Кольчатый сосуд в стебле

Тема: Проводящие ткани

Материалы. Стебель тыквы (Cucurbita pepo); сернокислый анилин; постоянные микропрепараты: “Продольный срез древесины сосны (Pinus sylvestris)”, “Корневище орляка (Pteridium aguilinum)”.

Проводящая система растений состоит из ксилемы (древесины), осуществляющей восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к листьям и флоэмы – ткани, проводящей пластические вещества (нисходящий ток) от листьев к корням. Это сложные ткани, т. к. включают различные по структуре и функциональному значению анатомические элементы.

Проводящие ткани по происхождению могут быть первичными и вторичными. Первичные образуются в результате деятельности прокамбия , а вторичные – камбия.

Ксилему составляет три типа элементов: 1) собственно проводящие (трахеиды и сосуды); 2) механические (древесинные волокна или либриформ); 3) паренхимные.

Некоторые клетки этих тканей остаются живыми на протяжении всей жизни, а другие отмирают, сохраняя определенные функции.

Основными проводящими элементами ксилемы являются трахеиды и членики сосудов (трахеи). В зрелом состоянии оба типа элементов представляют собой более или менее вытянутые клетки, лишенные протопластов и имеющие одревесневшие вторичные оболочки.

Трахеиды – это прозенхимные клетки со скошенными концами. Они отличаются от сосудов тем, что не имеют перфораций. В трахеидах передвижение воды из клетки в клетку осуществляется, главным образом, через пары пор, поровые мембраны (замыкающая пленка пор), которые отличаются высокой проницаемостью для воды и растворенных веществ.

Членики сосудов (трахеи) – это наиболее специализированные водопроводящие элементы, представляющие собой длинные (до многих метров) полые трубки, состоящие из члеников. Они образуются из вертикального ряда прозенхимных меристематических клеток прокамбия. Их боковые стенки с возрастом одревесневают и неравномерно утолщаются, а поперечные – образуют сквозные отверстия (перфорации). Выделяют несколько типов утолщения боковых стенок сосудов – кольчатые, спиральные, лестничные и др.

У покрытосеменных растений в первичной ксилеме обычно развиваются трахеиды, а во вторичной – сосуды.

Флоэма, как и ксилема, состоит из трех типов тканей: 1) собственно проводящей (ситовидные клетки, ситовидные трубки); 2) механической (лубяные волокна); 3) паренхимной.

Наиболее высокоспециализированными элементами флоэмы являются ситовидные элементы. К их характерным особенностям относятся онтогенетически измененные протопласты с ограниченной метаболической активностью и система межклеточных контактов с соседними ситовидными элементами, осуществляемых посредством специализированных участков клеточной оболочки (ситовидных полей), пронизанных отверстиями (перфорациями).

По степени специализации ситовидных полей и особенностям их распределения ситовидные элементы классифицируются на ситовидные клетки и членики ситовидных трубок.

Ситовидная трубка представляет собой вертикальный ряд клеток, соединенных между собой концами посредством ситовидных пластинок. Каждая отдельная клетка, входящая в состав ситовидной трубки называется члеником ситовидной трубки. Оболочки их целлюлозные, первичные. Органические вещества движутся сверху вниз из клетки в клетку по дезорганизованным протопластам (смесь клеточного сока с цитоплазмой). Рядом с ситовидной трубкой обычно расположены сопровождающие клетки (клетки-спутники). Они тесно связаны с члениками ситовидной трубки своим происхождением и функцией, заключающейся в регуляции передвижения веществ по флоэме.

Ситовидные клетки лишены специализированных сопровождающих клеток и в зрелом состоянии содержат ядра. Их ситовидные поля рассеяны на боковых стенках.

Ход работы

Задание 1. Рассмотреть трахеиды на постоянном микропрепарате продольного среза древесины сосны (Pinus sylvestris). Обратить внимание на форму и расположение клеток трахеид; типы пор и их расположение.

Последовательность работы. При малом увеличении видно, что вся древесина состоит из длинных прозенхимных клеток. Это трахеиды (рис. 40). Более широкие и тонкостенные трахеиды весенней древесины постепенно переходят в толстостенные трахеиды осенней древесины с узкой полостью.

Рис. 40. Трахеиды древесины сосны (Pinus sylvestris):

1 – окаймленная пора.

Рассматривая весенние трахеиды при большом увеличении, обратить внимание на то, что между ними нет перфораций, следовательно, вода проникает из трахеиды в трахеиду только через поры, которые расположены на радиальных стенках. Это окаймленные поры, в плане они видны в виде двух концентрических окружностей.

Задание 2. Приготовить временный микропрепарат продольного среза проводящего пучка стебля тыквы (Cucurbita pepo) в сернокислом анилине. Рассмотреть сосуды с разными типами утолщений вторичной оболочки (рис. 41). Сделать рисунок.

Рис. 41. Сосуды стебля тыквы (Cucurbita pepo):

А – пористый; Б – сетчатый; В – спиральный; Г – кольчатый.

Последовательность работы. При изготовлении среза обратить внимание на то, чтобы разрез прошел через середину одного из крупных проводящих пучков. Рассмотреть сосуды очень большого диаметра, расположенные ближе к центру стебля. Они обычно не помещаются целиком в толще среза, и на срезе видна длинная пустая полость сосуда, ограниченная с двух сторон узкими полосками стенки.

Микропрепарат рассмотреть при большом увеличении. Найти очень крупные сосуды, расположенные к центру и рассмотреть их поверхность. Обратить внимание на то, что она покрыта сетью утолщений (сетчато-пористые). Затем передвинуть микропрепарат на соседние сосуды, имеющие меньшие диаметры и найти на их поверхности пористые, спиральные и кольчатые утолщения (рис. 41). Кольчатые сосуды образуются раньше других, они очень тонкие и сильно растянуты в длину, вследствие роста стебля после их возникновения. После кольчатого сосуда и участка мелкоклеточной паренхимы видны ситовидные трубки с сопровождающими клетками. Зарисовать отдельные клетки сосудов с разными типами утолщения клеточной оболочки.

Задание 3. Рассмотреть сосуды, имеющие лестничные утолщения оболочки на постоянном микропрепарате продольного среза корневища папоротника-орляка (Pteridium aguilinum) (рис. 42).

Рис. 42. Лестничный сосуд корневища папоротника-орляка (Pteridium aquilinum):

1 – щелевидная пора.

Последовательность работы. Обратить внимание на горизонтальные промежутки между перекладинами – щелевидные поры и наклонные перегородки, разделяющие членики сосудов с щелевидными перфорациями.

Задание 4. Используя микропрепарат из задания 2 изучить строение ситовидной трубки на продольном срезе стебля тыквы. Сделать рисунок (рис. 43).

Рис. 43. Часть проводящего пучка стебля тыквы (Cucurbita pepo) в продольном разрезе:

1 – ситовидная трубка, 2 – ситовидная пластинка, 3 – сопровождающая клетка, 4 – камбий, 5 – сетчато-пористый сосуд.

Последовательность работы. При большом увеличении микроскопа найти ситовидные трубки, расположенные ближе к периферии стебля, внутрь от слоя древесинных волокон. Их можно узнать по ситовидным пластинкам. Затем рассмотреть клетки-спутники, находящиеся между ситовидными трубками. Обратить внимание на число клеток, соответствующих каждому членику ситовидной трубки. Зарисовать ситовидную трубку с клетками-спутниками.

Контрольные вопросы

1.  По каким проводящим тканям осуществляется передвижение органических веществ, а по каким – минеральных?

2.  В чем сходство онтогенеза ситовидных трубок и сосудов?

3.  Что такое сопровождающая клетка? Какие ее функции?

4.  В чем отличие ситовидных трубок от сосудов?

5.  Как долго функционируют ситовидные трубки и сосуды и с чем связано прекращение их деятельности?

6.  В чем отличие сосудов от трахеид?

7.  Почему кольчатые и спиральные сосуды свойственны молодым органам растений, а пористые, сетчато-пористые, лестничные – более старым?

8.  Какие сосуды имеют наименьший диаметр и какие наибольший?

9.  Какие перфорации между члениками сосудов являются более примитивными?

Тема: Проводящие ткани

Материалы. Стебель тыквы; серно-кислый анилин.

Проводящая система растений состоит из ксилемы (древесины), осуществляющей восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к листьям и флоэмы – ткани, проводящей пластические вещества (нисходящий ток) от листьев к корням. Это сложные ткани, т. к. включают различные по структуре и функциональному значению анатомические элементы.

Проводящие ткани по происхождению могут быть первичными и вторичными. Первичные образуются в результате деятельности прокамбия , а вторичные – камбия.

Основными проводящими элементами ксилемы являются трахеиды и членики сосудов (трахеи). В зрелом состоянии оба типа элементов представляют собой более или менее вытянутые клетки, лишенные протопластов и имеющие одревесневшие вторичные оболочки.

Наиболее высокоспециализированными клетками флоэмы являются ситовидные трубки, представляющие собой вертикальный ряд клеток, соединенных между собой концами посредством ситовидных пластинок. Рядом с ситовидной трубкой обычно расположены сопровождающие клетки (клетки-спутники). Они тесно связаны с члениками ситовидной трубки своим происхождением и функцией, заключающейся в регуляции передвижения веществ по флоэме.

Ход работы

Задание 1. Приготовить временный микропрепарат продольного среза проводящего пучка стебля тыквы в серно-кислом анилине. Рассмотреть сосуды с разными типами утолщений вторичной оболочки (рис. 17 ). Сделать рисунок.

Рис. 17. Сосуды стебля тыквы:

А – пористый; Б – сетчатый; В – спиральный; Г – кольчатый.

Последовательность работы. При изготовлении среза обратить внимание на то, чтобы разрез прошел через середину одного из крупных проводящих пучков. Рассмотреть сосуды очень большого диаметра, расположенные ближе к центру стебля. Они обычно не помещаются целиком в толще среза, и на срезе видна длинная пустая полость сосуда, ограниченная с двух сторон узкими полосками стенки.

Микропрепарат рассмотреть при большом увеличении. Найти очень крупные сосуды, расположенные к центру и рассмотреть их поверхность. Обратить внимание на то, что она покрыта сетью утолщений (сетчато-пористые). Затем передвинуть микропрепарат на соседние сосуды, имеющие меньшие диаметры и найти на их поверхности пористые, спиральные и кольчатые утолщения. Кольчатые сосуды образуются раньше других, они очень тонкие и сильно растянуты в длину, вследствие роста стебля после их возникновения. После кольчатого сосуда и участка мелкоклеточной паренхимы видны ситовидные трубки с сопровождающими клетками. Зарисовать отдельные клетки сосудов с разными типами утолщения клеточной оболочки.

Задание 2. Используя микропрепарат из задания 1 изучить строение ситовидной трубки на продольном срезе стебля тыквы. Сделать рисунок (рис. 18).

Рис.  18. Часть проводящего пучка стебля тыквы в продольном разрезе:

1 – ситовидная трубка, 2 – ситовидная пластинка, 3 – сопровождающая клетка, 4 – камбий, 5 – сетчато-пористый сосуд.

Последовательность работы. При большом увеличении микроскопа найти ситовидные трубки, расположенные ближе к периферии стебля, внутрь от слоя древесинных волокон. Их можно узнать по ситовидным пластинкам. Затем рассмотреть клетки-спутники, находящиеся между ситовидными трубками. Обратить внимание на число клеток, соответствующих каждому членику ситовидной трубки. Зарисовать ситовидную трубку с клетками-спутниками.

Контрольные вопросы

1.  По каким проводящим тканям осуществляется передвижение органических веществ, а по каким – минеральных?

2.  Что такое сопровождающая клетка? Какие ее функции?

3.  В чем отличие ситовидных трубок от сосудов?

4.  В чем отличие сосудов от трахеид?

Проводящие ткани обеспечивают движение веществ в теле растения. Они cформировались в процессе эволюции после выхода растений на сушу, когда возникло два типа питания: воздушное и почвенное. Возникли и две проводящие системы, по которым вещества движутся в противоположных направлениях. Нисходящий поток (отток ассимилянтов) осуществляется по ситовидным трубкам. Восходящий поток (подъем воды с растворенными в ней минеральными веществами) осуществляется по сосудам – трахеям и трахеидам.

* Ситовидные трубки – это система вертикально расположенных кле- ток, между которыми находятся перегородки с перфорациями – ситовидные

пластинки (рис.12). Ситовидные трубки имеют живой протопласт. Они ак- тивно проводят пластические вещества – ассимилянты.

Рис. 12. Ситовидные элементы во флоэме тыквы: А – продольный;

Б – поперечный срезы (1 – функционирующий членик ситовидной трубки; 2 – членик ситовидной трубки с закупоренной ситовидной пластинкой;

3 – незакупоренная ситовидная пластинка; 4 – закупоренная ситовидная пластинка; 5 – клетка-спутница; 6 – лубяная паренхима)

Клетки – спутницы тянутся вдоль ситовидной трубки. Их клеточные оболочки пронизаны плазмодесмами. Они имеют ядро, весь набор клеточ- ных органоидов. Клетки – спутницы участвуют в транспорте ассимилянтов, т.к. этот процесс требует затрат энергии.

* Трахеи – сосуды – это мертвые (без протопласта) водопроводящие элементы в виде микроскопических капиллярных трубок. Трубки форми- руются из расположенных вертикальными рядами клеток в результате раз- рушения поперечных перегородок между ними. В зависимости от характера утолщения боковых стенок различают кольчатые, спиральные, сетчатые и пр. сосуды (рис. 13). Трахеиды – это мертвые прозенхимные клетки с утолщенными одревесневшими стенками. Одновременно с водопроводя- щей функцией трахеиды выполняют опорную функцию.

Рис. 13. Типы сосудов: 1 – древесинная паренхима; 2 – точечный сосуд;

3 – кольчатый сосуд; 4 – лестничный сосуд; 5 – спиральный сосуд

Проводящие ткани обычно входят в системы тканей (узлы), которые называют проводящими или сосудисто – волокнистыми пучками. В прово- дящем пучке сочетаются сосуды, трахеиды, ситовидные трубки, склерен- химные волокна и основная паренхима. Все эти ткани расположены зако- номерно. Та часть проводящего пучка, в которую входят ситовидные труб- ки, называется лубом или флоэмой, а та, в которую входят сосуды и трахе- иды – древесиной или ксилемой.

В зависимости от взаимного расположения флоэмы и ксилемы раз- личают пучки четырех типов: коллатеральный, биколлатеральный, концен- трический и радиальный (рис. 14).

Рис. 14. Сосудисто-волокнистые пучки: А – коллатеральный; Б –биколлатеральный; В, Г – концентрические; Д – радиальный.

Ксилема зачернена, флоэма показана точками.

По наличию или отсутствию камбия между флоэмой и ксилемой в пучках их делят на открытые (пучок может разрастаться) и закрытые (пу- чок не может разрастаться):

– коллатеральные (закрытые) – между флоэмой и ксилемой нет кам- бия (рис.15);

– коллатеральные (открытые) – между флоэмой и ксилемой залегает камбий (рис. 16);

– биколлатеральный – между двумя участками флоэмы (внешней и внутренней) расположена ксилема (рис. 17);

– концентрические – флоэма окружает ксилему и наоборот (рис.18);

– радиальные – флоэма и ксилема чередуются по радиусам (рис. 19).

Рис. 15. Коллатеральный закрытый проводящий пучок стебля кукурузы: 1 – паренхима; 2 – склеренхима; 3 – сопровождающая клетка; 4 – ситовидная

трубка; 5 – древесинная паренхима; 6 – сетчатые сосуды;

7 – кольчато-спиральный сосуд; 8 – кольчатый сосуд; 9 – воздушная полость

Рис. 16. Коллатеральный открытый проводящий пучок стебля подсолнечника: 1 – склеренхима; 2 – флоэма; 3 – камбий; 4 – сосуды ксилемы

Рис. 17. Биколлатеральный проводящий пучок стебля тыквы: 1 – паренхима; 2 – наружная флоэма; 3 – камбий; 4 – вторичная ксилема; 5 – первичная ксилема; 6 – внутренняя флоэма; 7 – ситовидная пластинка

Рис. 18. Концентрические пучки: А – в корневище касатика; Б – в корневище папоротника орляка (1 – флоэма; 2 – ксилема)

Рис. 19. Радиальный пучок корня конских бобов: 1 – флоэмные участки;

2 – ксилемные участки

Выделительные ткани

Назначение этих тканей – выделение на поверхность органа (экзо- генно) или во внутрь органа (эндогенно) различных продуктов жизнедея- тельности клеток:

1. Экзогенные

а) железистые волоски (трихомы); б) нектарники;

в) гидатоды (водяные устьица).

2. Эндогенные

а) многоклеточные вместилища выделений – смоляные ходы, эфиро- масличные каналы;

б) млечники – системы живых клеток, содержащих в вакуолях млеч- ный сок.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА