Отличие ситовидных трубок от сосудов
Появление проводящих тканей в процессе эволюции является одной из причин, которые сделали возможным выход растений на сушу. В нашей статье мы рассмотрим особенности строения и функционирования ее элементов – ситовидных трубок и сосудов.
Особенности проводящей ткани
Когда на планете произошли серьезные изменения климатических условий, растениям пришлось приспосабливаться к ним. До этого все они обитали исключительно в воде. В наземно-воздушной среде стала необходимой добыча воды из почвы и ее транспортировка ко всем органам растения.
Различают два вида проводящей ткани, элементами которой являются сосуды и ситовидные трубки:
- Луб, или флоэма – расположена ближе к поверхности стебля. По ней органические вещества, образованные в листе во время фотосинтеза, передвигаются по направлению к корню.
- Второй тип проводящей ткани называется древесина, или ксилема. Она обеспечивает восходящий ток: от корня к листьям.
Ситовидные трубки растений
Это проводящие клетки луба. Между собой они разделены многочисленными перегородками. Внешне их строение напоминает сито. Отсюда и происходит название. Ситовидные трубки растений живые. Это объясняется слабым давлением нисходящего тока.
Их поперечные стенки пронизаны густой сетью отверстий. А клетки содержат много сквозных отверстий. Все они являются прокариотическими. Это означает, что в них нет оформленного ядра.
Живыми элементы цитоплазмы ситовидных трубок остаются только на определенное время. Продолжительность этого периода варьирует в широких пределах – от 2 до 15 лет. Данный показатель зависит от вида растения и условий его произрастания. Ситовидные трубки транспортируют воду и органические вещества, синтезированные в процессе фотосинтеза от листьев к корню.
Сосуды
В отличие от ситовидных трубок, эти элементы проводящей ткани представляют собой мертвые клетки. Визуально они напоминают трубочки. Сосуды имеют плотные оболочки. С внутренней стороны они образуют утолщения, которые имеют вид колец или спиралей.
Благодаря такому строению сосуды способны выполнять свою функцию. Она заключается в передвижении почвенных растворов минеральных веществ от корня к листьям.
Механизм почвенного питания
Таким образом, в растении одновременно осуществляется передвижение веществ в противоположных направлениях. В ботанике этот процесс называют восходящим и нисходящим током.
Но какие силы заставляют воду из почвы двигаться вверх? Оказывается, что это происходит под влиянием корневого давления и транспирации – испарения воды с поверхности листьев.
Для растений этот процесс является жизненно необходимым. Дело в том, что только в почве находятся минералы, без которых развитие тканей и органов будет невозможным. Так, азот необходим для развития корневой системы. В воздухе этого элемента предостаточно – 75 %. Но растения не способны фиксировать атмосферный азот, поэтому минеральное питание так важно для них.
Поднимаясь, молекулы воды плотно сцепляются между собой и стенками сосудов. При этом возникают силы, способные поднять воду на приличную высоту – до 140 м. Такое давление заставляет почвенные растворы через корневые волоски проникать в кору, и далее к сосудам ксилемы. По ним вода поднимается к стеблю. Далее, под действием транспирации, вода поступает в листья.
В жилках рядом с сосудами находятся и ситовидные трубки. Эти элементы осуществляют нисходящий ток. Под воздействием солнечного света в хлоропластах листа синтезируется полисахарид глюкоза. Это органическое вещество растение расходует на осуществление роста и процессов жизнедеятельности.
Итак, проводящая ткань растения обеспечивает передвижение водных растворов органических и минеральных веществ по растению. Ее структурными элементами являются сосуды и ситовидные трубки.
Источник
Автор: Татьяна | 3 апреля, 2010
Проводящие ткани являются сложными, так как они состоят из нескольких типов клеток, их структуры, имеют вытянутую (трубчатую) форму, пронизаны многочисленными порами. Наличие отверстий на торцевых (нижних или верхних) участках обеспечивают вертикальный транспорт, а поры на боковых поверхностях способствует поступлению воды в радиальном направлении. К проводящим тканям относят ксилему и флоэму. Они имеются только у папоротникообразных и семенных растений. В проводящей ткани имеются как мёртвые, так и живые клетки
Ксилема (древесина) – это мертвая ткань. Включает в себя основные структурные компоненты (трахеи и трахеиды), древесинную паренхиму и древесинные волокна. Она выполняет в растении как опорную, так и проводящую функцию – по ней движутся вверх по растению вода и минеральные соли.
Трахеиды – мёртвые одиночные клетки веретеновидной формы. Стенки сильно утолщены вследствие отложения лигнина. Особенностью трахеид является наличие в их стенках окаймленных пор. Их концы перекрываются, придавая растению необходимую прочность. Вода движется по пустым просветам трахеид, не встречая на своём пути помех в виде клеточного содержимого; от одной трахеиды к другой она передается через поры.
У покрытосеменных трахеиды развились в сосуды (трахеи). Это очень длинные трубки, образовавшиеся в результате «состыковки» ряда клеток; остатки торцевых перегородок всё ещё сохраняются в сосудах в виде ободков- перфораций. Размеры сосудов варьируют от нескольких сантиметров до нескольких метров. В первых по времени образования сосудах протоксилемы лигнин накапливается кольцами или по спирали. Это даёт возможность сосуду продолжать растягиваться во время роста. В сосудах метаксилемы лигнин сосредоточен более плотно – это идеальный «водопровод», действующий на большие расстояния.
?1. Чем трахеи отличаются от трахеид? (Ответ в конце статьи)
?2. Чем трахеиды отличаются от волокон?
?3. Что общего у флоэмы и ксилемы?
?4. Чем ситовидные трубки отличаются от трахей?
Паренхимные клетки ксилемы образуют своеобразные лучи, соединяющие сердцевину с корой. Они проводят воду в радиальном направлении, запасают питательные вещества. Из других клеток паренхимы развиваются новые сосуды ксилемы. Наконец, древесинные волокна похожи на трахеиды, но в отличии от нее имеют очень малый внутренний просвет, поэтому, не проводят воду, но придают дополнительную прочность. А так же имеют простые поры, а не окаймленные.
Флоэма (луб) – это живая ткань, входящая в состав коры растений, по ней осуществляется нисходящий ток воды с растворенными в ней продуктами ассимиляции. Флоэма образована пятью типами структур: ситовидные трубки, клетки-спутницы, лубяная паренхима, лубяные волокна и склереиды.
Основой этих структур являются ситовидные трубки, образующиеся в результате соединения ряда ситовидных клеток. Их стенки тонкие, целлюлозные, ядра после созревания отмирают, а цитоплазма прижимается к стенкам, освобождая путь для органических веществ. Торцевые стенки клеток ситовидных трубок постепенно покрываются порами и начинают напоминать сито – это ситовидные пластинки. Для обеспечения их жизнедеятельности рядом располагаются клетки-спутницы, их цитоплазма активна, ядра крупные.
?5. Как вы думаете, почему при созревании ситовидных клеток их ядра отмирают?
ОТВЕТЫ
?1. Трахеи многоклеточные структуры и торцевых стенок не имеют, а трахеиды одноклеточные, имеют торцевые стенки и окаймленные поры.
?2. Трахеиды окаймленные поры и хорошо выраженный просвет, а у волокон просвет очень маленький и поры простые. Они так же отличаются функциями, трахеиды выполняют транспортную рол (проводящую), а волокна механическую.
?3. Флоэма и ксилема – обе проводящие ткани, их структуры имеют трубчатую форму, в их состав входят клетки паренхимы и механических тканей.
?4. Ситовидные трубки состоят из живых клеток, их стенки целлюлозные, осуществляют нисходящий транспорт органических веществ, а трахеи образованы мертвыми клетками их стенки сильно утолщены лигнином, обеспечивают восходящий транспорт воды и минеральных веществ.
?5. По ситовидным клеткам происходит нисходящий транспорт и ядра, увлекаемые током веществ, закрывали бы значительную часть стовидного поля что приводило бы снижению эффективности процесса.
Источник
Вода и минеральные вещества, поступающие через корень, должны достигать всех частей растения, в то же время вещества, образующиеся в листьях в процессе фотосинтеза, также предназначены для всех клеток. Таким образом, в теле растения должна существовать специальная система, обеспечивающая транспорт и перераспределение всех веществ. Эту функцию у растений выполняют проводящие ткани. Существует два типа проводящих тканей: ксилема (древесина) и флоэма (луб). По ксилеме осуществляется восходящий ток: передвижение воды с минеральными солями из корня во все органы растения. По флоэме идет нисходящий ток: транспорт органических веществ, поступающих из листьев. Проводящие ткани являются сложными тканями, так как состоят из нескольких типов по-разному дифференцированных клеток.
Ксилема (древесина). Ксилема состоит из проводящих элементов: сосудов, или трахей, и трахеид, а также из клеток, выполняющих механическую и запасающую функцию.
Трахеиды. Это мертвые вытянутые клетки с косо срезанными заостренными концами (рис. 12). Их одревесневшие стенки сильно утолщены. Обычно длина трахеид составляет 1 – 4 мм. Располагаясь в цепочку друг за другом, трахеиды образуют водопроводящую систему у папоротникообразных и голосеменных растений. Связь между соседними трахеидами осуществляется через поры. Путем фильтрации сквозь мембрану поры осуществляется и вертикальный, и горизонтальный транспорт воды с растворенными минеральными веществами. Движение воды по трахеидам идет с медленной скоростью.
Рис. 12. Трахеиды: А – схематичное изображение; Б – микрофотография трахеид сосны Сосуды (трахеи). Сосуды образуют наиболее совершенную проводящую систему, характерную для покрытосеменных растений. Они представляют собой длинную полую трубку, состоящую из цепочки мертвых клеток – члеников сосуда, в поперечных стенках которых находятся крупные отверстия – перфорации. Благодаря этим отверстиям осуществляется быстрый ток воды. Сосуды редко бывают одиночными, обычно они располагаются группами. Диаметр сосуда – 0,1-0,2 мм.
На ранней стадии развития из прокамбия ксилемы на внутренних стенках сосудов образуются целлюлозные, впоследствии одревесневающие, утолщения. Эти утолщения препятствуют сминанию сосудов под давлением соседних растущих клеток. Сначала образуются кольчатые и спиральные утолщения, которые не препятствуют дальнейшему удлинению клеток. Позже возникают более широкие сосуды с лестничными утолщениями, а затем пористые сосуды, для которых характерна наибольшая площадь утолщения (рис. 13). Через неутолщенные участки сосудов (поры) осуществляется горизонтальный транспорт воды в соседние сосуды и клетки паренхимы.
Рис. 13. Типы утолщений сосудов: 1 – кольчатое; 2, 3 – спиральное; 4 – лестничное; 5 – пористое
Появление сосудов в процессе эволюции обеспечило покрытосеменным растениям высокую приспособленность к жизни на суше и, как результат, их господство в современном растительном покрове Земли.
Другие элементы ксилемы. В состав ксилемы кроме проводящих элементов входят также древесинная паренхима и механические элементы – древесинные волокна, или либриформ. Волокна, так же как и сосуды, возникли в процессе эволюции из трахеид. Однако в отличие от сосудов у волокон уменьшилось число пор и сформировалась еще более утолщенная вторичная оболочка.
Флоэма (луб). Флоэма осуществляет нисходящий ток органических веществ – продуктов фотосинтеза. В состав флоэмы входят ситовидные трубки, клетки-спутницы, механические (лубяные) волокна и лубяная паренхима.
Ситовидные трубки. В отличие от проводящих элементов ксилемы, ситовидные трубки представляют собой цепочку живых клеток (рис. 14). Поперечные стенки двух смежных клеток, входящих в состав ситовидной трубки, пронизаны большим числом сквозных отверстий, образующих структуру, напоминающую сито. С этим и связано название ситовидных трубок. Стенки, несущие эти отверстия, называют ситовидными пластинками. Через эти отверстия и осуществляется транспорт органических веществ из одного членика в другой.
Рис. 14. Ситовидные трубки и клетки-спутницы: А – продольный разрез; Б – поперечный разрез через ситовидную пластинку; 1 – ситовидная пластинка; 2 – ядро; 3 – клетка-спутница
Членики ситовидной трубки соединены своеобразными порами с клетками-спутницами (см. ниже). С паренхимными клетками трубки сообщаются через простые поры. В зрелых ситовидных клетках отсутствуют ядро, рибосомы и комплекс Гольджи, а их функциональная активность и жизнедеятельность поддерживается клетками-спутницами.
Клетки-спутницы (сопровождающие клетки). Располагаются вдоль продольных стенок членика ситовидной трубки. Клетки-спутницы и членики ситовидных трубок образуются из общих материнских клеток. Материнская клетка делится продольной перегородкой, и из двух образовавшихся клеток одна превращается в членик ситовидной трубки, а из другой развиваются одна или несколько клеток-спутниц. Клетки-спутницы имеют ядро, цитоплазму с многочисленными митохондриями, в них происходит активный обмен веществ, что связано с их функцией: обеспечивать жизнедеятельность безъядерных ситовидных клеток.
Другие элементы флоэмы. В состав флоэмы наряду с проводящими элементами входят механические лубяные (флоэмные) волокна и лубяная (флоэмная) паренхима.
Проводящие пучки. В растении проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют особые структуры – проводящие пучки. Если пучки частично или полностью окружены тяжами механической ткани, их называют сосудисто-волокнистыми пучками. Эти пучки пронизывают все тело растения, образуя единую проводящую систему.
Первоначально проводящие ткани образуются из клеток первичной меристемы – прокамбия. Если при образовании пучка прокамбий полностью расходуется на формирование первичных проводящих тканей, то такой пучок называют закрытым (рис. 15). Он не способен к дальнейшему (вторичному) утолщению, потому что в нем нет камбиальных клеток. Такие пучки характерны для однодольных растений.
Рис. 15. Проводящие пучки: А – закрытый пучок стебля кукурузы, поперечный разрез; Б – открытый пучок стебля лютика, поперечный разрез; 1 – паренхима стебля вокруг пучка; 2 – склеренхима; 3 – ситовидные трубки; 4 – клетки-спутницы; 5 – сосуды; 6 – воздушная полость; 7 – камбий
У двудольных и голосеменных растений между первичными ксилемой и флоэмой остается часть прокамбия, которая в дальнейшем становится пучковым камбием. Его клетки способны делиться, образуя новые проводящие и механические элементы, что обеспечивает вторичное утолщение пучка и, как следствие, рост стебля в толщину. Проводящий пучок, содержащий камбий, называют открытым (см. рис. 15).
В зависимости от взаимного расположения ксилемы и флоэмы различают несколько типов проводящих пучков (рис. 16).
Рис. 16. Типы проводящих пучков (по Л. И. Лотовой): А – коллатеральный закрытый; Б – коллатеральный открытый; В – биколлатеральный открытый; Г – концентрический с наружной ксилемой; Д – концентрический с внутренней ксилемой; Е – сложный радиальный; 1 – флоэма; 2 – ксилема; 3 – камбий; 4 – наружная флоэма; 5 – внутренняя флоэма Ксилема и флоэма примыкают друг к другу бок о бок. Такие пучки характерны для стеблей и листьев большинства современных семенных растений. Обычно в таких пучках ксилема занимает положение ближе к центру осевого органа, а флоэма обращена к периферии.
К ксилеме примыкают бок о бок два тяжа флоэмы: один – с внутренней стороны, другой – с периферии. Периферический тяж флоэмы преимущественно состоит из вторичной флоэмы, внутренний – из первичной, так как развивается из прокамбия.
Одна проводящая ткань окружает другую проводящую ткань: ксилема – флоэму или флоэма – ксилему.
Характерны для корней растений. Ксилема располагается по радиусам органа, между которыми находятся тяжи флоэмы.
Источник
Ткани – это группы клеток, имеющих сходное строение, выполняющих одинаковую функцию и имеющих общее происхождение.
| ткань | особенность | нахождение | функция |
|---|---|---|---|
Образовательные ткани (меристемы) (рис.1) | |||
| мелкие клетки округлой формы; пластиды представлены пропластидами с неразвитой системой мембран | верхушечная: в точках роста побега и корня; вставочная: в междоузлиях злаков; в стеблях травянистых двудольных; в корнях | рост растения в длину; деление и образование клеток всех тканей новых органов; основная корнеродная ткань: закладка боковых и придаточных корней |
| кольцевое расположение клеток | в стебле растений, обладающих вторичным ростом; в сосудистых пучках | рост органа в толщину |
| покровные ткани | отделяют растения от окружающей среды | ||
ризодерма – кожица корня | образуется из верхушечной меристемы; состоит из живых клеток, плотно срастающихся своими оболочками; не содержат хлоропластов; прозрачная; со временем разрушается и замещается вторичной покровной тканью Состоит из живых прозрачных волосковых и безволосковых клеток. Волосковые клетки имеют длинные выросты (по 1 на клетку). | покрывает листья и молодые растущие части стеблей; Покрывает молодые участки корней (зону всасывания) | защита листьев (не препятствует фотосинтезу) и растущих органов Поглощение воды и растворенных минеральных веществ из почвы |
| многослойная ткань, образованная параллельными слоями мёртвых клеток с утолщенными оболочками, пропитанными водоотталкивающим веществом – суберином | корень и стебель | механическая защита, прочность |
| образуется из мертвых клеток пробки; не способна к растяжению – лопается | покрывает стволы деревьев | механическая защита, прочность |
| Механические ткани | имеют волокнистое строение | расположены во всех частях растения | поддержание формы и положения в пространстве отдельных частей растения; механическая защита отдельных частей (например, сосудистых пучков) |
| состоит из живых вытянутых клеток, срастающихся торцами и образующих пучки (волокна). Стенки покрыты лигнином (одревесневают) неравномерно, за счёт этого достигается повышенная прочность при сохранении эластичности | в основаниях листьев; окружают срединную жилку; в молодых растущих частях побегов | эластичная защита растущих частей растения |
| волокна из рано отмирающих клеток, с толстыми клеточными стенками, покрытыми лигнином по всему периметру; склереиды (каменистые клетки) округлой формы склеренхимные волокна удлиненной формы | волокна флоэмы, ксилемы и сердцевины; окружает проводящие пучки. в плодах и семенах (скорлупа орехов, стебель крапивы и льна) | защищает ткани от механических повреждений |
| Проводящие ткани | транспорт веществ | ||
| сосуды: мертвые вытянутые клетки; межклеточные стенки разрушаются, образуя длинные каналы; стенки каналов утолщаются, в стенках могут образовываться поры (рис. 4, 5); трахеиды: более тонкие каналы, образующиеся из мертвых клеток с заостренными концами, стенки которых имеют кольцевидные утолщения (рис. 4) | во всех органах растения | проведение воды и минеральных веществ от корня |
| ситовидные трубки (рис. 6): каналы из живых клеток; между клетками стенки с перфорациями (ситовидные поля). В клетках крупные вакуоли, цитоплазма занимает пристеночное положение, ядра нет.Через отверстия ситовидных полей проходят плазмодесмы, соединяющие соседние клетки, по ним вещества проходят из клетки в клетку. | во всех органах растения | проведение органических веществ (продуктов фотосинтеза) от фотосинтезирующих органов ко всем остальным частям растения |
| Основная ткань –паренхима | образована округлыми клетками; часто имеет крупные межклетники | синтез и накопление органических веществ; запасание неорганических веществ | |
| клетки содержат хорошо развитый фотосинтетический аппарат | в листьях (мезофилл) и молодых частях побегов | фотосинтез |
|
| в коре и сердцевине побегов; в коре корней | запасание воды, воздуха, питательных веществ |
| Секреторная | группы секретирующих клеток (например, нектарники) | привлечение опылителей (нектар, аромамасла); защита от вредителей (фитонциды); закрытие ран (смолы, слизи, камеди, млечный сок) |
Рис. 1. Меристемы: апикальная (1), вставочная (2), вторичная – камбий –(3)
Рис. 2. Кожица (покровная ткань) и фотосинтезирующая паренхима (мезофилл) листа
Рис. 3. Каменистые клетки околоплодника груши (механическая ткань)
Рис. 4. Образование сосудов и трахеид древесины из живых клеток
Рис. 5. Развитие сосудов древесины.
Пористый сосуд, пронизывающий древесину, начинает развиваться из меристемных клеток (1). Затем они вырастают (2), на утолщающихся стенках намечаются поры (3). Поперечные горизонтальные перегородки между клетками начинают исчезать (4). Образуется пористый сосуд (5).
Рис. 6. Ситовидные трубки луба
Рис. 7. Проводящие ткани. А – ксилема; Б – флоэма: 1 – сосуды ксилемы; 2 – трахеиды; 3 –клетки древесной паренхимы; 4 – поры; 5 – ситовидные трубки; 6 – клетки-спутницы; 7 – ситовидные поля; 8 – клетки лубяной паренхимы.
Источник