raíz, las secciones transversales y longitudinales permiten distinguir fácilmente tres sistemas de tejidos: la epidermis (sistema de tejido tegumentario), la corteza primaria (sistema de tejido fundamental) y el sistema de tejido vascular.

Epidermis. La epidermis de la raíz (epiblema) es el tejido tegumentario primario; consta de una fila de células cerradas. El epiblema absorbe agua y minerales del suelo; esta función se ve facilitada por los pelos radiculares, crecimientos tubulares de células epidérmicas que aumentan significativamente la superficie absorbente del órgano. Las células epidérmicas de la raíz, incluidas las que contienen pelos radiculares, son parenquimatosas y están densamente empaquetadas. La epidermis joven tiene en su mayoría una cutícula delgada, por lo que la membrana celular ofrece cierta resistencia al paso de agua y minerales a través de ella.

Corteza primaria. La corteza primaria está formada por células parenquimatosas, cuyo número de capas varía mucho. La capa externa de la corteza primaria, después de la muerte de los pelos radiculares y la caída del rizodermo, se diferencia en el tejido tegumentario primario, el exodermo, y el endodermo se desarrolla a partir de la capa interna. Consiste en una sola capa de células que rodean un cilindro central. Una característica distintiva de las células endodérmicas es la presencia de cinturones de Caspariano. En las secciones transversales de la raíz, los cinturones de Casparian son extremadamente visibles, pero generalmente las secciones de estos cinturones en las paredes radiales adyacentes son claramente visibles: manchas de Casparian (Fig. 2).

Arroz. 2. Estructura del endodermo

1- cinturón de Caspariano, 2- pared radial longitudinal, 3- pared transversal

Las sustancias similares a la suberina que forman los cinturones de Caspar evitan la libre difusión de iones en la capa, y el ajuste perfecto del plasmalema excluye la posibilidad de su movimiento en el espacio entre este y la capa. En este sentido, el transporte de iones siempre está bajo el control del citoplasma de la propia célula endodérmica.

Cilindro central. El cilindro central contiene tejidos conductores intercalados con parénquima. En la estructura primaria, el floema y el xilema se ubican alternadamente en sectores, y el parénquima ocupa áreas entre el floema y el xilema. Debido a que el cilindro central se compone principalmente de vasos y tubos cribosos, a menudo se le llama cilindro vascular o estela. Está delimitado de la corteza primaria por una capa de células meristemáticas: el periciclo (Fig. 3).

Arroz. 3. Corte transversal de raíz de ranúnculo (Ranunculus)

1- endodermis, 2- periciclo, 3- floema primario, 4- xilema primario; El morado indica la corteza primaria.

El periciclo es un tejido educativo de origen primario con actividad funcional compleja. Participa en la formación de raíces laterales y también participa en la formación de cambium y felógeno (cambium del corcho).

Sistema de escape y escape.

El brote vegetativo es el órgano principal de una planta superior, cuya función principal es la nutrición aérea. El brote está formado por el eje del tallo y las hojas y yemas que se extienden desde él. En un sentido más específico, se puede llamar brote a un tallo anual no ramificado con hojas y yemas, desarrollado a partir de una yema o semilla. Un brote se desarrolla a partir de una yema embrionaria o axilar y es uno de los órganos principales de las plantas superiores. Por tanto, la yema es un brote rudimentario. La función del brote es proporcionar nutrición aérea a la planta. Un brote modificado, en forma de flor o brote con esporas, realiza la función de reproducción.

Los principales órganos del brote son el tallo y las hojas, que se forman a partir del meristemo del cono de crecimiento y tienen un único sistema conductor. La sección del tallo desde la que se extiende una hoja (u hojas) se llama nodo, y la distancia entre los nodos se llama entrenudo. Dependiendo de la longitud del entrenudo, cada nodo repetido con un entrenudo se llama metámero. Como regla general, hay muchos metámeros a lo largo del eje del brote, es decir, el escape consta de una serie de metámeros. Dependiendo de la longitud de los entrenudos, los brotes se alargan (en la mayoría de las plantas leñosas) y se acortan (por ejemplo, los frutos de un manzano). En plantas herbáceas como el diente de león, la fresa, el plátano, los brotes domesticados se presentan en forma de roseta basal. Un tallo es un órgano vegetal que representa el eje de un brote y tiene hojas, capullos y flores.

Funciones principales del tallo. El tallo realiza funciones de soporte, conducción y almacenamiento; además, es un órgano de propagación vegetativa. El tallo proporciona una conexión entre las raíces y las hojas. En algunas plantas, solo el tallo realiza la función de fotosíntesis (cola de caballo, cactus). La principal característica externa que distingue un brote de una raíz es la presencia de hojas.

La estructura del tallo. Las dos funciones principales del vástago son conductoras y de soporte. Las sustancias sintetizadas en las hojas se mueven a lo largo del floema del tallo hasta los lugares de consumo, incluidas las hojas en crecimiento, los tallos mismos, las raíces, las flores en desarrollo, las flores y los frutos. Las funciones que realiza el tallo determinan la presencia de tejidos mecánicos conductores tegumentarios bien desarrollados, así como un parénquima funcionalmente diferente. El tejido educativo del tallo está representado en las plantas dicotiledóneas por el cambium, que forma la estructura secundaria del tallo (Fig. 4).

Arroz. 4. Corte transversal del tallo de tilo (Tilia americana) (tallo anual)

1 – floema secundario, 2 – fibra de floema primario, 3 – epidermo, 4 – peridermo, 5 – corteza primaria, 6 – rayo de floema dilatado, 7 – cambium, 8 – xilema secundario, 9 – rayo de xilema, 10 – xilema primario

Estructura de la hoja. Las hojas son muy diversas en forma y estructura interna. En las dicotiledóneas suelen consistir en una parte plana y ensanchada, una placa y un pecíolo en forma de tallo. Independientemente de su forma, las hojas de las angiospermas son órganos especializados de fotosíntesis y, al igual que las raíces y los tallos, constan de sistemas de tejidos tegumentarios, fundamentales y conductores. El tejido tegumentario de la hoja está representado por la epidermis, que consta de células bien cerradas cubiertas por una cutícula. Debajo de la epidermis se encuentra el mesófilo. Es el mesófilo, el tejido principal de la hoja con grandes espacios intercelulares y numerosos cloroplastos, el más adecuado para la fotosíntesis. Los espacios intercelulares están conectados al aire atmosférico a través de estomas. Los estomas pueden aparecer en ambos lados de la hoja, pero suelen ser más numerosos en la superficie inferior.

El mesófilo suele diferenciarse en parénquima en empalizada y esponjoso. En el primero, las células tienen forma columnar; en el parénquima esponjoso, la forma de las células es irregular. El mesófilo está densamente penetrado por numerosos haces vasculares o venas; en la mayoría de las dicotiledóneas forman un sistema ramificado. Las venas contienen xilema y floema, que suelen ser de origen primario. Las terminaciones de las venas a menudo contienen sólo elementos traqueales, aunque tanto elementos del xilema como del floema pueden extenderse hasta sus extremos. Las venas están rodeadas por una o más capas de células ubicadas de forma compacta que forman el revestimiento del haz vascular. Debido a esto, los tejidos conductores de las venas rara vez limitan con los espacios intercelulares del mesófilo (Fig. 5).

Arroz. 5. Corte transversal de una hoja de lila (Syringa vulgaris)

1 – parénquima en empalizada, 2 – esclereida, 3 – epidermis superior, 4 – estomas, 5 – parénquima esponjoso, 6 – epidermis inferior, 7 – haz vascular (vena), 8 – aerénquima

Metamorfosis de la hoja

Bigote. En muchas plantas trepadoras (como Dioscorea, capuchina), parte de la hoja o toda la hoja se convierte en zarcillos. Muchos representantes de las legumbres (guisantes, lentejas) tienen zarcillos. parte superior raquis y varios pares de hojas.

Las espinas son dispositivos que reducen la evaporación de la humedad y protegen contra la comida de los animales. La hoja puede transformarse completamente en una espina (por ejemplo, en los cactus). En algunas plantas (acacia, robinia, euphorbia), las espinas se forman a partir de estípulas después de la caída de las hojas.

El filodio es la metamorfosis del pecíolo (en algunas especies del Cáucaso) o de la base de la hoja en una formación similar a una hoja plana. Los filoides realizan la función de la fotosíntesis y son característicos de las plantas que viven en climas áridos.

Los dispositivos de captura de plantas insectívoras son hojas modificadas. Estas plantas son autótrofas, pero al mismo tiempo pueden digerir animales y extraer sustancias orgánicas preparadas. Por ejemplo, una drosera que vive en turberas tiene un aparato de captura en forma de pata violeta, una extensión de una lámina de hoja y una cabeza ovalada, una glándula que secreta una secreción con un ácido y una enzima similar a la pepsina.

Un órgano es una parte de una planta que tiene una determinada estructura externa (morfológica) e interna (anatómica) de acuerdo con la función que realiza. Hay órganos vegetativos y reproductivos de la planta.

Los principales órganos vegetativos de las plantas superiores son la raíz y el brote (tallo con hojas). Proporcionan los procesos de nutrición, respiración, conducción de agua y sustancias disueltas en ella, así como la propagación vegetativa.

Los órganos reproductores (espiguillas portadoras de esporas, estróbilos o conos, flores, frutos, semillas) realizan funciones asociadas a la reproducción sexual y asexual de las plantas y aseguran la existencia de la especie en su conjunto, su reproducción y distribución.

La división del cuerpo vegetal en órganos y la complicación de su estructura se produjo gradualmente en el proceso de desarrollo. flora. El cuerpo de las primeras plantas terrestres (rinofitos o psilofitos) no estaba dividido en raíces, tallos y hojas, sino que estaba representado por un sistema de órganos axiales ramificados: los telomas. A medida que las plantas llegaron a la tierra y se adaptaron a la vida en el aire y el suelo, sus telomas cambiaron, lo que llevó a la formación de órganos.

En las algas, hongos y líquenes, el cuerpo no se diferencia en órganos, sino que está representado por un talo, o talo de apariencia muy diversa.

Durante la formación de órganos, se revelan algunos patrones generales. A medida que la planta crece, el tamaño y el peso del cuerpo aumentan, se produce la división celular y se estiran en una dirección determinada. La primera etapa de cualquier neoplasia es la orientación de las estructuras celulares en el espacio, es decir, la polaridad. En las plantas con semillas superiores, la polaridad ya se detecta en el cigoto y en el embrión en desarrollo, donde se forman dos órganos rudimentarios: el brote con yema apical y raíz. El movimiento de muchas sustancias se produce a lo largo de caminos conductores de forma polar, es decir, en una determinada dirección.

Otro patrón es la simetría. Se manifiesta en la ubicación de las partes laterales en relación al eje. Hay varios tipos de simetría: radial: se pueden dibujar dos (o más) planos de simetría; bilateral: solo un plano de simetría; en este caso, se hace una distinción entre los lados dorsal (dorsal) y ventral (ventral) (por ejemplo, hojas, así como órganos que crecen horizontalmente, es decir, que tienen crecimiento plagiotrópico). Los brotes de plantas que crecen verticalmente son ortotrópicos: tienen simetría radial.

En relación con la adaptación de los órganos principales a nuevas condiciones específicas, se produce un cambio en sus funciones, lo que conduce a sus modificaciones o metamorfosis (tubérculos, bulbos, espinas, yemas, flores, etc.). En la morfología de las plantas se distinguen órganos homólogos y similares. Los órganos homólogos tienen el mismo origen, pero pueden diferir en forma y función. Órganos similares realizan las mismas funciones y tienen las mismas apariencia, pero de diferente origen.

Los órganos de las plantas superiores se caracterizan por un crecimiento orientado (movimiento), que es una reacción a la acción unilateral de factores externos (luz, gravedad, humedad). El crecimiento de los órganos axiales hacia la luz se define como fototropismo positivo (brotes) y negativo (raíz principal). El crecimiento orientado de los órganos axiales de una planta, provocado por la acción unilateral de la gravedad, se define como geotropismo. El geotropismo positivo de la raíz hace que su crecimiento se dirija hacia el centro, el geotropismo negativo del tallo, desde el centro.

El brote y la raíz están presentes de forma rudimentaria en el embrión situado en la semilla madura. El brote embrionario consta de un eje (tallo del embrión) y hojas cotiledóneas o cotiledones. El número de cotiledones en el embrión de las plantas con semillas varía de 1 a 10-12.

Al final del eje del embrión hay un punto de crecimiento del brote. Está formado por un meristemo y suele tener una superficie convexa. Este es el cono de crecimiento o ápice. En la parte superior del brote (ápice), los rudimentos de las hojas se colocan en forma de tubérculos o crestas siguiendo los cotiledones. Por lo general, los primordios de las hojas crecen más rápido que el tallo, y las hojas jóvenes se cubren entre sí y el punto de crecimiento, formando una yema del embrión.

La parte del eje donde se ubican las bases de los cotiledones se llama nudo cotiledónico; la porción restante del eje embrionario, debajo de los cotiledones, se llama hipocótilo o subcotiledón. Su extremo inferior pasa a la raíz embrionaria, que hasta ahora está representada únicamente por un cono de crecimiento.

A medida que la semilla germina, todos los órganos del embrión comienzan a crecer gradualmente. La raíz embrionaria emerge primero de la semilla. Fortalece la planta joven en el suelo y comienza a absorber agua y minerales disueltos, dando origen a la raíz principal. El área en el límite entre la raíz principal y el tallo se llama cuello de la raíz. En la mayoría de las plantas, la raíz principal comienza a ramificarse y aparecen raíces laterales de segundo, tercer y superior orden, lo que conduce a la formación de un sistema de raíces. Las raíces adventicias pueden formarse bastante temprano en el hipocótilo, en secciones viejas de la raíz, en el tallo y, a veces, en las hojas.

Casi simultáneamente, se desarrolla un brote de primer orden a partir de la yema embrionaria (ápice), o escape principal, que también se ramifica formando nuevos brotes de segundo, tercer y superior orden, lo que conduce a la formación del sistema de brotes principal.

En cuanto a los brotes de esporas superiores (musgos, colas de caballo, helechos), su cuerpo (esporofito) se desarrolla a partir del cigoto. Las etapas iniciales de la vida del esporofito tienen lugar en los tejidos de los crecimientos (gametofitos). A partir del cigoto se desarrolla un embrión que consta de un brote rudimentario y un polo de raíz.

Entonces, el cuerpo de cualquier planta superior consta de sistemas de brotes y (excepto los cubiertos de musgo) de raíces, construidos a partir de elementos estructurales repetidos: brotes y raíces.

En todos los órganos de una planta superior, tres sistemas de tejidos (tegumentario, conductor y basal) continúan continuamente de un órgano a otro, lo que refleja la integridad del organismo vegetal. El primer sistema forma la cubierta protectora exterior de las plantas; el segundo, que incluye floema y xilema, está inmerso en el sistema de tejidos básicos. La diferencia fundamental en la estructura de la raíz, el tallo y la hoja está determinada por la diferente distribución de estos sistemas.

Durante el crecimiento primario, que comienza cerca de las puntas de las raíces y los tallos, se forman los tejidos primarios que forman el cuerpo primario de la planta. El xilema primario y el floema primario y los tejidos de parénquima asociados forman el cilindro central, o estela, del tallo y la raíz del cuerpo primario de la planta. Hay varios tipos de estelas.