Сосуды древесины это проводящая ткань
Проводящая ткань — одна из растительных тканей, которая необходима для перемещения питательных веществ по организму. Это важный структурный компонент генеративных и вегетативных органов размножения.
Проводящая система являет собой совокупность клеток с межклеточными порами, а также паренхиматозных и передаточных клетки, которые вместе обеспечивают внутренний транспорт жидкости.
Эволюция проводящих тканей. Биологи предполагают, что появление сосудистой системы растений обусловлено переходом из воды на сушу. При этом образовалась подземная и надземная части: стебель и листья оказались на воздухе, а корень – в почве. Так появилась проблема передачи пластических и минеральных соединений. Благодаря появлению проводящих тканей, стала возможной циркуляция жидкости, минералов, АТФ по всему организму.
Особенности строения проводящей ткани растений
Строение проводящей ткани растений достаточно сложное, так как содержат разные структурные и функциональные элементы. Она включает ксилему (древесину) и флоэму (луб), по которым осуществляется движение воды в двух направлениях.
Ксилема (древесина)
К ксилеме относят следующие ткани:
- Собственно проводящие (трахеиды и трахеи);
- механические (древесинные волокна);
- паренхиматозные.
Мертвыми элементами проводящей ткани растений могут быть сосуды (трахеи) и трахеиды, так как состоят из отмерших клеток.
Трахеи — представляют собой трубки с утолщенными оболочками. Они образовались из ряда вытянутых клеток, размещенных друг над другом. Продольные оболочки клеток одревесневают и происходит неравномерное их утолщение, а поперечные стенки разрушаются, формируя сквозные проемы. Трахеи длиной, в среднем, 10см, но у некоторых растений — до 2 (дуб) или 3-5м (тропические лианы).
Трахеиды — одноклеточные элементы веретеновидной формы с заострениями на концах. Длина их — около 1мм, но может быть 4-7мм (сосна). Так же, как и трахеи, это отмершие клетки с одревесневшими и утолщенными стенками. Утолщения имеют вид колец, спиралей, сетки. Трахеиды отличаются от трахей отсутствием отверстий, поэтому движение жидкости здесь идет сквозь поры. Они высокопроницаемы для растворенных в воде минералов.
Общность строения трахей и трахеид объясняется единой функцией. По трахеям и трахеидам идет восходящее движение минерализованной воды от корней в надземную часть растения. Подробнее про поглощение воды корнем.
Строение проводящей ткани растений
Флоэма (луб)
Флоэма также состоит из трех тканей:
- Собственно проводящей (ситовидная система);
- механической (лубяные волокна);
- паренхиматозной.
Наиболее важные структурные единицы флоэмы это ситовидные трубки и клетки, которые объединены в единую систему посредством специальных полей и межклеточных контактов.
Ситовидные трубки — продолговатые, живые клетки, размеры их колеблются в пределах от 0,1 миллиметра до 2мм. Как и сосуды, они наиболее длинны у лиан. Продольные стенки их также утолщены, но остаются целлюлозными и не одревесневают. Поперечные оболочки продырявливаются, подобно ситу и называются ситовидными пластинками.
Органические продукты синтеза (энергия АТФ) перемещаются от листьев, к нижерасположенным частям, по разобщенным протопластам (смесь вакуолярного сока с цитоплазмой).
Цитоплазма клеток сохраняется, а ядро разрушается в самом начале формирования трубок. Даже при отсутствии ядра, клетки не отмирают, но их дальнейшая деятельность зависит от специфических клеток-спутниц. Они находятся рядом с ситовидными трубками. Это живые, тонкие, вытянутые по направлению ситовидной трубки клетки. Клетки спутницы являются своеобразной кладовой ферментов, которые через поры выделяются в членик ситовидной трубки и стимулируют перемещение органических веществ по ним.
Клетки-спутницы и ситовидные трубки тесно взаимосвязаны и не могут функционировать отдельно.
Ситовидные клетки не имеют специальных клеток-спутниц и не утрачивают ядра, ситовидные поля хаотично разбросаны на боковых стенках.
Проводящие ткани растений их строение и функции кратко излажены в таблице.
| Структура | Расположение | Значение |
|---|---|---|
| Ксилема – проводящая ткань, состоит из полых трубок – трахеид и сосудов с уплотненной клеточной оболочкой. | Древесина (ксилема), внутренняя часть дерева, которая находится ближе к осевой части, у травяных растений – больше в корневой системе, стебле. | Восходящее движение воды и минеральных веществ от почвы в корни, листья, соцветия. |
| Флоэма имеет клетки-спутницы и ситовидные трубки, которые построены из живых клеток. | Луб (флоэма) расположен под корой, формируется вследствие деления клеток камбия. | Нисходящее движение органических соединений от зеленых, способных к фотосинтезу частей в стебель, корень. |
Где находится проводящая ткань у растений
Если сделать поперечный срез дерева, можно увидеть несколько слоев. Вещества перемещаются по двум из них: по древесине и в лубе.
Луб (отвечает за нисходящее движение) находится под корой и при делении инициальных клеток к лубу отходят элементы оказавшиеся снаружи.
Древесина образуется из клеток камбия, что отошли к центральной части дерева и обеспечивает восходящий ток.
Роль проводящей ткани в жизни растения
- Перемещение растворенных в воде минеральных солей, поглощенных с почвы в стебель, листья, цветы.
- Транспорт энергии от фотосинтезирующих органов растения в иные участки: корневую систему, стебли, плоды.
- Равномерное распределение фитогормонов в организме, что способствует гармоничному росту и развитию растения.
- Радиальное перемещение веществ в остальные ткани, к примеру, в клетки образовательной ткани, где идет интенсивное деление. Для такого рода транспорта необходимы также передаточные клетки с множественными выступами в мембране.
- Проводящие ткани делают растения более гибкими и устойчивыми к внешним воздействиям.
- Сосудистая ткань представляет собой единую систему, которая объединяет все органы растений.
Источник
«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, которая в процентном соотношении может составить до 25% от их массы. 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
- Сосуды
- Древесинные волокна (либриформ)
- Паренхимные клетки (древесинная паренхима)
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)
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
- Склеренхимные элементы (лубяные волокна)
- Паренхимные элементы (лубяная паренхима)
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.
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
- Закрытые
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.
- Корневое давление
- Транспирация
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 2018-2020
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
Трахеальные элементы представляют
собой наиболее высокоспециализированные клетки
ксилемы. Как правило, они вытянуты в длину и в
зрелом состоянии мертвы. Для них характерны
лигнифицированные оболочки со вторичными
утолщениями и порами.
Процесс отложения вторичной оболочки
и пропитывание ее лигнином осуществляется еще в
живой клетке. При этом на первых этапах развития
растения все клетки растущих частей удлиняются
(вытягиваются). Однако такое удлинение было бы
невозможным при сплошной жесткой оболочке. В
этом отношении у высших растений выработалось
оптимальное приспособление: вторичная оболочка
не одевает клетку сплошь, а расположена кольцами
или спиралью. Подобные кольчатые и спиральные
утолщения позволяют молодым трахеальным
элементам вытягиваться в длину и в то же время
препятствуют из сдавливанию. Кроме того, этот тип
вторичного утолщения является чрезвычайно
экономичным.
При всех достоинствах кольчатых и
спиральных элементов как путей для проведения
воды, их механическая прочность оставляет желать
лучшего. Поэтому, как только у молодого растения
заканчиваются ростовые процессы, связанные с
удлинением клеток, в ксилеме начинают
формироваться трахеальные элементы со сплошной
вторичной одревесневшей оболочкой. Когда
формирование сплошной оболочки заканчивается,
клетки очень быстро отмирают.
Однако и в этом случае оболочка
водопроводящего элемента не может быть
совершенно сплошной. Обычно в ней имеются
многочисленные углубления в виде пор. Поэтому
зрелые водопровдящие элементы называют
точечно-поровыми. Итак, в процессе онтогенеза
(индивидуального развития растения) наблюдается
ряд взаимопревращения трахеальных элементов:
кольчатые, спиральные, сетчатые, лестничные,
точечно-поровые.
Различают два типа проводящих
элементов: 1) трахеиды и 2) членики сосудов.
Отличаются они главным образом тем, что членики
сосудов имеют сквозные отверстия ≈ перфорации, в
то время как трахеиды являются
неперфорированными элементами. Поэтому по
сосудам растворы продвигаются значительно
легче, чем по трахеидам.
Трахеиды ≈ это основной
водопроводящий элемент высших растений с
момента их появления на суше и по сей день.
Трахеиды имеют замкнутую со всех сторон
первичную оболочку. Поэтому вода по трахеидам
должна проходить через окаймленные поры,
просачиваясь через первичные оболочки и
склеивающий их межклеточный слой. Понятно, что
подобная структура не является оптимальной для
быстрой подачи воды.
Поэтому в процессе эволюции в ряде
групп высших растений возник новый более
совершенный проводящий элемент ≈ членик сосуда.
Для члеников сосудов характерно наличие в концах
клеток перфораций. Соединяясь между собой
перфорациями, сотни и тысячи члеников образуют
сосуды ≈ длинные сквозные трубки, по которым
вода перемещается практически беспрепятственно.
Водопроводящие элементы, обладающие
достаточно толстой оболочкой, инкрустированной
лигнином, играют в теле растения также и
механическую роль.
Поэтому специализация трахеальных
элементов в процессе эволюции шла в направлении
разделения механической и проводящей функций.
Примитивная древесина большинства
хвощей, папоротников, голосеменных имеет гомогенную
(однородную) ксилему и состоит исключительно из
трахеид и небольшого количества древесинной
паренхимы. В такой древесине узкопросветные
толстостенные трахеиды выполняют
преимущественно механическую функцию, а
широкопросветные и тонкостенные ≈
водопроводящую.
Более совершенная гетерогенная
древесина покрытосеменных состоит из сосудов,
трахеид, волокон – либриформа и запасающей
паренхимы.
Членики сосудов у цветковых растений
морфологически довольно разнообразны и образуют
четкий эволюционный ряд. Этот эволюционный ряд,
построенный на работах выдающегося
американского ботаника И. Бэйли, помещается во
всех учебниках, как одна из ярких и бесспорных
демонстраций эволюционных преобразований.
Эволюционный ряд члеников сосудов
начинается с длинных трахеид, имеющих лестничную
поровость и косые заостренные концы. Постепенно
клетки укорачиваются, становятся более широкими,
а их концевые стенки все менее наклонными и в
конце концов оказываются поперечными.
В наиболее примитивных члениках
лестничная перфорационная пластинка имеет
множество перегородок. В процессе эволюции они
сокращаются и исчезают совсем, так что остается
одна сквозная крупная перфорация.
Характерно, что с появлением сосудов
цветковых растений не исчезли трахеиды,
поскольку совершенный водопроводящий аппарат не
всегда является преимуществом. Так, в условиях
высокой влажности и затенения способность
быстро проводить воду не имеет особого значения.
У таких растений процент трахеид и примитивных
члеников сосудов с лестничной перфорацией
заметно выше, чем у растений, произрастающих в
засушливых условиях.
Получается, что соотношение
проводящих элементов четко обусловлено
экологическими условиями и определяет водный
баланс растения.
Мы уже говорили, что сочетание в одном
клеточном элементе ≈ трахеиде ≈ и способности
проводить воду и механической прочности было
важным эволюционным приспособлением. Появление
сосудов, с их все увеличивающейся полостью и
относительно тонкими стенками, несколько
ослабило бы механическую роль ксилемы, если
сосуды остались бы единственным элементом этой
ткани. В связи с этим наметился второй
эволюционный ряд специализации в сторону
повышения механической прочности, и трахеиды,
через промежуточную стадию волокнистой трахеиды
превратились в волокна либриформа.
При этом происходило утолщение
оболочек клеток, сужение полостей, все большая
редукция окаймления пор. Поры у волокон
либриформа стали узкие, щелевидные. Вместе с тем,
сократилось и количество пор.
Паренхимные клетки, входящие в состав
древесины, запасают крахмал, жиры и многие другие
эргастические вещества.
В ходе онтогенеза у растения из
первичной латеральной меристемы прокамбия
появляется первичная ксилема. У некоторых
растений со временем начинает работать
вторичная боковая меристема ≈ камбий, дающая
начало вторичной ксилеме.
Обычно первичная ксилема отчетливо
подразделяется на два структурных типа: 1) протоксилему
и 2) метаксилему
Источник