МОРФОЛОГІЯ РОСЛИН - галузь ботаніки - наука про форми рослин. В усій своїй простоті, ця частина науки укладає в собі не тільки дослідження зовнішніх форм рослинних організмів, але також анатомію рослин (морфологія клітинки) і систематику (див.), яка є не що інше, як спеціальна морфологія різних груп царства рослин, починаючи від найбільших і кінчаючи самими дрібними: видами, підвидами і т.д. Вираження М. затвердилося в науці переважно з часу знаменитої книги Шлейдена - основи ботаніки ("Grundzuge der Botanik", 1842-1843). У М. вивчаються форми рослин незалежно від їх фізіологічних відправлень на тім підставі, що форма даної чи частини члена рослини мають далеко не завжди одне й те саме фізіологічне значення.
Так напр., Корінь, службовець переважно для висмоктування рідкої їжі і для зміцнення рослини в грунті, бувають повітряним і служить не для зміцнення у грунті, а для поглинання вологи і навіть вуглекислого газу з повітря (орхідні; арфидні, що живуть на деревах і ін ); він же може служити винятково для причеплення до твердого грунту (плющ); стебло, що служить у більшості рослин для проведення рідкої їжі від кореня до іншим частинам рослині, служить у не який для поглинання вуглекислого газу з повітря, тобто приймають на себе фізіологічне відправлення листів, напр. у більшості кактусів, позбавлених листів, у м'ясистих молочайніков та ін Тим не менш нот ніякої можливості зовсім відвернутися від фізіологічної точки зору при вивченні М., тому що зрозуміти і пояснити значення будівлі і форми даного рослинного члена може лише фізіологічне відправлення, що випало на його долю .
Таким чином виділення М. в особливу галузь засновано головним чином на властивості самого розуму людського, на логічній необхідності. З морфологічної точки зору рослина, як і тварина, складається не з органів, а з членів, що зберігають головні риси своєї форми і будівлі, не дивлячись на те відправлення, що може випасти на їхню долю. Основним теоретичним принципом М. є так званий мотаморфоз рослин. Навчання це висловлено вперше у визначеній формі знаменитим Гете в 1790 р., втім, тільки щодо вищих квіткових рослин. Мотаморфоз цей чи перетворення залежить від того, що всі частини кожної рослини побудовані з одного і того ж організованого матеріалу, а саме з клітинок. Тому форми різних частин коливаються тільки між відомими, більш-менш широкими межами. Оглядаючи все безліч рослинних форм, ми відкриваємо, що всі вони побудовані на підставі двох головних принципів, саме - принципу повторюваність і принципу пристосовності. Перший полягає в тому, що в кожній рослині одні і ті ж члени дійсно повторюються. Це стосується як найпростіших, елементарних членів, так і самих складних. Перш за все ми бачимо повторюваність самих клітинок: уся рослина складається з клітинок, потім повторюваність тканин: ми зустрічаємо одні і ті ж тканини всюди, і в корені, і в стеблі, і в листі і т.д. Те ж помічається і дотично складних членів міжвузлів, вузла, листа. Пристосовність полягає в модифікації повторюваних членів з метою пристосування до фізіологічним відправленням і до навколишніх умов. Комбінації цих двох принципів і визначає те, що названо мотаморфозом. Таким чином мотаморфоз рослин є повторюваність членів даного порядку, що змінюються на підставі принципу пристосовності.
Вивчення М. і установлення як загальних усім рослинам правил у загальній М., так і приватних правил, що відносяться до різного порядку групам рослинного царства в приватної чи спеціальної М., виробляється допомогою наступних способів:
1) порівняння готових різнойменних членів одного й того ж і різних рослин по зовнішньому і внутрішньому їх будові;
2) історія розвитку або ембріологія,
3) вивчення відхиляються від норми або потворних форм (Тератологія рослин).
Найбільш плідний з цих, способів є ембріологічних, який дав найбільш важливі результати, особливо стосовно нижчих і взагалі спорових рослин.
Рослини, як і всі живі істоти, складаються з клітин. Сотні клітин однакової форми і з однаковою функцією утворюють тканину, з кількох тканин складається орган. Основними органами рослини є коріння, стебла та листя, кожен з них виконує цілком певну функцію. Важливими органами, призначеними для розмноження, є квітки, плоди та насіння.
Коріння
У коренів дві основні функції: перша - живити рослина, друга - закріплювати його в грунті. Дійсно, коріння поглинають із землі воду і розчинені в ній мінеральні солі, таким чином вони забезпечують стале постачання рослини вологою, що необхідно як для його виживання, так і для його зростання. Ось чому так важливо, щоб рослина не зів'яли і не засохло, регулярно поливати його в спекотне та посушливе час.
Видима зовні частина кореня - це зростаюча гладка без волосків частина, в якій відбувається максимальне зростання. Точка зростання покрита тонкою захисною оболонкою, кореневим чехликом, який полегшує проникнення кореня в землю. Усмоктувальна зона, що знаходиться недалеко від точки зростання, призначена для того, щоб всмоктувати воду і мінеральні солі, необхідні рослині, вона покрита густим пушком, який легко розгледіти за допомогою збільшувального скла і який складають найтонші корінці, звані кореневими волосками. Провідна зона коренів виконує функцію перенесення елементів живлення. Крім того, у них є і функція підтримки, вони міцно закріплюють рослину в грунті. Форма, розміри, будову та інші особливості коренів тісно пов'язані з цими функціями і, звичайно ж, змінюються залежно від того середовища, в якій їм доводиться розвиватися. Звичайно корені бувають підземними, але зустрічаються водні і повітряні.
Коріння навіть у рослин одного виду бувають самої різної довжини, яка залежить від типу грунту і від кількості міститься в ній води. У будь-якому випадку коріння набагато довше, ніж ми думаємо, особливо якщо брати до уваги і самі тоненькі кореневі волоски, чиє призначення - поглинати; загалом, кореневої апарат розвинений набагато сильніше, ніж яка перебуває на поверхні землі надземна частина рослини.
Стебло
Основні функції стебла - підтримка надземної частини і зв'язок між кореневою системою та листям, при цьому стебло регулює рівномірний розподіл поживних речовин по всіх внутрішніх органів рослини. На стеблі там, де прикріплюються листя, видно іноді досить помітні потовщення, які називаються вузли, частина стебла між двома вузлами називається міжвузля. Стебло в залежності від його щільності має різні найменування:
- Стебло, якщо він не дуже щільний, як у більшості трав'янистих рослин;
- Соломина, якщо він порожній і розділений, як у злаків, добре видними вузлами. Зазвичай у такому стеблі багато кремнезему, що збільшує його міцність;
- Стовбур, якщо він деревне і розгалужений, як у більшості дерев; або ж деревне, але не розгалужений, з листям на верхівці, як у пальм.
У залежності від щільності стебла рослини поділяються на:
- Трав'янисті, у яких ніжний, не здерев'янілих стебло;
- Напівчагарникові, у яких стебло дерев'яніє стовбур тільки в підстави;
- Чагарникові, у яких всі гілки одревесневшие, гілкуються від самого заснування;
- Деревні, у яких стовбур повністю здерев'янілих, у нього є центральна вісь (власне стовбур), що розгалужується тільки у верхній частині.
У залежності від тривалості життя, яка пов'язана з життєвим циклом, трав'янисті рослини зазвичай поділяються наступним чином:
- Однорічні, або однорічники, якщо вони ростуть тільки один рік і гинуть після того, як відцвітуть, дадуть плоди і розсіють насіння;
- Дворічні, або двулетники, якщо вони ростуть два роки (звичайно в перший рік у них з'являється тільки розетка листя, на другому році вони цвітуть, дають плоди, потім засихають);
- Багаторічні, або багаторічники, якщо живуть більше двох років, зазвичай кожен рік цвітуть і дають плоди, і «відпочивають», тобто у них в холодні або посушливі часи відмирає надземна частина, але підземна частина рослини залишається живою. Є рослини, у яких частина стебла може змінюватися і перетворюватися на справжній запасающий орган. Зазвичай це підземні стебла, які служать для вегетативного розмноження, а також для збереження рослини в несприятливий для росту період. Найвідоміші з них - це бульби (як у картоплі), кореневища (ірис) і цибулини (нарцис, гіацинт, цибуля).
Листя
У листя багато різних функцій, головна - це вже згадуваний фотосинтез, тобто хімічна реакція в тканині листа, за допомогою якої створюються не тільки органічні речовини, але і кисень, який необхідний для життя на нашій планеті. Зазвичай лист складається з черешка, листкової пластинки більш-менш широкої, яку підтримують жилки, і прилистки. Черешок з'єднує лист зі стеблом. Якщо черешка немає, то листя називаються сидячими. Всередині листа знаходяться судинно-волокнисті пучки. Вони тривають у листовій пластинці, розгалужуючись, утворюють густу сітку з жилок (нервація), по яких циркулює сік рослини, крім того вони підтримують платівку, надаючи їй міцність. Грунтуючись на розташуванні основних жилок, розрізняють різні типи жилкування: пальчасто, пір'ясте, паралельне і дугонервное. У листової пластинки в залежності від того, якому рослині вона належить, буває різна щільність (тверді, соковиті і т. д.) і абсолютно різні форми (округла, еліптична, ланцетовидні, стріловидна і т. д.). І край листової пластинки отримує свою назву в залежності від своєї будови (цілісний, зубчастий, пилчасті, лопатевої і т. д.). Якщо виїмка доходить до центральної жилки, то лопаті стають незалежними і можуть набути форми листочків, в такому випадку листя називаються складними, вони, у свою чергу, поділяються на пальчастоскладні, перисто-складні і так далі.
Квітки
Краса і оригінальність форм і забарвлення квіток мають цілком певну мету. Всім цим, тобто виробленими століттями хитрощами і пристосуваннями, природа час від часу постачає квітка тільки для того, щоб його рід продовжувався. Квітка, у якого є чоловічі і жіночі органи, для досягнення цієї мети має пережити два найважливіших і найнеобхідніших процесу: запилення і запліднення. Зазвичай у вищих рослин квітки двостатеві, тобто в них є і чоловічі і жіночі органи. Тільки в деяких випадках підлоги розділені: у дводомних, наприклад у верби, гостролисту і лавра, чоловічі і жіночі квітки знаходяться на різних екземплярах, а у однодомних, наприклад у кукурудзи та гарбуза, на одній рослині окремо розміщуються і чоловічі і жіночі квітки. Насправді, всі частини, з яких складається квітка, являють собою різні видозміни аркуша, які відбулися для того, щоб виконувати різні функції.
Над квітконосом можна помітити потовщення, зване квітколоже, на якому розташовуються різні частини квітки. Подвійний, або простий, оцвітина являє собою зовнішню і найбільш помітну частину квітки, оцвітина в прямому сенсі цього слова охоплює репродуктивні органи і складається з чашечки та віночка. Чашечка складається з листочків, звичайно зелених, званих чашолистки, їхнім завданням особливо в той період, коли квітка знаходиться в стадії бутона, є захист внутрішніх деталей. Коли чашолистки спаяні між собою, як у гвоздики, чашечка називається сростнолепестние, а коли вони розділені, наприклад, як у троянди, чашка раздельнолепестная. Чашечка рідко опадає, а в деяких випадках вона не тільки зберігається, але і розростається, щоб краще виконувати свою захисну функцію. Віночок - другий елемент оцвітини - складається з пелюсток, зазвичай яскраво забарвлених і іноді приємно пахнуть. Основна їх функція - це залучення комах для того, щоб полегшити запилення і відповідно розмноження. Коли пелюстки між собою більш-менш спаяні, віночок носить назву зрослопелюстковий, а якщо вони розділені, то раздельнолепестного. Коли ж немає явної відмінності між чашечкою і віночком, як, наприклад, у тюльпана, оцвітина називається простим венчіковідний, а сама квітка простим. Репродуктивний чоловічий апарат квітки, або андроцей, складається з різної кількості тичинок, що складаються з стерильного, тонкого і витягнуту стеблинки, званого тичінковой ниткою, на верхівці якої перебуває пильовик, в ньому містяться мішечки з пилком. Квітковий пилок, запліднює чоловічий елемент, зазвичай жовтого або оранжевого кольору.
Репродуктивний жіночий апарат квітки, або гинецей, утворений одним або кількома маточками. Кожен з них складається з нижньої порожнистої і роздутою частини, званої зав'язь, що містить один або кілька семязачатков, верхня ниткоподібна частина носить назву стовпчик, а його верхівка, призначена для збору та утримання пилкових зерен, називається рильце.
Квітки на рослині можуть розташовуватися по одному, на верхівці або в пазухах гілок, але частіше вони об'єднуються в групи, так звані суцвіття.
Серед суцвіть найбільш звичайними є наступні: суцвіття, утворені квітками на квітконіжках: пензель, наприклад, гліцинія, волоть (бузок), парасольку (морква) і щиток, як у груші. Суцвіття, утворені бесстебельковимі, тобто сидячими квітками: колос (пшениця), сережка (ліщина), кошик (маргаритка).
Запилення
Дуже часто вітер, вода, комахи та інші тварини беруть мимовільну участь у найважливішій операції запилення, необхідного для розмноження рослин. Численні комахи, наприклад, бджоли, джмелі і метелики в пошуках нектару, цукристого речовини, що знаходиться в нектарника, розташованих у внутрішній частині багатьох квіток, сідають на квітки. Коли вони зачіпають тичинки, то з дозрілих пиляків на них потрапляє пилок, і вони переносять її на інші квіти, де пилок потрапляє на рильце. Так відбувається запліднення. У яскравого забарвлення, привабливої форми і у аромату квіток є цілком певна функція залучення комах-запилювачів, які переносять пилок з однієї квітки на іншу.
Пилок, особливо дуже легку, якої буває дуже багато у рослин з маленькими квітками без віночка, отже, не привабливих для комах, переносить і вітер. Саме ця пилок, що переноситься у величезних кількостях по повітрю, буває причиною більшості весняних алергій.
Плоди і насіння
Після запліднення стінки зав'язі зазнають глибокі зміни, дерев'яніють або стають м'ясистими, вони утворюють плід (або околоплодник, насінники), в той же час розвиваються і семязачатки. Накопичуючи запас поживних речовин, вони перетворюються на насіння. Часто, коли плід доспіє, він буває смачним, м'ясистим, яскраво забарвленим і приємно пахне. Цим він приваблює тварин, з'ївши його, вони допомагають поширенню насіння. Якщо плід не яскраво пофарбований і не м'ясистий, значить, його насіння будуть поширюватися по-іншому. Наприклад, у плода лугового кульбаби є легкі пушинки, нагадують маленький парашут, а у плодів клена і липи є крильця і вони легко переносяться вітром; в інших плодів, наприклад, реп'яха є гачки, якими вони чіпляються за шерсть овець і за одяг людини.
Серед м'ясистих плодів найбільш відомими є кістянка, всередині неї знаходиться одне насіння, захищене околоплодником (вишня, слива, маслина), і ягода, в якої зазвичай багато насіння і вони занурені безпосередньо в м'якоть (виноград, помідор).
Сухі плоди зазвичай поділяються на розкривні (розтріскуються) і нераскривающіеся (розтріскується) залежно то того, розкриваються вони самостійно, дозрівши, або ж ні. Наприклад, до першої групи належать боби, або стручки бобових (горох, квасоля), листівки (левкой, редис, бурачок), коробочка (мак) і сім'янка (борець). У плодах другої групи завжди знаходиться одне насіннячко, практично спаяне з самим плодом. Найбільш відомі приклади - це зернівка у злакових, крилатка у клена і в'яза і сім'янка з чубчиком у складноцвітих.
Усередині плоду знаходиться насіння, в якому є зародок, практично майбутнє рослина в мініатюрі. Потрапивши в грунт, де насіння може прорости, воно виходить зі стану спокою, в якому воно іноді може перебувати навіть кілька років, і починає сходити. Таким чином, насіння завершує виконання своєї функції, тобто захисту та харчування паростка, який не міг самостійно існувати, і починається нове життя.
Під зовнішнім захисним шаром, званим шкіркою (оболонкою), ясно видно стеблинка з двома зародковими листочками, які називаються сім'ядолі, в них великий запас поживних речовин, корінець і сім'ябрунька (семязачаток).
При проростанні насіння зазнає різні зміни: спочатку розвивається корінець, що подовжується в землі, а потім маленька нирка, сім'ядолі поступово віддають свої запаси і потроху рослина починає набувати свою форми, розвиваючи три основні органу - корінь, стебло і листок.