Сосуды растения образованы тканью

Ткани растений — это не ошибка в написании. Шёлковые, бархатные, шерстяные, хлопковые, льняные — это ткани, из которых люди делают одежду. Она нужна им для красоты, защиты от холода и удобства. Но оказывается, из ткани «сшиты» и сложные существа, в том числе и преобладающая часть растений. У одноклеточных организмов всю работу делает одна клетка. У многоклеточных есть разные типы клеток: одни вытянутые, другие круглые, лежащие близко друг к другу или расположенные рыхло, с большим количеством хлоропластов или совсем без органоидов, с омертвевшими утолщёнными оболочками. Из них и собраны ткани. Сегодня нам предстоит выяснить, что такое растительные ткани, зачем они им нужны, какие виды тканей бывают и как они появились в результате эволюции.

Как появились ткани у растений? Понятие о ткани

С появлением в истории Земли многоклеточных существ возникла возможность в дифференциации их клеток. Первые признаки их различий наблюдаются у колониальных протист, например у вольвокса, похожего на шар. Его наружные клетки, снабжённые жгутиками, решают необходимые для жизни проблемы: питания, фотосинтеза, движения и др. Другие клетки вольвокса способны к размножению и основанию новых колоний.

Тело многоклеточных зелёных неприкреплённых водорослей построено из цепочки однотипных клеток. У прикреплённых к почве водорослей нижняя часть клеток лишилась хроматофор с хлорофиллом и стала ризоидами (нити для прикрепления к субстрату), клетки верхней части осуществляют функции получения питания и размножения. Продвинутые бурые водоросли имеют специальные группы клеток, осуществляющие разные функции: опорную и защитную (покровные). В их талломе есть фотосинтезирующие, проводящие и запасающие клетки. Но водоросли не имеют настоящих тканей и органов.

Рис. 1. Фотосинтезирующая ткань

 Разнообразные сложные группы специализированных клеток появляются у высших наземных растений. Примитивные ткани имеют мхи, папоротники. Особенно развиты в этом плане цветковые растения. С выходом из воды им пришлось приспособиться ко многим вещам. Для сохранения влаги у них появилась кожица, для проведения веществ клетки объединились в трубки, в качестве защиты от ветра они приобрели опорные ткани. Став строго специализированными, многие клетки потеряли способность делиться. Поэтому у растений есть такие участки, где расположены молодые клетки, делящиеся и образующие новые ткани. От них зависит рост растения.

Ткани растений и всех живых организмов вообще — это комплексы из одинаковых или нескольких разных типов клеток, отвечающих за определённые функции.  Если ткань состоит только из одинаковых клеток, то она называется простой, если она построена из нескольких разных клеток, то она именуется сложной. Как и ткани нашей одежды — одни защищают от холода, другие от дождя, третьи согревают, четвёртые смягчают прикосновения, так и у растений одна группа клеток защищает, другая проводит вещества, третья придаёт им прочность и др.

Какие основные типы тканей встречаются у растений?

Учёные-гистологи разделили все ткани по следующим признакам: особенности строения клеток, происхождение из той или иной образовательной ткани и работа, которую они осуществляют. Опираясь на эти признаки, они выделили у растений 6 видов тканей: основные, выделительные, покровные, образовательные, проводящие и механические.

Образовательные растительные ткани

Их ещё называют меристемами. Строение образовательных тканей: они состоят из тонкостенных, мелких клеток с крупным ядром, содержащих митохондрии, пропластиды и мелкие вакуоли. Функции образовательной ткани: её клетки делятся митозом и обеспечивают развитие, рост растений. Когда клетка удваивается, одна из них сохраняет способность к делению и остаётся меристематической, другая изменяется и становится частью какой-либо ткани. Меристемы подразделяют на две группы:

• первичные, или основные  — происходящие из образовательных тканей зародыша, которые изначально способны к дифференцировке и делению. К ним относятся: верхушечные (апикальные), вставочные меристемы и прокамбий;
• вторичные – появляющиеся из первичных образовательных или из других тканей, клетки которых по какой-то причине опять получают возможность делиться. К ним относят: камбий, образующийся из прокамбия или из почти неизменённой основной ткани, феллоген, или пробковый камбий, появляющийся из дифференцированных клеток паренхимы или эпидермы, раневые меристемы, которые восстанавливают повреждённые участки растений, и развивающиеся из клеток, расположенных рядом с нарушенным участком.

Меристемы у растений находятся в определённых участках тела. По этой причине их делят на несколько групп:

• интеркалярные, или вставочные меристемы. Находятся в нижнем участке междоузлия стебля злаков (кукурузы, пшеницы и др.) или в точке опоры у молодых листьев, обеспечивая их рост. Когда эти органы вырастают до предельного размера, меристема перестаёт делиться и становится частью какой-либо ткани;
• апикальные, или верхушечные меристемы. Располагаются на верхушках (апексах) стебля и корня. Они обеспечивают рост осевых органов в длину. При ветвлении стебли и корни образуют боковые части, на которых появляются свои апикальные меристемы;
• латеральные, или боковые меристемы. За счёт их деления стебель и побеги становятся толще. У голосеменных и двудольных растений боковая меристема – это камбий, у многих, но не у всех голосеменных и цветковых – феллоген, или пробковый камбий, из которого появляется феллема, или пробка.

Образовательные ткани растений

Покровные ткани растений

Находятся снаружи, отграничивают внутреннюю часть растения от внешней среды, выполняя роль барьера. Главные функции покровной ткани:

— предохранять органы растения от солнечных ожогов, перегрева и высыхания, от повреждений и попадания микробов;

— участвовать в обмене веществ между внешней средой и организмом (всасывание, газообмен и испарение).

Среди покровных тканей выделяют первичные и вторичные:

• К первичным покровным тканям причисляют эпидерму и эпиблему.
  • Эпиблема, или ризодерма – наружная ткань всасывающего участка корня. Состоит из клеток с густой цитоплазмой и тонкими стенками. Клетки ризодермы образуют выросты – корневые волоски, основная задача которых – всасывание из почвы воды с растворёнными минеральными веществами. Корневые волоски живут недолго, всего до 15 дней.
  • Эпидерма, или кожица появляется из верхушечных меристем и защищает молодые растущие листья и стебли. Строение этого вида покровных тканей: её клетки живые, плоские, прозрачные, расположенные плотно друг к другу и, как правило, лежащие в один слой. Их наружные стенки более толстые, чем все остальные. Эпидерма наземных растений снаружи покрыта кутикулой, состоящей из воскоподобного вещества — кутина. Кутикула защищает растение от переиспарения воды. У осоки, хвоща, злаков и др. кутикула содержит кремнезём.

Эпидерма — сложная ткань, кроме основных клеток в ней есть и другие. Одни из них — составляющие трихомы, или волоски. Встречаются одноклеточные, многоклеточные, реже чешуйчатые или ветвящиеся трихомы. Волоски снижают испарение, помогают растению цепляться за опоры, защищают от перегрева. Железистые трихомы накапливают и выделяют различные вещества.

Особенности строения покровной ткани в том, что в эпидерме растений есть группа специализированных клеток, образующих устьице. Через них происходит испарение воды и газообмен растений.

• Вторичная покровная ткань, или пробка. Уже к концу первого года жизни на поверхности стеблей растений эпидерма заменяется другой покровной тканью — феллемой, или пробковым камбием. Внешне это становится заметно по изменению окраски веток, они становятся буроватыми. Появляются они в результате работы феллодермы, или пробкового камбия. Появляющиеся клетки вначале живые, позже покрываются слоем жироподобного вещества — суберина, препятствующего поступлению газов и жидкостей. Постепенно протопласт клетки отмирает и полость заполняется белым порошком (у берёзы) или воздухом (у других деревьев). Пробка есть и на корнях, клубнях и корневищах. Газообмен перидермы осуществляется через чечевички, образующиеся из устьиц эпидермы. Чечевички берёзы похожи на чёрточки, у осины они имеют форму ромбов.

Типы покровных тканей растений

Паренхима, или основная ткань растений

Она заполняет пространство внутри органов растения, располагаясь между другими тканями. Клетки основной ткани крупные, тонкостенные, живые, чаще округлые, в этом состоит строение основной ткани растения. В зависимости от того, какую работу они выполняют, существует несколько видов основных тканей.

1. Ассимеляционная паренхима. Чаще всего встречается в молодых стеблях и листьях сразу под кожицей. В её тонкостенных клетках содержится много хлоропластов, поэтому её ещё называют хлоренхимой. Главная работа этого вида основной ткани — фотосинтез. В листе между двумя эпидермами хлоренхиму называют мезофиллом, он делится на столбчатый и губчатый мезофилл.
2. Запасающая паренхима. Содержится в стеблях, клубнях, корнях, корнеплодах, плодах, луковицах и семенах растений. Её клетки многоугольные, округлые, запасающие в вакуолях органические вещества.
3. Водоносная паренхима. Клетки этого вида основной ткани организма накапливают в вакуолях воду. Водоносная паренхима есть у растений, запасающих воду впрок – у суккулентов, обитающих в засушливых местах. Кактусы копят влагу в стебле, а алоэ – в листьях.
4. Аэренхима (воздухоносная паренхима). Основной структурной единицей этой ткани являются межклетники. Они связаны с внешней средой при помощи чечевичек и устьиц. Аэренхима образует воздухоносные ходы и полости, при помощи которых доставляется воздух к тем частям растения, которые больше никак не могут сообщаться с атмосферой. Богаты аэренхимой корни и стебли водных растений.  

Основные ткани

Механические (опорные) ткани

Благодаря давлению наполненных вакуолей большинство растительных клеток уже имеет опору. Это очень важно для молодых растений. Но по мере роста у наземных растений возникает необходимость в развитии более прочной «арматуры». Им нужен надёжный «скелет», удерживающий их в воздушной среде. В качестве такой «арматуры» выступают специализированные механические ткани, состоящие из клеток с толстыми стенками. В этом её функции. В корне механическая ткань располагается по большей части в центре, придавая органу прочность на растяжение. В стеблях трав она обосновалась ближе к эпидерме, способствуя упругости и гибкости органа.

В зависимости от способа нарастания стенок клеток и их формы различают два типа механической ткани: склеренхиму и колленхиму. Механические ткани имеют разное строение.

• Склеренхима. Состоит из мёртвых клеток: коротких (склереид) и длинных, с толстыми одревесневшими оболочками (волокон). Типичные волокна склеренхимы имеются в составе перицикла стеблей. Находятся они и в проводящих тканях: в лубе (флоэме) – лубяные волокна, в древесине (ксилеме) – древесные волокна, или либриформ. Волокна некоторых растений (конопля, лён) используются в текстильной промышленности, их оболочки не одревесневают и состоят из чистой целлюлозы. Склереиды (каменистые клетки) – это округлые или ветвистые ячейки с сильно утолщёнными древесными оболочками. Они придают ткани механические свойства. Из них состоит скорлупа орехов, косточки абрикоса, сливы и др.
• Колленхима. Первая по времени образования, состоит из живых клеток, вытянутых или округлых. Стенки клеток механической ткани собраны из целлюлозы или пектина, в местах соединений утолщены неодинаково.  Колленхима способна обеспечивать упругость органов растения только при наличии в клетках достаточного количества воды. Встречается она в черешках, в растущих частях стебля, в листовых жилках и плодоножках. Имеет вид сплошного цилиндра или отдельных тяжей.

Механические ткани

Выделительные ткани растений

Всем клеткам нужно удалять вредные и лишние вещества. У животных они выводятся наружу, у растений чаще накапливаются внутри в вакуолях, в полостях межклетников или в мёртвых клетках. У животных есть разные типы выделительной системы: трубочки, почки и др. У растений существуют только отдельные структуры для выделения веществ, они бывают внутренние и наружные. Основные свойства этих тканей — удаление и выведение веществ.

1. Ткани наружной секреции — это гидатоды, выделительные и простые волоски, солевые железы, нектарники и пищеварительные желёзки.
   1. Железистые волоски появляются из клеток кожицы. Их строение очень разное. Они накапливают эфирные масла с растворёнными в них смолами.  
   1. Нектарники выделяют сладкую жидкость (нектар) для привлечения животных-опылителей. Они чаще встречаются в цветках, но бывают и в других частях растения.  
   1. Гидатоды удаляют лишнюю воду, если условия таковы, что другим способом убрать её не получается. Они есть у растений, живущих в условиях высокой влажности.
   1. Пищеварительные желёзки есть у хищных растений. Они выводят пищеварительные ферменты и кислоты, необходимые для переваривания жертвы.
   1. Солевые железы находятся в листьях растений, живущих на солончаках и солонцах. Они выводят соли на листья, которая потом смывается дождём.
   1. Солевые волоски сначала накапливают соли в одной из двух своих клеток, а потом вместе с клеткой удаляют их.
2. Ткани внутренней секреции. Накапливают вредные вещества, а не выводят их. Вокруг клеток, накопивших яды, образуются отложения суберина, чтобы изолировать токсин от содержимого клетки. В зависимости от строения и происхождения различают несколько типов внутренних выделительных структур: млечники, идиобласты, лизигенные и схизогенные вместилища.

Ткани наружной секреции растений

Проводящие ткани растений

Водоросли впитывают минералы и воду всеми клетками тела. Наземным растениям нужна «водопроводная» система, чтобы переправлять органические вещества из кухни (листьев) ко всем клеткам организма и воду с растворёнными химическими элементами вверх от корня. И такая система появилась у них с выходом на сушу — это проводящие ткани. Существует 2 вида проводящих тканей растений: древесина (ксилема) и луб (флоэма).  По ксилеме осуществляется ток вверх, по флоэме — вниз. В этом состоят функции проводящих тканей.

• Ксилема (древесина) — это сложная ткань, состоящая как из специальных проводящих элементов: трахей, или сосудов и трахеид, так и клеток, запасающей и механической тканей.
  • Трахеиды — мёртвые вытянутые клетки проводящей ткани с одревесневшими стенками. Входят в состав ксилемы голосеменных растений и папоротников. Движение воды с минералами идёт по ним медленно потому, что она фильтруется сквозь мелкие поры.   
  • Сосуды (трахеи) — более развитые элементы, присущие цветковым растениям. Они похожи на трубку, состоят из цепи мёртвых клеток, сообщающихся между собой крупными отверстиями. Благодаря перфорации вода из корня к остальным частям растения движется быстро.
• Флоэма (луб) — проводит продукты фотосинтеза от листьев вниз ко всем клеткам растения. Эта проводящая ткань имеет другое строение. В её состав входят ситовидные трубки, клетки-спутницы, лубяная паренхима и механические (лубяные) волокна.
  • Ситовидные трубки — это трубки из цепи живых клеток, поперечные перегородки которых имеют сквозные отверстия. Они похожи на сито. В клетках флоэмы нет ядер и рибосом, а их питание и другие жизненные процессы осуществляют клетки-спутницы.

Проводящие ткани растений

В растении проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют особые структуры — проводящие пучки.

Используемая литература

1. Агафонова И. Б. Биология растений, грибов, лишайников, 10-11 класс: уч. пособ. М: Дрофа, 2008.
2. Яковлев Г. П., Аверьянов Л. В. Ботаника для учителя. В 2-х частях, Ч1. М.: Просвещение АО «Учеб. лит.», 1996.
3. И.И. Андреева, И. И. Родман. Ботаника. М.: КолосС, 2002.