Botanika

Botanika - morfologia i anatomia roślin.

1. Budowa zarodka.

Zarodkiem nazywamy młody, niedojrzały organizm roślinny we wczesnym stadium rozwojowym, w którym nie jest on jeszcze samodzielny, lecz zależny od materiałów pokarmowych, pochodzących z organizmu macierzystego.Zarodek ten składa się z osi oraz osadzonych na niej zarodkowych liści, tzw. liścieni.

Oś zarodka zakończona jest na jednym biegunie merystemem wierzchołkowym korzenia, za którym może się znajdować krótki odcinek zróżnicowanych tkanek korzeniowych.

Ta część osi zarodka stanowi zawiązek korzenia, zwany rady kulą. Część osi pomiędzy radykulą a miejscem osadzenia liścieni tworzy podliścieniową część łodygi, tzw. hypokotyl, stanowiący strefę przejściową pomiędzy korzeniem a właściwą łodygą. 

Krótka nadliścieniowa część łodygi nazywa się epikotylem, a na jej wierzchołku znajduje się pączek szczytowy z zawiązkami właściwych liści. Pączek ten nazywa się plumulą i składa się ze stożka wzrostu oraz wytworzonych u jego podstawy i otaczających go zawiązków liści (w niektórych zarodkach zamiast plumuli na szczycie osi znajduje się tylko stożek wzrostu pędu). Epikotyl i plumulą otoczone są w nasieniu stosunkowo dużymi liścieniami.

Liczba liścieni może być różna: u nagozalążkowych jest zmienna (u sosny np. występuje przeważnie 5 liścieni), u okrytozaląźkowych zaś wynosi dwa (u dwuliściennych) lub jeden (u jednoliściennych). Liścienie są niekiedy ogromne i stanowią organy spichrzowe zarodka, w których zmagazynowane są materiały pokarmowe, służące do odżywiania rozwijającej się rośliny w czasie kiełkowania.

Takie liścienie, stanowiące główną masę nasienia, występują np. u grochu lub fasoli.

2. Budowa nasienia.

Nasiona u okrytozalążkowych rozwijają się wewnątrz zalążni poprzez przekształcenie zalążków, co następuje normalnie po zapyleniu i podwójnym zapłodnieniu.

Typowe nasienie składa się z zarodka, bielma oraz łupiny nasiennej.Zarodek - to wczesne stadium rozwojowe rośliny; zbudowany jest z liścieni, stożka wzrostu korzenia i łodygi.Bielmo - to tkanka gromadząca odżywcze materiały zapasowe niezbędne do rozwoju zarodka, a więc węglowodany, tłuszcze, białka (np. aleuronowe), enzymy, witaminy.

Rozwija się z triploidalnej (3n) komórki macierzystej bielma w wyniku podziałów mitotycznych.

U roślin dziko rosnących przeważają nasiona oleiste, mogące zawierać do 60% tłuszczu, natomiast większość roślin uprawnych ma nasiona mączyste zawierające do 80% skrobi.Łupina nasienna - rozwija się z osłonek zalążka, zabezpiecza przed uszkodzeniem, wyschnięciem oraz przed zakażeniem bakteriami i grzybami.

Ściany komórkowe łupiny są skorkowaciałe.

3. Kiełkowanie nasion.

Nasiona dojrzałe morfologicznie i fizjologicznie do kiełkowania potrzebują odpowiedniej temperatury i wilgotności. W czasie kiełkowania następuje wznowienie aktywności fizjologicznej zarodka objawiające się jego wzrostem. Pierwszym ukazującym się organem kiełkującego nasienia jest korzonek położony w pobliżu okienka, przez które wyrasta.

W czasie kiełkowania młody organizm roślinny jest całkowicie uzależniony od tkanki odżywczej nasienia. Gdy rosnąca siewka uzyska dostęp do światła i rozwiną się pierwsze liście właściwe, a korzonek umocuje się w glebie, roślina staje się samożywna.

Materiały zapasowe bielma, obielma lub liścieni zużyte zostają w czasie kiełkowania, a liścienie z czasem więdną i opadają.

4. Systemy korzeniowe i ich morfologia.

System korzeniowy rośliny stanowi zespół wszystkich jej korzeni. Istnieją dwa główne typy morfologiczne tych systemów:System palowy - rozpowszechniony wśród nagozalążkowych i dwuliściennych, składa się z jednego korzenia głównego, który rośnie pionowo w dół, oraz z korzeni bocznych, zwykle krótszych i cieńszych od głównego.System wiązkowy - składa się z wielu korzeni równorzędnych wyrastających u podstawy pędu. Żaden z nich nie góruje rozwojem nad innymi, w związku, z czym powstaje jak by pęczek mniej więcej jednakowych korzeni, zwykle cienkich i wiotkich. Każdy z nich tworzy korzenie boczne a te z kolei dalsze rozgałęzienia drugiego i trzeciego rzędu.Korzenie rozwijające się na innych organach np: łodyga, liście, nazywają się przybyszowymi. Zdolność taka pozwala roślinom rozmnażać się wegetatywnie, czyli bez udziału nasion.

5. Budowa pierwotna korzenia.

Na szczycie każdego korzenia znajduje się merystem, który powoduje nieograniczony wzrost tego organu na długość oraz wytwarza tkanki składające się na jego budowę pierwotna.

W młodym, rozwijającym się korzeniu możemy wyróżnić 4 strefy: czapeczkę, pramerystem, strefę wzrostu na długość i strefę różnicowania.

Czapeczka ( kalyptra) - znajduje się na szczycie korzenia i tworzy jakby kołpak osłaniający delikatna tkankę merystemu wierzchołkowego. Zbudowana jest z tkanek miękiszowych często zawierających duże ziarna skrobi. Komórki zewnętrzne ulęgają wciąż niszczeniu i ścieraniu w miarę jak rosnący korzeń przeciska się miedzy cząsteczkami gleby.

Na ich miejsce ciągle są produkowane nowe komórki miękiszowe.

Pramerystem - składa się z mniej więcej jednakowych komórek o charakterze embrionalnym, z których jedna lub więcej są komórkami inicjalnymi. W pramerystemie odbywają się intensywne podziały komórkowe. Wyjątek stanowi tylko bezpośredni rejon komórek inicjalnych, w którym podziały nie są zbyt częste i który nazwany został, dlatego '' centrum spoczynkowym '' pramerystemu.

Strefa wzrostu na długość - Jest to strefa merystematyczna, w której odbywają się intensywne podziały komórkowe, równocześnie zaś, w miarę oddalania się od pramerystemu, komórki rosną zwiększając swe objętości.

Strefa różnicowania ( włośnikowa) - strefa wzrostu na długość stopniowo przechodzi w strefę różnicowania, w której korzeń zbudowany jest już z tkanek stałych. Charakterystyczny układ tych tkanek, powstających w wyniku działalności merystemu wierzchołkowego, nazywamy budowa pierwotna korzenia.Praskórka różnicuje się tu w skórkę korzenia ( epiderma=epiblema=ryzoderma).

Liczne komórki skorki korzeniowej wytwarzają tu włośniki, stad strefa ta nosi również nazwę włośnikowej. Młoda skorka korzenia, a zwłaszcza jej komórki wlosnikowe, stanowią, tkankę chłonną ( absorpcyjna) rośliny, przez którą odbywa się wnikaniem wody i soli mineralnych z roztworu glebowego.Pod skorka występuje dość gruby cylinder tkanki miękiszowej, tworzący korę pierwotna. Komórki kory pierwotnej są żywe i cienkościenne, a miedzy nimi występuje dość znaczne przestrzenie międzykomórkowe. Najbardziej wewnętrzna warstwa komórek kory pierwotnej tworzy endoderme, inaczej śródskórnie. W endodermie komórki ściśle do siebie przylegają i maja charakterystyczna budowę ścian. Właśnie tu występują pasemka Caspary'ego, biegnące dookoła komórki.Pasemka Caspary'ego utworzone są z materiału innego niż reszta ścian, stwierdzono na nich obecność ligniny a często także suberyny.Na endodermie kończy się kora pierwotna. Wszystkie tkanki znajdujące się wewnątrz cylindra tworzonego przez endoderme stanowią walec osiowy, czyli Stelę.

Najbardziej zewnętrzna tkanka walca osiowego jest cylinder okolnicy, zwanej inaczej perycyklem.Okolnica składa się z jednej lub kilku warstw komórek miękiszowych, czasami występują komórki sklerenchymatyczne. Wewnątrz cylindra okolnicy występuje wiązka przewodząca w postaci naprzemianległych pas, drewna i łyka ułożonych promieniście.Naprzemianległy, promienisty układ pasm drewna i łyka, dośrodkowy kierunek różnicowania się drewna oraz dobrze wykształcona okolnica i endoderma stanowią charakterystyczne cechy budowy pierwotnej korzenia.

6. Powstawanie korzeni bocznych i przybyszowych.

Normalnym sposobem rozgałęzienia się korzeni jest wytwarzanie korzeni bocznych, które zaczynają się tworzyć w strefie tkanek zróżnicowanych. Dzieje się na skutek rozerwania tkanki miękiszowej i zawiązaniu w określonym miejscu gniazd merystematycznych komórek, które następnie przekształcają się w merystem wierzchołkowy.Budowa anatomiczna korzeni bocznych jest taka sama jak korzenia głównego.Korzenie przybyszowe - wyrastają one z boku łodygi i często są korzeniami powietrznymi.

7. Mikoryza.Mikoryza jest to forma współżycia niektórych korzeni z grzybami.

Rozróżniamy dwa rodzaje mikoryzy: zewnętrzna ( ektotroficzna) i wewnętrzna ( endotroficzna).Mikoryza ektotroficzna - strzępki grzyba oplatają młode korzonki i tworzą dookoła nich cos w rodzaju ''mufki''. Strzępki wnikają także do kory pierwotnej, ale rozrastają się tylko w przestworach międzykomórkowych i nie wnikają do wnętrza komórek. Wzrost korzenia na długość zostaje zahamowany, ale za to tworzy on charakterystyczne rozgałęzienia.

Włośniki zanikają, a ich funkcje przejmują strzępki grzyba. Mikoryza zewnętrzna jest charakterystyczna dla wielu drzew i dla wielu z nich stanowi czynnik niezbędny dla normalnego rozwoju.Mikoryza endotorficzna - strzępki grzyba wnikają głęboko do wnętrza korzenia.

Strzępki grzyba wnikają do komórek. Mikoryza wewnętrzna występuje u niektórych drzew i wielu roślin zielnych, m. in. u roślin zbożowych.Symbioza z korzeniami ułatwia grzybom zaopatrzenie w organiczne substancje odżywcze, przede wszystkim cukry. Dla korzeni natomiast mikoryza oznacza silne zwiększenie powierzchni chłonnej, zwłaszcza przy mikoryzie zewnętrznej, poza tym grzyb rozkładając próchnice glebowa tworzy w otoczeniu korzenia strefę bogatsza w proste związki odżywcze. Prócz tego grzyby wytwarzają substancje witaminowe i hormonowe, pobudzające wzrost i przemianę materii komórek korzenia.

8. Współżycie korzeni z bakteriami wiążącymi azot.

Korzenie niektórych roślin tworzą układy symbiotyczne z bakteriami.

Szczególnie często zjawisko to występuje w rodzinie motylkowatych, których korzenie współżyją z bakteriami z rodzaju Rhizobium. Bakterie te zwane także korzeniowymi, wnikają z gleby przez włośniki do kory pierwotnej korzenia, gdzie ich obecność powoduje intensywne podziały komórkowe w miejscu zakażenia. Wynikiem tych podziałów jest powstanie na korzeniu brodawkowatych narośli, brodawek korzeniowych. To w nich znajdują się bakterie brodawkowe, które maja możliwość wiązania azotu atmosferycznego z powietrza.

Dzięki temu roślina otrzymuje związki azotowe.Azot jest jednym z najważniejszych pierwiastków, wchodzi, bowiem w skład białek. Wiązania wolnego azotu maja jedynie niektóre bakterie i sinice.

9. Funkcje korzeni.

Głównymi funkcjami korzeni są pobieranie wody i soli mineralnych z gleby oraz przytwierdzanie rośliny do podłoża.Woda jest niezwykle ważnym czynnikiem w życiu rośliny. Przede wszystkim stanowi ona 75-95 % jej ogólnej masy. Wszystkie procesy życiowe odbywają się w środowisku wodnym. Woda pobierana jest z gleby przez włośniki oraz przez zwykle cienkościenne komórki epidermy korzenia.Wraz z dużymi ilościami wody pobierane są z gleby przez korzenie także sole mineralne. Odgrywają one ważne role w przemianie materii rośliny. Na ogól można w roślinach znaleźć każdy pierwiastek występujący w glebie, na której rosną, nie wszystkie jednak pierwiastki występujące w glebie są roślinie niezbędne. Pierwiastkami niezbędnymi, pobieranymi w postaci soli mineralnych są: azot, fosfor, siarka, potas, wapń, magnez i żelazo oraz w ilościach śladowych niektóre inne jak: mangan, bor, cynk, miedz i jod.System korzeniowy przenika i rozprzestrzenia się na rocznych poziomach gleby, wykorzystując jej zasoby wodne i mineralne. Ogromna liczba korzeni stale rośnie i przenika wciąż nowe partie gleby. Obliczono np., ze wiązkowy system żyta składa się z 143 korzeni, które miały 35 600 korzeni bocznych I rzędu, 2 300 000 korzeni II rzędu i 11 500 000 korzeni III rzędu. Wszystkie te korzenie miały razem ponad 14 bilionów włośników.Dodatkowa funkcje korzeni u roślin wieloletnich może być magazynowanie substancji pokarmowych. Tkankę spichrzowa stanowi w korzeniach miękisz kory pierwotnej, drewna lub łyka.

10. Przekształcenia korzeni.

Korzenie spichrzowe - korzenie tego typu występują u niektórych roślin dwuletnich, jak marchew, burak cukrowy itp. Rośliny te w pierwszym roku rozwoju wykształcają skupiona różyczkę liści na silnie skróconym pędzie. W ciągu lata magazynują w korzeniu substancje pokarmowe, które w następnym roku zużywają na szybkie wytworzenie wysokiego pędu kwiatonośnego, kwiatów, owoców i nasion. W organy spichrzowe mogą także przekształcać się korzenie boczne i przybyszowe. Powstają wtedy tzw. bulwy korzeniowe.

Korzenie kurczliwe - maja one zdolność skracania swych górnych części, dzięki czemu wnikają roślinę głębiej w glebę. Dzieje się tak wskutek skracania i poszerzania komórek w wewnętrznych partiach kory pierwotnej i w walcu osiowym. Występują u roślin, których nasiona kiełkują na powierzchni gleby.

Korzenie podporowe - występują u roślin o wysoko nadziemnych pędach, których system korzeniowy nie jest głęboki lub rośnie w grząskim podłożu. Główna ich funkcja jest dodatkowe umocnienie rośliny w podłożu. Są to korzenie przybyszowe, które wyrastaj z łodygi na pewnej wysokości nad ziemia, a następnie rosną ukośnie w dół i wnikają do gleby.

Korzenie czepne - są to korzenie występujące często u pnączy i epifitow. Pnącza są to rośliny zakorzeniające się w glebie i rosnące wysoko w gore, owijając się lub czepiając się różnych podpór - ścian, tyczek lub innych roślin.Epifity są roślinami niezakorzeniającymi się w glebie, lecz osiedlającymi się na pniach i gałęziach wysokich drzew.

Korzenie powietrzne - występują u niektórych roślin klimatu ciepłego, rosnących na terenach bagnistych. Bagniste podłoże jest ubogie w tlen, który słabo rozpuszcza się w wodzie. Korzenie oddechowe stanowią boczne odgałęzienia poziomych korzeni podziemnych, wyrastające pionowo w gore ponad powierzchnie podłoża i służące do pobierania tlenu. Mogą one dochodzić do 1,5 m wysokości.

11. Budowa pędu.

Typowy pęd stanowi nadziemna część rośliny złożona z łodygi, będącej osią pędu, oraz osadzonych na niej organów bocznych - liści.Liście osadzone są na łodydze w regularnych odstępach. Miejscach, z których wyrastają, są często węźlaste, zgrubiałe i nazywają się węzłami. Dzielą one łodygę na odcinki - międzywęźla. W fazie rozmnażania rośliny pęd wytwarza również kwiaty i owoce.Łodygi i liście stanowią organy wegetatywne pędu, których zadaniepolega na utrzymaniu przy życiu, odżywianiu i rozwoju pojedynczego osobnika roślinnego.

Kwiaty natomiast są organami generatywnymi, służącymi do rozmnażania płciowego, którego wynikiem jest wytworzenie owoców i nasion.

12. Budowa pąków.

Wzrost i rozgałęzienia pędu odbywają się w miejscach, w których znajdują się pąki.

Pąk stanowi merystematyczny zawiązek pędu, złożony ze stożka wzrostu oraz wytworzonych u jego podstawy zawiązków liści i pędów bocznych.

Okrywę pąka tworzą stare zawiązki liści, a nie, kiedy liście przekształcone w specjalne łuski pąkowe.Ze względu na położenie dzielimy pąki na wierzchołkowe i boczne.Pąk wierzchołkowy - znajduje się na szczycie pędu i jest miejscem, na którym odbywa się wzrost pędu na długość.Pąk boczny - powstaje podobnie jak zawiązki liści, w pąku wierzchołkowym u podstawy stożka wzrostu. Ich położenie jest ściśle związane z położeniem liści. Pąki boczne stanowią zawiązki bocznych odgałęzień pędu. Pomimo obecności pąków bocznych lub przynajmniej ich zawiązków w pachwinie każdego liścia, wiele pędów tworzy tylko nieliczne odgałęzienia lub nie tworzy ich nigdy.Pąki, w których zawarte są tylko zawiązki organów wegetatywnych pędu, nazywają się liściowymi. Natomiast pąki, które zawierają zawiązki liści i kwiatów nazywamy mieszanymi.

13. Rozgałęzienia pędu.

Większość roślin tworzy pędy rozgałęzione. Możemy wyróżnić następujące rodzaje rozgałęzień: widlaste ( dychotomiczne), jednoosiowe ( monopodialne), wieloosiowe ( sympodialne), pozorniewidlaste ( pseudodychotomialne).U roślin naczyniowych występują zasadniczo rozgałęzienia boczne, jedynie widłaki charakteryzują rozgałęzienia widlaste ( dychotomiczne). Rozgałęzienie to tworzy się u widłaków w ten sposób, ze stożek wzrostu znajdujący się na szczycie pędu poszerza się, a następnie dzieli na dwa jednakowe stożki, które wytwarzają dwa odgałęzienia.

Wyróżniamy dwa rodzaje rozgałęzień bocznych:

Monopodialne - czyli jednoosiowe powstają wtedy, gdy os pierwotna rośnie szybciej niż jej boczne odgałęzienia I rzędu, te zaś szybciej niż odchodzące od nich odgałęzienia II rzędu itd. Powstaje w ten sposób system pędowy o wyraźnej pojedynczej osi głównej, od której odchodzą słabiej rozwijające się osie boczne. To rozgałęzienie jest charakterystyczne dla drzew jak np.: dereń, dąb, buk, klon, jesion oraz drzewa iglaste.Szybko rosnąca oś główna tworzy wzniesiony w góre prosty, pionowy pień, od którego poziomu lub ukośnie odchodzą wolniej rosnące gałęzie.

Sympodialne - czyli wieloosiowe rozgałęzienie powstaje w wyniku silniejszego wzrostu odgałęzień bocznych i przejmowania przez nie prowadzenia pędu.Rozgałęzienia sympodialne występują u wielu drzew liściastych, jak lipa, brzoza, grab, wiąz oraz drzewa owocowe. Rozgałęzienia te są tez częste u kłączy, u których pąk szczytowy wyrasta w gore i wytwarza pęd nadziemny, obumierający zawsze przy końcu sezonu wegetacyjnego, tj. przed zimą. Odmiana rozgałęzienia sympodialnego jest pozornie widlaste, czyli pseudodychotomiczne.