Наличие и расположение устьиц у алоэ
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 19.09.2024
Из статьи вы узнаете, что такое устьице, какое у него строение, роль и функции в жизни живых организмов, где оно находится, и как осуществляется процесс дыхания в растениях.
Устьица – что это такое
Под устьицами понимают поры, которые расположены в покровной ткани растений (кожице).
- Парные клетки эпидермиса с неравномерно утолщенными стенками, которые по форме напоминают бобы.
- Между ними расположена устьичная щель, окруженная двумя клетками замыкающего типа. В середине находятся ядро и хлоропласты с гранами. По форме они напоминают серп, имеют вогнутые стенки, ограничивающие межклеточное пространство или устьичную щель, и разное содержание хлорофилла.
- Снаружи и внутри замыкающие клетки, между которыми часто встречаются плазмодесмы, покрыты кутикулой.
- Выше входа в щель и на конце находятся образования – кутикулярные отростки клюковидной формы. Они соприкасаются с подустьичной полостью для вещества, похожей на канал в форме воронки, расширенный на концах.
Центр устьичной щели при расширении открывается, при сужении наблюдается обратный процесс. Такая особенность позволяет регулировать интенсивность газообмена в растениях.
Расположение устьиц на листьях.
Роль и функции устьиц в жизни растения
Основная задача – обмен веществ с внешней средой. Наиболее важный элемент в данном процессе – вода, которая испаряется. Этот процесс называется транспирацией, отвечает за то, чтобы растения не перегревались в жару и не погибали. Чем больше в замыкающих клетках воды, тем сильнее меняется их форма. В результате чего процесс газообмена становится интенсивнее, жидкость испаряется. При этом температура растения не повышается, в том числе в летние месяцы. Самый активный период транспирации наступает именно при нагревании воздуха и усилении ветра.
В периоды, когда жидкость не должна испаряться, устьица прекращают процесс транспирации, что помогает удерживать влагу.
Также устьица выполняет и другие функции:
- Отвечает за поступления кислорода, углекислого газа, необходимых для фотосинтеза.
- Контролирует интенсивность внутренних процессов, что проявляется в адаптации живых организмов к условиям окружающей среды.
В деятельности устьиц участие принимают все органоиды, среди которых главная роль принадлежит вакуолярной системе и ее изменениям. Когда в замыкающих клетках много влаги, они начинают забирать жидкость из окружающих элементов. Благодаря этому происходит увеличение объема вакуолей и повышение осмотического давления, растягивание тонких клеток и расхождение утолщенных стенок, которые пропускают водяной пар. Благодаря этому осуществляется газообмен.
Схематичное изображение процесса газообмена в растениях.
Листья растений - самое важное инженерное изобретение природы. В листьях осуществляется процесс фотосинтеза. Благодаря нему растение развивается, наращивает новые ветви, корни и листья. Невозможно оценить всю важность фотосинтеза для всей жизни на Земле. Структура, расположение и другие параметры листьев тонко настроены для максимально эффективного протекания фотосинтеза.
Режим обучения доступен только авторизованным пользователям
Возможности режима обучения:
- просмотр истории в виде слайдов
- возможность прослушивания озвучки по каждому слайду
- возможность добавить свою, детскую озвучку
- тесты для детей, чтобы закрепить материал
- специально подобранные коллекции картинок и видео для улучшения восприятия
- ссылки на дополнительные обучающие курсы
Столетиями человечество добывало и использовало уголь в качестве энергии. Но как оказалось, его запасы не безграничны. Чтобы преодолеть энергетический кризис, люди обратили внимание на возобновляемые источники энергии. Особенно бурное развитие в последние годы получила солнечная энергетика. Сегодня никого не удивишь солнечными панелями, расположенными на крышах домов. Эти панели улавливают солнечную энергию и преобразуют её в электричество. Листья растений научились улавливать энергию солнца задолго до появления первых людей. Эта энергия используется в ходе фотосинтеза – важнейшего процесса, благодаря которому возможно существование большинства животных, в том числе и человека.
Растения - главные инженеры планеты
Листья - это плоские, зеленые структуры, которые растут из стеблей растений. Хотя они бывают разных форм и размеров, почти все они улавливают солнечный свет и производят пищу для растений. На рисунке показано строение типичного листа.
Внешнее строение листа
Около 275 000 видов растений можно отличить друг от друга только по их листьям. Разнообразие форм и размеров листьев почти бесконечно. Они могут быть гладкими или волосатыми, скользкими или липкими, съедобными или ядовитыми. Они также могут быть почти любого цвета радуги и обладать изысканной красотой, особенно если рассматривать их в микроскоп. Все листья можно разделить на простые и сложные. Простые – это листья с одним черешком и одной листовой пластинкой. Сложные листья состоят из нескольких листочков.
Жилки листа выполняют две важные функции: поддерживают форму листа и транспортируют различные вещества. Выделяют 4 типа расположения жилок в листе (жилкование):
Края листовой пластинки бывают самой разнообразной формы: гладкой, слегка или сильно зазубренной.
Типы прикрепления листьев к стеблю •Черешковое – лист крепится к стеблю при помощи черешка (яблоня, берёза, клён, крапива, липа, роза, дуб) •Сидячее – у таких листьев нет черешка (одуванчик, алоэ, пшеница, лён) •Влагалищное – лист своим основанием охватывает стебель, образуя влагалище (кукуруза, рожь, осока )
Типы расположения листьев на стебле •Очередное – из узла отходят по одному листу (пшеница, береза, подсолнечник, укроп). •Супротивное – из узла отходят по два листа по обе стороны от стебля (сирень, крапива, шиповник). •Мутовчатое - из узла отходят по три и более листьев (элодея, вороний глаз, клевер, ель, кедр).
На расположение и тип крепления листьев к стеблю влияет множество факторов. Например, у светолюбивых растений листья располагаются свободно и не затеняют друг друга. Листья пустынных растений мелкие и располагаются близко друг к другу – для максимального сохранения влаги.
В засушливых условиях листья приспособлены накапливать воду. Растения с толстыми, мясистыми листьями называются суккулентами – к ним относят, например, алоэ.
Колючки кактуса (изменённые листья) – ещё один пример адаптации к засушливым условиям. Уменьшение поверхности листа снижает потерю воды растением. Колючки также защищают растение от травоядных животных. Обратите внимание, что колючки яблони или груши – это видоизменный стебель.
Листья хищных растений модифицированы для ловли насекомых. При помощи такой адаптации растения получают из жертв минеральные вещества. Обычные растения получают минеральные вещества через корни.
В листьях некоторых растений запасаются питательные вещества. Листья лука и капусты – пример запасающих листьев, которые человек использует в пищу. За сотни лет селекции листья лука и капусты стали ещё более толстыми и питательными по сравнению с дикими предками.
Усик - это нитевидная структура, которая помогает растениям перелезать через другие растения или предметы и получать доступ к свету или пространству. Усики гороха – это изменённые листья, а усики винограда – измененные стебли.
Почки древесных растений зимой защищены видоизменёнными листьями – почечными чешуйками.
Прицветники – это изменённые листья, играющие роль лепестков для привлечения опылителей. Например, у молочая красивейшего желтоватые цветки лишены лепестков. Вместо них в период цветения вокруг цветков образуются ярко-красные прицветники.
Некоторые растения используют листья для размножения. Например, если срезать лист фиалки и посадить его в землю, то лист разовьётся в новое растение. Другой пример – размножение листовыми черенками (выводковыми почками). Так, на листьях растения каланхое вырастают новые маленькие растения, которые затем отваливаются от родителя и врастают в землю.
Внутреннее строение листа
Строение и расположение слоёв мезофилла у различных видов растений неодинаково. Но в целом, все листья имеют схожее строение. Столбчатый мезофилл расположен под верхним слоем эпидермиса и состоит из плотно прижатых друг к другу клеток. Столбчатый мезофилл содержит большое количество хлорофилла и является основной фотосинтезирующей тканью листа. Губчатый мезофилл залегает ниже столбчатого и состоит из рыхло расположенных фотосинтезирующих клеток с большими межклеточными пространствами, которые способствуют свободному газообмену с внешней средой. Для максимально быстрого получения и передачи веществ клетки мезофилла всегда расположены вблизи жилок – проводящих сосудов. Продукты фотосинтеза покидают лист через флоэму , а минеральные вещества доставляются к листу по ксилеме .
Внешнее покрытие листа
Как растение отпугивает травоядных животных, защищается от экстремальных погодных условий и справляется с растениями-конкурентами? При помощи трихом. Трихомы – это мельчайшие выросты эпидермиса различного строения и назначения. Трихомы одних растений мешают насекомым по ним ползать, трихомы других выделяют ядовитые токсины. В тропических дождевых лесах эпифиты используют трихомы для поглощения воды и минералов.
Устьица – это крошечные поры на поверхности листа, состоящие из двух замыкающих клеток. Устьица участвуют в двух важных процессах: транспирации и газообмене. Когда устьица открыты, водяной пар и кислород выходят из листа, а углекислый газ перемещается внутрь. Когда устьице закрывается – газообмен прекращается.
Роль устьиц в жизни растения
Днём устьица обычно открыты – через них свободно проходят газы и вода. Непрерывно испаряющаяся через устьица вода создаёт подсасывающую силу. Благодаря этому вода поднимается от корней вверх к листьям – процесс транспирации. Через открытые устьица лист поглощает необходимый для фотосинтеза углекислый газ. Открытие и закрытие устьиц контролируется изменением формы двух замыкающих клеток, окружающих каждую пору. Когда вода попадает в замыкающие клетки они становятся набухшими и изгибаются, образуя поры. Когда вода покидает замыкающие клетки, они становятся вялыми и сжимаются, закрывая поры.
Под действием дневного света в замыкающих клетках накапливаются ионы калия. Его увеличение приводит к движению воды в результате осмоса. Возникает тургорное давление, изгибающее замыкающие клетки – устьице открывается. Отток калия ночью снижает давление, и устьица закрываются.
На открытие и закрытие устьиц влияет множество факторов: время суток, концентрация СО2 в атмосфере, влажность почвы и температура. Для фотосинтеза требуется много CO2 – поэтому днём устьица отрыты. Ночью растению CO2 не требуется – устьица закрываются. Однако при низкой концентрации CO2 в листе, устьица остаются открытыми даже ночью. Без воды устьица растений останутся закрытыми, а значит растение не получит CO2. Растения, живущие в пустынях, научились по-разному справляться с этой проблемой, иногда весьма необычным способом (смотри картинку). Транспирация воды через устьица также охлаждает растение в жару. Процесс транспирации снижает температуру листа на 10°C по сравнению с окружающим воздухом.
Глобальное потепление и парниковые газы – частые темы в новостях. За последние 200 лет деятельность человека, выхлопы автомобилей и вырубка тропических лесов повысили глобальную концентрацию углекислого газа в атмосфере и изменили климат нашей планеты. За прошедшие 200 лет с начала промышленной революции уровень CO2 в атмосфере вырос на 30%! Ученые проверили, как изменение уровня СО2 повлияло на растения. Для этого они изучили образцы растений, собранные ещё в 18 веке. Выяснилось, что за 200 лет количество устьиц в листьях снизилось на 40%! Поскольку углекислый газ становится более распространенным, требуется меньше устьиц для его поглощения с целью фотосинтеза. Чем меньше устьиц – тем больше воды сэкономит растение. Тот же метод подсчета устьиц был применен к ископаемым листьям для определения уровня CO2 в атмосфере миллионы лет назад. Так установили, что во времена динозавров у листьев устьиц практически не было. Значит, уровень CO2 тогда был значительно выше по сравнению с нашим временем.
Листья в жизни человека
Какие листья выращивает человек?
Когда вы в следующий раз закажете пиццу, задумайтесь, из чего она была приготовлена. Корка пиццы получена из семян пшеницы, которые образовались в результате фотосинтеза. Фрукты или овощи, включая помидоры, зеленый перец, лук и специи, также были произведены благодаря фотосинтезу. Сыр, колбаса и бекон в пицце появились потому, что животные поедали растения, полученные в результате фотосинтеза. Даже сама коробка для пиццы была сделана из деревьев, которые выросли благодаря фотосинтезу. Пример с пиццей показывает всю важность фотосинтеза для человека и всей живой природы. Фотосинтез создаёт основную массу растения, которую употребляют в пищу животные. Более того, в ходе фотосинтеза выделяется кислород – необходимый компонент для существования жизни на Земле.
Фотосинтез
Как и все живые существа, растения состоят из органических молекул: белков, жиров и углеводов. Главный компонент этих молекул – углерод. Так, при сжигании древесины образуется уголь – чистый углерод. Для постройки сложных веществ, растение поглощает углерод из воздуха в виде углекислого газа. Ещё одну необычную особенность растений открыли в конце 18 века. Помещённые в колбу с водой растения при зажжённой свече начинали выделять пузырьки кислорода. Важность кислорода для животных установили при помощи опыта с мышью. Помещённая в герметичную колбу мышь быстро погибала. Но если в колбу вместе с мышью поместить также растение, то животное выживет. Поглощение растениями углерода из воздуха и выделение кислорода – два взаимосвязанных процесса, которые происходят в ходе фотосинтеза.
В фотосинтез вовлечены кислород и углекислый газ
Фотосинтез происходит в хлоропластах
Ранее мы описали процесс фотосинтеза простой формулой: 6СО2 + 6Н2О + Свет = Глюкоза + 6О2. Давайте теперь проследим, как происходят все эти преобразования в хлоропластах. Фотосинтез делится на две стадии: световую и темновую. Световая фаза происходит в гранах. Под действием света разрушается молекула воды. Кислород О2 из воды покинет растение в виде газа, а водород понадобится для постройки глюкозы. В световую фазу также запасается энергия в виде молекулы АТФ (эту молекулу можно сравнить в батарейкой). Темновая фаза происходит в строме. Поглощённый через устьица CO2 соединяется с водородом. Для этого СО2 проходит через цикл сложных реакций, называемых циклом Кальвина. Запасённая ранее энергия при этом расходуется. Для темновой фазы не требуется свет, однако она происходит как днём, так и ночью.
Итак, главная цель фотосинтеза – получить глюкозу. Для чего же глюкоза растениям?
Фармакотерапевтическая группа.
Стимулятор регенерации тканей. Адаптогенное, общестимулирующее средство.
Описание растения
Рис. 9.3. Алоэ древовидное — Aloë arborescens Mill.
Листья алоэ древовидного свежие — folia aloës arborescentis recentia
Побеги боковые алоэ древовидного свежие — cormi lateralis aloës arborescentis recentes
Листья алоэ древовидного сухие — folia aloës arborescentis sicca
Алоэ древовидное — Aloë arborescens Mill.
Сем. асфоделовые — Asphodelaceae
Другие названия: столетник.
Вечнозеленое суккулентное древовидное растение, широко культивируемое в комнатной и оранжерейной культуре. Листья очередные, мясистые, сочные, стеблеобъемлющие, мечевидные, длиной от 20 до 65 см. С верхней стороны листья вогнутые, снизу – выпуклые, по краю шиповато-зубчатые. Цветки красные и фиолетовые в кистевидном соцветии (рис. 9.3).
Состав алоэ
Химический состав алоэ
Листья алоэ содержат
- сумму антраценпроизводных —
- алоээмодин (около 2 %),
- С-гликозиды — барбалоин,
- изобарбалоин,
- гомонаталоин,
- алоинозиды А и В;
Качественные реакции
Для обнаружения антраценпроизводных в свежих листьях используют следующие реакции:
- при разбавлении нескольких капель сока равным количеством воды раствор мутнеет. После добавления к этому раствору нескольких капель 5 % раствора натрия гидроксида наблюдаются посветление и появление зеленовато-желтой окраски (производные антрона);
- при выдерживании среза листа в парах брома в течение 1 минуты поверхность его покрывается желтым налетом (производные антрахинона).
Свойства алоэ
Фармакологические свойства алоэ
Препараты алоэ оказывают
- общее биостимулирующее и
- стимулирующее иммунитет действие,
что объясняют наличием биогенных стимуляторов, образующихся в тканях алоэ при неблагоприятных условиях (пониженная температура, отсутствие света); биостимуляторы обладают способностью повышать защитные функции организма и усиливать репаративные процессы в тканях.
При наружном применении препараты алоэ оказывают
- ранозаживляющее,
- противовоспалительное и
- радиопротекторное действие.
Сироп алоэ с железом
Сок листьев алоэ оказывает
- бактериостатическое и
- бактерицидное действие
в отношении различных групп микробов (стафилококки, стрептококки, брюшнотифозная палочка, коринебактерии дифтерии, шигеллы).
Сабур (высушенный сок алоэ) обладает
- слабительным свойством,
- стимулирует пищеварение, благодаря наличию антрагликозидов, отщепляющих в щелочной среде кишечника алоээмодин.
Применение алоэ
Алоэ — старинное лечебное средство. Его использовали для лечения гнойных ран, язв еще в Древнем Египте и Греции более 3000 лет назад. В прошлом столетии алоэ применяли лишь в качестве слабительного средства. Интерес к алоэ возрос в 30-х годах XX столетия.
Понятие о биостимулирующих свойствах растительных и животных тканей было впервые обосновано В.П. Филатовым. Согласно учению В.П. Филатова в изолированных тканях или органах, находящихся в условиях умирания, образуются и накапливаются вещества, противостоящие умиранию и мобилизующие все жизненные процессы в тканях и клетках, направленные на сохранение жизни. Он установил, что если изолированную ткань растения (листья алоэ) поместить в неблагоприятные условия (выдержать в темноте при низких положительных температурах), то в клетках тканей произойдут биохимические изменения, в результате которых вырабатываются особые биологически активные вещества. Эти вещества были названы биогенными стимуляторами, которые способны активизировать жизненные функции организма.
Препараты на основе биогенных стимуляторов алоэ применяют
- в офтальмологии при различных заболеваниях глаз,
- а также при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки
- как средство неспецифической стимуляции в виде подкожных инъекций и приема внутрь.
Линимент алоэ применяют
- для профилактики и лечения поражений кожи у больных, проходящих курс лучевой терапии по поводу злокачественных новообразований.
Кроме того, линимент алоэ применяют при
- дерматитах,
- экземах и
- нейродермитах.
При наружном применении сок алоэ эффективен при
- ожогах,
- трофических язвах,
- инфицированных ранах,
- остеомиелите с открытым гнойным очагом,
- абсцессах,
- флегмонах и т.д.
Распространение
Естественно произрастает в Южной Африке. Возделывается в специализированных хозяйствах Закавказья, в условиях полувлажных субтропиков Грузии.
В зимнее время алоэ сохраняют в теплицах, а весной высаживают в грунт. Из многочисленных видов алоэ возможна культура только алоэ древовидного, наиболее морозоустойчивого.
Заготовка и хранение сырья
Заготовка. В течение лета периодически срезают наиболее развитые нижние и средние листья. Их отделяют от стебля вместе с сухими влагалищами, охватывающими стебель. Не допускается отламывание и срезка листьев во избежание потери сока. Заготовке также подлежат побеги алоэ с толщиной стебля до 12 мм, их срезают длиной 3-15 см. Сырье после заготовки не должно храниться более 3-4 часов.
Охранные мероприятия. Не разрешается срезать плохо развитые листья с небольшой массой.
Стандартизация. Листья алоэ древовидного свежие — ФС 42-2191-84.
Побеги боковые алоэ древовидного свежие — ФС 42-987-87.
Листья алоэ древовидного сухие — ВФС 42-2800-91.
Хранение. Свежие листья и боковые побеги упаковывают в ящики с отверстиями в боковых стенках и крышках. Свежий сок сохраняют в склянках темного стекла. Свежесобранное сырье отправляют на заводы не позднее, чем через 24 ч после сбора, где его немедленно перерабатывают.
Сухие листья хранят в сухом, защищенном от света месте. Срок годности 2 года.
Внешние признаки сырья
Алоэ древовидное
Свежие сочные листья мечевидной формы длиной 15-45 см, шириной у основания 2-5,5 см, толщиной 0,7-1,5 см; с верхней стороны вогнутые, с нижней — выпуклые, голые, толстые, мясистые, покрытые восковым налетом, с шиповато-зубчатым краем. Листья имеют слабый своеобразный запах и очень горький вкус.
Листья сухие — цельные или изломанные куски высушенных листьев длиной до 45 см, шириной у основания до 5,5 см, толщиной до 2,5 см, хрупкие, морщинистые, мечевидной формы со стеблеобъемлющими пленчатыми влагалищами. По краю шиповато-зубчатые. Излом ячеистый. Цвет от зеленовато-бурого до буровато-коричневого. Запах слабый, своеобразный. Вкус горьковатый.
Боковые побеги длиной от 3 до 15 см с 3-12 листьями.
Листья сочные, со стеблеобъемлющими пленчатыми влагалищами, сверху вогнутые, снизу выпуклые, край шиповатый. Длина листьев от 5 до 25 см, ширина от 1 до 2,5 см. Стебель толщиной от 6 до 12 мм.Микроскопия сырья
При рассмотрении листа с поверхности видны клетки верхнего эпидермиса с малоизвилистыми или почти прямыми стенками, нижнего — извилистые.
Устьица с 4 околоустьичными клетками, погруженные.На поперечном срезе листа алоэ видны:
Числовые показатели сырья
Листья сухие. Влажность не более 10 %; золы общей не более 17 %; золы, нерастворимой в 10 % растворе кислоты хлористоводородной, не более 4 %; присутствие органической примеси и листьев, пораженных вредителями, не допускается; минеральной примеси (пыль, земля, песок) не более 0,5 %.
Листья свежие. Сухого остатка в соке, взятом из свежих листьев до консервирования, не менее 2 %; влаги не менее 92 %; золы общей не более 17 %; поломанных листьев не более 10 %; органическая примесь не допускается; минеральной примеси (пыль, земля, песок) не более 0,5 %.
Побеги боковые свежие. Сухого остатка в соке, взятом из свежих боковых побегов до консервирования, не менее 2 %; влаги не менее 91 %; золы общей не более 20 %; золы, нерастворимой в 10 % растворе кислоты хлористоводородной, не более 4 %; поломанных листьев не более 10 %; органическая примесь не допускается; минеральной — не более 0,5 %.
Рассмотрите трех представителей растительного мира: ксерофит (кактус, алоэ), гидрофит (элодея), гигрофит – живущий при повышенной влажности почвы и воздуха (папоротник, монстера). При этом:
а) отметьте особенности внешнего строения, характерные для этих растений;
б) из курса биологии вспомните, какие особенности внутреннего строения предлагаемых растений связаны с условиями обитания.а) кактусы (относятся к стеблевым суккулентам) имеют толстый стебель с запасами воды и листья, превращенные в иголки (для защиты от поедания и уменьшения испарения воды). Алоэ (относится к листовым суккулентам) имеет толстые листья с большим запасом воды, листья имеют кутикулу, что уменьшает испарение воды. Гигрофит элодея — покрытосеменное вторичноводное растение, имеет тонкий стебель и мелкие листочки. Гигрофиты имеют крупные листья.
б) У алоэ и кактусов малое количество устьиц, что уменьшает испарение. У элодеи почти полностью отсутствуют корни и механические ткани. У гигрофитов тонкая кутикула, крупные устьица и мало жилок.Folia Aloes arborescentis recentia — листья алоэ древовидного свежие (Aloes arborescentis folium recens — алоэ древовидного лист свежий).
Cormi laterales Aloes arborescentis recentes — побеги боковые алоэ древовидного свежие (Aloes arborescentis cormus lateralis recens — алоэ древовидного побег боковой свежий).
Folia Aloes arborescentis sicca — листья алоэ древовидного сухие (Aloes arborescentis folium siccum — алоэ древовидного лист сухой)
Алоэ древовидное – вечнозелёное суккулентное растение, вид рода Алоэ семейства Асфоделовые ( Asphodelaceae ). Его естественный ареал охватывает Южную Африку — Мозамбик, Зимбабве, Свазиленд и Малави.
Алоэ древовидное. Химический состав. Листья алоэ содержат сумму антраценпроизводных — алоээмодин, С-гликозиды — барбалоин, изобарбалоин, гомонаталоин, алоинозиды А и В; до 20 % смолистых веществ: горечи; полисахариды; кислоту янтарную; следы эфирных масел; концентрируют Са, Se, Li, Zn и др.
Алоэ древовидное. Использование. Алоэ — старинное лечебное средство. В настоящее время широко используют в глазной практике, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при анемии, лучевых поражениях, в стоматологии. Лечебное действие препаратов основано на повышении защитных свойств организма.
Изготавливают следующие препараты алоэ:Читайте также: