какую функцию выполняют древесины волокна у растений

Проводящие ткани

Запомните, чтобы глубоко изучить любую науку, нужно восхищаться ей, уметь удивляться и проявлять любопытство в этой сфере. В ботанике это можно делать самыми разными путями: вы можете посетить ботанический сад, или, к примеру, приобрести микроскоп и рассматривать ткани и органы растений, самостоятельно приготавливая микропрепараты.

Это действительно важно, поэтому я останавливаюсь на этом. Сам я получаю и всегда призываю своих учеников получать искреннее удовольствие от погружения в науку. Надеюсь, что и вы разделите эту радость новых интересных знаний, я приложу к этому все усилия. Итак, начнем изучать проводящие ткани.

Проводящие ткани можно сравнить с кровеносной системой человека, которая пронизывает весь наш организм, доставляя питательные вещества к клеткам и удаляя продукты обмена веществ из них. Как уже было сказано, эти ткани служат для передвижения по организму растения растворенных питательных веществ. Имеется два направления тока: от корней к листьям (восходящий ток) и от листьев к корням (нисходящий ток).

Несмотря на то, что настоящие проводящие ткани впервые появились у папоротникообразных, но у мхов в наличии имеются водоносные клетки, благодаря которым они могут накапливать воду, превышающую массу самого сфагнума во 20-25 раз. По этой причине во время Первой мировой войны мох сфагнум использовали в качестве перевозочного материала. Кроме того, он обладает бактерицидными свойствами.

В состав и ксилемы, и флоэмы входят как живые, так и мертвые клетки. Однако отметим, что в ксилеме мертвые клетки преобладают.

Ксилема (древесина)

Эволюционно наиболее древние структуры. Представлены прозенхимными (вытянутые, с заостренными концами), мертвыми клетками. Через них осуществляется передвижение и фильтрация растворов из нижележащей трахеиды в вышележащую. Их одревесневшая утолщенная клеточная стенка имеет разнообразные формы: пористую, спиралевидную, кольчатую.

Длинные трубки, представляющие собой слияние отдельных мертвых клеток «члеников» в единый «сосуд». Ток жидкости идет из нижележащих отделов в вышележащие благодаря отверстиям (перфорациям) между клетками, составляющими сосуд. Так же, как и у трахеид, утолщения клеточных стенок у сосудов бывает самых разных форм.

Во время роста растения проводящие ткани также претерпевают морфологические изменения. Изначальная длина сосуда меняется, благодаря своему строению он растягивается и обеспечивает ток воды и минеральных солей.

Полагают, что эволюционно эти волокна берут начало от трахеид. Они не проводят воду, имеют более узкий просвет и отличаются хорошо выраженной клеточной стенкой, которая придает ксилеме механическую прочность.

Эти клетки составляет обкладку вокруг сосуда, имеют одревесневшие оболочки с порами, которым соответствуют окаймленная пора со стороны сосуда. То есть сюда из сосуда могут поступать органические вещества и формировать запасы, которые в дальнейшем пригодятся растению.

Флоэма (луб)

Клетки-спутницы (сопровождающие клетки) также заслуживают нашего особого внимания. Они примыкают к боковым стенкам ситовидных трубок, из этих клеток через перфорации (поры) АТФ и нуклеиновые кислоты попадают в ситовидные трубки, создавая нисходящий ток. Таким образом, клетки-спутницы контролируют деятельность ситовидных трубок.

Пронизывают флоэму, придавая ей опору. Часть клеток отмирает, что характерно для данной группы тканей.

Обеспечивают радиальный транспорт веществ из проводящих тканей в рядом расположенные живые клетки других прилежащих тканей.

По мере старения ситовидные трубки закупориваются каллозой (образующей так называемое мозолистое тело) и затем отмирают. Отмершие ситовидные трубки постепенно сплющиваются давящими на них соседними живыми клетками.

Ниже вы найдете продольный срез тканей растения, изучите его.

Жилка

Ключевой момент: между ксилемой и флоэмой располагается прослойка камбия. Этот факт обуславливает возможность образования дополнительного объема ксилемы и флоэмы в будущем, для дальнейшего роста и увеличения в объеме пучка. Без камбия невозможно было бы утолщения органа. Такие пучки можно обнаружить во всех органах двудольных растений.

Основное отличие в том, что между ксилемой и флоэмой отсутствует камбий. Невозможно образования новых элементов проводящих тканей, ксилемы и флоэмы. Закрытые сосудисто-волокнистые пучки встречаются в стеблях однодольных растений.

Верхняя часть жилки представлена ксилемой, нижняя флоэмой. Вокруг пучка в виде кольца располагается механическая ткань – склеренхима. Над пучком и под ним механическая ткань – колленхима – выполняет опорную функцию.

Как вода поднимается от корней к листьям, против силы тяжести?

Запомните, что вода и растворенные в ней минеральные соли поступают в растение благодаря слаженной работе двух концевых двигателей: нагнетающего корневого и присасывающего листового.

Силу, поднимающую воду вверх по сосудам, называют корневым давлением. Величина его обычно составляет от 30 до 150 кПа. В основе этого явления лежит осмос: клетки корня выделяют минеральные и органические вещества в сосуды, что создает более высокое давление, чем в почвенном растворе, и последний начинает притягиваться в сосуды.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

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.

Источник

Внутреннее строение стебля: первичное и вторичное анатомическое строение, передвижение минеральных веществ по стеблю

Особенности внутреннего строения стебля

Все стебли древесных растений, произрастающие в умеренных широтах, характеризуются определенным строением. Так из чего же состоит стебель? Стебель состоит из:

Остановимся на строении стебля подробнее и рассмотрим элементы стебля: кору, древесину и сердцевину.

Древесина

Почти весь объем древесины представляет собой отмершие клетки. В основном — сосуды и трахеи, выполняющие проводящую функцию, а также склеренхимные клетки (то есть механические).

Древесина (ксилема) является основной частью стебля. Она включает сосуды (трахеи), трахеиды, древесные волокна (механическая ткань). Одно кольцо древесины образуется в течение года. Годичные кольца древесины служат для определения возраста растения.

Но в случае с тропическими растениями, сделать это довольно сложно: тропические растения растут постоянно на протяжении года, поэтому их кольца почти незаметны.

Годичные кольца хорошо видны весной, с пробуждением растения, и осенью, когда растение засыпает на зиму. Весенняя древесина включает тонкостенные клетки, а осенняя — толстостенные. Это говорит о том, что переход от весны к осени постепенный, а от осени к весне — внезапный.

Древесина также состоит из паренхимных клеток, которые в основном концентрируются в центральной части и образуют сердцевину.

Сердцевина — центральная часть стебля.

Внешний слой сердцевины включает живые паренхимные клетки и служит местом откладывания питательных веществ, а центральный слой — из больших и часто отмерших клеток.

Клетки сердцевины характеризуются наличием между ними межклеточного пространства. Также стоит отметить сердцевидный луч.

Сердцевидный луч — это ряд паренхимных клеток, которые берут начало в сердцевине и двигаются к первичной коре: они направлены радиально через древесину и луб. Луч выполняет важные функции: запасающую и проводящую.

Различают первичную и вторичную кору, так как у коры есть два отдела: луб и пробка.

Первичная кора — это участок стебля, состоящий из двух слоев: колленхимы или механической ткани, которая находится под перидермой, и паренхимы первичной коры, выполняющей запасающую функцию.

Первичная кора с типом ткани покрывным выполняет свою функцию недолго — сразу же за ней образуется вторичная покровная ткань — перидерма. Она включает 3 слоя клеток:

Пробка находится снаружи и возникает в результате многоразового заложения слоев перидермы. Таким образом она выполняет защитную функцию. На поверхности пробки можно обнаружить трещины. Их появление — результат утолщения стебля: пробковые клетки мертвые и не могут растягиваться.

Вторичная кора — это луб или флоэма. Луб включает в себя ситоподобные элементы, паренхимные клетки и лубовые волокна. Он прилегает к камбию.

Лубовые волокна — механическая ткань, поэтому они выполняют опорную функцию. Они образуют слой, получивший название твердый луб. Другие элементы луба образуют мягкий луб.

Появление клеток луба — результат деления и дифференциации камбия.

Камбий

Какую роль играет камбий? Камбий представляет собой образовательную ткань. Снаружи вторичную кору образуют клетки луба, а внутри — клетки древесины.

Стебель растет в толщину за счет деления клеток камбия. Зимой клетки камбия не делятся — их деление возобновляется весной.

Проводящие элементы древесины (ксилемы) обеспечивают перемещение воды и растворенных в ней веществ от корней до листьев.

Проводящие элементы луба (флоэмы) перемещают продукты ассимиляции от листков до корней.

Распределение флоэмы и ксилемы при образовании проводящих пучков осуществляется в определенном порядке и с учетом расположения других структур стебля. Ксилема входит в состав древесины и располагается в середине от камбия. Флоэма — составляющая луба: она располагается снаружи от камбия.

Мы рассмотрели внутреннее строение стеблей.

Первичное и вторичное анатомическое строение стебля

Анатомия стебля

Первичное строение стебля характеризуется наличием центрального цилиндра и первичной корки, между которыми граница определяется довольно условно.

Первичная кора состоит из следующих тканей:

Участки паренхимы разделяют проводящие пучки, которые собраны из первичных проводящих тканей. Расположение первичной флоэмы — периферия пучка. Первичная ксилема направлена к середине стебля. Расположение сердцевины — центральная часть.

Возникновение первичного камбия происходит вначале в первичных пучках. Поэтому между прослойками пучкового камбия появляются перемычки межпучкового камбия. Проводящие пучки легко различимы, так как пучковый камбий закладывает проводящие элементы, а межпучковый — паренхиму.

Строение стеблей древесных растений отдельных видов отличаются не пучковым типом вторичного утолщения.

Проводящие пучки сближаются и образуют 3 концентрических слоя:

Центральная часть — это сердцевина, которую составляют живые тонкостенные паренхимные клетки. Функция таких клеток заключается в накапливании питательных веществ.

Древесина занимает около 90% объема ствола и располагается снаружи от сердцевины.

Отдельно нужно отметить механические древесные волокна, обеспечивающие стволу прочность.

Древесина также включает паренхимные клетки (они образуют сердцевинные лучи) и клетки вертикальной паренхимы. Камбий находится между корой и древесиной и состоит из образовательной ткани. Последняя, в свою очередь, образует ксилему и флоэму.

Снаружи от камбия — вторичная кора или луб: ее образует камбий.

В луб входят ситовидные трубки, лубяные волокна и лубяная паренхима. Луб также может выполнять функцию накапливания питательных веществ. Около луба располагается запасающая паренхима, а за ней — перидерма или вторичная покровная ткань. Слой перидермы, который выполняет функцию защиты — это пробка. Пробка трансформируется в корку (третичную покровную ткань) спустя несколько лет.

Как минеральные вещества передвигаются по стеблю

Корни всасывают воду и минеральные соли из почвы, и они перемещаются по стеблю к листьям, цветам и плодам. Такое движение называют восходящим током. Оно осуществляется по древесине с помощью основных проводящих сосудов. Эти сосуды — мертвые пустые трубки, которые образуются из живых паренхимных клеток. Восходящий ток может осуществляться трахеидами: мертвыми клетками, которые связаны друг с другом при помощи окаймленных пор.

Образование органических веществ происходит в листьях. Затем они доставляются во всех органы растения, в том числе корень и стебель.

Нисходящий ток — это обратная транспортировка. В ней принимают участи луб (по нему перемещаются) и ситовидные трубки (с их помощью). Ситовидные трубки — это живые клетки, которые связаны между собой ситечками: тонкими перегородками с отверстиями. Эти трубки находятся в продольных и поперечных стенках. При помощи сердцевидных лучей питательные вещества у древесных растений перемещаются в горизонтальной плоскости.

Как органические вещества откладываются в стеблях

Внутреннее строение стебля создано для откладывания питательных веществ. Органические вещества внутри клеток или в оболочках клеток накапливаются в специальных запасающих тканях. Эти ткани образуются из паренхимных клеток. Среди таких органических веществ — крахмал, аминокислоты, инсулин, сахара, масла, белки.

Органические вещества откладываются в стебле в разных местах: в паренхимных клетках первичной коры, в живых клетках сердцевины, в сердцевидных лучах.

Запасающие ткани играют важную роль в питании растения органическими веществами. Запас органических веществ растениями — это еще и продукт питания для животных и человека. Питательные вещества растений используются людьми в качестве сырья.

Источник

§ 0—2. Характеристика строения и функций тканей растений

Оглавление

Разнообразие тканей

Для клеток растений характерно наличие некоторых специфических особенностей строения. Так, в отличие от клеток животных они имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, содержат вакуоли и хлоропласты. Запасным питательным веществом в клетках растений является крахмал. Дифференциация тела на ткани и органы у растений явилась результатом их приспособления к наземным условиям среды. Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. После выхода на сушу у растений в зависимости от выполняемой функции сформировались следующие виды тканей: образовательные (меристемы), покровные, проводящие, механические и основные (паренхимы). По строению ткани бывают простые и сложные. Простые ткани состоят из одного типа клеток, а сложные включают клетки разных типов. Общая характеристика тканей растений приведена в таблице.

Таблица. Общая характеристика строения, местоположения и функций тканей растений

Название тканей

Особенности строения

Местоположение в растении

Функции

Образуют все постоянные ткани и обеспечивают рост растения в высоту и толщину в течение всей жизни

Живые (эпидермис) или мертвые (перидерма, корка) клетки с толстыми стенками, плотно прилегают друг к другу, образуя один или несколько слоев. Живые клетки снаружи покрыты восковым налетом или кутикулой

На поверхности всех органов (стебля, корня, листа, цветка, плода и семени)

Защищают внутренние ткани растения от воздействия внешних факторов, регулируют его водный и газовый обмен со средой

Во всех органах растения

Обеспечивают транспорт в организме:

Во всех органах растения (наиболее развиты в стебле, в корне занимают центральное положение)

Придают прочность и упругость всем органам растения и обеспечивают их ориентацию в пространстве

Крупные, круглые или овальные, рыхло расположенные клетки, между которыми имеются межклетники

Во всех органах растения (наиболее развиты в плодах, семенах и запасающих органах)

Функция зависит от особенностей строения и места расположения ткани:

Далее рассмотрим более подробно характеристику вышеуказанных тканей.

Образовательные ткани

Образовательные ткани (меристемы) по происхождению бывают первичные и вторичные. Ткань зародыша, сохранившаяся у взрослого растения, называется первичной меристемой, а образовательная ткань, появившаяся в течение жизни растения, — вторичной меристемой. Первичные меристемы находятся на верхушке стебля (конус нарастания), на кончике корня (зона деления), в узлах злаковых (вставочная меристема), в стебле и корне (прокамбий, перицикл). К вторичным меристемам относятся камбий, пробковый камбий (феллоген). Вторичные меристемы имеются у голосеменных и двудольных покрытосеменных растений.

По расположению в органах растения меристемы разделяют на верхушечные (апикальные), боковые (латеральные) и вставочные (интеркалярные). К верхушечным меристемам относятся зона деления корня и конус нарастания стебля. За счет их происходит рост корня и стебля в длину.

К боковым меристемам относятся камбий, пробковый камбий (феллоген), перицикл.

Камбий формирует вторичные проводящие ткани, за счет чего происходит рост стебля и корня в толщину.

Пробковый камбий закладывается под эпидермисом на стебле и в верхней части корня у древесных растений в виде одного слоя клеток и формирует покровные ткани — перидерму (пробку) и корку.

Перицикл представлен одним (реже несколькими) слоем клеток, окружающих проводящие ткани (центральный цилиндр) корня. В нем закладываются боковые и придаточные корни. У травянистых растений перицикл в молодых стеблях может формировать механические ткани (склеренхиму), выделительные структуры (млечные или смоляные ходы).

Вставочная меристема обеспечивает вставочный рост стебля злаковых в длину.

Покровные ткани

Покровные ткани возникли при выходе растений на сушу. У древесных растений с возрастом они изменяются в такой последовательности:

эпидермис (кожица) → перидерма → корка.

Эпидермис (кожица) — первичная покровная ткань, состоящая из одного слоя живых, не имеющих хлоропластов клеток. Эпидермис покрывает все органы проростков и травянистых растений. У многолетних древесных растений эпидермис покрывает листья, молодые побеги и корень, за исключением зоны проведения. Транспирация и газообмен через эпидермис происходят с помощью устьиц. Каждое устьице состоит из двух бобовидных клеток (замыкающие клетки), содержащих хлоропласты. Между клетками имеется устьичная щель, которая может открываться или закрываться в зависимости от обеспеченности растения влагой. На корнях в зоне всасывания наружные оболочки клеток эпидермиса образуют выросты — корневые волоски, обеспечивающие всасывание воды и минеральных веществ. Эпидермис с корневыми волосками называется ризодермой (эпиблемой).

На стеблях старых древесных растений в результате неоднократной более глубокой закладки пробкового камбия в паренхиме коры формируется несколько слоев перидермы. Изолированные между слоями перидермы клетки паренхимы коры отмирают, и образуется сложная многослойная мертвая ткань — корка. Корка не может растягиваться, и при росте стебля в толщину в ней образуются глубокие трещины, через которые происходит газообмен и транспирация.

Проводящие ткани

Проводящие ткани относятся к сложным тканям, так как состоят из нескольких видов клеток. В зависимости от особенностей строения и выполняемой функции различают два вида проводящих тканей — это ксилема и флоэма. У древесных растений ксилему еще называют древесиной, а флоэму — лубом.

Ксилема обеспечивает транспорт воды и минеральных веществ из корня ко всем органам растения (восходящий ток) с помощью проводящих элементов. У моховидных проводящие элементы отсутствуют, их функцию выполняют специализированные клетки стебля. У плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных и голосеменных проводящие элементы представлены трахеидами — удлиненными и косо заостренными с двух сторон клетками, стенки которых пронизаны порами. Они располагаются друг над другом и обеспечивают относительно медленный транспорт воды и минеральных веществ. Проводящие элементы ксилемы у покрытосеменных растений представлены преимущественно сосудами (трахеями). Сосуды состоят из цилиндрических клеток, не имеющих поперечных перегородок. Они расположены друг над другом и образуют сквозной канал, обеспечивающий быстрый ток воды и минеральных веществ. Стенки сосудов и трахеид одревесневшие и дополнительно придают органам прочность. Ксилема включает не только проводящие элементы, но и механическую ткань (древесные волокна — склеренхиму), осуществляющую опорную функцию, и запасающую ткань — древесную паренхиму.

Флоэма обеспечивает транспорт органических веществ из листьев ко всем органам растения (нисходящий ток). В наибольшей степени органические вещества оттекают к семенам, плодам и запасающим органам. Проводящими элементами флоэмы являются ситовидные трубки, состоящие из живых клеток, расположенных друг над другом. В этих клетках имеется цитоплазма, но отсутствует ядро. Цитоплазмы соседних клеток сообщаются друг с другом через особые мелкие отверстия в поперечных стенках, напоминающих сито (ситовидные пластинки). У покрытосеменных рядом с ситовидными трубками располагаются клетки-спутницы, имеющие ядра и выполняющие вспомогательные функции. В состав флоэмы, как и в состав ксилемы, кроме проводящих элементов входит механическая ткань (лубяные волокна — склеренхима) и запасающая ткань — лубяная паренхима.

Проводящие элементы ксилемы и флоэмы в совокупности с лубяными волокнами и лубяной паренхимой формируют сосудисто-волокнистые проводящие пучки, которые проникают во все органы растения. В листьях их называют жилками.

Механические ткани

Механические ткани в растении образуют своего рода «внутренний скелет», поддерживающий все остальные ткани и препятствующий их излому или разрыву. Выделяют два вида механических тканей: колленхима и склеренхима. Колленхима представлена в органах молодого растения и придает им упругость. У взрослых растений она сохраняется только в черешках листьев и обеспечивает их ориентацию в пространстве по отношению к солнцу. Колленхима состоит из живых клеток с неравномерно утолщенными оболочками, содержащими пектиновые вещества, которые способны набухать за счет поглощения воды. Со временем колленхима заменяется склеренхимой.

Склеренхима образована двумя видами мертвых клеток: волокнами (древесными и лубяными) и склереидами (каменистыми клетками). Волокна представлены длинными клетками с заостренными концами, стенки которых пропитаны лигнином. Древесные волокна входят в состав ксилемы у покрытосеменных и придают растениям прочность. У остальных растений они отсутствуют, и их функцию выполняют трахеиды. Лубяные волокна входят в состав флоэмы и придают растениям упругость. Стенки склереид пропитаны кремнеземом. Такие клетки встречаются в скорлупе орехов, в косточках (вишня, слива, абрикос) или в мякоти некоторых плодов.

Основные ткани

Основные ткани (паренхима) в органах растения заполняют пространство между другими тканями и могут выполнять разные функции в зависимости от особенностей строения. Паренхима состоит из крупных, рыхло расположенных клеток. В связи с выполняемыми функциями выделяют следующие виды паренхимы: ассимиляционную (хлоренхиму), запасающую, воздухоносную (аэренхиму), водоносную.

Ассимиляционная паренхима содержит хлоропласты и выполняет функцию фотосинтеза. Она содержится во всех зеленых частях растений. Запасающая паренхима состоит из крупных тонкостенных живых клеток, в которых накапливаются питательные вещества: крахмальные (картофель) или белковые (пшеница) зерна, капли жира (подсолнечник). Она хорошо развита в плодах, семенах и запасающих органах. В воздухоносной паренхиме (аэренхиме) имеются большие межклетники (полости), в которых запасается воздух, участвующий в газообмене и обеспечивающий плавучесть растений. Аэренхима содержится во всех органах водных растений, в дыхательных корнях болотных растений. Водоносная паренхима накапливает в межклетниках запас воды и хорошо развита в листьях и стеблях растений засушливых мест.

Повторим главное. У наземных растений имеются образовательные (меристемы), покровные, проводящие, механические и основные (паренхимы) ткани. Образовательные ткани обеспечивают рост растения за счет формирования всех остальных тканей. Покровные ткани расположены на поверхности органов растения и выполняют защитную функцию. У молодых и травянистых растений — это эпидермис (кожица). У древесных растений он заменяется перидермой (пробкой), а к старости формируется корка. К проводящим тканям относятся ксилема и флоэма, состоящие из проводящих элементов и клеток основной и механической тканей. Их функция — транспорт воды, минеральных и органических веществ в растении. Механическую функцию выполняют колленхима — живая ткань и склеренхима (древесные и лубяные волокна, склереиды) — мертвая ткань. К основным тканям относятся ассимиляционная, запасающая, воздухоносная, водоносная паренхима.

Проверим знания

1. Какие функции у растений выполняют проводящие ткани?
2. Чем отличается строение ксилемы у голосеменных и покрытосеменных?
3. Почему у травянистых растений не происходит рост стебля в толщину?
4. В чем различие колленхимы и склеренхимы? Почему склеренхима заменяет колленхиму у взрослых растений?
5. Какие виды покровных тканей и в каком порядке сменяют друг друга у древесных растений? Какой вид образовательной ткани принимает в этом участие?

1. Из маленького кусочка растительной ткани ученые могут вырастить сотни взрослых растений. Как вы думаете, какую ткань растения берут для этих исследований? Почему не удаются подобные опыты на животных?
2. Объясните, почему в ходе эволюции растений возникли проводящие, механические и покровные ткани?
3. Как вы думаете, существуют ли у растений ткани, выполняющие выделительную функцию?

Источник