Проводящие ткани
«В природе нет ничего бесполезного» — Мишель де Монтень
Только вдумайтесь в мощь проводящей ткани! Ведь ей приходится поднимать воду и растворенные в ней минеральные вещества от тончайших волосков корня до клеток листа. Самое высокое дерево на нашей планете, вечнозеленая секвойя по имени Гиперион, растет на севере Калифорнии и достигает (на 2017 год) — 117 метров в высоту. И вода по проводящим тканям преодолевает 117 метров высоты у этого растения, от корней к листьям! Она передвигается по структурам проводящих тканей против силы тяжести, и сегодня вы узнаете о секрете, который таит это уникальное явление.
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).
Логическим путем можно угадать многие научные факты, даже не зная их. К примеру, чем представлен восходящий ток? Что поднимается от корней к листьям? Это конечно же вода и растворенные в ней минеральные вещества, они движутся по сосудам и трахеидам проводящей ткани — ксилемы (древесины). От листьев к корням спускаются органические вещества, образовавшиеся в результате фотосинтеза в листьях, они движутся по ситовидным трубкам проводящей ткани — флоэмы (луба).
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)
Обеспечивает восходящий ток (от корней к листьям) воды и растворенных в ней минеральных солей. В толще проводящей ткани находятся отнюдь не только те самые трахеиды и сосуды, ее пронизывают многочисленные механические волокна — древесинные, обеспечивающие каркасность и прочность. В ксилеме содержатся также запасающие структуры, представленные древесинной паренхимой, где накапливаются питательные вещества. Давайте разберемся из каких гистологических элементов состоит ксилема.
- Трахеиды
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.
Паренхимные клетки (древесинная паренхима)
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)
Образовавшиеся в результате фотосинтеза в листьях продукты необходимо доставить в те части растения, где есть потребность в питательных веществах: конусы нарастания, подземные части, или «складировать» на будущее в семенах и плодах. Флоэма обеспечивает нисходящий ток органических веществ в растении, доставляя их по месту назначения. До 90% всех перемещаемых веществ по флоэме составляет углевод — дисахарид сахароза.
Эта ткань представлена ситовидными трубками, генез (от греч. genesis — происхождение) которых различается: первичная флоэма дифференцируется из прокамбия, вторичная флоэма — из камбия. Несмотря на различия генеза, клеточный состав описанных тканей идентичен.
Разберемся с компонентами, которые входят в состав флоэмы:
- Ситовидные элементы
Это живые клетки, обеспечивающие основной транспорт. Особо стоит выделить ситовидные трубки, образованные множеством безъядерных клеток — «члеников», соединенных в единую цепь. Между «члениками» имеются поперечные перегородки с порами, благодаря которым содержимое из вышележащих клеток поступает в нижележащие. Эти перегородки похожи на сито — вот откуда берется название ситовидных трубок 🙂
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.
Паренхимные элементы (лубяная паренхима)
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
Это сосудисто-волокнистый пучок, образованный ксилемой и флоэмой. Ксилема располагается сверху, флоэма — снизу. Над пучком и под ним располагаются уголковая или пластинчатая колленхима, прилежащая к эпидерме и выполняющая опорную функцию. Склеренхима может располагаться участками или вокруг этих жилок. Жилки развиваются из прокамбия, располагаются в центральном осевом цилиндре. Существует два вида жилок:
- Открытые
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.
Работа верхнего концевого двигателя заключается в транспирации — испарении воды с поверхности листа. Представим себе длинный сосуд с жидкостью от корневых волосков до клеток листа. Далее проведите следующий мысленный эксперимент: из верхнего конца трубки жидкость все время удаляется путем испарения, то есть место освобождается и это создает притягивающую силу для жидкости расположенной ниже, она поднимается наверх, на место испарившейся жидкости. Присасывающее действие транспирации передается корням в форме гидродинамического натяжения, которое связывает между собой работу обоих двигателей.
© 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
Ткани растений
Образовательная ткань (меристема) обеспечивает рост растения. Состоит из мелких постоянно делящихся клеток.
- Верхушечная меристема обеспечивает рост стебля.
- Зона деления корня обеспечивает рост корня.
- Камбий – меристема, за счет которой стебель растет в толщину. Откладывает внутрь от себя вторичную ксилему, наружу – вторичную флоэму.
Механическая ткань придаёт прочность органам растений.
- Колленхима состоит из живых клеток с утолщенными, но не одревесневшими первичными оболочками. Они способны к росту, поэтому не препятствуют росту органов, в которых они расположены. Для выполнения опорной функции требуется тургор.
- Склеренхима. Состоит из клеток с утолщенными одревесневшими оболочками. Клетки мертвые, поэтому не могут расти, но зато работают без тургора.
Проводящая ткань состоит из проводящих элементов, волокон механической ткани и паренхимы.
- По ксилеме (древесине) передвигается вода с минеральными солями от корня наверх. Проводящие элементы – сосуды и трахеиды (мёртвые клетки).
- По флоэме (лубу) передвигается вода с сахарами. Проводящие элементы – ситовидные трубки. Они живые, но безъядерные, поэтому рядом с ними находятся клетки-спутники, производящие РНК.
Покровная ткань отделяет растение от окружающей среды, образована плотно прилегающими клетками.
- Эпидермис состоит из плотно сомкнутых основных клеток (прозрачные, не фотосинтезируют), устьиц (регулируют газообмен и транспирацию, фотосинтезируют) и железистых волосков.
- Пробка состоит из мертвых клеток, не пропускает через себя вещества. Всё, что лежит снаружи от пробки, отмирает, не может растягиваться и постепенно лопается (корка).
- Ризодерма содержит корневые волоски, покрывает зону всасывания кончика корня.
Как всё это расположено
Еще можно почитать
Задания части 1
Выберите один, наиболее правильный вариант. Элементы проводящей системы листа, состоящие из неживых клеток
1) ситовидные трубки
2) волокна
3) сосуды
4) клетки камбия
ОСНОВНАЯ — ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
Установите соответствие между строением, значением ткани растения и её типом: 1) образовательная, 2) запасающая
А) образована крупными живыми клетками с тонкими оболочками
Б) состоит из более или менее однородных клеток, способных делиться
В) расположена в точках роста корней и побегов
Г) расположена в семенах, плодах, сердцевине стебля и других органах
Д) обеспечивает рост растения, образование новых органов и тканей
Е) служит местом отложения запасных веществ: белков, жиров, углеводов
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ — МЕХАНИЧЕСКАЯ — ПРОВОДЯЩАЯ — ПОКРОВНАЯ
Установите соответствие между примерами и типами растительных тканей: 1) проводящая, 2) механическая, 3) образовательная, 4) покровная. Запишите цифры 1-4 в порядке, соответствующем буквам.
А) эпидермис листа
Б) сосуды
В) ситовидные трубки
Г) зона деления корня
Д) кора стебля
Е) волокна древесины
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ — ПОКРОВНАЯ
1. Установите соответствие между характеристиками и видами растительных тканей: 1) покровная, 2) образовательная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) выполняет защитную функцию
Б) образована плотно прилегающими живыми или мёртвыми клетками
В) обеспечивает рост и развитие растения
Г) является исходной для всех остальных тканей
Д) осуществляет связь растения с окружающей средой
Е) располагается в конусе нарастания
2. Установите соответствие между особенностями и видами растительных тканей: 1) образовательная, 2) покровная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) обеспечивает рост растений
Б) клетки тонкостенные без хлоропластов и вакуолей
В) имеются устьица
Г) имеются чечевички
Д) обеспечивает газообмен
Е) клетки интенсивно делятся
ПРОВОДЯЩИЕ ТАБ
Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
1) восходящий ток воды и минеральных солей
2) между корой и древесиной
3) выделение продуктов обмена веществ
4) нисходящий ток органических веществ
5) образовательная ткань
6) ситовидные трубки
7) кора
8) сердцевина
КСИЛЕМА
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных признаков характерны для ксилемы?
1) является основной тканью растения
2) служит для проведения воды от корней к листьям
3) клетки имеют сильно вытянутую форму
4) в клетках есть хлоропласты
5) стенки клеток утолщены
6) клетки живые
ФЛОЭМА
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных признаков характерны для флоэмы?
1) служит для проведения воды от корней к листьям
2) является проводящей тканью растения
3) клетки лишены клеточной стенки
4) в клетках есть хлоропласты
5) клетки лишены ядер
6) клетки имеют клетки-спутницы
КСИЛЕМА — ФЛОЭМА
1. Установите соответствие между признаком проводящей ткани и её типом: 1) ксилема (древесина), 2) флоэма (луб). Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) состоит преимущественно из живых клеток
Б) в стебле расположена снаружи от камбия
В) проводящие элементы — сосуды (трахеи)
Г) проводит воду и органические вещества
Д) обычно проводит воду и минеральные соли
2. Установите соответствие между характеристиками и структурами проводящих тканей растений: 1) сосуды, 2) ситовидные трубки. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) наличие клеток-спутниц
Б) образуют древесину
В) расположение клеток в лубе
Г) передвижение воды с минеральными веществами
Д) обеспечение нисходящего тока веществ
Е) мёртвые толстостенные клетки
3. Установите соответствие между характеристиками и структурами проводящих тканей растений: 1) сосуды, 2) ситовидные трубки, 3) волокна. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) многоклеточные полые трубки с одревесневшими стенками и отмершим содержимым
Б) вертикальные ряды живых клеток
В) длинные клетки с толстыми одревесневающими стенками и отмершим содержимым
Г) обеспечивают нисходящий ток воды с органическими веществами
Д) придают механическую прочность органам растений
Е) обеспечивают восходящий ток воды и минеральных веществ
КСИЛЕМА — ФЛОЭМА РИС
Установите соответствие между характеристиками и частями стебля, обозначенными на рисунке. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) расположение в коре
Б) наличие ситовидных трубок
В) наличие лубяных волокон
Г) проводящие элементы мёртвые
Д) ток веществ только восходящий
Е) транспорт растворённых в воде минеральных веществ
ПРОВОДЯЩИЕ — ПОКРОВНЫЕ
1. Установите соответствие между структурами и группами тканей: 1) проводящие, 2) покровные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) устьице
Б) механическое волокно
В) пробка
Г) корневой волосок
Д) ситовидная трубка
Е) железистый волосок
2. Установите соответствие между примерами и типами растительных тканей: 1) проводящие, 2) покровные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) эпидермис
Б) механическое волокно
В) пробка
Г) трахеиды
Д) ситовидная трубка
Е) корка
ПОКРОВНЫЕ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие структуры растения участвуют в процессе фотосинтеза?
1) камбий
2) луб
3) устьица
4) хлоренхима
5) ксилема
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ТКАНЕЙ
Установите последовательность расположения слоев на спиле дерева, начиная с пробкового слоя
А) камбий
Б) луб
В) пробка
Г) древесина
Д) сердцевина
ТКАНИ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ
1. Установите соответствие между тканью и организмом, для которого она свойственна: 1) растение, 2) животное.
А) эпителиальная
Б) запасающая
В) соединительная
Г) механическая
Д) образовательная
Е) покровная
2. Установите соответствие между тканью и царством организмов, для которого эта ткань характерна: 1) растения, 2) животные. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) проводящая
Б) мышечная
В) запасающая
Г) основная
Д) соединительная
3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие ткани из перечисленных присутствуют только у растений?
1) покровная
2) проводящая
3) основная
4) соединительная
5) эпителиальная
Источник
