Листья являются важнейшими частями большинства растений. Благодаря им, происходит движение воды по растительной массе, превращение солнечного света в энергию роста и очищение окружающего воздуха. Существует множество биологических классификаций листьев на основе различных признаков. В рамках этой статьи рассмотрим основные из них.
Что такое лист?
Лист – это наружная часть растения, которая отвечает за фотосинтез, испарение воды и газообмен между растением и окружающей средой. Они есть у подавляющего большинства растений, от едва заметной травы до огромных деревьев. При слове «лист» воображение сразу рисует классический листочек, наподобие березового. Однако существует огромное количество вариаций форм и конструкций, любая из которых служит для одних и тех же целей.
Основные виды листьев
Самая простая классификация листьев растений осуществляется по их форме. Согласно ей, существуют листовидные отростки (например, у папоротников), листья цветковых растений (классическая форма с черешком и листовой пластинкой), хвоя и обверточные листья (распространены у трав).
Виды, определяющиеся по расположению на стебле
Очередное или последовательное расположение означает, что листья начинают расти на стебле по одному на каждый узел. Термином «узел» обозначается место на стебле, которое используется под образование нового листа.
Супротивное расположение означает, что на каждом узле ветки или стебля вырастает два листка. Причем во многих случаях каждый последующий узел повернуть на 90 градусов относительно предыдущего.
Розеточное размещение листьев подразумевает их расположение на одной высоте и ориентацию по кругу. Грубо говоря, все листки такого растения растут из одной точки (корня) и образуют красивый раскидистый куст.
Также существует мутовчатое расположение. Оно похоже на супротивное, но имеет по три листа на узле. При этом узлы называются мутовками и могут быть так же последовательно развернуты на 90 градусов.
Классификация по типу листовых пластинок
В основе данной классификации лежит количество и разделение листочков, растущих на одном черенке, либо из одного узла стебля (ствола). В соответствии с этим, самый простой тип – простой лист. Он характеризуется наличием только одной листовой пластинки и одного черешка. Пластинкой называется сама поверхность листа, то есть, его «полотно» с прожилками. У простого листа оно может иметь любую форму, но вырезы никогда не доходят до черешка. Листья простого типа всегда опадают вместе с черешком, не оставляя на дереве ни одной своей части.
Следующий тип – сложный лист. Здесь на одном черешке крепится сразу несколько листьев. При этом каждый из них может иметь свой собственный дополнительный черешок.
Виды листьев по их форме
Классификация по форме листа очень обширна. Ведь существует огромное количество растений с самой разнообразной листвой. В данный список входит более 30 названий, каждое из которых описывает определенную форму. Перечислять их все мы не будем, скажем только о наиболее распространенных.
Пожалуй, самой знакомым типом по данной классификации, является щитовидный. Листья такой формы имеет, например, береза. Они похожи на маленький щит и при этом имеют классические очертания листа. Есть и необычные, наподобие «обратносердцевидного». Этот тип имеет форму вытянутого сердечка, нижним, острым концом, примыкающим к черешку.
Также интересными являются мутовчатые листья. Этот тип, как правило, встречается у различных полевых трав и многих цветов. Вид «перисторассеченный» знаком каждому с детства – листья такой формы имеет одуванчик.
Нестандартная эволюция листьев
В ходе эволюции листва деревьев и растений претерпевала различные изменения. У большинства представителей флоры они не привели к серьезным изменениям, однако листья определенных растений начали выполнять специфические функции.
Ловчие листья
Пожалуй, самыми «узкоспециализированными» являются ловчие листья. Они присутствуют на хищных растениях, питающихся насекомыми. Яркий пример – росянка или венерина мухоловка. Главная задача такого листа – поймать насекомое, обеспечить его удержание, и переварить при помощи специальных ферментов. Способ поимки различен: в одних случаях лист вырабатывает липкий сок (росянка), в других резко закрывается (венерина мухоловка), в третьих в действие вступают особые пузырьки с клапанами (пузырчатка).
Суккулентные листья
Такой тип листьев предназначен для создания запасов воды. Самое знакомое нам растение, обладающее ими, – алоэ. Толстые и мясистые, они содержат внутри большое количество влаги, так как подобные цветы произрастают в засушливых регионах с малым количество осадков.
Мешковидные листья
Данный тип также хранит воду, но делает это не за счет толстого слоя мякоти, а при помощи воронки. Воронка же образуется самим листом, который закручивается особым образом и удерживает накопившуюся дождевую воду.
Колючки
В целях защиты, листья некоторых растений эволюционировали в колючки. Они могут быть видоизмененной листовой пластинкой, отвердевшей и заостренной, а могут образовываться из побегов.
Усы
Листья-усы имеются на стелющихся растениях, которым нужна опора. Представляют собой продолжение верхних частей обычных листьев в виде длинных, вьющихся отростков. Они цепляются за окружающие предметы, благодаря чему растение обвивает их. Такой тип листьев имеется у обычного садового гороха, огурца, тыквы.
Филлодии
Филлодии являются частным случаем эволюции черешка. Такой черешок похож по форме на лист и способен выполнять фотосинтез. При этом настоящий лист, расположенный дальше, имеет упрощенное строение и деградирует.
Прицветники
Данный тип листьев характеризуется их полукруговой или круговой формой, зачастую с образованием небольшой воронки. В образованном углублении, как правило, располагаются листья другого типа или соцветия.
Строение листовой пластинки. Показаны палисадная (сверху, плотно упакованные клетки) и губчатая (снизу, рыхло расположенные клетки) части мезофилла, расположенные между верхним и нижним эпидермальными слоями
Как правило, лист состоит из следующих тканей:
- Эпиде́рмис - слой клеток , которые защищают от вредного воздействия среды и излишнего испарения воды. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного происхождения (кутикулой).
- Мезофи́лл , или паренхи́ма - внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию - фотосинтез.
- Сеть жи́лок , образованных проводящими пучками, состоящими из сосудов и ситовидных трубок, для перемещения воды , растворённых солей , сахаров и механических элементов.
- У́стьица - специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газообмен .
Эпидермис
Растения в умеренных и северных широтах, а также в сезонно-сухих климатических зонах могут быть листопадными , то есть их листья с приходом неблагоприятного сезона опадают либо отмирают. Этот механизм имеет название сбрасывания или опадания . На месте опавшего листа на веточке образуется рубец - листовой след . В осенний период листья могут окраситься в жёлтый, оранжевый или красный цвет, так как с уменьшением солнечного света растение уменьшает выработку зелёного хлорофилла, и лист приобретает окраску вспомогательных пигментов, таких как каротиноиды и антоцианы .
Жилки
Жилки листа являются сосудистой тканью и расположены в губчатом слое мезофилла. По рисунку разветвления жилки, как правило, повторяют структуру разветвления растения. Жилки состоят из ксилемы - ткани, служащей для проведения воды и растворённых в ней минеральных веществ, и флоэмы - ткани, служащей для проведения органических веществ, синтезируемых листьями. Обычно ксилема лежит поверх флоэмы. Вместе они образуют основную ткань, называемую сердцевиной листа .
Морфология листа
Хвоя ели канадской (Picea glauca )
Основные типы листьев
- Листовидный отросток у определённых видов растений, таких как папоротники .
- Листья хвойных деревьев, имеющих игловидную либо шиловидную форму (хвоя).
- Листья покрытосеменных (цветковых) растений: стандартная форма включает в себя прилистник, черешок и листовую пластинку.
- Плауновидные (Lycopodiophyta ) имеют микрофилловые листья.
- Обвёрточные листья (тип, встречающийся у большинства трав)
Расположение на стебле
По мере роста стебля листья располагаются на нём в определённом порядке, который обусловливает оптимальный доступ к свету. Листья появляются на стебле по спирали, как по часовой стрелке, так и против неё, под определённым углом расхождения. В угле расхождения замечена точная последовательность Фибоначчи : 1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21, 21/34, 34/55, 55/89. Такая последовательность ограничена полным оборотом в 360°, 360° x 34/89 = 137,52 или 137° 30" - угол, в математике известный под названием золотой угол. В последовательности номер даёт количество оборотов до того момента, пока лист не вернётся в своё первоначальное положение. Нижеприведённый пример показывает углы, при которых листья расположены на стебле:
- Очередные листы расположены под углом 180° (или 1/2)
- 120° (или 1/3): три листа в обороте
- 144° (или 2/5): пять листьев за два оборота
- 135° (или 3/8): восемь листьев за три оборота
Обычно же листорасположение описывается при помощи следующих терминов:
- Очерёдное (последовательное) - листья располагаются по одному (в очередь) на каждый узел.
- Супроти́вное - листья располагаются по два на каждом узле и обычно перекрёстно-попарно, то есть каждый последующий узел на стебле развёрнут относительно предыдущего на угол 90°; либо двумя рядами, если не развёрнут, но имеется несколько узлов.
- Муто́вчатое - листья располагаются по три и более на каждом узле стебля. В отличие от супротивных листьев, у мутовчатых каждый последующий завиток может находиться под углом 90° от предыдущего, а может и не находиться, вращаясь на половину угла между листьями в завитке. Следует однако учесть, что супротивные листья могут показаться мутовчатыми на конце стебля.
- Розе́точное - листья, расположенные в розетке (пучок листьев, расположенных по кругу из одного общего центра).
Стороны листа
У любого листа в морфологии растений есть две стороны: абаксиальная и адаксиальная.
Абаксиа́льная сторона (от лат. ab - «от» и лат. axis - «ось») - сторона бокового органа побега (листа или спорофилла) растения, обращённая при закладке от конуса нарастания (вершины) побега. Другие названия - спинная сторона , дорзальная сторона .
Противоположная ей сторона называется адаксиа́льной (от лат. ad - «к» и лат. axis - «ось»). Другие названия - брюшная сторона , вентральная сторона .
В подавляющем большинстве случаев абаксиальная сторона - это поверхность листа или спорофилла, обращённая к основанию побега, однако изредка сторона, закладывающаяся абаксиально, разворачивается в процессе развития на 90° или 180° и располагается параллельно продольной оси побега или обращается к его вершине. Это характерно, например, для хвои некоторых видов ели.
Термины «абаксиальный» и «адаксиальный» удобны тем, что позволяют описывать структуры растений, используя само растение как систему отсчёта и не прибегая к двусмысленным обозначениям типа «верхняя» или «нижняя» сторона. Так, для побегов, направленных вертикально вверх, абаксиальная сторона боковых органов будет, как правило, нижней, а адаксиальная - верхней, однако если ориентация побега отклоняется от вертикальной, то термины «верхняя» и «нижняя» сторона могут ввести в заблуждение.
Разделение листовых пластинок
По тому, как листовые пластинки разделены, могут быть описаны две основные формы листьев.
- Простой лист состоит из единственной листовой пластинки и одного черешка. Хотя он может состоять из нескольких лопастей, промежутки между этими лопастями не достигают основной жилки листа. Простой лист всегда опадает целиком.
- Сложный лист
состоит из нескольких листочков
, расположенных на общем черешке (который называется рахис
). Листочки, помимо своей листовой пластинки, могут иметь и свой черешок (который называется черешочек
, или вторичный черешок
). В сложном листе каждая пластинка опадает отдельно. Так как каждый листочек сложного листа можно рассматривать как отдельный лист, при идентификации растения очень важно определить местонахождение черешка. Сложные листья являются характерными для некоторых высших растений, таких как бобовые .
- У пальчатых (или лапчатых ) листьев все листовые пластинки расходятся по радиусу от окончания корешка подобно пальцам руки. Главный черешок листа отсутствует. Примерами таких листьев может служить конопля (Cannabis ) и конский каштан (Aesculus ).
- У перистых листьев листовые пластинки расположены вдоль основного черешка. В свою очередь, перистые листья могут быть непарноперистыми , с верхушечной листовой пластинкой (пример - ясень , Fraxinus ); и парноперистыми , без верхушечной пластинки (пример - красное дерево , Swietenia ).
- У двуперистых листьев листья разделены дважды: пластинки расположены вдоль вторичных черешков, которые в свою очередь прикреплены к главному черешку (пример - альбиция , Albizzia ).
- У трёхлистных листьев имеется только три пластинки (пример - клевер , Trifolium ; бобовник, Laburnum )
- Перстонадрезные листья напоминают перистые, но пластинки у них не полностью разделены (пример - некоторые рябины , Sorbus ).
Характеристики черешков
Черешковые листья имеют черешок - стебелёк, к которому они крепятся. У щитовидных листьев черешок прикреплён внутри от края пластинки. Сидячие и обвивающие листья черешка не имеют. Сидячие листья крепятся прямо к стеблю; у обвивающих листьев листовая пластинка полностью либо частично обволакивает стебель, так что создаётся впечатление, что побег растёт прямо из листа (пример - Клейтония пронзённолистная, Claytonia perfoliata ). У некоторых видов акации , например у вида Acacia koa , черешки увеличены и расширены и выполняют функцию листовой пластинки - такие черешки называют филло́дии . На конце филлодия нормальный лист может существовать, а может и нет.
Характеристики прилистника
Прили́стник , присутствующий на листьях многих двудольных растений, является придатком на каждой стороне основания черешка и напоминает маленький листик. Прилистники могут опадать по мере роста листа, оставляя после себя рубец; а могут и не опадать, оставаясь вместе с листом (например, так происходит у розовых и бобовых).
Прилистники могут быть:
- свободные
- сросшиеся - слитые с основанием черешка
- раструбовидные - в виде раструба (пример - ревень , Rheum )
- опоясывающие основание черешка
- межчерешковые, между черешками двух супротивных листьев
- межчерешковые, между черешком и противолежащим стеблем
Жилкование
Существует два подкласса жилкования: краевое (основные жилки доходят до концов листьев) и дуговидное (основные жилки проходят почти до концов краёв листа, но поворачивают, не доходя до него).
Типы жилкования:
- Сетчатое - локальные жилки расходятся от основных подобно пёрышку и разветвляются на другие маленькие жилки, таким образом создавая сложную систему. Такой тип жилкования типичен для двудольных растений. В свою очередь сетчатое жилкование делится на:
- Перисто-нервное жилкование - лист имеет обычно одну основную жилку и множество более мелких, ответвляющихся от основной и идущих параллельно друг к другу. Пример - яблоня (Malus ).
- Радиальное - лист имеет три основных жилки, исходящих от его основания. Пример - краснокоренник, или цеанотус (Ceanothus ).
- Пальчатое - несколько основных жилок радиально расходятся недалеко от основания черешка. Пример - клён (Acer ).
- Параллельное - жилки идут параллельно вдоль всего листа, от его основания до кончика. Типично для однодольных растений, таких как злаки (Poaceae ).
- Дихотомическое - доминирующие жилки отсутствуют, жилки разделяются на две. Встречается у гинкго (Ginkgo ) и некоторых папоротников.
Терминология листа
Терминология описания листа
Листья с разными формами. По часовой стрелке с правого угла: тройной лопастный, овальный с мелкопильчатым краем, щитовидный с пальчатым жилкованием, заострённый непарноперистый (в центре), перисторассечённый, лопастной, овальный с цельнокрайным краем
Форма листа
- Игольчатая: тонкая и острая
- Заострённая: клиновидная с длинной вершиной
- Двоякоперистая: каждый листик перистый
- Серцевидная: в виде сердца, лист крепится к стеблю в районе ямочки
- Клинообразная: лист треугольный, лист крепится к стеблю на вершине
- Дельтовидная: лист треугольный, крепится к стеблю в основании треугольника
- Пальчатая: лист разделён на пальцевидные лопасти
- Овальная: лист овальный, с коротким концом
- Серповидная: в виде серпа
- Веерообразная: полукруглая, или в виде веера
- Стреловидная: лист в виде наконечника стрелы, с расширяющимися лопастями в основании
- Ланцетная: лист длинный, широкий посередине
- Линейная: лист длинный и очень узкий
- Лопастная: с несколькими лопастями
- Обратносердцевидная: лист в виде сердца, крепится к стеблю на выступающем конце
- Обратноланцетовидная: верхняя часть шире, чем нижняя
- Обратнояйцевидная: в виде слезы, лист крепится к стеблю на выступающем конце
- Округлая: круглой формы
- Овальная: лист овальный, яйцевидный, с заострённым концом в основании
- Дланевидная: разделённая на много лопастей
- Щитовидная: лист закруглённый, стебель крепится снизу
- Перистая: два ряда листиков
- Непарноперистая: лист перистый с верхушечным листиком
- Парноперистая: лист перистый без верхушечного листика
- Перисторассечённая: лист рассечённый, но не до середины
- Почковидная: лист в форме почки
- Ромбовидная: лист в форме ромба
- Лопатовидная: лист в виде лопаты
- Копьевидная: острая, с колючками
- Шиловидная: в виде шила
- Тройчатая: лист разделён на три листочка
- Триждыперистая: каждый листочек в свою очередь делится на три
- Однолопастная: с одним листиком
Край листа
Край листа часто является характеристикой рода растения и помогает определить вид:
- Цельнокрайный - с гладким краем, без зубцов
- Реснитчатый - с бахромой по краям
- Зубчатый - с зубчиками, как у каштана . Шаг зубчика может быть большой и маленький
- Округлозубчатый - с волнообразными зубцами, как у бука .
- Мелкозубчатый - с мелкими зубчиками
- Лопастной - изрезанный, с вырезами, не достигающими середины, как у многих
Не парадоксально ли то, что, говоря об окружающем нас мире, мы, не задумываясь об этом, воспринимаем его зелёным?
Это легко объяснимо: пока на Земле есть зелёные растения, создающие с помощью света из углекислого газа органику - основу жизни всех остальных - живём и мы…
Но почему же растения зелёные?
Все предметы мы видим только благодаря тому, что они отражают падающие на них лучи света. Например, лист чистой бумаги, воспринимаемый нами как белый, отражает все части спектра. А предмет, кажущийся нам чёрным, все лучи поглощает. Несложно понять, что если волокна ткани пропитать веществом, которое поглощает все лучи света, кроме красных, то и сшитое из этой ткани платье мы будем воспринимать как красное.
Точно так же и хлорофилл - основной растительный пигмент - поглощает все лучи, кроме зелёных. И не просто поглощает, но использует их энергию в своих интересах, особенно активно - красную часть спектра, противоположную зелёной.
И всё же листья растений далеко не всегда бывают зелёными. Именно это и станет темой моего рассказа. Конечно, многие вещи я буду излагать очень упрощенно (да простят меня профессионалы). Но иметь представление о причинах изменения цвета листьев растений, как мне кажется, должен каждый человек, всерьез занимающийся их выращиванием.
Незелёная зелень
В тканях любого живого растения постоянно присутствует несколько пигментов. Конечно, главным из них является зелёный - хлорофилл
, определяющий основную окраску листьев.
Но есть ещё и антоциан
, активно поглощающий зелёные лучи и полностью отражающий красные.
Пигмент ксантозин
поглощает все лучи, кроме жёлтых, а каротин
отражает целую группу лучей и кажется нам оранжево-морковным.
Известен и пигмент под названием бетулин
, который окрашивает ткани растения в белый цвет (но встречается он только у берёзы; и то - не в листьях, а в коре, и поэтому о нём мы говорить не будем).
Все дополнительные пигменты листьев мы видим лишь после гибели хлорофилла. Например, на листьях растений с приходом осенних холодов или в результате старения листа, как это происходит у всенародно любимых кодиеумов.
Яркие пёстрые листья , являясь его единственным украшением, по сути, мертвы и уже ничего не дают растению. Селекционеры лишь выбрали клоны, способные сохранять максимально долго эти бесполезные, но красивые старые листья.
Наверное, многим цветоводам приходилось наблюдать покраснение листьев у растений, подвергшихся воздействию излишне яркого солнечного света. В быту это явление называют «загаром». Но когда мы загораем, для защиты от воздействия ультрафиолетового излучения в коже вырабатывается специальный пигмент - меланин. У растений же никаких новых пигментов не вырабатывается, а напротив, разрушается хлорофилл; тогда становится видимым и прежде имевшийся в тканях антоциан. Понятно, что такое покраснение листьев - сигнал тревоги для хозяина растения.
Кстати, листья некоторых растений (у - стебли) при избытке света иногда приобретают голубоватую окраску. Это объясняется выработкой на поверхности ткани воскового слоя, который очень эффективно отражает все лучи света, но особенно активно - голубые и синие.
Очень интересно решают проблему максимального использования света растения, живущие в условиях его постоянного дефицита. Например, под пологом тропического леса.
Многие обращали внимание на листья , у которых верхняя поверхность листа тёмно-зелёная, а нижняя насыщенно-красная. Понятно, что о разрушении хлорофилла в данном случае речь не идёт.
Дело в том, что лучи света при прохождении тонкой листовой пластины поглощаются далеко не полностью: часть света проходит лист насквозь и теряется растением. Именно эту проблему и решает окрашенная антоцианом нижняя поверхность листа. Она отражает особо ценные красные лучи обратно внутрь листа, т.е. заставляет их повторно пройти через хлоропласты. Понятно, что КПД по использованию лучей света у такого листа повышается значительно.
Важной функцией дополнительных пигментов листа растения является улавливание фотонов в жёлто-зёленой части спектра, которая не используется хлорофиллом. В результате этого увеличивается общая эффективность фотосинтеза.
Приведу в качестве примера пассифлору трехполосую
(Passiflora trifasciata). Среди огромного разнообразия данный вид стоит особо. Пожалуй, это единственная пассифлора, выращиваемая исключительно ради декоративных листьев. Их красно-фиолетовая окраска, изменяющаяся в зависимости от освещения, обусловлена наличием дополнительных пигментов, активно использующих все участки спектра падающего света. Кроме того, в центре каждой лопасти листа проходит серебристая полоса. В целом, окраска листьев этой пассифлоры напоминает нарядную раскраску листьев королевских бегоний.
Однако на ярком свету листья пассифлоры трёхполосой становятся просто зёлеными, а от полос в лучшем случае остаются отдельные серебристые крапинки. Дело в том, что серебристые полосы представляют собой ни что иное, как скопление заполненных воздухом клеток, которые в равной степени преломляют все лучи проходящего через них света. Некоторая часть их отражается, и поэтому мы их воспринимаем как серебристо-белые, а большая часть направляется внутрь листовой пластины. Другими словами, эти пустотелые клетки действуют подобно линзам, значительно повышая эффективность фотосинтеза. Понятно, что у растений с достаточной освещённостью нужда в этом приспособлении листьев отпадает, и тогда пустотелые клетки заполняются хлорофиллом.
Программа, предписывающая растению вырабатывать хлорофилл, записана на генном уровне. Известно более сотни генов, участвующих в этом процессе. Но этот сложный механизм иногда даёт сбой - появляются растения, у которых или часть листовой пластины, или отдельные листья целиком лишены хлорофилла. Тогда клетки листа могут быть заполнены дополнительными пигментами (при этом лист приобретает соответствующую окраску) или просто становятся пустотелыми, и потому кажутся белыми.
Конечно, с точки зрения здоровой физиологии такие растения надо считать неполноценными. Но в практическом цветоводстве они относятся к особо декоративным, их охотно выращивают.
Имея дело с подобными растениями, следует учитывать, что они гораздо капризнее своих зелёных собратьев и поэтому особенно требовательны к . Ведь недостаток хлорофилла в листьях в первую очередь влечёт уменьшение питания растений. Поэтому при недостаточном освещении их листья быстро теряют былую яркость и пестроту окраски, становятся блеклыми и угнетёнными.
Кроме того, любителям подобных растений надо помнить, что избыток в почве азота может привести к исчезновению пятнистости листьев за счет накопления хлорофилла.
И ещё: при размножении таких растений наследование пёстрой окраски листьев возможно только у черенков. Сеянцы же (а иногда и листовые черенки) превращаются в нормально окрашенные, зелёные экземпляры.
Хитрые листья
Отдельного упоминания заслуживают необычные листья некоторых представителей семейства мезембриантемовых (аизооновых), и в первую очередь, литопсов.
На сайте сайт
|
|
Еженедельный Бесплатный Дайджест Сайта сайт
Каждую неделю, на протяжении 10 лет, для 100.000 наших подписчиков, прекрасная подборка актуальных материалов о цветах и саде, а так же другая полезная информация.
Подпишитесь и получайте!
Люди пишут о них стихи и песни, любуются ими весной, летом и осенью, с нетерпением ждут их появления зимой. Они – символ жизни и возрождения природы, нежное одеяние, радующее глаз и дарящее чистый кислород всему живому на земле. Это листья – то, что мы видим каждый день и то, без чего не сможет прожить ни одно растение, да и вся наша планета.
— Листья желтые над городом кружатся, с тихим шорохом нам под ноги ложатся…
— Кленовый лист, кленовый лист, ты мне среди зимы приснись…
— Листьев зеленый звон всем тем, кто был влюблен…
Что такое листья, зачем они нужны, почему желтеют осенью и вновь вырастают зимой, какого цвета и формы бывают – всё это и многое другое вы узнаете из этой публикации.
Функции листьев, их роль в жизнедеятельности растений
Если говорить сухим научным языком, лист – один из важнейших органов растения, главная функция которого – участие в процессе фотосинтеза.
[!] Фотосинтез – преобразование солнечной энергии в органические соединения внутри растения. Проще говоря, благодаря фотосинтезу, растения получают пищу от солнечных лучей.
Кроме этого, с помощью листьев растение дышит и испаряет влагу (выделяет росу).
Как видите, без зеленых покровов жизнь растения была бы невозможна, но не только растения зависят от листьев. С помощью этих своеобразных легких растение нейтрализует углекислый газ и выделяет кислород, необходимый и людям, и животным, и насекомым, то есть всему живому на планете.
В целом, лист состоит из нескольких частей:
- Основание – место крепления к стеблю;
- Прилистник – листовидные элементы у основания, в некоторых случаях опадают после того, как лист полностью раскроется;
- Черешок – продолжение главной жилки листовой пластины, соединяющий лист и стебель;
- Листовая пластина – широкая часть листа, выполняющая его основные функции.
Так как каждое растение индивидуально, а листья бывают самыми разными, каких-то частей может и не быть. Например, часто отсутствуют прилистники, иногда не бывает черешка (в этом случае листья называются сидячими или пронзенными). Кроме того все части могут быть самой различной формы, длины и строения.
Классификация и разделение основных частей помогает ученым-ботаникам правильно идентифицировать растение и определить, к какому семейству, роду и порядку оно относится.
Строение, виды и формы листовой пластины
Листовая пластина состоит из верхнего эпидермиса, покрытого кутикулой, палисадного слоя, губчатого слоя и нижнего эпидермиса, также покрытого кутикулой. Каждый из слоев выполняет определенную функцию:
- Кутикула и эпидермис защищают пластину от внешних воздействий, препятствуют излишнему испарению воды.
[!] За процесс задержки необходимой влаги внутри листа отвечают устьица – парные клетки, способные замыкаться и не давать влаге испаряться. Устьица начинают свою работу в засуху, спасая растение от обезвоживания.
- Палисадный слой, также называемый столбчатой тканью, отвечает за процесс фотосинтеза. Здесь собраны и хлоропласты, клетки окрашивающие поверхность листа в зеленый цвет.
- Губчатая ткань – основа листовой пластины. Её функции – газообмен, поглощение углекислоты и выделение кислорода, и фотосинтез.
Вся пластина пронизана проводящими пучками, называемыми жилками, по которым осуществляется доставка органических веществ от корня к листу (вода и минералы) и наоборот (раствор сахара). Кроме того, жилки образуют твердый скелет, защищающий мягкую ткань от разрывов.
Формы пластины
В целом все формы листьев делятся на простые и сложные, а сложные на пальчатые, перистые, двуперистые, трехлистные, перистонадрезанные, которые, в свою очередь, разделяются еще на несколько типов. Всего ботаника насчитывает не менее тридцати пяти разновидностей форм.
Простые листья состоят из одной листовой пластины, при этом она может быть самой разной формы: круглой, овальной, ромбовидной, удлиненной и так далее. Очертание кончика пластины и места крепления черешка также различаются.
Сложными называются те листья, которые состоят из нескольких частей, как сочлененных на общем черешке (лопастные, рассеченные, раздельные), так и имеющих свой отдельный черешочек (пальчатые, перистые, трехлистные).
[!] Одним из признаков сложных листьев является их опадание в разное время.
Кроме общей конфигурации листа различаются его основание (круглое, сердцевидное, треловидное, неравнобокое и т.д.), и верхушка (заостренная, выемчатая, усиковидная, притупленная и т.д.).
Формы края
Край листа, так же как и его общая форма, подсказывает ботаникам принадлежность растения к тому, или иному виду. В зависимости от глубины рассеченности, края делятся на пальчатые или зубчатые (неглубокие выемки), лопастные, рассеченные и раздельные (глубокие выемки). Гладкие края носят название цельнокрайние.
Виды жилкования
Рисунок жилкования листовой пластины может быть весьма разнообразным и зависит от вида растения. В целом все типы жилкования делятся на две части:
- сквозь листовую пластину проходит несколько параллельных жилок, центральная жилка при этом отсутствует (параллельное жилкование),
- есть главная (центральная) жилка, от которой ответвляются боковые (сетчатое жилкование),
- несколько выгнутых жилок, расходящихся в середине листа и сходящихся к краю (дуговидное жилкование).
В свою очередь сетчатое жилкование разделяется на несколько подвидов.
Виды прилистников и черешков
Прилистник обычно похож на маленький недоразвитый листик, располагающийся у основания листа. Они могут опадать после того, как лист полностью раскроется, или оставаться на растении. В зависимости от способа крепления к черешку, прилистники бывают свободные, сросшиеся с черешком, межчерешковые, раструбовидные или опоясывающие основание черешка.
Черешки могут различаться по форме среза: цилиндр, полуцилиндр, с выемкой и другие. Кроме того, как говорилось выше, черешка может не быть совсем, в этом случае лист прикрепляется непосредственно к стеблю.
Как видите, растительный мир демонстрирует удивительное многообразие форм, при этом существуют миллионы их сочетаний.
Итак, научно-ботаническая часть окончена, самое время перейти к удивительным фактам о листьях.
Как растения приспосабливаются к климату и другим условиям обитания с помощью листьев
Каждое растение вынуждено акклиматизироваться к погодным условиям, а также защищаться от внешних воздействий. Все части растения: корни, побеги, цветы и, конечно, листья, приспособились к различным климатическим явлениям: высокой или низкой температуре, засухе или излишней влажности, недостатку или избытку солнечных лучей. Кроме того, растениям угрожают люди и животные, поэтому многие из них в процессе эволюции научились отражать атаки.
Рассмотрим, как с помощью своего зеленого покрова растение противостоит неблагоприятной среде.
Засушливый или влажный климат :
- Небольшой размер листьев и, соответственно, маленькая площадь листовой пластины препятствует излишнему испарению воды;
- Листья обычно толстые, сочные – таким образом в них накапливается необходимая влага;
- Листовые пластины многих растений покрыты волосками, что также препятствует испарению;
- Той же цели служит гладкий восковой налет на поверхности.
- Крупные листья – признак растений тропического климата, за счет большого размера пластины процесс испарения происходит гораздо более интенсивно.
Крассула, сенполия, филодендрон
Ветреные районы :
- Рассеченная, изрезанная форма края свободно пропускает воздушные потоки, благодаря этому порывы ветра не травмируют лист.
Береза повислая «Далекарлийская», монстера, клен пальчатый
Места с избыточным или недостаточным солнечным светом :
- Если солнечного света недостаточно многие растения могут разворачивать листья таким образом, чтобы как можно больше солнечных лучей попало на их поверхность;
- Листовая мозаика – явление, при котором меньшие по размеру листья располагаются между более крупных собратий. В этом случае каждый лист улавливает солнечные лучи и участвует в процессе фотосинтеза;
- Некоторые растения, не нуждающиеся в большом количестве солнца, фильтруют свет через специальные полупрозрачные окошки, расположенные на листьях.
Одуванчик, плющ, фенестрария
Водные растения – эти представители флоры стоят особняком, ведь им, чтобы выжить, пришлось приспособиться даже не к климату, а к совершенно другой стихии – воде:
- Листья гидатофитов (растения, полностью погруженные в воду) сильно расчленены. Таким образом, увеличивая площадь поверхности, растение получает необходимое количество кислорода;
- Листья, плавающие по поверхности водоема, не имеют устьиц с обратной стороны листовой пластины;
- Большая площадь поверхности плавающих листьев не дает им утонуть за счет распределения нагрузки.
- Специальные микроскопические выступы и восковой слой препятствует проникновению воды внутрь листа, исключая заражение растения микроорганизмами и простейшими водорослями. Вода не впитывается в поверхность, а стекает по листу каплями, заодно очищая его от пыли и грязи. Это явление получило название «эффект лотоса».
Роголистник, виктория амазонская, лотос
Защита от животных и людей. Некоторые растения в ходе эволюции научились обороняться от посягательств:
- Листья вырабатывают сильно пахнущие феромоны и масла, отпугивающие животных;
- Листовая пластина бывает покрыта мягкими волосками или даже твердыми колючками, жалящими агрессора.
Герань, крапива, чистец шерстистый
Необычные листья
Природа наделила отдельные виды растений столь экстравагантной внешностью, что иногда определить, где перед нами листья – представляется непростой задачей.
Кактусообразные обосновались на территориях с засушливым климатом, где потеря каждой капли воды равносильна гибели. Эволюционный отбор сделал свое дело — выжили экземпляры с минимальной площадью испарения. Широкие листья – непозволительная роскошь для таких условий существования. Все внешнее убранство кактусов, жителей безводных пустошей — компактные защитные листья-колючки.
Опунция, трихоцериус, шлюмбергера
Другие растения засушливых районов, чтобы не испарять драгоценную влагу, и вовсе решили отказаться от листьев. Вернее, листья у них остались, но только в виде маленьких неразвитых чешуек. При этом форму листа и функцию фотосинтеза приобрели побеги, называемые кладодиями или филлокадиями. Филлокадии настолько приспособились к новой роли, что внешне практически не отличаются от обычного листа, однако фактически таковыми не являются.
Есть и вариант наоборот – то, что кажется побегами, на самом деле является листьями. Один из примеров – усики ползающих растений. В этом случае усики – это верхние части листьев, приноровившиеся цепляться за опору.
Иглица, аспарагус, горошек заборный
Одни их самых необычных листьев принадлежат тропическим экзотам. Жаркий влажный климат, обилие насекомых и животных вынудило растения подстроиться под непростые условия существования и даже перейти в разряд хищников. С помощью липкого секрета или специальных пузырьков на листьях, хищные растения ловят зазевавшихся насекомых, а затем высасывают из них жизненные соки.
Еще одно приспособление тропических растений – мешок, образованный сросшимися плоскостями листовой пластины. В эту ловушку собирается дождевая вода, запас которой, по необходимости, расходуется в периоды засухи.
Росянка, пузырчатка, дисхидия Раффлеза
Листья разных цветов
Какого цвета бывают листья? На первый взгляд ответ на этот вопрос очень прост – зелеными летом, желтыми и красными осенью. На самом деле, они могут быть самых разных цветов не только осенью, но и в другое время года. Можно встретить зеленые, желтые, красные, серебристые бордовые и, даже, фиолетовые оттенки окраски естественного убранства вполне здоровых растений. Кроме необычной пигментации, на листьях некоторых, особенно южных, растений есть красивейшие узоры и орнаменты.
Зебрина, фиттония, каладиум
Листья не только радуют глаз и необходимы для жизни планеты, некоторые из листьев еще и съедобны и, более того, составляют немалую часть рациона человека. В кулинарии их используют и в качестве овощной составляющей: шпинат, мангольд, пекинская, китайская капусты, и в качестве салатных ингредиентов: рукола, щавель, латук, и, конечно, в качестве приправ: укроп, петрушка, базилик, мята и так далее.
Пекинская капуста, салат-латук, базилик
Ответы на вопросы
В завершении статьи – ответы на самые популярные вопросы о листьях.
Почему лист плоский?
Такая форма увеличивает площадь листовой пластины, а, в свою очередь, большая площадь поверхности увеличивает количество клеток, участвующих в процессе фотосинтеза.
От чего зависит размер листа?
Размер и, соответственно, площадь поверхности листа, зависит от места обитания растения. Листья растений из засушливых районов обычно мелкие, а из влажных мест – крупные. Дело в том, что чем больше площадь листа, тем больше на его поверхности устьиц и тем более интенсивно происходит испарение воды. Там, где часто бывает засуха, чтобы выжить растения стараются не испарять много влаги, а в тропическом климате процесс испарения, наоборот, должен быть как можно более интенсивным.
Почему листья зеленые?
За зеленый цвет листа отвечает хлорофилл, участвующий в преобразовании углекислого газа в питательные вещества. Высокое содержание хлорофилла в листовой пластине придает одеянию растений свежий зеленый оттенок.
[!] Хлорофилл некоторых растений окрашен в другие цвета – красный, бурый, фиолетовый, поэтому листья таких растения имеют соответствующие оттенки.
Почему листья желтеют?
Осенью хлорофилл в листьях разрушается, его становится меньше. За счет уменьшения хлорофилла постепенно уменьшается и интенсивность зеленого спектра. На первый план выступают желтые и красные пигменты (ксантофилл, каротин, антоциан), содержащиеся в клетках листа.
[!] Листья отдельных растений не меняют окраску и опадают зелеными.
Почему листья опадают осенью?
Сезонные изменения длительности светового дня и среднесуточных температур, вынудили растения приспосабливаться к переменчивым условиям существования. К наступлению зимних холодов большая часть флоры сбрасывает летнее убранство и переходит в состояние анабиоза, принятое называть зимней спячкой. Обменные процессы в жизненных системах растений практически останавливаются. Листья, столь необходимые летом для испарения излишков влаги и сбора живительного солнечного света, становятся попросту ненужными и опадают.
В течение весны и лета листья добывают и перерабатывают питательные вещества необходимые для жизнедеятельности растений. В процессе такой переработки, зеленые легкие природы вырабатывают и накапливают метаболиты – лишние минеральные соли, таким образом, исполняя роль своеобразного фильтра. Со временем, отложений становится все больше и осенью растение избавляется от листа, который перестает приносить пользу.
Так уж заведено в природе, ни что не пропадает зря. Опавшие листья укрывают землю от мороза, защищая почву. В теплое время года, ковер устилающий почву постепенно разлагается, перепревает. Насекомые, бактерии и микроорганизмы перерабатывают образовавшийся перегной в питательную почву для живых растений, замыкая круговорот в природе.
Осень - одно из самых красивых времен года. Разнообразие и богатство природы в этот период просто поражают сознание, настолько отличаются друг от друга листья простые и сложные. Листорасположение у каждого растения особенное (бывает поочередным или мутовчатым), и именно по нему можно определить, к какому виду оно относится. Давайте подробнее изучим особенности и функции каждого вида листьев.
Определение в ботанике
Наряду с цветками, корнем, стеблем и побегами, листья являются важнейшими вегетативными органами у растений, которые также отвечают за функцию фотосинтеза. Помимо этого, они выполняют множество других работ, например участвуют в процессах дыхания, испарения и гуттации растений. Различают следующие простые и сложные, каждый из них имеет свои особенности и встречается у определенного вида растений.
Очень часто листовые пластинки принимаются за листья, однако на самом деле это орган, который состоит из пластинки (по ней проходят жилки) и черенка, который берет начало у основания и связывает листовую пластинку с прилистниками. Он всегда занимает боковое положение на стебле, причем все листья расположены на нем в определенной последовательности таким образом, чтобы обеспечить оптимальный доступ к солнечным лучам. Его размеры могут варьироваться от 2 см до 20 м (у тропических пальм).
Внешнее строение и формы
Одной из особенностей этих органов является их плоская форма, благодаря которой обеспечивается максимальное соприкосновение поверхности растения с воздушной средой и солнечными лучами. Формы простых и отличаются друг от друга внешним видом. У простых бывает только одна листовая пластинка, которая соединяется с основанием при помощи черешка. Сложные же состоят из нескольких листовых пластинок, расположенных на одном черешке. Вспомните, как выглядит посередине проходит самая толстая жилка, к которой прикреплены по два или три прилистника с каждой стороны. Такая сложная называется супротивной, потому как листовые пластинки расположены симметрично друг другу.
Основные составляющие - это пластинки и жилки, которые проходят по их поверхности, а также черешок, прилистники (хотя они бывают не у всех растений) и основание, с помощью которого элемент соединяется со стеблем дерева или другого растения.
В отличие от формы простого листа, у сложных можно встретить несколько разновидностей, которые имеют свои отличительные свойства и особенности.
Внутреннее строение
Верхняя поверхность листовых пластинок всегда покрыта кожицей, которая состоит из слоя бесцветных клеток покровной ткани - эпидермиса. Главные функции кожицы - это защита от внешних механических повреждений и теплообмен. Благодаря тому что ее клетки прозрачные, солнечный свет беспрепятственно проходит сквозь нее.
Нижняя поверхность также состоит из этих прозрачных клеток, плотно прилегающих друг к другу. Однако среди них присутствуют мелкие парные клетки зеленого цвета, между которыми есть щель. Именно эту часть и называют устьицем. Размыкаясь и снова соединяясь, зеленые клетки открывают и закрывают вход в устьице. Во время этих движений и происходит испарение влаги и процесс газообмена. Известно, что на поверхность одной листовой пластины приходится от 90 до 300 устьиц на 1 мм 2 .
Интересный факт: зеленые клетки практически всегда расположены на той стороне листа, на которой происходит максимальный воздушный обмен. Так, например, у плавающих на воде растений, кубышки или кувшинки, устьица находятся на внешней стороне, обращенной к воздушной среде.
Разновидности
Ученые выделяют два основных вида листьев: это лист простой и сложный. Строение каждого из них имеет свои особенности. В зависимости от внешнего вида, количества пластин и формы их краев, сложные листья также можно разделить на несколько типов. Итак, вот самые распространенные виды, если отбирать по внешним признакам:
- веерообразный (форма напоминает полукруг);
- копьевидный (острый, иногда на поверхности присутствуют колючки);
- ланцетный (довольно широкий, с зауженными краями);
- овальный (яйцевидная форма, которая немного заостряется ближе к основанию);
- дланевидный и лопастный (их иногда можно перепутать, так как они оба имеют по несколько лопастей);
- пальчатый (пластинки расходятся от черешка, внешний вид напоминает пальцы рук);
- игольчатый (тонкий и довольно острый).
Этот список можно продолжать еще долго, однако сложная форма листа имеет еще несколько типов в зависимости от формы краев, а также расположения самих листовых пластинок.
Типы сложных растений
По краям пластинок очень часто можно определить, к какому виду относится то или иное растение. Следующие формы встречаются в природе наиболее часто:
- цельнокрайные - имеют гладкие края, на которых полностью отсутствуют зубцы;
- зубчатые - как понятно из названия, у таких листьев присутствуют по краям зубчики;
- мелкозубчатые - такие напоминают пилу, у которой очень острые и маленькие резцы;
- волнистые - такие имеют волнообразные вырезы, у которых нет строгого порядка или стандартной формы.
Особенности каждого вида
Стоит подробнее поговорить об отличительных признаках простых и сложных листьев, так как это может помочь определить, что это за растение и к какому виду оно относится. Итак, одно из самых заметных особенностей каждого вида - это количество пластинок. Если присутствуют три элемента, то перед нами тройчато-форменные листы. Если пять - пальчатые, а если больше, то их называют перисто-разделенными. На каждой пластинке можно наблюдать особую систему жилкования, благодаря которой во внутренние ткани поступают питательные вещества. У простых и сложных разновидностей они различаются по форме и структуре. Вот самые распространненные виды расположения жилок:
- дуговидное (когда жилкование напоминает по форме менору - один из символов иудаизма);
- поперечное;
- продольное;
- пальчатое;
- параллельное;
- сетчатое;
- перистое.
Еще один отличительный признак - это то, каким образом располагаются на стебле листья. Простые и сложные - все без исключения прикрепляются к стеблям растений двумя способами:
- с помощью черенка, в таком случае растение относится к черешковым;
- без черенка, когда основание разрастается и охватывает стебель, тогда перед нами сидячее растение.
Листья растений: простые и сложные
Если классифицировать растения по признакам листьев, то можно отметить следующие факты. Простые обычно распространены у всех травянистых растений, включая кустарники и деревья. Сложные же встречаются как у кустарников, так и у деревьев, однако, в отличие от простых, во время листопада они опадают не сразу целиком, а по частям: сначала сами пластинки, а затем и черенок.
Давайте разберем на примерах название простых и сложных листьев у растений. У большинства деревьев, произрастающих в России, листья относятся к простому виду. Осина, береза и тополь имеют разные формы: ланцетный, округлый с зубчатыми краями и копьевидный соответственно. С наступлением осенних холодов у каждого из них листья осыпаются целиком. Они встречаются также и у таких фруктовых деревьев, как яблоня, груша и вишня; сельскохозяйственные культуры, такие как овес и кукуруза, тоже имеют простые листья.
Сложные формы присутствуют на бобовых растениях, например перистосложные листья у гороха. Листья пальчатой формы имеют следующие деревья: клен, каштан, люпин и др. Вспомните клевер луговой, его форма называется тройчатосложной с ресничными краями.
Какие функции выполняют листья?
Простые и сложные формы этих органов обусловлены во многом климатическими условиями. В жарких странах деревья имеют листья больших размеров, которые служат своего рода защитным ограждением от солнечных лучей.
Однако основная незаменимая функция - это участие в фотосинтезе. Как известно, именно благодаря этому процессу деревья могут преобразовывать углекислый газ в кислород путем поглощения солнечной энергии.
Вторым по значению процессом является клеточное дыхание. С помощью митохондрий листья набирают кислород, а через устьица выдыхают уже углекислый газ, который затем используется во время фотосинтеза. Так как фотосинтез происходит только при свете, то ночью углекислый газ запасается в виде органических кислот.
Транспирация - это испарение воды с поверхности листьев. Благодаря этому регулируется общая температура и влажность растения. Интенсивность испарения зависит от размера и толщины пластинок и от скорости ветра в определенный момент времени.
Адаптация и видоизменения
Многие листья - простые и сложные - имеют способности адаптироваться под условия окружающей среды. В процессе эволюции они приобрели способности видизменяться. Вот самые удивительные из них:
- способность вырабатывать воск, который ложится на поверхность и мешает чрезмерному испарению водяных капель;
- образуют хранилища для воды во время дождей, происходит это благодаря срастанию краев таким образом, что образуется мешковидная емкость (такие формы можно встретить у многих тропических лиан);
- способность изменять поверхность пластинок, изрезанные листья препятствуют воздействию сильных ветров, тем самым оберегая растения от повреждений.
Многие факты, связанные с жизнедеятельностью этих незаменимых органов растений, до сих пор остаются малоизученными. Эти прекрасные украшения самой природы, помимо вышеперечисленных функций, выполняют еще одну эстетическую задачу - они радуют людей своим великолепием и разнообразием ярких красок!