Значение проводящей ткани у растений: Какова роль проводящей ткани в жизни растения?

Какое значение имеет кожа и пробка

Обновлено: 17.12.2022

Стебель дерева состоит из трех основных слоев: наружный (кора), центральный (сердцевина), средний (древесина). Более подробно различают кожицу – верхний слой стебля, который присутствует только у молодых веток. У старых растений кожица сменяется пробкой, под которой находится кора. Внутренним слоем коры является луб. Чуть далее идет камбий – образовательная ткань. А пот камбием – древесина – самый мощный слой.

№ 2. Какое значение имеют кожица и пробка?

Кожица и пробка являются покровными тканями, основная функция которых заключается в защите более глубоких клеток стебля от перепадов температур, излишков влаги и прочих повреждений извне. В пробке находятся чечевички, которые обеспечивают газообмен. В кожице стебля эту функцию выполняют устьица.

№ 3. Где расположен луб и из каких клеток он состоит?

Луб располагается во внутренней коре растения. Он состоит из целого комплекса тканей, куда входят: механическая (лубяные волокна), основная (паренхима) и проводящая (ситовидные трубки и клетки-спутники).

№ 4. Что такое камбий? Где он расположен?

Камбий – это образовательная ткань в корнях и стеблях преимущественно голосеменных и двудольных растений, которая залегает между корой и древесиной, и дает начало проводящим вторичным тканям и обеспечивает прирост их клеток в толщину.

№ 5. Какие слои видны на поперечном срезе стебля при рассматривании невооружённым глазом и с помощью микроскопа?

Невооруженным глазом на поперечном срезе стебля можно увидеть кору, слой камбия, древесину и сердцевину. Микроскоп поможет рассмотреть луб, пробку и кожицу.

№ 6. Что такое годичные кольца? Как они образуются?

Годичные кольца – это тонкие образования из наружного слоя древесины, которые появляются каждый год при росте дерева. Каждое такое кольцо образует две части: наружная часть – плотная и темная, и внутренняя – светлая и рыхлая. Образуются кольца за счет нарастания новых клеток. Весной и летом это происходит быстрее, осенью и зимой – медленнее.

Стр. 52

Что можно определить по годичным кольцам? Почему у многих тропических растений годичных колец не видно?

По количеству годичных колец можно определить возраст дерева. А по их толщине – условия, в которых оно произрастало. Если дерево росло в условиях достаточной влажности, света и питательных веществ, то кольца будут широкие. Если в темном месте, при засушливом климате и постоянных перепадах температуры, то кольца будут тонкие.

Стр. 52

№ 1. Рассмотрите чечевички на ветвях бузины, черёмухи, дуба и других деревьев и кустарников.

Через чечевички на ветках бузины, черёмухи, дуба и других деревьев и растений происходит газообмен: растение получает чистый воздух из окружающей среды и уже отработанный воздух выводит наружу.

№ 2. Определите возраст какого-либо спиленного дерева по годичным кольцам. Сделайте рисунок спила. Укажите на рисунке сторону, которая у дерева была обращена к северу.

По годичным кольцам возраст спиленного дерева равен 25 годам (25 колец). На срезе четко видно, что там, где годичные кольца тонкие, а сердцевина ближе к краю, эта сторона дерева была обращена к северу.

«В природе все мудро продумано и устроено, всяк должен заниматься своим делом, и в этой мудрости — высшая справедливость жизни» — Леонардо да Винчи.

Механические ткани это опора и каркас растения, как скелет у человека. Они пронизывают все части растения, для того чтобы растение было способно противостоять смещению центра тяжести: нагрузкам на сжатие, изгиб и растяжение.

Отметьте, что механические ткани возникли у первых наземных растений — риниофитов (устар. — псилофитов) — называемых «пионеры суши». Именно они, покинув водную среду, первыми ощутили всю силу земного притяжения и смогли противостоять ей с помощью механических тканей.

Классифицируют механические ткани на основе микроскопической картины: выделяют ткани с равномерно утолщенными клеточными стенками и неравномерно утолщенными.

Колленхима имеет неравномерно утолщенные клеточные стенки, в основе которых находятся полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлозы. Важно отметить, что клетки колленхимы являются хлорофиллоносными, то есть способны к фотосинтезу, так что в подземных частях растения колленхима не встречается. Эта ткань подразделяется на следующие составляющие:

Клетки в виде шестиугольников, клеточная стенка их утолщена в углах, а между углами стенки тоньше, поэтому данная ткань относится к неравномерно утолщенным. Встречается в стеблях щавеля, гречихи, тыквы — двудольных растений, в крупных жилках листа, черешках листьев.

Характерна для молодых стеблей многих деревьев. В отличие от уголковой колленхимы клетки имеют форму параллелепипеда, вытянуты параллельно поверхности стебля, их наружные и внутренние стенки утолщены.

На раннем этапе развития клетки данной ткани разъединяются в углах с последующим образованием межклетников (пространства в тканях растения), имеются в стеблях красавки, мать-и-мачехи, горца земноводного.

Представлены вытянутыми и заостренными клетками, форма которых называется «прозенхимная». Клетки плотно прилежат друг к другу, их оболочка очень прочная, клеточные стенки утолщены равномерно. Волокна встречаются во всех органах растения в виде тяжей, могут быть рассеянны в проводящей ткани, собираться в группы или идти сплошным цилиндрическим кольцом.

Касательно нахождения их в проводящей ткани имеется момент, требующий внимания. В зависимости от того, где можно их найти названия разные: в ксилеме (древесине) — древесинные волокна (либриформ), в флоэме (луб) — лубяные волокна (камбиформ). В случае возникновения волокон на месте перицикла, название они получают соответствующее — перициклические волокна.

В текстильной промышленности широко используются не одревесневшие лубяные волокна, к примеру — льна. Из них получают разные ткани, широко применяемые в быту. Так что обязательно отметьте их хозяйственное значение.

Стенки этих клеток сильно одревесневшие, могут быть пропитаны кремнеземом, известью, кутином. В случае, если диаметр клеток одинаковый (плоды груши) их также называют каменистые клетки (брахисклереиды). Палочковидные склереиды встречаются в семенах бобовых. Остеосклереиды имеют расширение на обоих концах клетки, встречаются в листьях чая. В листьях камелии cклереиды приобретают удивительную форму, напоминающую звезду, они называются астросклереидами.

Как вы уже убедились, склереиды представляют собой мертвые клетки самых различных форм, обнаруживаются во многих органах растения.

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.

Стебель — осевая часть побега. Он служит опорой для других органов растения, обеспечивает передвижение воды с минеральными и органическими веществами, а также в нём могут запасаться питательные вещества . Выполняемые функции обуславливают особенности строения этого органа.

На поверхности молодых стеблей находится кожица . У многолетних стеблей древесных растений кожица заменяется пробкой. Её клетки мёртвые, в них находится воздух.

Кожица и пробка относятся к покровным тканям. Эти ткани защищают внутренние слои стебля от механических повреждений, проникновения различных микроорганизмов, перепадов температуры. Через покровные ткани происходит газообмен: в кожице — через устьица , а в пробке — через чечевички . Чечевички — это небольшие бугорки с отверстиями. Они состоят из крупных клеток основной ткани с большими межклетниками.

Под кожицей и пробкой находятся клетки коры , относящиеся к разным видам тканей. Снаружи располагаются слои клеток покровной и механической тканей с утолщёнными оболочками и тонкостенных клеток основной ткани, которые могут содержать хлорофилл. Под покровной тканью находится луб .

Луб образован ситовидными трубками, клетками механической ткани (лубяными волокнами) и клетками основной ткани.

Ситовидные трубки представляют собой цепочки удлинённых живых безъядерных клеток, стенки которых имеют множество мелких отверстий (как у сита). Это проводящие элементы луба, которые обеспечивают перемещение растворённых в воде органических веществ (продуктов фотосинтеза).

Лубяные волокна — это клетки механической ткани. Они имеют удлинённую форму, мёртвые, с одревесневшими стенками.

В коре некоторых растений луб имеет хорошо развитые и прочные волокна. Из лубяных волокон липы раньше изготавливали мочало и рогожу, а из лубяных волокон льна и в настоящее время прядут нити и ткут ткани.

Между корой и древесиной находится камбий — тонкий слой клеток образовательной ткани. Клетки камбия постоянно делятся. За счёт этого стебель растёт в толщину и в нём образуются годичные кольца.

Внутренний слой стебля представлен сердцевиной , в которой откладываются про запас органические вещества. Сердцевина образована клетками запасающей ткани. Сердцевина связана с древесиной и лубом сердцевинными лучами , выполняющими проводящую функцию.

У некоторых растений (бузина) в сердцевине много межклетников, она рыхлая и хорошо заметна. У других растений (дуб) сердцевина, наоборот, очень плотная, и отличить её от древесины сложно.

Клетки покровных тканей могут быть живыми или мёртвыми. У них плотно сомкнутые, утолщённые оболочки. Эти ткани покрывают снаружи все органы растений.

1. Защита растения от неблагоприятных условий окружающей среды, излишнего испарения, механических повреждений и т. д.
2. Обеспечение газообмена.
3. Обеспечение транспирации (испарения воды).

Кожица , или эпидермис — это ткань, образованная одним слоем живых клеток. Она покрывает поверхность органов растений.

На многолетних стволах деревьев вместо кожицы формируется пробка . Клетки пробки мёртвые. От них сохранились только толстые оболочки.

В эпидермисе листьев находятся микроскопические отверстия — устьица . Через них перемещаются водяной пар, углекислый газ и кислород.

Каждое устьице окружает пара замыкающих клеток , которая регулирует открывание устьиц. В замыкающих клетках имеются хлоропласты (на рисунке они показаны в виде зелёных точек), которые обеспечивают процесс фотосинтеза (поглощение углекислого газа и выделение кислорода с образованием органических веществ и энергии, необходимой для работы устьиц).

Во влажную погоду замыкающие клетки набухают, изгибаются, отверстие между ними увеличивается, и также увеличивается испарение воды.

В сухую погоду, когда уменьшается количество воды в клетках, замыкающие клетки смыкаются, отверстие уменьшается, и уменьшается транспирация.

если на растение поместить полиэтиленовый пакет, то можно увидеть результат транспирации. Внутри пакета будут собираться водяные капли.

Через устьица также происходят процессы дыхания растения (поглощение кислорода и выделение углекислого газа) и фотосинтеза (поглощение углекислого газа и выделение кислорода).

1. Травянистые стебли имеются у трав, молодых кустарников и деревьев. Такие стебли обычно живут только один сезон.

Типичный представитель травянистых растений с зелёным, сочным стеблем — одуванчик лекарственный. У гигантского борщевика травянистый стебель толстый и пустой внутри.

2. Деревянистые стебли имеются у деревьев и кустарников. Они становятся твёрдыми из-за отложения в их клеточных стенках лигнина — вещества, придающего клеткам прочность.

Стебли кустарников и деревьев начинают одревесневать к осени первого года жизни. Каждый год в древесине появляется одно кольцо, состоящее из клеток, образовавшихся из камбия весной, летом и осенью.

Весной в древесине образуется больше клеток проводящей ткани (сосудов), а летом и осенью — механической (волокон). Поэтому годичный прирост древесины хорошо заметен на спиле .

По числу годичных колец можно довольно точно узнать возраст дерева. А по их ширине — какие были условия в разные годы жизни дерева. В неблагоприятные годы формируются узкие кольца, а при достаточном количестве влаги, тепла и света годичные кольца более широкие.

Прямостоячие стебли поднимаются вертикально. Им не нужна опора, так как в них хорошо развита механическая ткань. Такие стебли у подсолнечника, колокольчика, крапивы, ежи сборной, древесных растений.

Ползучие стебли стелются по поверхности почвы и образуют придаточные корни, с помощью которых укореняются. Такие стебли развиваются у земляники, клевера, живучки ползучей, лапчатки гусиной.

Цепляющиеся стебли поднимаются вверх, прикрепляясь к опоре. Они могут прикрепляться усиками (горох, мышиный горошек, огурец, чина, виноград), или корнями-прицепками (плющ).

Вьющиеся стебли способны обвиваться вокруг какой-нибудь опоры. Такой стебель у вьюнка и хмеля обыкновенного.

Читайте также:

  
• Как распарить лицо перед маской из желатина



  

• Какие бывают типы грибка ногтей на ногах и их лечение



  

• Разрезы при флегмонах голени



  

• Как избавиться от подкожного клеща на лице в домашних условиях у человека



  

• Будут ли расти волосы на голове после удаления родинки

Ткани растений — конспект

Вернуться к теме «Ткани растений»

Ткани появились у высших растений в связи со специализацией клеток. Ткань – совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям.

У растений различают шесть основных групп тканей:

• Образовательные (меристематические) ткани;
• Покровные (пограничные) ткани;
• Основные ткани;
• Механические ткани;
• Проводящие ткани;
• Выделительные (секреторные) ткани.

А теперь рассмотрим поближе каждую из групп тканей.

Образовательные ткани (меристемы). Растения обладают неограниченным ростом благодаря наличию образовательных тканей, которые дают начало остальным видам тканей.

По происхождению различают: первичные и вторичные меристемы.Первичные – меристемы зародыша, они обуславливают развитие проростка и первичный рост органов. Вторичные меристемы возникают на базе первичных и обеспечивают рост органов преимущественно в ширину.

По местоположению различают верхушечные, боковые и вставочные меристемы. Верхушечные (апикальные) находятся на концах главных и боковых осей стебля и корня, определяют главным образом рост органа в длину.

Боковые (латеральные) меристемы. Возникают за счет деятельности первичных меристем. Как правило, обуславливают утолщение осевых органов. К латеральным меристемам относятся камбий и пробковый камбий – феллоген.

Вставочные (интеркалярные) меристемы. Участки интенсивно делящихся клеток, расположенные обычно в узлах побегов или в основаниях листовых пластинок. Представляют собой остатки верхушечной меристемы. Когда рост междоузлий или листа прекращается, интеркалярная меристема превращается в постоянные ткани, то есть их деятельность кратковременна. Но иногда эти меристемы могут функционировать достаточно долго (например, у оснований междоузлий хвощей, злаков).

К вторичным меристемам относятся и раневые (травматические) меристемы. Появляются в местах механического разрушения тканей из живых клеток различных паренхимных тканей, образуя раневую ткань – каллюс (каллус). Обеспечивают зарастание раны, перекрывают доступ возбудителям болезней.

Покровные ткани.  Как правило, покровными тканями называют ткани, покрывающие тело растения и взаимодействующие с внешней средой. Они защищают внутренние ткани от действия неблагоприятных факторов среды, регулируют газообмен и транспирацию. К собственно покровным тканям относятся первичная покровная ткань – кожица, вторичная покровная ткань – перидерма и третичная покровная ткань – корка.

Первичная покровная ткань. Кожицу листьев и стеблей называют эпидермой, кожицу корня – эпиблемой. Основные функции эпидермы – защита молодых органов от высыхания, механическая защита и газообмен. Эпидерма, как правило, представлена одним слоем плотно сомкнутых клеток, на внешней поверхности жироподобное вещество кутин образует защитную пленку – кутикулу. На поверхности кутикулы часто имеется восковой налет. Стенки клеток обычно извилистые, наружные стенки толще остальных.

Для газообмена и транспирации в эпидерме имеются специальные образования – устьица.

Устьице представляет собой щелевидное отверстие в эпидерме, ограниченное двумя клетками бобовидной формы. Это замыкающие клетки. В отличие от остальных клеток эпидермы они содержат хлоропласты. Стенки замыкающих клеток, обращенные в сторону устьичной щели, утолщены. Клетки эпидермы, окружающие замыкающие, называют побочными или прилегающими. Под устьицем находится газовоздушная камера. Замыкающие и побочные клетки, устьичная щель и газовоздушная камера образуют устьичный аппарат. Устьица чаще располагаются на нижней стороне листа.
Иногда клетки эпидермы образуют различные придатки, волоски и чешуйки (трихомы). Волоски выполняют защитную функцию, сильное опушение защищает растение от перегрева и потери влаги. Железистые волоски выполняют защитную функцию (например, у крапивы).

Вторичная покровная ткань, перидерма. Состоит из феллемы – собственно пробки, феллогена – пробкового камбия и феллодермы – пробковой паренхимы. Она сменяет эпидерму, которая постепенно отмирает и слущивается. Закладывается преимущественно в стеблях и корнях.

Вторичная образовательная ткань феллоген может образовываться как из клеток кожицы, так и из клеток паренхимы. Наружу феллоген откладывает клетки пробки, содержимое клеток отмирает. Пробка не проницаема для воды и газов и для газообмена и транспирации в пробке формируются чечевички. Внутрь феллоген откладывает клетки, которые остаются живыми, клетки феллодермы.

Третичная покровная ткань, ритидом, или корка. У большинства древесных растений пробка заменяется коркой. При образовании корки новый слой феллогена и перидермы закладывается в основной ткани, лежащей глубже первой наружной перидермы. Вновь образовавшиеся слои пробки отчленяют к периферии органа не только перидерму, но и часть лежащей под ней паренхимы коры. Так возникает толстое многоклеточное и мертвое образование. Так как корка не может растягиваться, при утолщении ствола она лопается, и образуются трещины.

Механические ткани. Основное назначение – обеспечить механическую прочность различным органам растения. Они очень хорошо развиты у растений, растущих в воздушной среде. Состоят из клеток с толстыми стенками, часто одревесневшими. Различают два вида механической ткани – колленхиму и склеренхиму.

Колленхима, первичная механическая ткань, развита главным образом в растущих стеблях, черешках и листьях двудольных растений. Образована живыми, вытянутыми в длину клетками, часто содержащими хлоропласты. Клеточные стенки неравномерно утолщены.

Склеренхима – наиболее важная механическая ткань высших растений. Образована клетками с равномерно утолщенными, часто одревесневшими стенками. Протопласт отмирает рано, и опорную функцию выполняют мертвые клетки, которые называют волокнами.

Проводящие ткани. Обеспечивают транспорт веществ в растении. Одна группа проводящих тканей обеспечивает проведение в основном воды и минеральных солей и называется ксилема, другая – проводит раствор органических веществ и называется флоэма.

Ксилема (древесина) – сложная ткань, которая включает в себя проводящую, механическую и основную ткани. Проводящая ткань ксилемы состоит из сосудов (трахей) и трахеид, осуществляющих восходящий ток воды и минеральных веществ, механическая ткань представлена древесными волокнами, основная – древесной паренхимой.

Флоэма (луб) также сложная ткань, которая включает в себя проводящую, механическую и основную ткани. Проводящая ткань флоэмы состоит из ситовидных клеток и ситовидных трубок с сопровождающими их клетками-спутницами, Основная ткань представлена лубяной паренхимой, механическая – лубяными волокнами.

Ситовидные трубки характерны для покрытосеменных растений. Перфорации собраны группами и образуют ситовидные пластинки, которые располагаются на торцевых концах клеток. В зрелых члениках ситовидных трубок ядро отсутствует, центральная вакуоль рассасывается, клеточный сок соединяется с цитоплазмой. Однако клетка остается живой. Протопласт принимает вид удлиненных тяжей, проходящих через перфорации из членика в членик. Рядом с каждым члеником ситовидной трубки располагаются клетки-спутницы. Они принимают участие в транспорте веществ по ситовидным трубкам.

Основные ткани. Они составляют основу органов, заполняя пространства между другими тканями, обеспечивают все стороны внутреннего обмена веществ у растений. Их называют клетками паренхимы. Различают несколько разновидностей основной паренхимы:

• Ассимиляционная, или хлорофиллоносная, паренхима (хлоренхима) наиболее типична для листьев и зеленых ассимилирующих стеблей. Содержит хлоропласты и выполняет функцию фотосинтеза. Стенки их тонкие, никогда не одревесневают, иногда бывают складчатыми.
• Запасающая паренхима преимущественно развита в осевых органах, органах репродуктивного и вегетативного размножения. Служат для сохранения питательных веществ. Образована тонкостенными клетками, хлоропласты отсутствуют.

• Выделительные ткани. Выделительные ткани служат для накопления и выделения продуктов обмена. Секреты, образуемые этими тканями, могут играть защитную роль – защищают от микроорганизмов (смолы, эфирные масла, фитонциды), защищают от поедания животными, привлекают насекомых опылителей или распространителей плодов и семян. Различают наружные и внутренние выделительные ткани.
• К наружным выделительным тканямотносят нектарники – специализированные железистые выросты, вырабатывающие нектар; гидатоды – многоклеточные образования, выделяющие капельножидкую воду и растворенные в ней соли; осмофоры – специализированные клетки эпидермы или особые железки, секретирующие ароматические вещества.
• К внутренним выделительным структурамотносятся вместилища выделений. Они разнообразны по форме, величине и происхождению. Образуются в основной паренхиме разных органов растений недалеко от их поверхности.

Просмотров: 22503

Исследования — экофизлаб

Функция, дисфункция и недостаточность сосудов растений.

Сосудистые растения определяются наличием проводящей ткани. Сосудистая ткань состоит из ксилемы, флоэмы и их общего предшественника — сосудистого камбия. Сосудистая ткань отвечает за основной поток воды и питательных веществ в растениях, помогает в структурной поддержке и играет важную роль во многих физиологических и сигнальных процессах в растениях. Описание функции, дисфункции и возможного отказа сосудистой системы растений является ключевой целью работы доктора Хаммонда. Во время экологических стрессов, особенно засухи и жары, сосудистая система растений сталкивается с проблемами поддержания уровней функций, необходимых для роста, размножения и даже выживания растений. Используя инструменты и методы экофизиологии растений и гиперспектральную визуализацию, мы определяем пределы функционирования, дисфункции и отказов сосудистых систем различных растительных систем, от важных для сельского хозяйства видов однолетних культур до многолетних древесных деревьев. Это исследование направлено на то, чтобы понять граничные условия для функционирования сосудов растений (например, насколько жарко слишком жарко? насколько сухо слишком сухо?) на нашей нагревающейся планете.

(рисунок из Hammond , Johnson, and Meinzer, 2021, doi: 10.1111/pce.14033)

Переломные моменты растений: от ксилемы к экосистемам.

Экологический стресс часто приводит к снижению физиологических показателей растений, но при определенных пороговых значениях (например, когда сосудистые системы растений выходят из строя во время засухи) происходят критические переходы (так называемые «переломные точки») к альтернативным состояниям, включая длительную дисфункцию или гибель индивидуумов с последствиями на уровне экосистемы, поскольку сбои на индивидуальном уровне накапливаются в популяциях и сообществах. Выявление и количественная оценка этих Наследие дисфункции в ксилеме растений крайне необходимо, поскольку д-р Хаммонд недавно сообщил о критическом поведении в ксилеме отдельных растений и в популяциях растений. Подробнее читайте в недавно опубликованной статье доктора Хаммонда: «Вопрос жизни и смерти: альтернативные стабильные состояния деревьев, от ксилемы до экосистем».

(фигурка из Hammond , 2020. doi: 10.3389/ffgc.2020.560409)

Глобальная гибель лесов

В последние десятилетия в лесах Земли наблюдались массовые вспышки вымирания деревьев, вызванные жарой и засухой. Доктор Хаммонд возглавляет усилия по точному определению местонахождения этих событий и времени их начала. Эта работа является частью более крупной миссии международной сети смертности деревьев (ITMN), где доктор Хаммонд является менеджером базы данных сети. Дополнительную информацию можно найти на веб-сайте ITMN.

(Рисунок из Hammond и др. ., в редакции )

Глобальная уязвимость ксилемы растений

Ксилема — это ткань, через которую растения переносят воду из почвы в атмосферу Земли. Понимание условий для функционирования, дисфункции и отказа ксилемы имеет решающее значение для прогнозирования производительности и смертности растений в условиях потепления. Доктор Хаммонд в настоящее время возглавляет международное сотрудничество по синтезу глобальной базы данных, описывающей глобальная уязвимость ксилемы растений — часто описывается как гидравлическая «кривая уязвимости» растений. Предварительные результаты и будущие обновления можно найти на https://xylemfunctionaltraits.org. Рукопись, представляющая базу данных и первоначальный анализ, находится в стадии подготовки.

(Рисунок из Hammond и др. ., в преп. )

Сосудистые ткани | Энциклопедия.com

Все живые клетки нуждаются в воде и питательных веществах. Если организм состоит из одной клетки или его тело имеет толщину всего в несколько клеток, вода и питательные вещества легко перемещаются по организму за счет диффузии. Однако диффузия, как правило, слишком медленная, чтобы даже небольшие растения могли удовлетворить свои потребности в воде и питательных веществах. У растений эта проблема была решена с появлением специализированной системы быстрого и эффективного переноса воды и питательных веществ на большие расстояния. Эта специализированная клеточная сеть представляет собой систему сосудистой ткани; растения с сосудистыми тканями называются сосудистыми растениями.

Система сосудистой ткани состоит из двух различных типов тканей: ксилемы и флоэмы. Хотя и ксилема, и флоэма образуют непрерывную систему тканей по всему телу растения, эти две ткани выполняют разные функции. Ксилема является основной тканью, проводящей воду и минералы, а флоэма — основной тканью, проводящей пищу.

В отличие от кровеносной системы животных, сосудистая ткань растений не обеспечивает рециркуляцию воды. Вместо этого вода совершает путешествие в один конец из
почва поднимается вверх через тело растения и теряется в атмосфере в результате испарения. Водяное путешествие происходит в ткани ксилемы. Напротив, ткань флоэмы переносит растворенные сахара (пищу) из областей, где сахара производятся или хранятся (источники), в области, где сахара необходимы для метаболических процессов (стоки). Флоэма транспортирует сахара от источника к стоку. Источники включают фотосинтетическую ткань, обычно листья, где производятся сахара, и органы хранения (утолщенные стебли или корни, такие как корень сахарной свеклы).

Сосудистые растения

Освобожденные от необходимости прижиматься к влажной поверхности почвы, растения с сосудистой тканью могут расти высокими, вытягивая свои сложные стебли и листья в сухой воздух. Сосудистая ткань, наряду с некоторыми другими важными особенностями растений, позволила растениям колонизировать поверхность Земли. Сегодня на нашей планете обитает огромное разнообразие сосудистых растений, включая такие разные формы, как папоротники, секвойи, дубы и орхидеи.

Сосудистая ткань развивается во всех органах — корне, стебле и листе — тела растения. В первичном теле растения сосудистая ткань дифференцируется от первичной меристемы, прокамбия. Ткани ксилемы и флоэмы, которые дифференцируются от прокамбиальной ткани, называются первичной ксилемой и первичной флоэмой. У растений с вторичным ростом сосудистая ткань дифференцируется из латеральной меристемы, сосудистого камбия, образуя вторичную ксилему и вторичную флоэму. Вторичная ксилема — знакомый продукт: древесина.

Ксилема: проводящая воду сосудистая ткань

Ксилема представляет собой сложную ткань, состоящую из нескольких различных типов клеток. Эта ткань включает паренхимы, клеток, волокон и два типа клеток, специализирующихся на транспорте воды и минералов: трахеид, и членов сосудов. В совокупности трахеиды и члены сосудов называются трахеарными элементами.

Первыми эволюционировали трахеиды, появившиеся в летописи окаменелостей около 420 миллионов лет назад, задолго до членов сосудов. Большинство бессемянных сосудистых растений, таких как папоротники, и шишковидных семенных растений, таких как сосны, имеют только трахеиды. Хотя члены сосудов несколько раз развивались независимо и присутствуют у нескольких бессемянных сосудистых растений, члены сосудов обычно связаны с цветоносными семенными растениями.

Трахеиды менее специализированы, чем члены сосудов. Трахеиды появляются первыми в летописи окаменелостей; Члены сосудов и волокна, как полагают, произошли от трахеид. Менее специализированная трахеида обеспечивает как водопроводящие, так и укрепляющие свойства в одной клетке. У растений с волокнами и сосудами волокна специализируются на укреплении растительной ткани, а сосуды специализируются на проведении воды.

Разработка.

Зрелые элементы трахеи представляют собой мертвые трубчатые клетки. В конце процесса дифференцировки неповрежденными остаются только клеточные стенки; протопласт полностью элиминируется, оставляя полую клетку. Возникают ли трахеарные элементы из меристематических клеток прокамбия или позже в развитии из сосудистого камбия, характер развития и созревания трахеарных элементов сходен.

Одним из первых признаков того, что меристематическая клетка станет элементом трахеи, является удлинение клетки; зрелые элементы трахеи имеют длину больше ширины. Удлиняющиеся клетки имеют тонкие первичные клеточные стенки; но по мере удлинения клеток появляется дополнительная клеточная стенка 9Соединения 0059 наносят на внутреннюю часть первичной стенки. Отложение дополнительной стенки образует вторичную клеточную стенку. Одним из соединений вторичной стенки является сложный полимер , называемый лигнином. Одревесневшая клеточная стенка непроницаема для воды. Чтобы обеспечить транспорт воды от клетки к клетке, многие области первичной клеточной стенки остаются свободными от отложений вторичной стенки. Области, в которых отсутствуют вторичные стенки, называются ямками. Структура ямок и рисунок ямок на стенках элементов трахеи специфичны для разных видов растений и являются полезными признаками при идентификации растений.

Поток воды в элементах трахеи.

Ямки соседних ячеек выровнены друг с другом, что позволяет воде проходить от трахеарного элемента к трахеарному элементу. Вода проходит через выровненные ямки, потому что две соседние первичные стенки и средняя пластинка , скрепляющая две клетки вместе, состоят из сложных углеводов, проницаемых для воды, таких как целлюлоза и пектин. Выровненная пара ямок называется парой ямок, а первичные стенки и средняя пластинка пары ямок называются ямочной мембраной.

Хотя ямочные мембраны проницаемы для воды, они оказывают некоторое сопротивление потоку воды между клетками. В элементах сосудов процесс созревания включает растворение торцевых стенок с образованием перфорационных пластинок. Перфорационные пластины представляют собой полностью открытые области клеточной стенки, не оказывающие сопротивления потоку воды. Элементы сосудов соединяются встык, образуя трубки, называемые сосудами. Вода, поступающая в сосуд из окружающих клеток паренхимы, трахеид или других сосудов, должна проходить через ямки в боковых стенках сосудов; но, оказавшись внутри сосуда, вода может беспрепятственно течь по всей длине этого сосуда.

Поскольку у элементов сосудов отсутствуют торцевые стенки, вода движется с меньшим сопротивлением, они считаются более эффективными проводниками воды, чем трахеиды. Однако есть компромисс. Если в сосуде образуется пузырек воздуха, он может расшириться и заполнить весь сосуд. Наполненное воздухом судно уже не может функционировать на водном транспорте. Поскольку вода должна проходить через мембраны ямок пар ямок при переходе от трахеиды к трахеиде, пузырьки воздуха не могут проходить между соседними трахеидами. Мембраны ямок являются эффективным барьером для пузырьков воздуха, задерживая пузырьки внутри одной трахеиды.

Усиление вторичной стены.

В первичной ксилеме избирательное отложение вторичных стенок создает различные структуры клеточных стенок в элементах трахеи. В впервые сформированных трахеарных элементах первичной ксилемы отложение вторичной стенки имеет тенденцию происходить в виде кольцевидных (называемых кольцевыми) или спиралевидных (спиральных) полос вокруг клетки. По мере того, как первичное тело растения продолжает удлиняться, вытягиваются клетки с кольцеобразными или спиральными утолщениями. Эти клетки часто выходят за пределы функциональной полезности. Позже, но еще во время первичного роста, лестничные
Могут развиваться (лестничные), сетчатые (сетчатые) или ямчатые вторичные узоры стенок. С увеличением количества вторичных отложений стенок элементы трахеи становятся прочнее и менее устойчивы к растяжению. Поэтому лестничные, сетчатые и ямчатые элементы трахеи обычно обнаруживаются в органах, прекративших удлинение.

Одревесневшие вторичные стенки и пары ямок элементов трахеи и перфорационные пластины элементов сосудов обеспечивают эффективную проводимость воды через сосудистую ткань. Вода и растворенные минеральные вещества, поступившие из внешней среды — обычно влажной почвы, — поднимаются вверх по ксилемной ткани корней в стебли и, наконец, в листья. Внутри листьев вода испаряется с поверхности клеток и теряется в окружающей среде в виде водяного пара. Испарение воды с поверхности растения называется транспирацией. Вода буквально подтягивает трахеальные элементы при транспирации. Вызванное испарением натяжение растягивает водородные связи между соединенными молекулами воды, в результате чего столб воды находится под напряжением (отрицательное давление). Одревесневшие клеточные стенки трахеарных элементов достаточно прочны, чтобы противостоять натяжению, предотвращая коллапс клеток внутрь во время движения воды.

Флоэма: сосудистая ткань, проводящая пищу

Ткань флоэмы представляет собой сложную ткань, состоящую из паренхимных клеток, волокон и одного из двух типов проводящих пищу клеток. Элементы ситовидных трубок и ситовидные клетки являются проводящими пищу клетками и в совокупности называются ситовидными элементами. Элементы ситовидных трубок, соединенные встык, образуют ситовидную трубку. Ситовидные клетки возникли раньше, чем ситовидные, и менее специализированы. Шишковидные семенные растения имеют ситовидные клетки, а более развитые цветковые семенные растения имеют ситовидные трубки.

Ситовидные элементы представляют собой длинные узкие клетки с первичными клеточными стенками. Во время дифференцировки ситовидный элемент претерпевает серьезные протоплазматические изменения, включая потерю ядра и вакуолярной мембраны. Кроме того, клетка теряет рибосомы, комплекс Гольджи и систему цитоскелета, но клеточная мембрана остается интактной. Рядом с клеточной мембраной сеть гладкой эндоплазматической сети выстилает клетку, а несколько пластид и митохондрий остаются интактными.

Зоны просеивания.

Отличительной чертой ситовых элементов являются площади сита. Ситовая площадь представляет собой скопление пор в стенке ситовидного элемента. Эти поры позволяют материалам перетекать из клетки в клетку. В ситовидных клетках торцевые стенки перекрываются, и, хотя ситовидные участки встречаются на всех поверхностях стенок, они концентрируются на перекрывающихся участках стенок. Ситотрубчатые элементы имеют два типа ситовых площадок. Ситовидные пластины представляют собой специализированный тип ситовидных площадок с относительно крупными порами. Большинство ситовидных пластинок располагаются на торцевых стенках элементов ситовидных трубок, а ситовидные участки с относительно меньшими порами — на боковых стенках ячеек. Сложность ситовидной пластины варьируется. Некоторые ситотрубчатые элементы имеют составные ситовидные пластины с несколькими ситовыми площадками на крутонаклонной торцевой стенке. Ситотрубчатые элементы с составными ситовидными пластинами считаются менее специализированными, чем ситотрубчатые элементы с простыми ситовидными пластинами и горизонтальными торцами. Поры простых ситовидных пластин относительно шире, чем поры сложных пластин, а более широкие поры увеличивают межклеточное соединение.

В отличие от трахеарных элементов ксилемы жидкостное содержимое ситовидных элементов во флоэме находится под положительным давлением, а движение сахаров и других веществ через ситовидные элементы направлено за счет перепада давления.
Поскольку содержимое клеток находится под давлением, для ситовидных элементов требуется метод герметизации клеток, чтобы предотвратить потерю клеточного содержимого при повреждении или гибели ситовидного элемента. Одним из блокирующих веществ является каллоза. Каллоза — углевод, выстилающий поры ситовидных площадок и ситовидных пластинок; он может быстро расширяться, заполняя поры и блокируя потерю клеточного содержимого. Некоторые представители ситовидных трубок цветковых растений содержат белковое вещество, называемое Р-белком. («P» означает флоэму.) P-белок, по-видимому, выстилает поры ситовидных пластинок в живых клетках и закупоривает поры поврежденных клеток. Хотя функция Р-белка неизвестна, он может служить дополнительным методом блокирования ситовидных пор и предотвращения потери клеточного содержимого при повреждении.

Клетки-компаньоны и белковые клетки.

Существует два типа специализированных клеток, связанных с ситовидными элементами. Члены ситовидной трубки всегда связаны с клетками-спутницами. Обе клетки возникают из одной и той же меристематической клетки и соединяются многочисленными, хорошо развитыми плазмодесмальными связями. Клетки-компаньоны, вероятно, обеспечивают систему доставки и поддержки ненуклеирующих элементов ситовидной трубки. С ситовидными клетками связаны специализированные клетки паренхимы, называемые белковыми клетками. Белковые клетки могут выполнять ту же функцию для ситовидных клеток, что и клетки-компаньоны для элементов ситовидной трубки.

Несосудистые растения

Большинство организмов, которые мы автоматически классифицируем как растения, такие как розы и кукуруза, имеют систему сосудистой ткани и называются сосудистыми растениями. Однако у таких растений, как мхи, отсутствует эта высокоразвитая транспортная система, и они классифицируются как несосудистые растения.

Неофициально несосудистые растения называются мохообразными и включают три группы растений: печеночники, роголистники и мхи. Несосудистые растения специализируются на поглощении влаги, эффективно перемещая воду по своей поверхности за счет капиллярного действия. У многих из этих небольших растений есть дополнительная внутренняя проводящая ткань, обеспечивающая эффективное проведение воды и пищи. Проводящая мохообразная ткань, если она присутствует, состоит из двух специализированных типов клеток: гидроидов, проводящих воду, и лептоидов, проводящих пищу. Гидроиды представляют собой удлиненные клетки с тонкими первичными клеточными стенками и отсутствием протопласта в зрелом возрасте. Лептоиды представляют собой удлиненные клетки, но их боковые клеточные стенки толстые. Торцевые стенки лептоидов содержат многочисленные плазмодесмы, которые могут увеличиваться, образуя небольшие поры. При созревании ядра лептоидов дегенерируют. Поскольку в проводящей ткани мохообразных, по-видимому, отсутствует лигнин, она не считается истинно сосудистой тканью.

см. также Анатомия растений; Клетки специализированных типов; Корни; ткани; Транслокация; Движение воды.

Дебора К. Канингтон

Томас Л. Рост

Библиография

Каттер, Э.