Видоизменения побегов

Урок 14 / Полное объяснение

Как по строению отличить клубень, луковицу и корневище от корня?

1. Что мы будем различать

Картофель, морковь и лук часто оказываются рядом на кухне. У всех трёх растений есть части, которые запасают питательные вещества. Однако одинаковая работа не означает одинаковое строение. Клубень картофеля относится к видоизменённым побегам, луковица тоже является побегом, а морковь образует корнеплод. В этом уроке мы научимся находить признаки, по которым различают эти органы.

Вспомни обычный побег: это стебель с расположенными на нём листьями и почками. Почка содержит зачаток нового побега. Узел — место прикрепления листа к стеблю, а междоузлие — участок между соседними узлами. Листья могут быть крупными зелёными пластинками или маленькими чешуйками. Если форма органа изменилась, его происхождение помогают установить почки, узлы, листья и следы их прикрепления.

Видоизменённый побег — побег, строение которого отличается от обычного и связано с дополнительной работой: запасанием веществ, переживанием неблагоприятного времени, размножением, закреплением на опоре или защитой. Это не означает, что растение заранее решает изменить орган. Мы описываем особенности строения, характерные для данного вида растения.

2. Почему подземный орган не обязательно корень

В почве находятся не только корни. Там могут расти стебли с почками и чешуевидными листьями. Поэтому место расположения — полезное наблюдение, но недостаточное доказательство. Точно так же наличие запаса веществ не определяет происхождение органа: запасать могут корни, стебли и листья.

Рассуждать удобно в три шага. Сначала опиши наблюдаемый признак: например, «в углублении есть почки». Затем объясни, что он означает: «из почек развиваются побеги». После этого сопоставь несколько признаков и сделай вывод. У картофеля учитывай также образование клубня на конце подземного побега — столона. У луковицы ищи короткий стебель и листья. У корневища — узлы, почки и чешуйки.

Сравнение касается строения конкретных образцов. Не заменяй его правилом «на корнях никогда не бывает почек»: у некоторых растений бывают придаточные почки на корнях. Для школьных примеров надёжнее использовать сочетание признаков и знать, из какой части растения развивается орган.

3. Как образуется клубень картофеля

У основания надземного стебля картофеля развиваются тонкие удлинённые подземные побеги — столоны. Они растут в длину. На их концах накапливаются запасные вещества, и эти участки постепенно утолщаются. Так образуются клубни. Клубень картофеля представляет собой утолщённую стеблевую часть видоизменённого подземного побега.

Органические вещества образуются в зелёных листьях при фотосинтезе. Затем они перемещаются по проводящим тканям к другим частям растения. В развивающемся клубне откладывается крахмал. Запас используется при образовании нового растения из почек клубня. Корни при этом выполняют другую работу: поглощают воду и минеральные соли. Столон соединяет клубень со стеблем; он не является корнем.

На поверхности клубня расположены глазки — небольшие углубления с группами почек. В одном глазке может быть несколько почек. Под ним можно увидеть след чешуевидного листа. Глазков обычно больше у верхушки клубня. Основание находится с противоположной стороны: там заметно место прикрепления столона. Не путай отдельный глазок со всей верхушкой клубня.

4. Разобранный пример: картофель и морковь

Предположим, перед нами клубень картофеля и корнеплод моркови. Оба находились в почве, оба запасают вещества. Эти два сходства ещё не позволяют назвать оба органа корнями.

Рассматриваем картофель. На его поверхности находятся глазки с почками. На другом образце можно проследить тонкий столон, соединяющий клубень с растением. Делаем вывод: клубень образуется из стеблевой части побега. Почки и происхождение из столона согласуются с этим выводом.

Рассматриваем морковь. Основная утолщённая часть образована главным корнем; в формировании верхней части корнеплода участвует прилегающий участок основания стебля. Сбоку могут быть следы боковых корней. Зелёные листья находятся наверху, на коротком стебле. Почка в верхней части моркови не превращает весь корнеплод в клубень картофеля: важно определить, где именно находится почка и из какой части образовался запасной орган.

Убедительное объяснение: «Картофельный клубень — видоизменённый побег, потому что он образуется на конце столона и имеет глазки с почками. То, что он находится в земле и содержит запас веществ, само по себе недостаточно для такого вывода».

Дополнительное пояснение о корнеплоде: University of California, Anatomy of the Fleshy, Edible Storage Organ of the Carrot.

5. Что показывает опыт с йодом

Если учитель нанесёт каплю йода на свежий срез картофеля, участок с крахмалом приобретёт тёмную сине-фиолетовую окраску. Это качественный признак присутствия крахмала. По такому наблюдению нельзя определить точную массу крахмала или сравнивать её по площади нарисованного пятна.

Главная мысль: опыт отвечает на вопрос о веществе, а не о происхождении органа. Крахмал может запасаться в разных частях растений. Следовательно, фраза «есть крахмал, значит это стебель» неверна. Для определения клубня нужны глазки, почки и связь со столоном.

Изображение в визуальном уроке показывает ожидаемый результат реакции. Оно создано для объяснения и не является фотографией проведённого опыта. Практическую работу с разрезанием образца и йодом организует учитель. Ученик может безопасно начать с рассмотрения целого клубня и поиска глазков без разрезания.

6. Из каких частей состоит луковица

У репчатого лука в основании луковицы находится донце — очень короткий, почти плоский стебель. К донцу прикреплены чешуи, то есть видоизменённые листья. Наружные чешуи сухие и кожистые. Они защищают внутренние части, в том числе от высыхания. Внутренние чешуи сочные и мясистые: в них запасаются вода и питательные вещества.

Внутри луковицы есть верхушечная и боковые почки. Боковые почки расположены в пазухах чешуй — в местах между чешуёй и стеблем. Из почек могут развиваться зелёные надземные побеги, а из некоторых — дочерние луковички. На нижней стороне донца образуются придаточные корни. Их называют придаточными, потому что они развиваются на стебле, а не являются продолжением главного корня зародыша.

Луковица — целый укороченный побег: у неё есть стебель, листья и почки. Это отличает её от одного просто утолщённого корня. При разборе луковицы не называй все белые слои стеблем: основная слоистая часть представляет собой листья. Стебель расположен внизу и значительно короче чешуй.

7. Корневище: стебель под землёй

Корневище — подземный стебель, на котором есть почки и листья, часто уменьшенные до плёнчатых чешуй. На нём можно различить узлы и междоузлия, а также следы прежних листьев. Из почек развиваются надземные побеги. От самого корневища отходят придаточные корни. Поэтому на одном изображении можно увидеть и подземный побег, и настоящие корни: это разные части одного растения.

Корневища есть у ириса, пырея, ландыша, крапивы и других растений. У ириса они относительно толстые, у пырея — тонкие и длинные. Толщина не является главным признаком. Важнее повторяющиеся узлы, почки и следы листьев. Корневище запасает вещества и помогает растению сохраняться, когда надземные части отмирают.

В подходящих условиях кусочек корневища с почкой и придаточными корнями может дать новое самостоятельное растение. На этом основано размножение некоторых декоративных растений делением корневищ. В задании мы выбираем кусочек с видимыми почкой и корнями. Схема не обещает, что любой обломок любого вида обязательно приживётся: состояние ткани, условия и особенности растения тоже имеют значение.

8. Для чего нужны подземные запасы

Когда у многолетнего растения отмирают надземные части, живые подземные органы могут сохраняться. В них остаются запасные вещества и почки. При подходящих условиях из почек появляются новые побеги. Ранний рост начинается с использованием прежних запасов; затем развившиеся зелёные листья снова образуют органические вещества при фотосинтезе.

Луковицы тюльпанов и корневища ландыша помогают пережить неблагоприятный период. Их подземные органы устроены по-разному, но оба поддерживают возобновление роста. Луковицы есть также у лилии и нарцисса, клубни — у картофеля и топинамбура. Знание этих примеров помогает узнавать орган по строению, а не просто по названию растения.

Можно наблюдать рост репчатого лука: поместить целую луковицу над водой так, чтобы вода касалась нижней стороны донца, а сама луковица не была полностью погружена. Из донца появляются корни, из почек — зелёные листья. Наблюдение показывает использование запасов луковицы. Оно не доказывает, что растение может бесконечно жить без минерального питания и подходящих условий.

9. Надземные видоизменения побегов

Видоизменённые побеги бывают и над землёй. У земляники длинные тонкие усы соединяют материнское растение с молодыми розетками. На них формируются листья и придаточные корни. Укоренившаяся розетка может стать самостоятельным растением. Это вегетативное размножение — образование нового растения из частей прежнего, без семян.

Усики винограда обвивают опору и помогают растению удерживаться на ней. Колючки боярышника, дикой груши и яблони представляют собой видоизменённые побеги, которые защищают растение от поедания. У кольраби утолщается надземный стебель: в нём накапливаются запасные вещества. По поверхности этого стебля можно увидеть места прикрепления листьев.

Похожая форма не гарантирует одинаковое происхождение. Усик гороха образован видоизменёнными частями листа, а в этом уроке усик винограда рассматривается как видоизменение побега. Не называй все колючки стеблями: например, колючки барбариса имеют листовое происхождение. Объясняй конкретный пример и учитывай, как орган соединён с другими частями растения.

10. Клубнелуковица и луковица

У гладиолуса есть особый видоизменённый побег — клубнелуковица. Её наружные чешуи сухие, а основная масса запасных веществ находится в утолщённой стеблевой части. На продольном разрезе она выглядит как плотное тело, а не множество сочных листовых слоёв.

У луковицы репчатого лука, напротив, большая часть запаса находится в сочных чешуях. Стебель тоже присутствует, но он очень короткий и образует донце. Это полезное сравнение: два органа могут быть похожи снаружи, а запасать вещества в разных частях побега. Чтобы их различить, нужно рассмотреть строение внутри.

Слово «клубнелуковица» обозначает самостоятельный тип видоизменённого побега. Оно не означает, что внутри случайно склеены картофельный клубень и луковица лука. В этом уроке клубнелуковица — дополнительный пример. Основные понятия, которые нужно уверенно объяснять, — корневище, клубень, луковица и признаки побега.

Дополнительное сравнение подземных органов: Oregon State University, Vegetative plant parts.

Сравнение трёх подземных побегов

Частые ошибки

• «Все запасающие органы — корни». Сначала ищи признаки стебля и листьев.
• «Чешуи лука — слои стебля». Сочные чешуи — листья, а стебель — донце.
• «Корневище — просто толстый корень». Корневище бывает тонким и имеет узлы и почки.
• «Любой усик — лист». Происхождение проверяют у конкретного растения.
• «Мой текст проверен компьютером». Автоматически проверяются выбранные признаки; письменное объяснение оценивают по содержанию.

Самопроверка

1. Почему нельзя назвать картофель корнем только потому, что он в почве?

Под землёй могут находиться разные органы. Глазки с почками и образование на столоне показывают, что клубень относится к побегу.

2. Какие части луковицы являются листьями и стеблем?

Чешуи — листья, донце — короткий стебель. Почки расположены внутри, а корни образуются снизу донца.

3. Чем корневище отличается от корня?

На корневище есть узлы, почки и листья или их следы. От него отходят придаточные корни.

4. Что доказывает синяя окраска картофеля от йода?

Наличие крахмала. Она не устанавливает происхождение органа.

5. Почему усы земляники помогают размножению?

На побеге образуются розетки с листьями и придаточными корнями. Они могут стать самостоятельными растениями.

6. Где хранятся основные запасы у лука и гладиолуса?

У лука — в сочных чешуях, у гладиолуса — в стеблевой части клубнелуковицы.

Учителю: как провести занятие

Основной маршрут рассчитан на 35–45 минут. Начните с целых образцов или первого изображения: попросите ученика назвать орган и обосновать первую версию. Не засчитывайте ответ без признака. На первоначальный выбор выделите 3–5 минут.

Около 10 минут отведите картофелю: глазки, столон, образование клубня. Затем 10–12 минут — разбору луковицы. Попросите найти на разрезе именно короткое донце, а не назвать стеблем всю луковицу. На итоговое объяснение и сравнение с морковью оставьте 7–10 минут. Корневища и надземные примеры можно распределить между самостоятельной работой и дополнительным занятием.

Спросите, какой признак действительно различает органы и какой описывает только функцию. Оцените вывод по трём пунктам: верно назван орган; указаны два независимых признака; объяснено, почему подземное положение само по себе недостаточно. Не требуйте дословного совпадения с образцом ответа.

Если используете практические образцы, разрезы готовит взрослый. Работу с йодом организует учитель. Не представляйте сгенерированные изображения как результаты наблюдений класса. При наблюдении лука в воде ученики записывают реальные даты и изменения; рисунок сайта не задаёт срок роста.

Все шесть заданий доступны без обязательной последовательности. Прогресс сохраняется отдельно для этого урока. При изменении проверенного ответа соответствующий результат снимается до повторной проверки. Письменные записи RU/EN хранятся отдельно. «Печатать записи» открывает стандартное окно печати браузера. Кнопки 3D пока показывают иллюстрации: готовых сцен в пакете нет.