Сосуды ксилемы в период

«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

• 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.

  

• Сосуды

• 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.

  

• Древесинные волокна (либриформ)

• 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.

  

• Склеренхимные элементы (лубяные волокна)

• 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.

• Закрытые

• 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

• 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.

• Транспирация

• 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

Первичная ксилема: 1 – кольчатый сосуд; 2 – лестничный сосуд; 3 – точечный сосуд; 4 – тяжевая паренхима; 5 – поры.

КСИЛЕ́МА (от греч. ξύλον – де­ре­во, дре­ве­си­на), про­во­дя­щая ткань плау­но­вид­ных, па­по­рот­ни­ко­вид­ных, хво­ще­вид­ных и се­мен­ных рас­те­ний, обес­пе­чи­ваю­щая пе­ре­дви­же­ние по­гло­щён­ной кор­ня­ми во­ды с рас­тво­рён­ны­ми в ней эле­мен­та­ми ми­нер. пи­та­ния и фи­то­гор­мо­на­ми, син­те­зи­руе­мы­ми вер­хуш­ка­ми кор­ней. Вме­сте с др. про­во­дя­щей тка­нью – фло­эмой об­ра­зу­ет не­пре­рыв­ную раз­ветв­лён­ную сис­те­му, про­ни­зы­ваю­щую всё те­ло рас­те­ния – от тон­чай­ших ко­реш­ков до са­мых мо­ло­дых по­бе­гов. По про­ис­хо­ж­де­нию раз­ли­ча­ют пер­вич­ную и вто­рич­ную К. Пер­вич­ная К. диф­фе­рен­ци­ру­ет­ся из про­кам­бия; пер­вые про­во­дя­щие её эле­мен­ты, раз­ви­ваю­щие­ся во вре­мя рос­та ор­га­на, на­зы­ва­ют­ся про­ток­си­ле­мой, про­во­дя­щие эле­мен­ты, фор­ми­рую­щие­ся позд­нее, – ме­так­си­ле­мой. Вто­рич­ная К. фор­ми­ру­ет­ся кам­би­ем; у де­ревь­ев и кус­тар­ни­ков её обыч­но на­зы­ва­ют дре­ве­си­ной.

К. – слож­ная ткань, со­стоя­щая из кле­ток раз­ных ти­пов. Са­мые важ­ные из них – про­во­дя­щие, или тра­хе­аль­ные, эле­мен­ты (ТЭ). Они воз­ни­ка­ют из жи­вых кле­ток, ко­то­рые име­ют тон­кие рас­тя­жи­мые пер­вич­ные кле­точ­ные стен­ки. По­сле до­сти­же­ния ТЭ окон­чат. раз­ме­ров про­ис­хо­дит фор­ми­ро­ва­ние вто­рич­ной стен­ки и ав­то­лиз про­то­пла­ста клет­ки; кле­точ­ная стен­ка ос­та­ёт­ся, а по­лость запол­ня­ет­ся жид­ко­стью. У по­дав­ляю­ще­го боль­шин­ст­ва цвет­ко­вых рас­те­ний ТЭ пред­став­ле­ны со­су­да­ми (мо­гут дос­ти­гать не­сколь­ких мет­ров в дли­ну), ко­то­рые со­сто­ят из од­но­го ря­да кле­ток-чле­ни­ков, со­об­щаю­щих­ся ме­ж­ду со­бой од­ним или не­сколь­ки­ми сквоз­ны­ми от­вер­стия­ми (пер­фо­ра­ция­ми) в смеж­ных стен­ках, об­ра­зую­щи­ми­ся при ав­то­ли­зе про­то­пла­ста; та­кие смеж­ные стен­ки чле­ни­ков на­зы­ва­ют пер­фо­ра­ци­он­ны­ми пла­стин­ка­ми. У ос­таль­ных рас­те­ний, об­ла­даю­щих К., ТЭ пред­став­ле­ны тра­хеи­да­ми – го­мо­ло­га­ми чле­ни­ков со­су­дов, не пре­вы­шаю­щи­ми в дли­ну 1,5-2 мм. Тра­хеи­ды поя­ви­лись у рас­те­ний в свя­зи с вы­хо­дом их на су­шу, со­су­ды – зна­чи­тель­но позд­нее, пу­тём пре­об­ра­зо­ва­ния тра­хе­ид.

В за­ви­си­мо­сти от строе­ния бо­ко­вых сте­нок ТЭ на­зы­ва­ют­ся коль­ча­ты­ми, спи­раль­ны­ми, по­рис­ты­ми. В коль­ча­тых ТЭ вто­рич­ная кле­точ­ная стен­ка в ви­де не­сколь­ких отд. ко­лец ар­ми­ру­ет тон­кую пер­вич­ную стен­ку, в спи­раль­ных – име­ет вид од­ной (ино­гда двух) уз­кой спи­раль­ной лен­ты, в по­рис­тых – про­низана мел­ки­ми от­вер­стия­ми – по­ра­ми. Вы­тя­ну­тые по­пе­рёк тра­хе­аль­ных эле­мен­тов по­ры на­зы­ва­ют ле­ст­нич­ны­ми, а ок­руг­лые – то­чеч­ны­ми. Коль­ча­тые и спи­раль­ные ТЭ, раз­ви­ваю­щие­ся в про­ток­си­ле­ме, спо­соб­ны эф­фек­тив­но про­во­дить во­ду вдоль тя­жа К., а так­же за­гру­жать во­ду в К. или вы­гру­жать её; по­рис­тые ТЭ, свой­ст­вен­ные ме­так­си­ле­ме и вто­рич­ной К., про­во­дят во­ду вдоль тя­жа кси­ле­мы.

Дви­же­ние во­ды по К. обу­слов­ле­но кор­не­вым дав­ле­ни­ем и со­су­щей си­лой тка­ней по­бе­га. Тон­кую ре­гу­ля­цию транс­пор­та по К. осу­ще­ст­в­ля­ют жи­вые клет­ки кси­лем­ной па­рен­хи­мы, рас­по­ла­гаю­щие­ся про­доль­ны­ми (тя­же­вая па­рен­хи­ма) или ра­ди­аль­ны­ми (лу­че­вая па­рен­хи­ма) тя­жа­ми. Кро­ме то­го, они мо­гут за­па­сать крах­мал или со­дер­жать кри­стал­лич. ок­са­лат каль­ция. Вто­рич­ная К. мн. дре­вес­ных рас­те­ний, вклю­чаю­щая пло­хо про­во­дя­щие во­ду тол­сто­стен­ные во­лок­ни­стые тра­хеи­ды и/или не про­во­дя­щие во­ду во­лок­на либ­ри­фор­ма, вы­пол­ня­ет опор­ную роль. Обыч­но вто­рич­ная К. дре­вес­ных ра­сте­ний со­дер­жит коль­ца го­до­вых при­рос­тов (см. Го­дич­ные коль­ца). Как пра­ви­ло, во­ду про­во­дят толь­ко 2-3 на­руж­ных, са­мых мо­ло­дых коль­ца К. Бо­лее ста­рая К. внутр. ко­лец осу­ша­ет­ся, про­пи­ты­ва­ет­ся раз­ны­ми по­ли­аро­ма­тич. со­еди­не­ния­ми и ста­но­вит­ся спе­лой или яд­ро­вой дре­ве­си­ной, вы­пол­няю­щей толь­ко ме­ха­нич. функ­цию. Па­рен­хим­ные клет­ки в ней от­ми­ра­ют.

Источник