Характеристика отдельных видов растительных тканей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Образовательные ткани (меристемы)

Важный признак, отличающий растения от животных, - рост в течение всей жизни. Рост растений ограничивается сезонными изменениями, а не возрастом.

Этот рост обязан наличию образовательных тканей - меристем - плотных, живых, дающих начало всем остальным тканям. Отличительными особенностями клеток меристем являются:

1. крупное ядро, расположенное в центре, часто видны хромосомы на разных стадиях деления клетки,

2. мелкие вакуоли,

3. большое количество рибосом и митохондрий,

4. клеточные стенки тонкие с малым содержанием целлюлозы.

Меристемы характерны для наиболее высокоразвитых растений. У большинства низших растений (водорослей) все клетки равноценны в способности образовывать другие клетки путем деления. Все их клетки кроме половых играют одинаковую роль в фотосинтезе и других процессах.

I. По времени образования меристемы делятся на:

1. Первичные меристемы (промеристемы, приставка про- от греч. протос - первый) закладываются еще в зародыше семени и располагаются в конусах нарастания стеблей, концах корней, в основаниях междоузлий стеблей, в пластинках листьев. По мере роста из них формируются постоянные ткани.

2. Вторичные меристемы - возникают позже первичных и обусловливают рост органов растений в толщину. Занимают боковое положение по отношению к оси органа (камбий, феллоген). Они имеются только у голосеменных и покрытосеменных.

II. По положению в растении выделяют:

1. Верхушечные (апикальные) - находятся на вершине главных и боковых осей стебля и корня. Обеспечивает рост корня и побегов в длину.

2. Боковые (латеральные) - обычно вторичные меристемы. Располагаются по окружности осевых многолетних органов, образуя цилиндры, которые на поперечном срезе имеют вид колец. Обусловливают рост органов растений в толщину. К ним относятся: камбий (откладывает проводящие ткани, образующие, например, годичные кольца на стволах деревьев), феллоген или пробковый камбий (откладывает пробку).

3. Вставочные (интеркалярные) меристемы - располагаются у оснований междоузлий побегов, черешков листьев.

4. Раневые (травматические) меристемы - образуются там, где была нанесена травма. Живые клетки, окружающие пораженный участок, вновь превращаются в меристему и начинают активно делиться. Раневые меристемы образуют каллюс - плотную беловатую ткань, состоящую из паренхимных клеток разных размеров. Из каллюса может возникать любая ткань или орган растения. Например, придаточные корни на черешке листа фиалки, поставленного в воду. Каллюс возникает из раневых меристем при прививках, обеспечивая срастание привоя и подвоя.

2. Покровные ткани

Эпидерма покрывает обе стороны листа, молодые побеги, лепестки, плоды и семена. Как правило, это однослойная ткань. Редко многослойная, служащая для запасания воды (например, у фикуса).

Эпидерма состоит из плотно расположенных клеток. У однодольных растений форма клеток эпидермы правильная. У двудольных - клетки эпидермы неправильной формы с извилистыми клеточными стенками.

У наземных частей растений наружные стенки клеток покрыты кутикулой, содержащей кутин и воск, которые препятствуют потерям воды. Воск выделяется на поверхность кутикулы или гладкими слоями, или в виде палочек и нитей. Он создает беловатый налет на листьях и плодах. У растений, погруженных в воду кутикулы нет.

В структуру эпидермы могут входить устьица для обеспечения функций газообмена и транспирации (испарения паров воды). Они необходимы для протекания процессов дыхания и фотосинтеза.

Устьице состоит из двух замыкающих клеток, между которыми образуется межклетник - устьичная щель. Около замыкающих клеток могут располагаться и побочные клетки. Стенки замыкающих клеток неравномерно утолщены: брюшные (обращенные к щели) толще спинных (примыкающих к эпидерме).

В замыкающих клетках присутствует большое количество митохондрий, а также в отличие от клеток эпидермы в замыкающих клетках содержатся хлоропласты.

1. Кванты солнечного света попадают на хлоропласты замыкающих клетках устьиц, в которых идет фотосинтез.

2. В процессе фотосинтеза образуются сахара - вещества, притягивающие воду из соседних клеток в замыкающие клетки.

3. Объем замыкающих клеток увеличивается. Устьица открываются.

4. Ночью и в жаркий день фотосинтез не идет. Концентрация клеточного сока в замыкающих клетках уравнивается с окружающими. Идет отток воды из устьиц. Устьица закрываются.

Расположение устьиц на листе:

1. У двудольных растений - хаотическое.

2. У однодольных - упорядоченное, вдоль жилок.

3. У большинства растений - на нижней стороне листа.

4. У ксерофитов (растений засушливых мест обитания) - на обеих сторонах листа.

5. У плавающих на поверхности воды растений - на верхней стороне листа.

6. Даже на одном растении на затененных листьях их меньше, чем на хорошо освещенных.

7. У листьев, полностью погруженных в воду, устьица отсутствуют.

Некоторые клетки эпидермы образуют выросты в виде тонких волосков - трихом. Эти одно- и многоклеточные волоски выполняют различные функции:

1. На корнях корневые волоски увеличивают площадь всасывающей воду и минеральные вещества поверхности.

2. Загнутые в виде крючочков волоски цепляются за опору.

3. Способствуют снижению потерь воды, удерживая у поверхности растения слой влажного воздуха и отражая солнечные лучи.

4. Обеспечивают механическую защиту. У крапивы жгучие волоски имеют жесткую клеточную стенку и заканчиваются округлой головкой. Животные или человек задевают волосок, головка отламывается, и зазубренный край клеточной стенки ранит кожу. В ранку изливается содержимое клетки, содержащее жгучие вещества.

5. Железистые волоски насекомоядных растений выделяют клейкие вещества для улавливания насекомых.

6. Ароматические вещества содержаться в железистых волосках (например, ментол у мяты, гераниол у герани и розы).

7. Железистые волоски удаляют из растения токсичные соли (например, у лебеды).

8. Трихомы образуют барьер около нектарников цветков. Он не допускает к нектарникам ползающих насекомых с жующим ротовым аппаратом (жуков), а способствует перекрестному опылению летающими насекомыми (бабочками).

Перидерма - вторичная покровная ткань.

Первичная покровная ткань - эпидерма у многих растений существует только в течение одного вегетационного периода. В конце его она сменяется вторичной покровной тканью, как правило, серого или бурого цвета - перидермой (от греч. пери - около, дерма - кожа). Она образуется на стеблях, корнях, клубнях (картофель), иногда на плодах (у яблони, груши), на местах ранения и прикрепления опавших листьев.

Перидерма - это комплекс 3-х тканей, включающий (перечислены снаружи - внутрь):

1. феллему (пробку),

2. феллоген (пробковый камбий),

3. феллодерму.

Из клеток эпидермы (яблони, груши) или из клеток, лежащих под ней (у дуба, березы) образуется вторичная меристема - феллоген (от греч. феллема - пробка, генос - рождающий) или пробковый камбий. Клетки феллогена начинают делиться и откладывают кнаружи феллему (пробку), а феллодерму - внутрь.

Пробка (феллема) - плотная ткань, клетки с утолщенными клеточными стенками, непроницаемыми для жидкостей и газов, и мертвым протопластом. Полости клеток заполнены воздухом (дуб) или заполнены белым зернистым веществом - бетулином или дубильными веществами.

Толстые слои пробки образуют пробковый дуб (до 10 см за 10 лет), амурское бархатное дерево, пробковый вяз.

Пробка растительного происхождения используется для закупоривания бутылок, как звуко-, электро- и термоизолятор в строительстве зданий, самолетостроении и т.д.

Феллодерма - живая паренхимная ткань, выполняющая функцию питания феллогена.

Газообмен и транспирация между покрытыми пробкой органами растений и внешней средой совершается через разрывы в пробке, заполненные опробковевшими клетками с многочисленными воздушными пространствами - через чечевички. Они часто образуются в тех местах, где были расположены участки эпидермы с устьицами. У ряда растений (сосна) чечевички не образуются. Пробка у них откладывается не сплошным слоем, а прерывисто.

Осенью феллоген закупоривает чечевичку клетками пробки, а весной разрастающиеся межклеточные воздушные пространства прорывают пробку.

Корка - третичная покровная ткань.

У некоторых растений феллоген остается навсегда, и каждый год образует новые слои пробки.

У большинства - феллоген откладывает слой пробки и отмирает. Под ним из живых клеток возникает новый феллоген и образует новую пробку. Она изолирует ткани, расположенные кнаружи от внутренних тканей. Наружные ткани отмирают. Так образуется корка - собрание отмерших тканей. Нарастание стебля в толщину в течение многих лет приводит к растрескиванию периферической части корки, постепенной ее утрате, слущиванию с поверхности и нарастанию изнутри.

3. Механические ткани растений

Механические ткани обеспечивают прочность растений, т. е. их способность противостоять воздействию силы тяжести, порывам ветра, дождям и другим факторам.

Основные разновидности механических тканей - колленхима и склеренхима.

1. Колленхима (от греческого kуlla -- клей и йnchyma -- ткань) - живая ткань. Часто в клетках колленхимы содержатся хлоропласты, поэтому кроме механической функции для неё характерна функция фотосинтеза. Клетки колленхимы паренхимные или удлиненные с неравномерно утолщенными клеточными стенками.

Колленхима расположена:

1. под эпидермой стеблей;

2. по периметру первичной коры стеблей,

3. в черешках и срединных жилках листьев.

Клетки колленхимы отсутствуют в корне, т.к. дополнительную опору ему придает почва.

2. Склеренхима (от греч. skleros -- твёрдый и enchyma -- ткань), механическая ткань растений, состоит из клеток с равномерно утолщенными, часто одревесневшими клеточными стенками. Как правило мертвая ткань.

Неодревесневшие волокна склеренхимы (у льна и других прядильных культур) -- ценное сырьё для текстильной промышленности.

По прочности клетки склеренхимы не уступают стали, по упругости и эластичности -- каучуку.

Ксилема и флоэма всегда расположены рядом и образуют в теле растения непрерывную разветвлённую систему, соединяющую все его органы.

Ксилема (древесина).

Характерные черты ксилемы:

1. Основные проводящие элементы ксилемы имеют прозенхимную (удлиненную) форму в зрелом состоянии мертвы.

2. Клеточные стенки зрелых проводящих элементов содержат лигнин (одревесневшие), который откладывается не сплошным слоем, а в виде колец или спиралей. Это позволяет молодым элементам ксилемы вытягиваться в длину.

3. По мере старения элементов ксилемы отложение лигнина становится сплошным.

4. В клеточных стенках имеются многочисленные поры.

5. Проводящие воду с растворенными веществами элементы представлены клетками (трахеидами) и сосудами (трахеями):

Табл. 1

6. Рядом с проводящими элементами расположены волокна склеренхимы - древесинные волокна, обеспечивающие опорную функцию;

7. Также вокруг проводящих элементов расположены клетки, запасающие крахмал, капли масла и многие другие органические вещества. Присутствие капель масла предотвращает замерзание воды в сосудах зимой.

Флоэма (луб)

Характерные черты флоэмы:

1. Флоэма - живая ткань, состоящая из прозенхимных элементов.

2. Проводящие воду и органические вещества элементы представлены ситовидными клетками и ситовидными трубками. Термин «ситовидные» происходит от присутствия в клеточных стенках большого количества пор (ситовидных полей), через которые проходят плазмодесмы - тяжи цитоплазмы, соединяющие соседние клетки.

3. Обычно каждое отверстие ситовидного поля окружено особым углеводом - каллозой. Чем старше ситовидный элемент, тем больше в нем накапливается каллозы. По мере того, как ситовидный элемент переходит в состояние покоя (например, зимой), каллоза закупоривает отверстие поры.

4. В зрелых ситовидных элементах рибосомы полностью отсутствуют, аппарат Гольджи отмечается только на первых стадиях их формирования.

5. Хорошо развиты митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть.

6. Вакуоль в этих клетках не выражена, поэтому цитоплазма находится в разжиженном состоянии.

7. Рядом с элементами флоэмы расположены волокна склеренхимы (лубяные волокна) и склереиды (несут опорную функцию).

8. Также рядом расположены разнообразные паренхимные клетки, запасающие органические вещества и транспортирующие их в радиальном направлении.

Ситовидные элементы обычно формируют белковые включения - флоэмный белок или просто Ф-белок.

Он имеет вид нитей трубчатой формы. Ф-белок участвует в закупорке пор при повреждении ткани, предотвращая вытекание содержимого из ситовидных трубок. Кроме того, высказывается предположение, что Ф-белок, обладающий сократительной реакцией, гонит вещества вдоль по ситовидной клетке.

Даже в отсутствии ядра ситовидные трубки физиологически очень активны. Управление их жизнедеятельностью осуществляют ядра клеток-спутниц, расположенных рядом.

У цветковых растений элементы флоэмы и связанные с ними клетки-спутницы возникают из одной материнской клетки в результате ее деления. Позже элементы флоэмы лишаются ядра (оно мешало бы транспорту веществ), а клетки-спутницы, содержащие ядро, берут на себя функцию управления. Таким образом, эти клетки являются сестринскими и имеют общее происхождение.

Проводящие пучки.

Обычно проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют в теле растения тяжи, называемые проводящими пучками. Нередко к проводящим пучкам примыкает механическая ткань-склеренхима, такие комбинированные пучки называются сосудисто-волокнистыми.

По способности к вторичному утолщению проводящие пучки делят на:

1) Открытые: в них закладывается камбий, и они открыты для дальнейшего роста (разрастания в толщину).

2) Закрытые (не имеющие камбия), закрыты для вторичного утолщения.

К выделительным тканям относятся разного рода образования, способные выделять из растения или изолировать в его тканях продукты обмена веществ и капельножидкую воду. Клетки выделительных тканей обычно паренхимные и тонкостенные. Долго остаются живыми, выделяя секрет. В ряде случаев протопласт отмирает, а клеточные стенки опробковевают.

1. Гидатоды (водяные устьица) выделяют капельножидкую воду (которую ошибочно принимают за росу) с небольшим количеством минеральных веществ. Этот процесс называется гуттацией, он идет при низкой транспирации (испарении) и высокой влажности почвы. Замыкающие клетки таких водяных устьиц обычно крупнее, чем у обычных устьиц и имеют тонкие стенки. У ряда растений живое содержимое клеток (протопласт) рано отмирают, замыкающие клетки теряют способность открывать и закрывать устьичную щель. В этом случае они всегда широко открыты. Гидатоды расположены по краям листьев, на верхушках и зубчиках листовых пластинок, чаще - из семейств Злаковые, Капустные (Крестоцветные), Розоцветных и др.

Гидатода соединена с ксилемой проводящего пучка. Вода из неё через устьичную щель выделяется наружу.

Некоторые гидатоды представляют собой желёзки, активно выделяющие влагу.

Особенно сильная гуттация свойственна тропическим и субтропическим растениям. У одного из видов растения таро гидатода, находящаяся на верхушке листовой пластинки, выделяет до 200 капель воды в минуту. Из растений, живущих в областях с умеренным климатом обильная гуттация свойственна листьям ивы ломкой.

2. Железистый волосок состоит из одно- или многоклеточной ножки и более или менее шаровидной головки, которая также может быть одно или многоклеточной. Клетки головки синтезируют эфирные масла, которые проходят через наружную стенку клетки и скапливаются под кутикулой, приподнимая ее.

При накоплении очень большого количество эфирного масла, кутикула, разрывается, масло выходит наружу. Обычно при этом клетки отмирают, лишь в редких случаях кутикула восстанавливается.

3. Нектарники выделяют жидкость - нектар, содержащую сахарозу, глюкозу, фруктозу и органические и неорганические вещества:

а) флоральные (от лат. floris - цветок) нектарники развиваются в цветках - на цветоножке, лепестках, чашелистиках, пестиках, тычинках и служат для привлечения опылителей.

б) экстрафлоральные (от лат. extra - вне) нектарники образуются на вегетативных органах - стеблях, листьях, прилистниках, а также на цветоножках и осях соцветий.

Нектарники внешне очень разнообразны: дисковидные, головчатые, чашевидные, нитевидные. Они состоят из секреторных, покрытых кутикулой клеток. К ним примыкает проводящая ткань, так как сахара, выделяемые нектарниками, поступают в них из флоэмы. Нектарники по строению занимают промежуточное положение между наружными железками и гидатодами. Нектар выделяется либо через оболочки клеток, либо через специальные устьица без околоустьичных клеток.

Внутренние выделительные ткани.

1. Млечники -- отдельные клетки и продольные цепочки слившихся клеток (млечных трубок), содержащих в вакуолях млечный сок. Это живые клетки. Основной объем клетки занимает крупная вакуоль с млечным соком, а слой цитоплазмы с многочисленными ядрами располагается вдоль клеточной стенки. Клеточная стенка тонкая, эластичная, с малым количеством пор.

Млечники встречаются в разных органах: у сложноцветных их много в корнях и стеблях, у мака -- в листьях и коробочках.

Млечники выявлены у 12 500 видов цветковых растений. Различают нечленистые и членистые млечники.

а) Нечленистые млечники - живые одноклеточные. Встречаются, например, у растений семейств молочайных, крапивных.

б) Членистые млечники состоят из нескольких клеток, соединенных друг за другом в однорядные тяжи (трубки). Встречаются у маковых, сложноцветных, колокольчиковых и др.

Млечный сок представляет жидкость белого (как у одуванчика, фикуса), желтого (как у чистотела) и даже красного цвета, нередко бесцветный (как у шелковицы).

Млечный сок называют латексом. Это эмульсия, в состав которой могут входить каучук, гуттаперча, политерпены, некоторые органические кислоты, сахара, таннины, алкалоиды и другие вещества. Нередко в млечниках встречаются крахмальные зерна и кристаллы оксалата кальция.

Особенное значение имеет клеточный сок мака, служащий источником получения наркотических веществ и многих других лекарственных препаратов. Большую ценность имеют млечный сок гевеи, содержащий 40-45% каучука.

2. Смоляные ходы имеются в коре (пихта), древесине стеблей и хвое и проходят в продольном и поперечном направлениях. Они представляют каналы, выстланные живыми клетками, выделяющими бальзам в просвет канала.

Бальзамы жидки и являются смесями смол с эфирными маслами. Бальзамы на воздухе затвердевают, частично улетучиваясь, и превращаются в смолы. Бальзамы имеют запах.

Смолы запаха не имеют (иногда смола пахнет еще не испарившимся эфирным маслом). Примером бальзама может быть живица, скапливающаяся в смоляных ходах стволов хвойных деревьев. Для растения бальзамы и смолы имеют биологическое значение: они затягивают раны растений и предохраняют их от паразитических бактерий и грибов. В медицине бальзамы давным-давно применялись для лечения ран, как антисептики. Из пихтового бальзама вырабатывается синтетическая камфара. Из смолы сосны добывают скипидар и канифоль.

3. Разновидностью внутренних выделительных тканей являются эфирно-масличные ходы - вместилища эфирных масел в различных органах растений. Образуются или в результате разъединения клеток (эфирные масла накапливаются в межклетниках), или путём растворения клеток. Отверстия эфирно-масличных ходов хорошо заметны на поверхности плодов цитрусовых (апельсин, лимон и др.) Клетки, выстилающие их внутри, имеют очень тонкую стенку и крупные вакуоли. Самый внутренний слой клеток обычно полуразрушен, видны разорванные остатки клеточных стенок. Здесь происходит постепенное растворение самих выделительных клеток вместе со стенками. Это растворение начинается с небольшой центральной группы клеток и распространяется вокруг, захватывая новые концентрические слои клеток и увеличивая таким образом полость вместилища.