§ 8. Влияние факторов среды на строение листа. Видоизменения листьев

Вопросы в начале параграфа

1. Что изучает экология?

Экология — это наука о взаимодействии живых организмов между собой и с окружающей средой.

2. Какие факторы среды могут оказать влияние на растение?

На растение могут оказывать влияние самые различные факторы: влажность воздуха и почвы, степень освещённости места обитания, климатические особенности среды обитания, температурный режим, частота или загрязнённость окружающего воздуха, количество и качество осадков, интенсивность ветра, высота места обитания над уровнем моря и т.д.

3. Вспомните, какие различия имеют одуванчики, растущие на открытом месте при недостатке влаги и в тени на хорошо увлажнённой почве.

Одуванчики, растущие на открытом месте при недостатке влаги, будут отличаться относительно маленькими листьями, поскольку растение будет стремиться сократить площадь восприятия солнечного света и сэкономить влагу.

Одуванчики, растущие в тени на увлажнённой почве, будут обладать значительно большими и тёмными листьями, чем в иных условиях. Большой размер листьев поможет растению испарить большее количество влаги, в насыщенность хлорофиллами (тёмно-зелёный цвет листьев) — улучшить восприятие солнечного света. 


Вопросы в конце параграфа

1. Можно ли по внешнему виду различить растения влажных мест и засушливых районов?

Да, листья растений, которые растут во влажных местах обычно более крупные и имеют большее количество устьиц. Это помогает растениям испарять излишнюю влагу.

Листья растений, растущих в сухих местах обычно не велики по размерам, так как маленькие листья помогают уменьшить объемы испарений. Некоторые листья растений из засушливых мест напротив толстые и сочные. В таких листьях растения запасают воду на самый сухой период. Кроме того, многие листья растений из засушливых земель покрыты восковым налётом, который также помогает предотвратить излишнее испарение. 

2. Докажите, что строение листа связано с условиями обитания растений.

В зависимости от условий обитания растений структура листовой пластины может видоизменяться. Например, для тенелюбивых растений характерны более тонкие и более тёмные листья, чем у светолюбивых растений. Это изменение происходит за счёт сокращения количества рядов клеток губчатой и столбчатой ткани в мякоти листа и увеличение количества хлорофилла в столбчатых клетках.

Также в зависимости от места обитания растения может меняться расположение устьиц на листе. У растений влажных районов большинство устьиц находится на нижней части листа, в засушливых местах количество устьиц на верхней и нижней стороне листа примерно одинаково, а у растений произрастающих в воде практически все устьица находятся на верхней стороне листа.

В некоторых случаях происходят и более наглядные изменения листовой пластины растений. Так, в целях защиты от травоядных животных или в целях снижения количества испаряемой влаги листья некоторых растений (кактус, барбарис) преобразуются в колючки. Для создания дополнительной опоры горох и плющ преобразуют часть своих листьев в усики, а для получения дополнительной органической пищи листья росянки преобразовались в ловчие снасти.

3. Почему у плавающих листьев водных растений устьица расположены только на верхней стороне листа, а у погружённых в воду листьев устьиц совсем нет?

Одна из главных функций устьиц — это поступление воздуха из окружающей среды внутрь листовой пластины. Если же устьице оказывается в воде, то оно начинает пропускать внутрь листа не воздух, а воду. Воды в листовой пластине становится избыточно и она не успевает испарятся (или вовсе не имеет для этого возможности). В результате лист может просто сгнить.

Именно поэтому у растений, листья которых лежат на поверхности воды, устьица расположены на верхней стороне листовой пластины, а у погружённых в воду листьев устьиц не образуется вовсе. 

4. Каково значение видоизменённых листьев в жизни растений? Приведите примеры таких листьев.

Видоизменённые листья помогают растениям выжить и приспособиться к окружающей среде. Например, листья плюща, огурцов, гороха или винограда преобразованные в усики помогают растениям найти дополнительную опору.

Колючки кактуса, верблюжьей колючки и алоэ помогают растениям снизить испарение влаги с листовой пластины, что очень помогает в условиях сухого климата. При этом барбарис, шиповник и репейник используют часть листьев преобразованные в колючки совершенно по другому. Для них это защитный механизм, который оберегает их от поедания травоядными животными.

Кроме того, некоторые растения используют свои листовые пластины для добычи питательных веществ. Например росянка использует собственные листья для заманивания насекомых, поимки их и преобразования в органические вещества. 


Подумайте

Почему в кроне одного дерева световые листья сходны по строению с листьями растений открытых мест, а теневые — с листьями теневыносливых растений?

Листовые пластины адаптируются к условиям среды даже в том случае, если часть дерева хорошо освещена солнцем, а другая часть дерева на протяжении долгого периода преимущественно находится в тени (например в тени здания или забора).

Это происходит потому, что листовая пластина получает определённое количество солнечного света (избыток или недостаток) и старается приспособиться к выживанию в конкретных условиях.

Кстати, если изменить условия освещения, например, разобрать высокий забор, чтобы все дерево было одинаково хорошо освещено, то со временем структура теневых листьев измениться и все листья станут световыми. 


Задания

Рассмотрите несколько комнатных растений. Постарайтесь определить, в каких условиях они произрастали на своей родине. На основании каких признаков вы сделали свой вывод?

Рассмотрим три комнатных растения: спатифиллум, сансевиерию и гибискус

§ 8. Влияние факторов среды на строение листа. Видоизменения листьев

Спатифиллум

Глядя на листовые пластины этого растения можно сказать, что в естественных условиях оно предпочитает влажный климат и затенённые места: тёмно-зелёные достаточно тонкие листья можно смело назвать теневыми, а величина листовой пластины подтверждает тот факт, что растение приспособлено испарять большое количество влаги, то есть спатифиллум предпочитает расти во влажной среде.

Действительно, в природе спатифиллум встречается во влажных болотистых ручьях и вдоль рек субэкваториальной и экваториальной зоны.

Сансевиерия

Листовые пластины сансевиерии очень мясистые и длинные, они буквально наполнены влагой, и, к тому же, защищены дополнительно восковым налётом. Все это говорит о том, что растение привыкло запасать влагу и старается снизить её испарение до минимума. Значит в естественных условиях сансевиерия скорее всего росла в засушливых районах с редкими, но обильными дождями.

И это на самом деле так. Место обитания сансевиерии в природе — сухие каменистые тропические полупустыни Африки, Азии и Центральной Америки.

Гибискус

Гибискус отличается небольшими блестящими листьями. Они достаточно плотные и имеют насыщенную травянисто-зелёную окраску. Такие характеристики листовой пластины растения говорят о том, что в природе оно растет в умеренно влажных и достаточно освещенных условиях. То есть обладает световыми листьями не нуждающимися в приспособлениях для интенсивного испарения влаги. 

Такой вывод полностью подтверждается. В естественных условиях гибискус произрастает в районах с тёплыми зимами, достаточно увлажнёнными почвами и преимущественно солнечной погодой. Например, его можно встретить в Крыму, на Дальнем Востоке России, в Южной Европе и в Закавказье.


Задания для любознательных

Приготовьте и рассмотрите под микроскопом препараты листьев алоэ, традесканции, узамбарской фиалки и других растений. Зарисуйте их. Выясните, какие особенности строения листьев этих растений связаны с условиями обитания.

Препарат листа камелии под микроскопом

Рассматривая его можно предположить, что сфотографированное растение растет в тени: в его мякоти только один ряд столбчатой ткани, а губчатая ткань отличается большим количеством межклеточников.

§ 8. Влияние факторов среды на строение листа. Видоизменения листьев

Препарат фикуса под микроскопом

Рассматривая данный препарат можно предположить, что это конкретное растение растет в хорошо освещенном месте. Так, на снимке мы можем наблюдать три ряда столбчатой ткани с плотно пригнанными друк к другу клетками и более пяти рядов губчатой ткани мякоти с небольшим количеством межклеточников в самом низу листа.

§ 8. Влияние факторов среды на строение листа. Видоизменения листьев


Словарик

Световые листья — листья растений, произрастающих в условиях хорошей освещённости.

Теневые листья — листья тенелюбивых растений.

Видоизменение листа — изменение формы и структуры листовой пластины растений для приспособления к условиям окружающей среды.