Лист: жилки, устьица, транспирация и фотосинтез
Свяжем внутреннее строение листа с газообменом и переносом веществ, отделим испарение воды от фотосинтеза и разберём световые и теневые листья.
Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс
Архепластидные, или «растения»
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Морфология листа: пластинка, основание, черешок, прилистники, простые и сложные листья
- Жилкование, листорасположение, листовая мозаика и метаморфозы
- Эпидерма, устьица, мезофилл, пигменты, пластиды и жилки
- Световые и теневые листья; транспирация, газообмен, фотосинтез и листопад
- Опыты с пигментами, крахмалом, выделением кислорода и лабораторная анатомия листа
Как это устроено
Описание листа начинается с частей: пластинка, основание, иногда черешок и прилистники. Лист может быть простым или сложным, жилкование и расположение на стебле различаются. Листовая мозаика уменьшает затенение соседних листьев, но конкретная форма определяется развитием побега и условиями. Колючка кактуса — видоизменённый лист, усик гороха может быть видоизменением части листа; сходная функция зацепления не делает оба органа стеблями.
На поперечном срезе типичного листа видны эпидерма, мезофилл и жилки. Клетки мезофилла с хлоропластами поглощают свет; воздушные пространства помогают движению газов; жилки поставляют воду и уносят продукты фотосинтеза. Устьица могут открываться и закрываться в зависимости от состояния замыкающих клеток. Световой лист часто отличается от теневого, но нет одного неизменного набора размеров для всех видов.
При кислородном фотосинтезе энергия света помогает образованию органических веществ из CO₂; кислород выделяется из воды в световых реакциях. Упрощённое уравнение полезно, но не показывает множество промежуточных этапов. Растение одновременно дышит: в клетках сохраняется потребность в энергии и ночью, когда фотосинтез без света прекращается. Учебный опыт с пузырьками водного растения показывает выделение газа, но без контроля и подтверждения состава не измеряет точную скорость всего фотосинтеза.
Транспирация создаёт часть тяги для движения воды, влияет на охлаждение листа и баланс воды. Она не равна дыханию и не означает, что растение «потеряло всю воду». Листопад связан с формированием отделительного слоя, переносом части веществ в другие органы и действием внешних условий. Опыт по обнаружению крахмала после освещения требует контрольного участка и правильной подготовки листа; самостоятельно использовать горячий спирт дома нельзя.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Листовая пластинка
Обычно уплощённая часть листа, участвующая у зелёных растений в поглощении света и газообмене.
Пример: Широкая пластинка клёна отличается от узкой пластинки злака.
- Черешок и прилистники
Черешок соединяет пластинку со стеблем у черешкового листа; прилистники — дополнительные образования у основания листа некоторых видов.
Пример: У фасоли есть прилистники; у многих злаков лист сидячий с влагалищем вместо заметного черешка.
- Простой и сложный лист
Простой лист имеет одну пластинку, пусть даже рассечённую; сложный состоит из нескольких листочков на общем основании.
Пример: У клёна лист простой лопастный, у рябины — сложный с отдельными листочками.
Важно: Отдельный листочек сложного листа не равен самостоятельному листу с пазушной почкой.
- Жилка
Проводящий пучок листа с окружающими опорными тканями, обеспечивающий транспорт и поддержку пластинки.
Пример: По жилкам вода поступает в лист, а продукты фотосинтеза могут выводиться из него.
- Листорасположение
Порядок прикрепления листьев к стеблю, например очерёдный, супротивный или мутовчатый.
Пример: У берёзы листья обычно расположены очерёдно.
- Эпидерма
Наружная покровная ткань молодого листа, защищающая его и содержащая специализированные клетки, включая замыкающие клетки устьиц.
Пример: На готовом препарате нижней эпидермы листа можно увидеть устьица.
- Устьице
Отверстие в эпидерме листа, регулируемое замыкающими клетками, через которое происходят газообмен и выход водяного пара.
Пример: При открытых устьицах CO₂ может поступать к фотосинтезирующим клеткам, а вода — испаряться.
Важно: Устьице не действует как односторонняя «дверь для кислорода»: движение газов определяется условиями и градиентами.
- Мезофилл
Внутренняя фотосинтезирующая ткань листа между покровными слоями, часто включающая столбчатую и губчатую части.
Пример: Клетки столбчатого мезофилла типичного листа содержат много хлоропластов.
- Хлорофилл
Зелёный пигмент фотосинтетических систем, поглощающий часть света и участвующий в превращении его энергии.
Пример: Хлорофилл в хлоропластах листа поглощает прежде всего красный и синий свет.
- Фотосинтез
Совокупность процессов, в которых энергия света используется для образования органических веществ из CO₂ и других исходных веществ; при кислородном фотосинтезе вода служит источником электронов и выделяется кислород.
Пример: Зелёный лист берёзы на свету может создавать сахара и выделять кислород.
- Транспирация
Испарение воды растением, главным образом через устьица листьев, связанное с движением воды и теплообменом.
Пример: В сухом и ветреном воздухе потеря воды листом может увеличиться при прочих равных условиях.
Важно: Устьица регулируют процесс; фактическая скорость зависит также от влажности, температуры и запаса воды.
- Световой и теневой лист
Листья одного или разных растений, развившиеся при различной освещённости и нередко отличающиеся толщиной, анатомией и физиологическими свойствами.
Пример: У одного дерева верхние открытые солнцу листья могут быть толще нижних затенённых.
- Листопад
Отделение листьев после формирования зоны отделения и последовательных изменений тканей; у многих растений связан с сезонностью и балансом ресурсов.
Пример: Осенью берёза сбрасывает листья после подготовки к зимнему периоду.
Важно: Не всякое пожелтение и опадение листа вызвано одной только низкой температурой.
Пример по шагам
Под листом появилась влага. Ученик сказал: «Это доказательство, что лист дышит только водой и не фотосинтезирует». Почему вывод неверен?
- Влага может быть связана с транспирацией — потерей водяного пара, а не с прекращением фотосинтеза.
- Дыхание, фотосинтез и транспирация — разные процессы, которые могут происходить одновременно.
- Для вывода о фотосинтезе нужны отдельные измерения или опыт с контролем.
Вывод: Наблюдаемая влага не отменяет фотосинтез и не доказывает отсутствие газообмена; требуется различать процессы.
Практическая работа
Сравнение листьев и готового среза
- На заранее предоставленных листьях или фотографиях сравните пластинку, черешок, жилкование и расположение на побеге; по наличию пазушной почки отличайте лист от листочка сложного листа.
- На готовом микропрепарате найдите эпидерму, мезофилл, жилку и устьица, если они различимы; подпишите масштаб и условия окраски.
- Сравните листья из хорошо освещённой и затенённой частей одного растения, отметив, что различие одного листа не доказывает универсальное правило для всех видов.
Что можно заключить: Внешнее и внутреннее строение связано с функциями, но связь проверяют с учётом вида, стадии и условий развития.
Безопасность: Не используйте горячий спирт, йод или острые лезвия самостоятельно; микропрепараты готовит учитель или используют готовые.
Практическая работа
Изучение морфологии листа на живых объектах или гербарных образцах
- На подписанных живых растениях или гербарии найдите основание листа, черешок, пластинку, жилки и прилистники только там, где они действительно имеются.
- Сравните простой и сложный лист и различите листочек сложного листа с отдельным листом по месту почки на побеге; запишите вид и ракурс каждого образца.
- Составьте таблицу формы пластинки, края и жилкования, отдельно указав, что по сухому листу нельзя непосредственно измерить фотосинтез или испарение воды.
Что можно заключить: Морфология листа разнообразна, а листочек сложного листа не равен самостоятельному листу; функцию нельзя полностью вывести из формы.
Безопасность: Не срывайте листья охраняемых видов и не используйте ядовитые растения без подготовки учителя; работайте с разрешёнными образцами.
Практическая работа
Типы и формулы листорасположения
- На подписанных побегах с сохранёнными узлами отметьте место прикрепления каждого листа, не считая листочки одного сложного листа отдельными узлами.
- Различите очередное, супротивное и мутовчатое расположение на конкретных образцах; для спирального побега проследите линию последовательных листьев и посчитайте обороты и листья до повторения положения.
- Запишите формулу листорасположения лишь для побега с достаточно сохранённой последовательностью, а для неполного гербария оставьте вывод неопределённым.
Что можно заключить: Листорасположение описывают относительно узлов и последовательности роста, поэтому один изолированный лист не позволяет получить формулу.
Безопасность: Используйте разрешённые побеги или качественные серии фотографий, не обламывайте ветви городских и охраняемых растений.
Практическая работа
Исследование анатомии листа с помощью светового микроскопа
- На готовом подписанном поперечном срезе листа найдите верхнюю и нижнюю поверхности, эпидерму, мезофилл и проводящий пучок; запишите ориентацию и масштаб.
- На отдельном препарате эпидермы укажите устьице и замыкающие клетки только при достаточном разрешении; сопоставьте с рыхлой и более плотной областями мезофилла выбранного вида.
- Составьте схему маршрутов CO₂, водяного пара и воды, различая видимые структуры и физиологические потоки, которые нельзя измерить одним неподвижным срезом.
Что можно заключить: Срез раскрывает расположение тканей листа, но скорость фотосинтеза и транспирации требует отдельных измерений.
Безопасность: Работайте с готовыми препаратами под руководством учителя; не готовьте тонкие срезы лезвием самостоятельно.
Практическая работа
Изучение метаморфозов листа
- По подтверждённым изображениям кактуса, гороха и луковицы сравните колючку листового происхождения, листовой усик и мясистую запасающую чешую; не называйте любую колючку листом без видового источника.
- Для каждого примера найдите место прикрепления, связь с побегом и обычным листом родственной формы, если она известна; отделите гомологию от внешнего сходства функций.
- Составьте таблицу «исходный орган — изменение — функция — доказательство происхождения», указав альтернативу: шип побегового или прилистникового происхождения.
Что можно заключить: Похожая защитная форма может происходить из разных органов, поэтому метаморфоз листа устанавливают по развитию и положению.
Безопасность: Используйте фотографии и муляжи; не трогайте колючие, ядовитые или охраняемые растения руками.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.