Кузне́чиковые (лат. ) — надсемейство прямокрылых насекомых подотряда длинноусых с единственным современным одноименным семейством. Более 6800 видов на всех континентах (кроме Антарктиды).
Трахе́я (от др.-греч. — букв. «шероховатое (дыхательное горло)») — орган позвоночных, в том числе человека, являющийся частью воздухоносных путей; расположен между гортанью и бронхами.
Дыхательные пути человека. Трахея и главные бронхи отмечены зелёным.
Основные функции корня
У многих растений корни выполняют особые функции (воздушные корни, корни-присоски).
Кроме основного корня, многие растения имеют боковые и придаточные корни. Совокупность всех корней растения называют корневой системой. В случае, когда главный корень незначительно выражен, а придаточные корни выражены значительно, корневая система называется мочковатой. Если главный корень выражен значительно, корневая система называется стержневой.
Некоторые растения откладывают в корне запасные питательные вещества, такие образования называют корнеплодами.
Корень – вегетативный орган растения, обладающий положительным геотропизмом (растет по направлению силы притяжения), имеющий цилиндрическую форму и радиальную симметрию. До тех пор пока на кончике корня есть верхушечная (апикальная) меристема, корень способен к росту. Ключевое отличие корня от побега в том, что
верхушечная меристема защищена корневым чехликом, который покрывает ее. Запомните также, что на корне никогда нельзя найти листья. Основные функции корня:
Иногда на корнях закладываются придаточные почки – так называют почки, которые закладываются вне типичных мест развития почек (вне пазухи листа и верхушки побега). Из них прорастают побеги, часто называемые корневой порослью или корневыми отпрысками.
Клубеньковые (азотфиксирующие) бактерии объединяются на корнях в особые образования – клубеньки. Эти бактерии способны преобразовывать
атмосферный азот (молекулярное вещество) в азотсодержащие сложные вещества, которые усваиваются растениями. С мицелием грибов корень образует
симбиоз, который называется микориза (или грибокорень).
Корневая система и происхождение корней
Корневую систему образуют в совокупности все корни растения. Она обеспечивает надежное заякоривание растения в почве. У растений встречается три основных типа:
Хорошо выражен, развит главный корень, выделяется на фоне остальных корней. Боковые и придаточные корни не выделяются, занимают по отношению
к главному подчиненное положение. Характерна для двудольных растений: клевера, одуванчика лекарственного, лопуха большого.
Главный корень не развит или быстро отмирает, преобладают придаточные корни, растущие от побега. Корни равнозначны между собой. Мочковатая система характерна для большинства однодольных растений: лук репчатый, злаки. Для некоторых двудольных: подорожник большой, лютик едкий.
Можно отличить главный корень, он выделяется по размеру. Однако, хорошо развиты множественные придаточные и боковые корни. Смешанная корневая
система характерна для клубники, земляники.
Зоны корня
Зоны корня являются отражением его роста и развития. Я всегда говорю учениками, что воображение – это самое важное. Представьте корень, растущий вглубь
почвы. Он сталкивается со множеством проблем и задач, которые зоны корня помогают решать. По мере роста вглубь, зоны корня сменяют друг друга в
направлении роста. Итак, какие же зоны корны выделяют?
Это зона представлена мелкими, быстро делящимися клетками верхушечной (апикальной) меристемы, расположенной на верхушке конуса нарастания. Такие молодые
клетки особенно уязвимы, поэтому с целью защиты зону размножения покрывает корневой чехлик. Его клетки постоянно погибают от соприкосновения с почвой,
образуя слизистый чехол, способствующий росту корня вглубь почвы и снижающий трение о почву.
Корневой чехлик у злаковых растений образуется из меристематических клеток, совокупность которых называется калиптрогеном. У двудольных растений имеется
дерматокалиптроген, из которого помимо корневого чехлика развивается протодерма, из которой далее дифференцируется ризодерма (эпиблема).
В этой зоне поделившиеся “молодые клетки – взрослеют”, набирают цитоплазматическую массу, увеличиваются в размерах. Именно за счет их роста зона деления
корня проталкивается вглубь почвы, что и обеспечивает рост корня.
Здесь происходит дифференцировка клеток, формируются основные типы тканей. Клетки ризодермы (эпиблемы) образуют корневые волоски – волосовидный вырост. Важно отметить, что
корневой волосок это вырост одной клетки. Однако клеток очень много, и в совокупности все их корневые волоски существенно увеличивают площадь всасывания корня.
Врастая в почву, корневые волоски выполняют одну из важнейших функций корня – всасывание воды и растворенных в ней минеральных солей из почвенного раствора. По длине зона
всасывания занимает 1-1,5 см.
По мере роста корня вглубь почвы корневые волоски отпадают, когда-то активная зона всасывания теперь становится другой крайне важной зоной – проведения. По протяженности
зона проведения корня превосходит все остальные: она тянется вплоть до корневой шейки – места перехода корня в стебель, достигает десятков сантиметров.
Пикирование (пикировка) корня
Это удаление верхушки главного корня вместе с зоной размножения. Таким образом садоводы останавливают рост главного корня и стимулируют развитие боковых и
придаточных корней, корневая система получается разветвленной, и растение дает хороший урожай.
Корневое дыхание
В корнях идет процесс дыхания, подобно тому, как и в других органах. Для нормального роста и развития к корню должен поступать свежий воздух, содержащий кислород.
При плохой структуре почвы ее насыщение водой приводит к настоящему кислородному голоданию корней – асфиксии, и далеко не все растения устойчивы к этому явлению.
Есть виды, которые совершенно не переносят затоплений и требуют хорошей аэрации почвы – дуб черешчатый, бук.
Отметьте для себя важность аэрации корней растения, посмотрев на следующий опыт. С помощью груши в левой части рисунка в воду накачивают воздух,
частично растворяющийся в воде – корни получают кислород, растение развивается. Справа корневое дыхание затруднено, развитие растения замедлено, и, если асфиксия
корней продолжится, растение погибнет.
Видоизменения корней
Запасающий орган, в котором складируется крахмал, сахароза, белки, клетчатка, минеральные соли. Формируется корнеплод из главного корня и основания
стебля побега. Корнеплод характерен для двулетних растений: свеклы, петрушки, брюквы, моркови.
В первый год жизни у них формируется корнеплод с запасом питательных
веществ, к осени надземная часть отмирает. Следующей весной растение “оживает” именно благодаря запасу веществ в корнеплоде с прошлого года. На второй год
растения плодоносят и цветут, после чего отмирают полностью.
Представляют собой видоизменения боковых и придаточных корней. Выполняют запасающую функцию. Внешне утолщены и напоминают клубни. Имеются у чистяка,
ятрышника, георгина, батата (сладкий картофель).
Некоторые растения образуют корни в воздушной среде. Воздушные корни встречаются у лиан и эпифитов, растущих в условиях тропиков, где воздух настолько влажный, что из него в буквальном смысле можно всасывать воду, что и делают воздушные корни. Многослойная покровная ткань воздушных корней
подобно губке впитывает воду из влажного воздуха. Имеются у тропических папоротников, орхидеи, монстеры.
Слово эпифиты происходит от греч. ἐπι- — «на»
и φυτόν — «растение», так обозначают растения, прикрепленные или произрастающие на других растениях, при этом совершенно не получающие от них
питательных веществ, то есть явление паразитизма исключается.
Это видоизмененные придаточные корни, выполняющие опорную функцию. Они прикрепляют растения к объектам окружающей внешней среды: стволам деревьев, фасадам
зданий, корни прицепки помогают занять растению наиболее благоприятное с точки зрения освещенности место. Яркий примеры – плющ, ваниль.
Видоизмененные придаточные одревесневшие корни, растут на стволах и ветвях до почвы, у ее поверхности сильно разветвляются, тем самым “подпирая” растение. Придают опору
растению и его ветвям, закрепляют его в почве. Встречаются у тропических растений: баньян, фикус.
Формируются у растений, произрастающих в воде или на болоте, в качестве механизма адаптации к недостаточному снабжению корней воздухом. Они приподнимаются над
поверхностью воды и поглощают воздух. Такие корни имеет болотный кипарис (таксодиум).
Образуются на стволах деревьев для опоры. Могут поддерживать ствол дерева над уровнем воды при затоплениях, укрепляют растение в иле или
песчаном грунте приливной полосы морских побережий. Имеются у пандануса.
Видоизменения корней растений-паразитов, с помощью которых они высасывают питательные вещества из клеток растения-хозяина. Эти корни внедряются в стебли
других растений и поглощают их соки: воду, растворенные в ней минеральные вещества, органические вещества. Имеются у повилики и заразихи. У омелы, погремка
тоже имеются корни-присоски, но они всасывают только воду и растворенные в ней соли.
Бактериальные клубеньки представляют собой видоизмененные боковые корни, которые образуются в результате симбиоза растения и азотфиксирующих бактерий.
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Особенности строения корней
Совокупность корней одного растения называют корневой системой. В состав корневых систем входят корни различной природы. Различают:
Главный корень развивается из зародышевого корешка. Боковые корни возникают на любом корне в качестве бокового ответвления. Придаточные корни образованы побегом и его частями.
Различные части корня выполняют неодинаковые функции и различаются по внешнему виду. Эти части получили название зон.
Переход одной зоны в другую постепенный и условный.
Зоны молодого корневого окончания
Кончик корня снаружи всегда прикрыт корневым чехликом, защищающим нежные клетки меристемы. Чехлик состоит из живых клеток, которые постоянно обновляются. Клетки корневого чехлика выделяют слизь, она покрывает поверхность молодого корня. Благодаря слизи снижается трение о почву, её частицы легко прилипают к корневым окончаниям и корневым волоскам. В редких случаях корни лишены корневого чехлика (водные растения, некоторые растения-паразиты). Под чехликом располагается зона деления, представленная образовательной тканью — меристемой. Если эта апикальная меристема обособлена и образует только клетки корневого чехлика (как у большинства однодольных растений), её называют калиптрогеном.
Клетки зоны деления тонкостенные и заполнены цитоплазмой, вакуоли отсутствуют. Зону деления можно отличить на живом корешке по желтоватой окраске, длина её около 1 мм. Вслед за зоной деления располагается зона растяжения. Она также невелика по протяжённости: составляет всего несколько миллиметров, выделяется светлой окраской и как бы прозрачна. Клетки зоны растяжения уже не делятся, но способны растягиваться в продольном направлении, проталкивая корневое окончание вглубь почвы. В пределах зоны роста происходит разделение клеток на ткани.
Окончание зоны растяжения хорошо заметно по появлению многочисленных корневых волосков. Корневые волоски располагаются в зоне всасывания, функция которой понятна из её названия. Длина её от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В отличие от зоны роста участки этой зоны уже не смещаются относительно частиц почвы. Основную массу воды и питательных веществ молодые корни всасывают с помощью корневых волосков — выростов клеток поверхностной ткани. Они увеличивают всасывающую поверхность корня, выделяют продукты обмена; находятся чуть выше корневого чехлика. Все вместе они создают впечатление белого пушка вокруг корня. У растения, только что вынутого из почвы, всегда можно увидеть прилипшие к корневым волоскам комочки почвы. Они содержат слой протоплазмы, ядро, крупную вакуоль; их тонкие, легко проницаемые для воды оболочки плотно склеиваются с комочками почвы. Корневые волоски выделяют в почву различные вещества. Длина варьируется у разных видов растений от 0,06 до 10 мм. С увеличением влажности почвы образование замедляется; не образуются они и в очень сухой почве. Корневые волоски появляются в виде небольших сосочков — выростов клеток. По прошествии определённого времени корневой волосок отмирает. Продолжительность его жизни не превышает 10—20 дней
Выше зоны всасывания, там, где исчезают корневые волоски, начинается зона проведения. По этой части корня вода и растворы минеральных солей, поглощённые корневыми волосками, транспортируются в вышележащие отделы растения.
Анатомическое строение корня
Уже в самом начале зоны роста корня масса клеток дифференцируется на три зоны: ризодерму, кору и осевой цилиндр.
Эпиблема, или ризодерма — покровная ткань, которой снаружи покрыты молодые корневые окончания. Она содержит корневые волоски и участвует в процессах всасывания. В зоне всасывания ризодерма пассивно или активно поглощает элементы минерального питания, затрачивая в последнем случае энергию. В связи с этим клетки ризодермы богаты митохондриями.
Веламен — многослойная ризодерма, относится к первичным покровным тканям и происходит из поверхностного слоя апикальной меристемы корня. Состоит из пустотелых клеток с тонкими, опробковевшими оболочками.
Экзодерма — опробковевший наружный слой первичной коры, приходящий на смену отмирающей ризодерме.
Первичная кора образована паренхимой, обычно дифференцируется на уровне зоны растяжения. Она рыхлая и имеет систему межклетников, по которой вдоль оси корня циркулируют газы, необходимые для дыхания и поддержания обмена веществ. У болотных и водных растений межклетники коры особенно обширны. Кора является той частью корня, через которую активно проходит радиальный (ближний) транспорт воды и растворённых солей от ризодермы к осевому цилиндру. В тканях коры осуществляется активный синтез метаболитов и откладываются запасные питательные вещества.
Осевой цилиндр представляет собой сложный комплекс из проводящей, образовательной и основной тканей.
У земноводных трахея не разделяется на бронхи (лёгкие начинаются от трахеи) и не у всех обособлена от гортани (у бесхвостых трахея отсутствует; лёгкие начинаются от гортани).
У хвостатых земноводных трахея обычно длинная, с парными хрящиками, которые иногда срастаются. Неравномерно разбросанные небольшие хрящи, которые обычно укрепляют стенки трахеи и иногда соединены между собой по бокам, обнаруживают известную связь с гортанными хрящами, и поэтому им приписывают такое же висцеральное происхождение (предположительно за счёт пятой жаберной дуги), как и последним.
У пресмыкающихся (так же, как у птиц и млекопитающих) трахея хорошо обособлена от гортани и делится на бронхи. Длина трахеи увеличивается с длиной шеи и уменьшается с длиной бронхов. У пресмыкающихся скелет трахеи состоит из полных или неполных хрящевых колец.
Трахея и сиринкс курицы. 1 — трахея; 2 — боковая тимпанальная мембрана; 3 — средняя тимпанальная мембрана; 4 — бронх
У птиц в месте разветвления трахеи на бронхи расположен голосовой орган — сиринкс, или нижняя гортань. Скелет трахеи обычно состоит из цельных окостеневающих колец, нижние из которых участвуют в образовании сиринкса.
Скелет трахеи млекопитающих образован хрящевыми полукольцами (замкнутые кольца есть у бобра, агути, шерстокрыла, лемуров).
Спинная сторона трахеи обычно перепончатая, к ней прилегает пищевод. У китообразных и сирен хрящи трахеи частично сливаются между собой, образуя подобие спирали. Трахея обычно разделяется на 2 бронха в грудной полости. У некоторых животных от трахеи отходит добавочный бронх (зубатые киты, жвачные, свиньи).
Видоизменения и специализация корней
Корни некоторых растений имеют склонность к метаморфозу.
Голова с обособленной вершиной темени, часто сжатой с боков, иногда конусообразной. Лапки четырехчлениковые. Переднеспинка с плоским или выпуклым верхом и плоскими опущенными вниз боковыми лопастями. Надкрылья самца часто с органом стрекотания. Жилкование с резко обособленной RS, в области органа стрекотания сильно изменено. Часто надкрылья и крылья утрачивают летательные функции, но сохраняют, нередко усиленный, орган стрекотания. Яйцеклад самки имеется, за очень редким исключением, длинный, сжатый с боков.
При спаривании самец подвешивает к концу брюшка самки сперматофор. Сперматофор состоит из флакона (основной части) и сперматофилакса (дополнительной части). Флакон покрыт оболочкой, имеет узкую шейку и две укрепляющие лопасти. Внутренняя полость флакона, в которой содержатся сперматозоиды, разделена перегородкой на две части. Сперматофилакс представляет собой липкую массу.
Самец вводит в половое отверстие самки шейку флакона, при этом сам флакон и сперматофилакс остаются снаружи. После спаривания самка обычно медленно поедает сперматофилакс, при этом сперма постепенно перетекает из флакона в яйцевод, после чего самка поедает и флакон. Подвешенный к брюшку самки сперматофор с утяжеляющим его сперматофилаксом затрудняет движение самки и мешает откладке яиц и повторному спариванию. При этом поедание должно быть медленным, иначе сперма не успеет перетечь из флакона в яйцевод.
Большинство хищных и всеядных видов откладывают яйца в землю, погружая в неё яйцеклад. Яйца откладываются поодиночке или же небольшими кучками по 5—10 шт., скреплёнными застывающими выделениями придаточных половых желез. У растительноядных видов яйца чаще всего откладываются на поверхность или внутрь наземной части растения.
Личинки вылупляются весной, за весь жизненный цикл линяют от 4 до 6 раз. После первой линьки появляются зачатки крыльев в виде оттянутых вниз и назад задних нижних углов среднеспинки и заднеспинки. После третьей линьки зачатки крыльев располагаются на спине, принимают треугольную форму и на них появляются продольные жилки. После последней линьки происходит окрыление.
Как правило, личинки и нимфы кузнечиковых отличаются от имаго только размерами и отсутствием нормально развитых крыльев. Но есть виды, личинки которых сильно отличаются по внешнему виду от взрослых. Наиболее сильные отличия наблюдаются при трансформативной мимикрии, то есть когда личинка имеет признаки мимикрии, отсутствующие у имаго.
Переломы трахеи могут возникать в результате ушиба или внезапного сильного вдоха, резко повышающего внутритрахеальное давление воздуха. В первом случае возникают продольные переломы нескольких хрящей по средней линии их дужек, во втором случае происходит разрыв межкольцевой связки. Быстро развиваются гематома и эмфизема средостения, а также нередко — асфиксия. Оказание экстренной помощи в таких случаях заключается в интубации трахеи или нижней трахеотомии.
Стрекотание и слух
Звуковой аппарат располагается на надкрыльях. На правом надкрылье расположено «зеркальце» в виде округлой тонкой прозрачной перепонки, окружённой толстой стридуляционной жилкой, образующей рамку. На левом надкрылье зеркальце непрозрачное, матовое и довольно плотное. Окружающая его стридуляционная жилка толстая с зубчиками. Эта жилка выполняет роль смычка, а «зеркальце» служит резонатором при стрекотании.
При стрекотании кузнечик приподнимает и раздвигает надкрылья, а затем приводит их в вибрирующее движение из стороны в сторону, в результате чего зубчики «смычка» трутся о рамку «зеркальца» правого надкрылья.
Каждый вид кузнечиков имеет специфичный набор издаваемых звуков. В большинстве случаев звуковым аппаратом обладают только самцы, однако есть виды, у которых стрекочут и самки. А у кузнечиков из подсемейства Meconematinae звуковой аппарат отсутствует у обоих полов, поэтому самцы издают лишь слабый стук задними ногами.
Слуховой аппарат находится на голенях передних ног и имеет овальные перепонки, расположенные по обеим сторонам голени и выполняющие функцию барабанных перепонок. Чаще перепонки открыты, у некоторых видов снабжены крышечками, закрывающими перепонки почти полностью. Внутренняя часть слухового аппарата имеет сложную структуру, состоящую из окончаний нервов, чувствительных клеток, мышц и двух ветвей трахей, из которых каждая подходит к своей барабанной перепонке. Благодаря давлению воздуха в трахеях перепонки всегда натянуты.
Тело первых вышедших на сушу растений ещё не было расчленено на побеги и корни. Оно состояло из ответвлений, одни из которых поднимались вертикально, а другие прижимались к почве и поглощали воду и питательные вещества. Несмотря на примитивное строение, эти растения были обеспечены водой и питательными веществами, так как имели небольшие размеры и жили около воды.
В ходе дальнейшей эволюции некоторые ответвления стали углубляться в почву и дали начало корням, приспособленным к более совершенному почвенному питанию. Это сопровождалось глубокой перестройкой их структуры и появлением специализированных тканей. Образование корней было крупным эволюционным достижением, благодаря которому растения смогли осваивать более сухие почвы и образовывать крупные побеги, поднятые вверх к свету. Например, у мохообразных настоящих корней нет, их вегетативное тело небольших размеров — до 30 см, обитают мхи во влажных местах. У папоротниковидных появляются настоящие корни, это приводит к увеличению размеров вегетативного тела и к расцвету этой группы в каменноугольный период.
В семействе кузнечиковых выделяют следующие подсемейства:
Среда обитания и маскировка
Биотопы кузнечиков фантастически разнообразны — от тропических джунглей и пустынь до тундр и высокогорных альпийских лугов. В отличие от других длинноусых прямокрылых, кузнечики обитают открыто на растениях, а не используют норы в почве или дереве.
Очень часто кузнечики имеют внешний вид и окраску, сходную с внешним видом и окраской листьев или других частей растений, на которых живут. Живущий на Малайском архипелаге кузнечик Elimaea poaefolia имеет сильно удлинённое тело, схожее со стеблем растения, на котором он сидит.
Маскировка достигается благодаря сильному расширению надкрылий, а также их специфическому жилкованию. В зависимости от окраски они имитируют или здоровые, или отмирающие и мёртвые листья.
На листоподобных крыльях Cycloptera elegans имеются бурые пятна, напоминающие повреждения листьев паразитическими грибами. У видов Tanusia пятнистость надкрылий имитирует начало разложения листа, а неровные края создают впечатление, что лист объеден или обломан. Так же сильно повреждёнными кажутся листоподобные крылья у Акридоксены (Acridoxena hewaniana).
Некоторые индо-малайские кузнечики, живущие на деревьях, имитируют лишайники. Так, например, Яванская Сатрофилия (Satrophyllia femorata), сидя неподвижно с вытянутыми вперёд усиками и передними ногами на ветке дерева, совершенно сливается с общим фоном покрывающих эту ветку лишайников.
Вопреки распространённому мнению, подавляющее большинство кузнечиков всеядны со склонностью к хищничеству. Фактически, по многим признакам кузнечики сходны с богомолами: такие же охотники-маскировщики, так же схватывают добычу зазубренными передними ногами. Но часть видов питается только растениями. Несколько видов отмечены как сельскохозяйственные вредители. Обычно, из-за низкой, по сравнению с саранчой и кобылками, плотности популяции, вред от них незначителен, но некоторые виды в определённые годы способны формировать различные фазы, подобно саранче, и тогда ущерб от них становится ощутимее.
Типы корневых систем
Запрос «Корневая система» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Придаточные корни (мелкие корешки в стержневой корневой системе) растут непосредственно из стебля. Они отрастают от луковицы (представляющей собой особый стебель) или от садовых черенков.
Трахеи паукообразных и насекомых
Трахеи (псевдотрахея) — органы дыхания насекомых и паукообразных, по-видимому, независимо возникшие у этих групп при переходе к наземному образу жизни. Имеют эктодермальное происхождение (представляют собой впячивание покровов). Трахеи — тонкие, обычно ветвящиеся трубочки с тонкой хитиновой выстилкой, укрепленной более толстыми хитиновыми кольцами. Наружу открываются парными отверстиями — дыхальцами, которые у некоторых насекомых имеют сложный запирательный аппарат, позволяющий регулировать потерю влаги при дыхании. У большинства членистоногих дыхальца расположены на брюшных сегментах, хотя встречаются и на грудных и, реже, головных. Трахеи паукообразных обычно не сливаются и ветвятся относительно слабо, кислород через их стенки поступает в гемолимфу. У насекомых трахеи обычно сливаются (анастомозируют), а их тонкие веточки заходят внутрь отдельных клеток, доставляя кислород к клеткам без участия гемолимфы.