Ночная жизнь растений

Что «делают» растения ночью? На этот вопрос так и хочется ответить: «Отдыхают». Ведь, казалось бы, вся «активная жизнь» растения происходит днем. В дневные часы цветы раскрываются и опыляются насекомыми, развертываются листья, молодые стебли растут и тянут свои верхушки к солнцу. Именно в течение светлого времени суток растения используют солнечную энергию для того, чтобы преобразовывать углекислый газ, поглощаемый ими из атмосферного воздуха, в сахар.

Однако растение не только синтезирует органические вещества – оно их и использует в процессе дыхания, снова окисляя до углекислого газа и поглощая при этом кислород. Но количество кислорода, необходимого растениям для дыхания, примерно в 30 раз меньше того, что выделяется ими в процессе фотосинтеза. Ночью, в темноте, фотосинтез не происходит, но и в это время растения потребляют так мало кислорода, что это нисколько не сказывается на нас с вами. Поэтому старая традиция выносить растения из комнаты больного на ночь совершенно не обоснованна.

А еще есть ряд видов растений, которые потребляют углекислый газ именно ночью. Поскольку энергии солнечного света, необходимой для полного восстановления углерода, в это время нет, сахар, конечно, не образуется. Но поглощенная из воздуха углекислота сохраняется в составе яблочной или аспарагиновой кислот, которые потом, уже на свету, вновь разлагаются, высвобождая СО2. Именно эти молекулы углекислого газа включаются в цикл основных реакций фотосинтеза – так называемый цикл Кальвина. У большинства же растений этот цикл начинается с захвата молекулы СО2 непосредственно из воздуха. Такой «простой» способ носит название С3-пути фотосинтеза, а если углекислый газ предварительно запасается в яблочной кислоте – это С4-путь.

Казалось бы, зачем нужны дополнительные сложности? В первую очередь для того, чтобы экономить воду. Ведь поглощать углекислоту растение может только через открытые устьица, через которые происходит и испарение воды. И днем, в жару, воды через устьица теряется намного больше, чем ночью. А у С4-растений устьица днем закрыты, и вода не испаряется. Газообмен же эти растения осуществляют в прохладные ночные часы. Кроме того, С4-путь в целом более эффективен, он позволяет синтезировать большее количество органических веществ в единицу времени. Но только в условиях хорошей освещенности и при достаточно высокой температуре воздуха.

Так что С4-фотосинтез свойствен «южанам» – растениям из жарких областей. Он присущ большинству кактусов, некоторым другим суккулентам, ряду бромелиевых – например всем хорошо известному ананасу (Ananas comosus), сахарному тростнику и кукурузе.

Интересно, что еще в 1813 г., задолго до того, как стали известны биохимические реакции, лежащие в основе фотосинтеза, исследователь Бенджамин Хейн написал в Линнеевское научное общество о том, что листья ряда суккулентных растений имеют особенно острый вкус по утрам, а затем, к середине дня, их вкус становится более мягким.

Способность использовать связанный в органических кислотах СО2 обусловлена генетически, но реализация этой программы находится и под контролем внешней среды. При сильном дожде, когда угрозы высыхания нет, а освещенность невысока, С4-растения могут открывают свои устьица днем и переходить на обычный С3-путь.

А что еще может происходить с растениями по ночам?

Некоторые виды приспособились привлекать своих опылителей именно в ночные часы. Для этого они используют разные средства: и усиливающийся к ночи запах, и приятный и заметный для глаза ночных опылителей цвет – белый или желтовато-бежевый. На такие цветы летят ночные бабочки. Именно они опыляют цветы жасмина (Jasminum), гардении (Gardenia), лунных цветов (Ipomea alba), вечерницы, или ночной фиалки (Hesperis), любки двулистной (Platanthera bifolia), лилии кудреватой (Lilium martagon) и ряда других растений.

А есть растения (их называют хироптерофильными), которые опыляются в ночные часы летучими мышами. Больше всего таких растений в тропиках Азии, Америки и Австралии, меньше в – Африке. Это бананы, агавы, боабабы, некоторые представители семейств миртовых, бобовых, бегониевых, геснериевых, синюховых.

Цветки хироптерофильных растений раскрываются только с наступлением сумерек и не отличаются яркостью окраски – как правило, они зеленовато-желтые, коричневые или фиолетовые. Запах у таких цветков весьма специфический, часто неприятный для нас, но, наверное, привлекательный для летучих мышей. Кроме того, цветки хироптерофильных растений обычно крупные, с прочным околоцветником и снабжены «посадочными площадками» для своих опылителей. В качестве таких площадок могут выступать толстые цветоножки и цветоносы или безлистные участки ветвей, примыкающих к цветкам.

Некоторые хироптерофильные растения даже «разговаривают» со своими опылителями, привлекая их. Когда цветок лианы Mucuna holtonii, принадлежащей к семейству бобовых и произрастающей в тропических лесах Центральной Америки, становится готовым к опылению, один из его лепестков приобретает специфическую вогнутую форму. Этот вогнутый лепесток концентрирует и отражает сигнал, издаваемый летучими мышами, отправившимися на поиски корма, и таким образом сообщает им о своем местонахождении.

Но не только рукокрылые млекопитающие опыляют цветы. В тропиках известно более 40 видов зверьков из других отрядов, активно участвующих в опылении около 25 видов растений. У многих из этих растений, как и у тех, которые опыляются летучими мышами, цветки крупные и прочные, часто неприятно пахнущие и образующие большое количество пыльцы и нектара. Обычно число цветков на таких растениях или в их соцветиях невелико, цветки располагаются низко над землей и раскрываются только к ночи, чтобы обеспечить максимальное удобство ночным зверюшкам.

Н.Ю. Феоктистова, с сайта roman.by

P.S. Одно из наиболее удивительных опыляемых растений — амазонская лилия. О нем в следующей статье рубрики «Биопарк». Прочитайте, не пожалеете. Амазонская лилия еще никого не оставила равнодушным.

 

Урок 4. Фотосинтез (§ 26). Продукты фотосинтеза



Вопрос 1. Что такое фотосинтез? Назовите вещества, необходимые для его осуществления.

Фотосинтез – это процесс образования органических веществ и кислорода из углекислого газа и воды в листьях зеленых растений на солнечном свету.

Вопрос 2. Закончите предложения.

Фотосинтез происходит в растительных клетках, которые содержат органоиды хлоропласты. В них содержится зелёный пигмент хлорофилл, который придает растению окраску и обеспечивает фотосинтез.

У большинства растений основным органом, обеспечивающим осуществление фотосинтеза, является лист, еще фотосинтез может протекать в стеблях и зеленых плодах.

Вопрос 3. Известно, что наземные растения ежегодно образуют столько листьев, что ими можно было бы покрыть земной шар в несколько слоёв. Объясните, почему у растений образуется так много листьев.

Процесс образования органических веществ идет в листьях зеленых астений на солнечном свету. Поэтому, чтобы прокормить растение листьев должно быть очень много.

Вопрос 4. Рассмотрите рисунок «Образование органических веществ в процессе фотосинтеза». Подпишите на нем названия веществ, поступающих в лист и выводящихся из него.

Углекислый газ

Кислород

Ответьте на вопросы:

1) Каковы необходимые условия осуществления фотосинтеза?

Для фотосинтеза необходим солнечный свет, углекислый газ и хлоропласты.

2) Какие органические вещества образуются в процессе фотосинтеза и каково их значение для растения?

В хлоропластах под воздействием света в процессе фотосинтеза у растений образуется крахмал. Это вещество является углеводом и служит источником энергии для растений.

Вопрос 5*. Прочитайте в учебнике описание опыта по изучению влияния света на образование органических веществ в зеленых растениях и рассмотрите рисунок 61. Как вы думаете, почему в листьях зеленых растений нельзя обнаружить крахмал, после того как их выдерживают в темноте в течение 2-3 дней? Куда он исчезает?

Для преобразования крахмала в листьях необходим солнечный свет. Крахмал образуется в процессе фотосинтеза. Этот процесс произойдет с использованием энергии света. Без света нет процесса фотосинтеза, без процесса нет в листьях крахмала.

Работаем в лаборатории

Вопрос 6. Рассмотрите рисунок, на котором изображен опыт.

Ответьте на вопросы:

1) Почему свеча в первом и третьем случаях гаснет?

В первом и третьем сосудах семена и корнеплоды в процессе дыхания истратили весь кислород и выделили углекислый газ. Свеча погасла.

2) Почему свеча во втором случае горит?

Во втором сосуде растение не только дышит, но и при помощи фотосинтеза выделяет кислород, поэтому свеча горит.

Лист | Определение, детали и функции

листа; бук

Все медиа

Похожие темы:
семядоли лампочка устьица усик перистый лист

Просмотреть все связанные материалы →

лист , в ботанике любой обычно приплюснутый зеленый отросток стебля сосудистого растения.

В качестве основных мест фотосинтеза листья производят пищу для растений, которые, в свою очередь, питают и поддерживают всех наземных животных. С ботанической точки зрения листья являются неотъемлемой частью стеблевой системы. Они прикреплены непрерывной сосудистой системой к остальной части растения, так что свободный обмен питательных веществ, воды и конечных продуктов фотосинтеза (в частности, кислорода и углеводов) может осуществляться к его различным частям. Листья закладываются в верхушечной почке (растущей верхушке стебля) вместе с тканями самого стебля. Некоторые органы, которые внешне очень отличаются от обычного зеленого листа, образуются таким же образом и в действительности представляют собой видоизмененные листья; среди них острые колючки кактусов, иголки сосен и других хвойных, а также чешуйки стебля спаржи или луковицы лилии.

Функция листа

Понять, как замыкающие клетки листа, устьица, эпидермис и мезофилл регулируют транспирацию

Посмотреть все видео к этой статье

Основная функция листа — производить пищу для растения путем фотосинтеза. Хлорофилл, вещество, придающее растениям характерный зеленый цвет, поглощает световую энергию. Внутренняя структура листа защищена эпидермисом листа, который является продолжением эпидермиса стебля. Центральный лист, или мезофилл, состоит из неспециализированных клеток с мягкими стенками, известных как паренхима. Целых пятая часть мезофилла состоит из хлорофиллосодержащих хлоропластов, которые поглощают солнечный свет и в сочетании с некоторыми ферментами используют лучистую энергию для разложения воды на ее элементы, водород и кислород. Кислород, выделяющийся из зеленых листьев, заменяет кислород, удаляемый из атмосферы при дыхании растений и животных и при горении. Водород, полученный из воды, соединяется с углекислым газом в ферментативных процессах фотосинтеза с образованием сахаров, которые являются основой как растительной, так и животной жизни. Кислород поступает в атмосферу через устьица — поры на поверхности листа.

Еще из Britannica

Почему листья осенью меняют цвет?

Морфология листа

Как правило, лист состоит из широкой расширенной пластинки (пластинки), прикрепленной к стеблю растения стеблевидным черешком. У покрытосеменных листья обычно имеют пару структур, известных как прилистники, которые расположены с каждой стороны основания листа и могут напоминать чешуйки, шипы, железы или листообразные структуры. Однако листья весьма разнообразны по размеру, форме и ряду других характеристик, в том числе по характеру края пластинки и типу жилкования (расположению жилок). Когда только одна пластинка прикрепляется непосредственно к черешку, лист называется простым. Края простых листьев могут быть цельными и гладкими или же они могут быть лопастными по-разному. Крупные зубцы зубчатых краев выступают под прямым углом, а зубцы пильчатых краев направлены к вершине листа. Зубчатые края имеют округлые зубцы или фестончатые края. Края простых листьев могут быть лопастными по одному из двух рисунков: перистыми или пальчатыми. В перисто-лопастных краях листовая пластинка (пластинка) имеет одинаковую глубину с выемками вдоль каждой стороны средней жилки (как у белого дуба, Quercus alba ), а на пальчато-лопастных краях пластинка изрезана вдоль нескольких крупных жилок (как у красного клена, Acer rubrum ). Также встречается большое разнообразие форм основания и вершины. Лист также может быть уменьшен до шипа или чешуи.

Жилки, которые поддерживают листовую пластинку и транспортируют вещества к тканям листа и из них, расходятся от черешка через пластинку. Типы жилкования характерны для разных видов растений: например, у двудольных, таких как тополя и салата, жилкование сетчатое и обычно со свободными окончаниями жилок; однодольные, такие как лилии и бамбук, имеют параллельное жилкование и редко свободные окончания жилок.

Модификации листьев

Целые листья или части листьев часто модифицируют для выполнения специальных функций, например, для лазания и прикрепления к субстрату, хранения, защиты от хищников или климатических условий, а также для отлова и переваривания жертвы насекомого. У деревьев умеренного пояса листья представляют собой просто защитную чешуйку почек; весной, когда возобновляется рост побегов, они часто демонстрируют полную серию роста от чешуи почек до полностью развитых листьев.

Колючки также представляют собой видоизмененные листья. У кактусов колючки представляют собой полностью преобразованные листья, которые защищают растение от травоядных, излучают тепло от стебля в течение дня и собирают и капают сконденсированный водяной пар в более прохладную ночь. У многих видов семейства молочайных (Euphorbiaceae) прилистники преобразованы в парные прилистниковые шипы, и пластинка полностью развивается. Ин окотильо ( Fouquieria splendens ), пластинка отпадает, а черешок остается в виде шипа.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Многие пустынные растения, такие как

Lithops и алоэ, имеют сочные листья для хранения воды. Наиболее распространенной формой запасающих листьев являются сочные листовые основания подземных луковиц (например, тюльпанов и  крокусов ), которые служат либо органами для хранения воды, либо пищи, либо и тем, и другим. Многие непаразитические растения, которые растут на поверхности других растений (эпифитов), например некоторые бромелиевые, поглощают воду через специальные волоски на поверхности своих листьев. В водном гиацинте ( Eichhornia crassipes ), вздутые черешки удерживают растение на плаву.

Листья или части листьев могут быть модифицированы для обеспечения опоры. Усики и крючки являются наиболее распространенными из этих модификаций. У огненной лилии (

Gloriosa superba ) кончик листа пластинки удлиняется в усик и обвивается вокруг других растений для поддержки. У садового гороха ( Pisum sativum ) конечный листочек сложного листа развивается в виде усика. Настурция ( Tropaeolum majus ) и  Клематис , черешки обвиваются вокруг других растений для поддержки. У шиповника ( Smilax ) прилистники функционируют как усики. Многие однодольные растения имеют основание листьев, которые расположены концентрически и образуют псевдоствол, как у банана ( Musa ). У многих эпифитных бромелиевых псевдоствол также выполняет функцию резервуара для воды.

Плотоядные растения используют свои модифицированные листья, чтобы привлекать и улавливать насекомых. Железы в листьях выделяют ферменты, которые переваривают пойманных насекомых, а листья затем поглощают азотистые соединения (аминокислоты) и другие продукты пищеварения. Растения, которые используют насекомых в качестве источника азота, как правило, растут на почвах с дефицитом азота.

Старение

Листья являются недолговечными структурами. Даже когда они сохраняются в течение двух или трех лет, как у хвойных и широколиственных вечнозеленых растений, они мало влияют на растение после первого года. Опадение листьев, будь то в первую осень у большинства лиственных деревьев или через несколько лет у вечнозеленых, происходит в результате образования у основания черешка слабой зоны — слоя отпада. Слои опадения могут также образовываться, когда листья серьезно повреждены насекомыми, болезнями или засухой. В результате зона клеток поперек черешка размягчается вплоть до опадения листа. Затем на стебле образуется заживляющий слой, который закрывает рану, оставляя шрам от листьев, характерный признак многих зимних веток и помогающий в идентификации.

Разобраться, почему осенью листья меняют свой цвет

Посмотреть все видео к этой статье

У многолетних растений листопад обычно связан с приближением периода зимнего покоя. У многих деревьев старение листьев вызывается сокращением длины дня и понижением температуры к концу вегетационного периода. Производство хлорофилла в лиственных растениях замедляется по мере того, как дни становятся короче и прохладнее, и в конечном итоге пигмент полностью разрушается. Желтые и оранжевые пигменты, называемые каротиноидами, становятся более заметными, а у некоторых видов накапливаются антоциановые пигменты. Дубильные вещества придают дубовым листьям и некоторым другим растениям тусклый коричневый цвет. Эти изменения в пигментах листьев ответственны за осеннюю окраску листьев. Есть некоторые признаки того, что продолжительность дня может контролировать старение листьев лиственных деревьев благодаря влиянию на метаболизм гормонов; Было показано, что и гиббереллины, и ауксины задерживают листопад и сохраняют зелень листьев в условиях короткого осеннего дня.

Редакторы Британской энциклопедии

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Мелиссой Петруцелло.

Что такое лист? · Frontiers for Young Minds

Abstract

Когда думаешь о растениях, на ум неизбежно приходит зеленый цвет. Как, пожалуй, самая заметная и легко узнаваемая часть мира природы, листья украшают мир зеленью. Если вы внимательно присмотритесь к растениям в своем дворе или на своей улице, вполне вероятно, что вы не найдете двух совершенно одинаковых. Это во многом благодаря огромному разнообразию форм, текстур и даже цветов листьев! Все листья имеют общие характеристики, которые мы рассмотрим в этой статье, но некоторые из них обладают особыми способностями. Некоторые листья изменены так, чтобы они выглядели как цветы, другие модифицированы, чтобы помочь растению карабкаться, защитить растение от потенциальных угроз или даже действовать как ловушки для насекомых. Мы хотим поделиться с вами необыкновенным миром листьев: продолжайте читать, и вы узнаете множество форм, структур и невероятных функций листьев.

Из чего состоит лист?

Листья состоят из трех основных частей: черешка, основания и листовой пластинки (рис. 1А). Как правило, самая большая часть листа — это лезвие. Основание — это область лезвия, которая прикрепляется к черешку, стеблевидной структуре, которая соединяет лезвие листа со стеблем растения. У некоторых листьев отсутствуют черешки, и они известны как сидячие (неподвижные) листья.

  • Рисунок 1 – Внешнее и внутреннее строение створки.
  • (A) Верхняя сторона листа. Здесь черешок соединяет лист со стеблем. (B) Поперечное сечение этого листа показывает различные слои клеток; зеленые пятнышки внутри клеток – это хлоропласты. (C) Устьица, структуры, которые открываются и закрываются для обеспечения газообмена с окружающей средой. (D) Сложный пальмовый лист, состоящий из нескольких листочков. (E) Супротивные листья, растущие прямо напротив друг друга на стебле. (Ж) Очередные листья, растущие один за другим на стебле.

Листовая пластинка состоит из нескольких слоев клеток. Растительные клетки относительно большие и окружены клеточной стенкой (рис. 1В). Клетки листа заполнены хлоропластами, структурами, которые содержат специализированные пигменты, называемые хлорофиллами. Хлорофиллы поглощают свет, позволяя растениям собирать энергию солнца. Листья зеленые, потому что хлорофиллы поглощают все цвета ультрафиолетового света, кроме зеленого. Не поглощая зеленый цвет, они вместо этого отражают его, что затем видят наши глаза. Листья имеют восковой наружный слой, покрытый устьицами, похожими на рты, которые открываются и закрываются для обеспечения газообмена с окружающей средой (рис. 1С). Листья должны соблюдать баланс между открытием устьиц, достаточным для обеспечения газообмена, и сохранением их закрытыми, чтобы предотвратить потерю воды.

Листья имеют жилки, которые проходят через черешок к остальной части растения. Эти вены состоят из сосудистых тканей, которые являются структурными тканями, транспортирующими воду и питательные вещества ко всем частям растения. Если вы забудете полить растение в течение нескольких недель, вы можете заметить, что листья начинают увядать. Однако, если вы добавите немного воды в почву, вода будет перенесена на весь путь к листьям, и они снова станут вертикальными.

Листья могут быть большими или маленькими, симметричными или асимметричными, с зубчатыми или гладкими краями, глянцевыми или шероховатыми. Листья в целом делятся на два типа. Простые листья состоят из одной пластинки. Сложные листья состоят из нескольких лопастей, которые называются листочками. Расположение листьев на стебле может быть супротивным, например, когда два листа растут прямо напротив друг друга, или чередующимся, когда листья чередуют стороны, один за другим (рис. 1D–F).

Жизненный цикл листа

Многие листья развиваются в защищенных структурах, называемых листовыми почками. Новые листья окружены защитными чешуйками, которые позволяют хрупким листьям отдыхать, пока они не будут готовы расшириться. Эти чешуи представляют собой видоизмененные листья, которые не фотосинтезируют. Некоторые почки лишены этих защитных чешуек и называются голыми почками [1].

В течение жизни листья увеличиваются в размерах, а также могут менять цвет. В некоторых частях мира осенний сезон известен кучами оранжевых, желтых, красных и коричневых листьев. Осенью клетки листа накапливают больше светопоглощающих пигментов, называемых каротиноидами. Каротиноиды отражают цвета, такие как желтый и оранжевый. Эти пигменты обычно находятся в более низких концентрациях, чем хлорофилл, поэтому они обычно маскируются зеленым цветом. Деревья могут оценивать температуру и продолжительность светового дня. Поскольку осенью оба вещества уменьшаются, хлорофилл начинает разлагаться, и могут просвечиваться желтые и оранжевые каротиноиды [2].

Когда деревья теряют листья, они не умирают. Прежде чем опадают листья, деревья переносят питательные вещества из листьев в другие части растения, чтобы сохранить эти питательные вещества для последующего использования. Изменения в листьях ослабляют связь между черешком и стеблем, и в конце концов листья естественным образом отделяются от дерева. Возможно, вы слышали термин «вечнозеленое дерево», относящийся к деревьям, которые остаются зелеными зимой. Некоторые вечнозеленые хвойные деревья (например, сосны) сохраняют свои листья как минимум целый год, прежде чем постепенно сбросить старые иголки, чтобы освободить место для новых.

Функция листьев

Поскольку растения не могут двигаться, они не могут пойти на кухню и приготовить бутерброд, когда проголодались. Вместо этого они производят свою собственную еду. Организмы, которые делают это, называются «автотрофами». Листья служат основным местом для производства продуктов питания посредством процесса, называемого фотосинтезом, который происходит в хлоропластах. Во время фотосинтеза свет, вода и углекислый газ из атмосферы поглощаются и превращаются в энергию в виде сахаров. В результате фотосинтеза вода расщепляется на водород и кислород. Растения выделяют дополнительный кислород через устьица, что способствует воздуху, которым мы дышим. Структура листа идеально спроектирована для его роли в фотосинтезе. Лезвие состоит из клеток, заполненных хлоропластами, которые улавливают свет в течение дня. У большинства растений устьиц больше на нижней стороне листа, чтобы уменьшить потерю воды при газообмене.

Растения выделяют много других молекул, которые взаимодействуют с окружающей средой. Некоторые растения издают сигналы, когда они повреждены. Например, сладкий запах свежескошенной травы является сигналом бедствия, а также защитным механизмом от атак травоядных. Подобные сигналы могут либо привлекать хищных видов для травоядных, либо привлекать полезных насекомых (таких как осы-паразиты, отбивающиеся от травоядных), либо предупреждать соседние растения, чтобы они укрепляли свою химическую защиту [3].

Некоторые листья модифицированы для функций, отличных от фотосинтеза. Например, у вьющихся растений, таких как огурцы, некоторые листья скручиваются и образуют усики, которые помогают растению прикрепляться к опоре во время подъема (рис. 2А). Иногда листья обманывают нас, заставляя думать, что они являются частью цветка, превосходно имитируя лепестки (рис. 2E,F). Пример этого можно найти в цветках гортензии. Эти модифицированные листья, называемые прицветниками, простираются под настоящим цветком. Их эффектная окраска привлекает опылителей к цветам, которые они поддерживают (рис. 2E,F). В следующий раз, когда вы увидите гортензию, посмотрите, сможете ли вы отличить прицветники от настоящих цветов. Колючки кактусов также представляют собой листья, которые были сильно уменьшены, чтобы защитить растение своей острой и заостренной формой (рис. 2D). У кактусов фотосинтез происходит в зеленых стеблях. У плотоядных растений скрученные листья действуют как ловушки для насекомых, либо создавая форму длинного кувшина, содержащего ферменты или бактерии, переваривающие насекомых, либо быстро захлопываясь вокруг насекомого. Листья плотоядных растений обычно ярко окрашены для привлечения насекомых (рис. 2В, С).

  • Рисунок 2 – Примеры модифицированных листьев.
  • Красные стрелки обозначают листья. (A) Усики растений огурца. (B) Свернутый лист растения-кувшина, модифицированный для ловли насекомых. (C) Крупный план верхней части листа растения-кувшина. (D) Колючки кактуса. (E) Розовые прицветники гортензии, простирающиеся под цветками. (F) Прицветник антуриума, красочный для привлечения опылителей. (G) Ювенильный сложный лист из Amorphophallus konjac , который в зрелом возрасте может достигать 4–5 футов в высоту. (H) Raphia regalis , один из самых крупных известных листьев. Размер листа дан относительно роста человека. (I) Ruscus hypoglossum с цветками на листе.

Эволюция листа

Первыми растениями на суше более 400 миллионов лет назад были мохообразные, к которым относятся мхи, роголистники и печеночники [4]. У этих небольших растений полностью отсутствуют сосудистые ткани, у них нет ни листьев, ни корней. Например, если вы очень внимательно посмотрите на мох, вы можете заметить маленькие, зеленые, похожие на листья образования; однако это не настоящие листья, поскольку в них отсутствуют сосудистые ткани. Настоящие листья впервые возникли у сосудистых растений, к которым относятся плауновидные, папоротники и семенные растения. Существует несколько гипотез о том, как появились листья. Возможно, они произошли от ветвей растений, которые стали плоскими и сросшимися, что привело к структуре, которую мы теперь знаем как лист; или листья могли развиться из репродуктивных структур растений [4]. В настоящее время принято считать, что листья развились независимо в нескольких семействах растений. Изучая окаменелости и ДНК, биологи-эволюционисты до сих пор выясняют, сколько раз листья развивались независимо друг от друга.

Отличительные листья

Некоторые растения имеют очень уникальную структуру листьев [5]. Например, у некоторых растений есть только один единственный лист. Amorphophallus konjac ежегодно развивает один сложный лист, черешок которого уходит в землю, так что лист выглядит как небольшое дерево (рис. 2G). Еще один характерный лист относится к Raphia regalis , одному из самых длинных листьев в мире, длина одного листа которого составляет 28 м (91 фут) (рис. 2H) [5]. Представьте себе лист примерно такой же длины, как баскетбольная площадка! Еще один уникальный лист из Ruscus hypoglossum , цветки которого расположены на вершине листовой пластинки (рис. 2I).

Давайте наблюдать вместе!

Теперь вы знаете, что структура и функции листьев очень разнообразны, что способствует поддержанию жизни и здоровья растений: листья бывают разных форм и размеров, и их роль выходит за рамки простого фотосинтеза (рис. 1, 2). Это всегда прекрасное время, чтобы выйти на улицу и собрать листья, даже зимой! Мы создали бинго из листьев, чтобы вы могли использовать его, когда в следующий раз выйдете на улицу (рис. 3). Сколько различных видов листьев вы можете найти? Веселиться!

  • Рис. 3. Листовое бинго, показывающее разнообразие листьев.
  • Когда в следующий раз вы проведете какое-то время на улице, найдите листья, соответствующие этим описаниям, и вычеркните их на этой карточке. Когда вы заполнили пять строк подряд, столбец, диагональ или даже всю карточку, вы можете крикнуть «БИНГО!»

Глоссарий

Черешок : Стебель, соединяющий листовую пластинку со стеблем или меристемой растения.

База : Область листовой пластинки, которая соединяется с черешком.

Лезвие : Широкая часть листа, которую также иногда называют листовой пластинкой.

Хлоропласт : Органелла растительной клетки, являющаяся местом фотосинтеза.

Хлорофилл : Пигмент, поглощающий и улавливающий энергию солнца.

Устьица : Поры на поверхности тканей растений (таких как листья), обеспечивающие газообмен с окружающей средой.

Сосудистые ткани : Ткани растений, транспортирующие воду вверх и вниз по телу растения.

Каротиноид : Пигменты, поглощающие свет и отражающие цвет.

Автотроф : Организм, производящий себе пищу (« авто » = сам, « троф » = пища).

Фотосинтез : Процесс, при котором энергия солнца, углекислого газа и воды преобразуется в пищу для растений.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Прежде всего, мы хотели бы поблагодарить молодых рецензентов за их комментарии и полезные отзывы, которые вместе с комментариями редактора помогли нам улучшить окончательную версию этой статьи. Авторы хотели бы поблагодарить учащихся государственных школ Нью-Йорка Обри Хикерсона (10 лет), Анук Роап (11 лет), Майю Палм Сидло (12 лет) и Сантьяго Тобона (9 лет).) за внимательное рассмотрение рукописи и полезные комментарии перед отправкой. Наконец, мы благодарим Джейкоба Суисса (Дендрарий Арнольда Гарвардского университета) за его комментарии и правки в окончательной версии этой рукописи.


Каталожные номера

[1] Schoonderwoerd, KM, and Friedman, WE 2021. Морфология обнаженных покоящихся почек и их таксономическое и географическое распространение в древесных флорах умеренного пояса. Новый фитолог . 232: 523–36. doi: 10.1111/nph.17506

[2] Матиле, П. 1992. « Старение хлоропластов », в Фотосинтезе сельскохозяйственных культур: пространственные и временные детерминанты (Амстердам: Elsevier Science). п. 413–40.

[3] Turlings, CJT, and Erb, M. 2018. Тритрофические взаимодействия, опосредованные травоядными летучими веществами растений: механизмы, экологическая значимость и потенциал применения.