§28. Рост и развитие вегетативных органов

Определения и обозначения

Рост растения — необратимое увеличение размеров и массы организма или его органов. Оно происходит потому, что клеток становится больше, а сами клетки увеличиваются. Благодаря этому корень и побег могут удлиняться, а стебель — становиться толще.

Развитие растения — качественные изменения организма на протяжении жизни. К ним относятся образование новых органов и переход к цветению и плодоношению. Это понятие помогает описать не только увеличение растения, но и перемены в том, как оно устроено и что может делать.

Образовательная ткань — ткань из активно делящихся клеток, которые образуют новые клетки. Она нужна растению для роста: без её работы орган не смог бы пополнять число клеток. Часть новых клеток затем увеличивается и становится клетками других тканей.

Зона роста — участок органа, где клетки делятся, увеличиваются и постепенно приобретают определённое строение и функции. Благодаря этим процессам участок корня или побега меняется. Понятие зоны роста помогает понять, где и за счёт чего изменяются органы.

Как это устроено

Рост начинается с деления клеток образовательной ткани. Одна клетка образует дочерние клетки, поэтому их число в органе увеличивается. Если бы клетки только делились, но не увеличивались, изменение размеров органа было бы ограниченным. Поэтому деление подготавливает новые клетки к дальнейшему росту.

После деления многие клетки увеличиваются в размерах, главным образом растягиваясь. Их объём становится больше, и в результате удлиняется участок органа, где эти клетки расположены. Так клеточное изменение приводит к заметному результату: например, корень продвигается в почве, а побег вытягивается вверх. Рост складывается из увеличения числа клеток и их последующего увеличения.

По мере роста клетки не остаются одинаковыми: они приобретают особенности, подходящие для разных задач. Этот процесс называют специализацией. Из специализирующихся клеток формируются ткани с различным строением и функциями. Поэтому рост связан с развитием: орган увеличивается и одновременно становится более сложным по устройству.

Верхушечные образовательные ткани расположены на концах корня и побега, поэтому их деление помогает органам удлиняться. Боковые образовательные ткани находятся по бокам органа и обеспечивают увеличение его толщины. Такое расположение объясняет, почему для роста в разных направлениях работают разные участки. К боковым тканям относится камбий, участвующий в утолщении стебля.

У некоторых растений побег способен удлиняться не только за счёт верхушки. Вставочная образовательная ткань находится, например, у основания междоузлий злаков — участков стебля между узлами. Когда её клетки делятся и растут, междоузлия удлиняются. Такое расположение позволяет побегу продолжать рост даже при повреждении его верхушки.

Виды роста вегетативных органов

Сравнивай виды роста по тому, где находится образовательная ткань и в каком направлении меняется орган. В строках таблицы указаны основные места роста и результат работы ткани. Для вставочного роста приведён пример, характерный для некоторых растений.

Разбор задач

Задача 1. У молодого корня отмечены участки деления клеток, их удлинения и созревания. Укажите, в какой последовательности располагаются эти участки от кончика корня.

1. Сначала определим, что происходит в каждой зоне: в зоне деления образуются новые клетки, в зоне удлинения они увеличиваются, а в зоне созревания специализируются.
2. От кончика корня клетки сначала должны появиться, затем вырасти и после этого приобрести особенности, необходимые для работы.
3. Значит, зоны нужно расположить в порядке этих этапов, двигаясь от кончика корня к его основанию.

Ответ: от кончика корня идут зона деления, зона удлинения, затем зона созревания.

Задача 2. После удаления верхушки побега его удлинение замедлилось. Объясните причину и назовите ткань, клетки которой были удалены.

1. Рост побега в длину зависит от клеток, находящихся на его верхушке.
2. Эти клетки делятся и образуют новые, за счёт чего побег может удлиняться.
3. При удалении верхушки удаляется участок с верхушечной образовательной тканью, поэтому образование новых клеток в этой зоне прекращается.

Ответ: удлинение замедлилось из-за удаления верхушечной образовательной ткани, клетки которой обеспечивают рост побега в длину.

Задача 3. У двух растений сравнили толщину стеблей. У одного продолжал работать камбий, у другого его деятельность была нарушена. Предскажите, как будет различаться дальнейший рост стеблей, и обоснуйте ответ.

1. Сначала определим, какой рост связан с камбием: это рост органов в толщину.
2. У первого растения камбий продолжает образовывать новые клетки, поэтому толщина стебля будет увеличиваться.
3. У второго растения деятельность камбия нарушена, значит, рост стебля в толщину будет ослаблен по сравнению с первым.

Ответ: стебель растения с работающим камбием будет утолщаться активнее. У растения с нарушенной деятельностью камбия рост в толщину замедлится.

Типичные ошибки

Путать рост и развитие. Ошибка возникает потому, что оба процесса происходят в жизни одного растения. Рост означает количественное увеличение, а развитие — качественные изменения, например появление новых органов. Проверь себя: если описываешь размер или массу — речь о росте, если перемены в строении и этапах жизни — о развитии.

Считать, что клетки только увеличиваются. Это кажется достаточным объяснением, когда заметно, как удлиняется орган. Но число клеток тоже растёт благодаря делению образовательной ткани. Проверь себя: назови оба процесса — образование новых клеток и увеличение их размеров.

Путать рост в длину и рост в толщину. Направления роста легко смешать, если помнить только, что орган увеличивается. Удлинение обеспечивают верхушечные ткани, а утолщение — боковые. Проверь себя: сначала спроси, где происходит рост, затем свяжи это место с видом ткани.

Думать, что все клетки образовательной ткани остаются одинаковыми. Так можно решить, если представить, что ткань только делится. На самом деле часть дочерних клеток увеличивается и специализируется, образуя клетки других тканей. Проверь себя: после деления проследи судьбу новых клеток — не все они продолжают делиться.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в росте органов, нужно знать, что растения состоят из клеток и тканей, а образовательная ткань образует новые клетки. Эти знания помогают объяснить ветвление побега, рост корня и формирование годичных колец у древесных растений. Позже они пригодятся при изучении размножения и жизненного цикла растений: рост органов сопровождает переход к цветению и образованию плодов.

Что запомнить

• Рост — количественное увеличение размеров и массы.
• Развитие — качественные изменения растения.
• Деление клеток образовательной ткани создаёт новые клетки.
• Растяжение клеток способствует удлинению органов.
• Верхушечные меристемы обеспечивают рост в длину.
• Боковые меристемы обеспечивают рост в толщину.
• Вставочная ткань может обеспечивать удлинение междоузлий.