植物学第三章第三节叶

植物的叶,叶的功能,叶的形态,双子叶植物叶片的结构,单子叶植物叶片的结构,本 节 要 点,叶片的结构与生态环境的关系,叶的衰老与脱落,叶的功能,光合作用 蒸腾作用 气体交换 吸收作用 繁殖作用,二、叶的基本形态,叶由叶柄、叶片和托叶三部分组成。具有叶片、叶柄和托叶三部分的叶称为完全叶，缺少其中任一部分或两部分的称为不完全叶。,叶 片,叶片通常扁平、宽大而呈绿色，可分为叶尖、叶基和叶缘等部分。叶的光合作用和蒸腾作用，主要是通过叶片进行的。叶片中分布着大小不同的叶脉，居中最大的为主脉。主脉的分枝为侧脉，其余较小的称细脉。细脉末端称为脉梢。叶脉的分布方式称为脉序。脉序一般可分为网状脉序和平行脉序。叶脉有支持叶片伸展和输导水分和营养物质的功能。,叶 柄,叶柄是连接叶片和茎的部分。内有维管束，它是茎、叶之间物质运输的通道。叶柄能支持叶片伸展，并可扭曲生长，从而改变叶片的位置和方向，使各叶片不致互相重叠，以充分接受阳光。这种特性，称为叶的镶嵌性。 其最外边是表皮,表皮内方有几层厚角组织,厚角组织以内是基本组织和维管束,维管束的排列方式多半为半环形,缺口向上,木质部位于韧皮部的上方.,托 叶,托叶是叶柄基部的附属物，通常成对而生。棉花的托叶为三角形；苎麻的托叶为薄膜状，对幼叶有保护作用；豌豆的托叶大而呈绿色，可进行光合作用；荞麦的托叶二片合生如鞘，包围着茎，称为托叶鞘。,禾本科植物的叶,禾本科植物的叶由叶片和叶鞘两部分组成。 叶舌 叶耳 叶颈,单叶与复叶,羽状复叶 掌状复叶 三出复叶 单身复叶,叶 序,互生 对生 轮生 簇生,三、叶的发生与生长,叶的发生开始得很早，当芽形成时，在茎的顶端分生组织的一定部位上，产生许多侧生的突起，这些突起就是叶分化的最早期，称为叶原基。在叶原基形成幼叶的过程中，首先是顶端生长，使叶原基迅速伸长呈锥形，然后是边缘生长，形成叶的雏形，分化出叶片、叶柄和托叶几部分。如果是具托叶的叶，则托叶分化最早，且生长迅速；叶片的分化次之；叶柄的分化最晚。当叶片各部分形成之后，细胞仍继续分裂和长大（居间生长），直到叶片成熟。,四、叶的解剖结构,（一）叶柄的结构,（二）叶片的结构,叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。,叶表面的初生保护组织，由表皮细胞、气孔器、排水器和表皮毛等附属物组成。 表皮细胞占的份量最大，其外壁角化，并形成角质层。 气孔器由一对肾形保卫细胞组成，有的植物在保卫细胞外侧还有副卫细胞。,1 表 皮,叶片表皮,夹竹桃气孔窝,2 叶 肉,由含大量叶绿体的薄壁细胞组成，是叶进行光合作用的主要部分。 根据叶肉分化的情况，分为背腹叶和等面叶。 背腹叶的叶肉分化为栅栏组织和海绵组织，栅栏组织近上表皮，含叶绿体多；海绵组织近下表皮，排列较疏松，细胞含叶绿体较少。 等面叶的叶肉不分化为栅栏组织和海绵组织，或上、下表皮内侧均有栅栏组织，中部为海绵组织。,女贞叶片横切,叶片结构,3 叶 脉,由分布在叶片中的维管束及其周围的有关组织组成，起支持和输导作用。 在叶中央的一条粗大叶脉称为主脉（或中脉） 其分支称侧脉，侧脉的分支称细脉，细脉的末梢称脉梢。叶脉愈细，其结构愈简单。 主脉的结构含有一个或几个维管束，通常由木质部、韧皮部和维管束鞘组成，木质部近叶的上表皮，韧皮部近下表皮。,（三）禾本科植物叶片的解剖结构特点,有表皮、叶肉和叶脉三部分。,1 表 皮,上、下表皮的组成稍有不同：上表皮由长细胞、短细胞、泡状细胞和气孔器有规律地排列而成，下表皮没有泡状细胞。,长细胞:排成纵列，侧壁弯曲，外壁角化并硅化； 短细胞:（硅细胞和栓细胞）分布在长细胞之间。 泡状细胞:是一些大型的薄壁细胞，成组分布于两条叶脉之间的上表皮，其功能与叶片的内卷和展开有关。 气孔器:分布在长细胞之间，由一对哑铃形的保卫细胞和一对菱形或半球形的副卫细胞组成。上、下表皮的气孔器数目相差不大。,2 叶 肉,没有栅栏组织和海绵组织之分化，由同形 的细胞组成，属于等面叶。 叶肉细胞形状不规则，细胞壁向内皱褶， 形成“峰、谷、腰、环”的多环结构。,禾本科植物叶片,禾本科植物叶片,3 叶 脉,禾本科植物的叶具平行脉。 叶脉维管束为有限外韧维管束，其结构由韧皮部、木 质部和维管束鞘组成。 维管束鞘由一层薄壁细胞(C4植物）或两层细胞(C3植 物)，外层为薄壁细胞，内层为厚壁细胞组成。 较大的叶脉，其维管束上、下方常有厚壁组织与表皮 相连。,五、叶的形态结构与生理功能以及与生态条件的关系,各类植物在生态上，根据它们和水的关系，被区分为旱生、中生、湿生和水生植物；又根据叶受光照强弱的不同，被分为阳地植物和阴地植物。,旱生植物叶,通常植株矮小，根系发达，叶小而厚，或多茸毛。叶的表皮细胞壁厚，角质层发达。有些种类有气孔窝。一般栅栏组织层次较多，海绵组织和胞间隙却不发达。机械组织较多。另一类旱生植物是所谓的肉质植物，叶肥厚多汁，有发达的薄壁组织，贮存了大量水分；细胞液浓度高，保水力强。,水生植物叶,叶小而薄,表皮细胞壁薄,无角质层或角质层很薄,无气孔,叶肉不发达,无栅栏组织和海绵组织的分化,细胞间隙较大,有气室形成,机械组织很不发达,维管组织退化。,阳地植物叶,叶片较厚,较小, 角质较厚,栅栏 组织和机械组 织发达,叶肉细 胞间隙较小.,阴地植物叶,阴地植物的叶大而薄,角质层薄,栅栏组织不发达,细胞间隙较大,海绵组织发达, 叶绿体较大.,六、离层和落叶,多数植物有落叶现象。落叶是植物对环境适 应的一种正常生理现象。落叶在结构上的原 因是由于在叶柄基部产生了离层。,离层和落叶： 离区：木本落叶植物在落叶之前，靠近叶柄基部分裂出数层较为扁小的薄壁细胞，它们横隔于叶柄基部，称为离区 离层：在离区形成后，在其范围内，一部分薄壁细胞的胞间层发生粘液化而分解或初生壁解体，形成离层。保护层：离层形成后，叶受重力或外力作用时，叶便从离层处脱 落,在离层的下方发育出木栓细胞，逐渐覆盖整个断痕，并与茎部的木栓层相连。这个由木栓细胞所形成的覆盖层称为保护层,第四节 营养器官之间的相互联系和互相影响,一、根、茎、叶之间维管系统的联系 二、营养器官之间主要生理功能的相互联系,一、根、茎、叶之间维管系统的联系,茎叶联系 叶迹与叶隙 茎芽联系（茎与分枝联系） 枝迹与枝隙 茎根联系 茎根过渡区,叶迹 叶隙 (leaf gap) 叶迹从茎的维管柱上分出向外弯曲后，维管柱上，既叶迹上方出现一个空隙，并由薄壁组织填充，这个区域称为叶隙,枝迹（branch trace）茎维管柱上的分枝，通过皮层进入枝的部分，称为枝迹 枝（branch gap）： 枝迹伸出后，在它的 上方留下的空隙，而 由薄壁组织填充的区 域,根茎过渡区,过渡区（transition region 或transition zone） 在植物幼苗时期的茎和根相连的部分，出现各自双方各自的特征的过渡，称为根和茎的过渡区，简称过渡区 发生的部位 一般发生在胚根以上的下胚轴的最基部、中部或上部，终止与子叶节上,发生过程 先是维管柱增粗，伴随着维管组织分化，木质部的位置和方向发生一系列的变化，各种植物都有一定的变化方式，茎中的初生维管束和根中的韧皮部经过分化，二者连接起来，完成过渡,二、营养器官之间主要生理功能的相互联系,1、地下部分与地上部分的生长相关性根条比率,植物的地上部分把光合产物和生理活跃性物质输送到根部去利用，而根系从土壤中吸收的水分、矿质和氮素，及其合成的氨基酸等重要物质，又往上部输送，供给地上部分的需要。植物根系与枝叶之间生理上的密切相关，必然导致二者在生长上出现一定的比例关系，即根条比率。,2、主干与分枝的生长相关性 顶端优势,这种顶芽生长占优势、抑制腋芽生长的现象，称为顶端优势。 顶端优势的存在实质上是生长素对腋芽生长活动的抑制作用。主根对侧根也有类似的顶端优势。,变态：长期适应某种特殊的环境条件，在形态、结构或生理功能上发生了非常大的变化，并已成为该种植物的遗传性状。 变态是植物对环境适应性和植物进化的表现。,第五节 营养器官的变态,一、根的变态,（一）贮藏根,由下胚轴和主根发育而来。 根的增粗主要由副形成层产生三生木质部和三生韧皮部之故。,1 肉质直根,萝卜的肉质直根（图示）,2、块 根,由不定根或侧根发育而来，增粗过程也出现三生结构。,地黄的块根,甘薯的块根,1 支持根,一些植物从近茎节上出现不定根伸入土中，能支持植物体的气生根。支持根也可从土壤中吸收水分和矿质营养。玉米的支持根对氨基酸的合成具有重要作用。,（二）气生根,2 攀援根,一些植物的茎柔弱不能直立，茎上生出不定根，以固着上支持物表面而攀缘上升。,3、呼吸根,一些生长在沿海或沼泽地带的植物产生一部分向上生长的根，适宜输送空气称呼吸根。,红树的呼吸根,（三）、寄生根,有些寄生植物的茎缠绕在寄主茎上，它们的不定根形成吸器，侵入寄主体内，吸收水分和无机养料，这种吸器称为寄生根。,菟丝子的寄生根（图示）,二、茎的变态,1、根状茎,根状茎横向生长于土壤之中，外形与根有些相似，但有明显的节和节间，节上有退化的叶和腋芽，腋芽可长成地上枝，同时在节上产生不定根，如竹、莲等。,淫羊藿的根状茎,（一）地下茎的变态,2、块茎,块茎的顶端有一个顶芽，四周有很多芽眼，芽眼着生处为节。,3、鳞茎,鳞茎是部分植物如洋葱的贮藏和繁殖器官。鳞茎的基部有一个节间缩短、呈扁平形态的鳞茎盘，其上部中央生有顶芽，四周有鳞叶重重包着，鳞叶的叶腋有腋芽，鳞茎盘下产生不定根。,球茎是短而肥大的地下茎。荸荠、慈姑的球茎由长入土中纤匐枝顶端发育而来。球茎有明显的节与节间，节上具褐色膜状鳞片叶和腋芽，其顶端有顶芽。,4、球茎,茎匍匐而生，长根长芽，可繁殖成独立个体。如草莓等。,（二）地上茎的变态,1 匍匐茎,2 肉质茎,仙人掌科较为常见。,3、叶状茎,有些植物如叶状树、文竹、昙花等的叶子退化或早落，茎变为扁平或针状，代替叶进行光合作用，这种茎称为叶状茎。,卷须茎,南瓜、葡萄等植物的部分枝变为卷须，用于缠绕其他物体，使植物得以攀援生长，称为茎卷须。,4,卷须茎（图示）,南瓜的卷须茎,5、茎 刺 一些植物如柑橘、山楂、皂荚的部分地上茎变态成刺，具有保护作用。茎刺常位于叶腋，由腋芽发育而来。,皂荚的茎刺,三、叶的变态,1、鳞叶,鳞芽外具保护作用的芽鳞或鳞片；根状茎（如竹、藕）、球茎（荸荠）、块茎（马铃薯）等变态茎上退化的叶-鳞叶或鳞片；百合、洋葱的鳞茎上肉质具贮藏组织的鳞叶,2、叶卷须,有攀缘作用，豌豆复叶顶端的二、三对小叶变成了卷须,3、叶刺,小檗、火棘、仙人掌等的叶变为刺 。,4、叶捕虫器,猪笼草,毛膏菜,捕虫草,猪笼草的叶柄及部分叶片变为囊状，适于捕虫,四、同功器官与同源器官,同功器官即功能相同，形态结构相似，来源不同的变态器官。如茎刺和叶刺、茎卷须和叶卷须等。 同源器官即来源相同，功能和形态不同的变态器官。如茎刺和茎卷须、支持根和贮藏根等。,在观察叶的横切面时，为什么能够同时看到维管组织的横面观和纵面观？ C3植物和C4植物在叶的结构上有何区别？ 为什么说“根深叶茂”？举例说明其间的相互关系。 从树木茎干上作较宽且深的环剥，会导致多数树木的死亡，说明地上部分与地下部分的紧密联系。 营养器官的变态都有哪些类别，请举例说明。,