Сосуды в древесине стебля

Высшие растения делятся на травяные и древесные, соответственно выделяют два типа строения стебля. Отличительной чертой древесных растений является постоянный рост в толщину, который останавливается только при гибели организма. Травянистые растения ограничены в росте из-за особенностей жизненного цикла. Существенных же различий в строении стеблей растений нет.

Стебель – это ось побега, с расположенными на нем листьями, почками. Строение стебля может быть первичным — при формировании нового растения, когда клетки еще не дифференцированы (у однодольных остается на всю жизнь). Для двудольных и голосеменных характерно быстрое изменение первичного стебля, как следствие образуется вторичное строение стебля (из-за действия камбия и феллогена).

Стебель

Из чего состоит стебель

Строение стебля древесного растения включает 5 отделов:

• Пробка;
• луб;
• камбий;
• древесина;
• сердцевина.

Пробка

У только проросших растений внешний слой представлен кожицей, которая, за определенное время, заменяется на пробку. Кожица защищает стебель от испарений влаги и действия вредоносных микроорганизмов, которые приводят к заболеваниям растений.

На поверхности расположены устьица, необходимые для эффективного газообмена. Непосредственное поглощение кислорода осуществляется благодаря чечевичкам – небольшие бугорки на коре, оснащены отверстием. Образуются из клеток с большим межклеточным пространством. Под кожицей располагаются зеленые клетки (в них находятся хлоропласты). После формирования пробки преобразуются в белые и относятся уже к лубу.

Функции клеток наружного покрова стебля: фотосинтезирующая, защитная, газообмена.

Луб

Луб делится на мягкий (включает проводящую систему и паренхиматозные структуры) и твердый. Окрас – белесоватый, выделяют такие единицы строения луба: ситовидные трубки, лубяные волокна, клетки основной ткани.

Ситовидные трубки – это совокупность клеток, имеющих не поверхности множество отверстий, через которые протекают органические вещества.

Лубяные волокна – это механическая ткань, имеет клетки вытянутой формы, с плотной стенкой. Придает растениям гибкости и прочности.

Камбий

Между наружным и внутренним шаром клеток находится образовательная сосудистая ткань – камбий. Прекамбий первичной структуры растения служит основой для формирования ткани.

Клетки камбия имеют вытянутую форму, цитоплазма окрашена в зеленый цвет, ядро веретенообразное. На срезе можно увидеть циркулярный слой образовательной ткани, но истинные камбиальные клетки образуют однослойный шар, потому что после деления только одна клетка сохраняет свойства исходной.

Строение стебля

Внутреннее строение стебля

Древесина

Древесина – это главная составляющая стебля. Плотная, широкая, в ее составе видны клетки разного типа и размера. Выделяют такие части: сосудистую ткань, трахеиды, древесные волокна.

Сосуды сформировались из соединенных трубчатых клеток размещенных друг на друге, стенки между ними частично растворились, поэтому жидкость может свободно передвигаться. Основные функции сосудов стебля – это перемещение растворенных солей, питательных веществ из корня в листья, новые побеги.

Трахеиды представляют собой систему отмерших клеток с межклеточными порами, по которым идет ток жидкости. Скорость движения растворенных веществ ниже, чем в проводящих тканях.

Древесные волокна состоят из паренхиматозных клеток, которые накапливают питательные вещества и толстостенных, выполняющих опорную функцию.

Сердцевина

Сердцевина – располагается в центре ствола, формируется из крупных живых и омертвевших клеток. Живая ткань содержит дубильные вещества. Мелкие клетки, расположенные возле древесины, накапливают сахара, крахмал.

Какую функцию выполняет сердцевина стебля?

Основная функция сердцевины стебля – запасание питательных веществ, необходимых для роста растений. В сердцевине есть эфирные масла (бук), смолы, дубильные вещества (чайный куст). В некоторых растений (в корневище, клубнях) клетки сердцевины сохраняют функцию меристемы (образовательной ткани, способной к делению всю жизнь).

Внутреннее строение стебля

Какие функции выполняет стебель

1. Опорная – стебель это стержень растения, осуществляет его поддержку; место для роста листьев, цветков;
2. проводящая – транспорт растворенных веществ от корневой системы к листьям и веткам, новым побегам;
3. запасающая – обеспечивает постоянное наличие внутри стебля воды и питательных веществ;
4. защитная – защищает от действия опасных агентов, поедания животными (развиваются колючки, шипы);
5. вегетативного размножения – для отдельных растений (цитрусовые, ананас) единственный способ получения потомства;
6. фотосинтез – наличие хлоропластов в зеленых клетках дает возможность участвовать в процессах преобразования энергии;
7. ассимиляция органических веществ, пример кактусы, у которых стебель на себя берет функцию листьев;
8. осевая (механическая) – выносит растение к солнцу (листья — для фотосинтеза, цветки – для опыления).

Рост стебля

Рост стебля в толщину происходит за счет наличия образовательной ткани (камбия).

Благоприятными условиями для утолщения ствола являются наличие тепла и достаточной влаги, в зимний период размножение клеток не происходит. Толщина кадмия не изменяется в процессе деления, так как из двух новообразованных клеток только одна остается в структуре образовательной ткани, а другая переходит к древесине или лубу. Число клеток отошедших к центральной части стебля превышает численность клеток доставшихся лубу в четыре раза.

Годичные кольца, которые видны на поперечном срезе стебля, формируются из-за разной формы клеток образованных в весенний период и осенний. После весеннего пробуждения кадмий начинает активно делиться, образуя крупные клетки с тонкими стенками. С наступлением лета, а особенно осени клетки становятся мельче. Зимой деление образовательной ткани не происходит, а весной снова включается процесс размножения клеток крупных размеров. Такое клеточное чередование легко прослеживается на срезах деревьев. Таким образом, подсчитывают их возраст.

Годичные кольца деревьев

С помощью годичных колец судят о погоде в определенный год. Если кольцо широкое, то дерево получало много влаги и солнечного тепла, если – узкое, то в весенне-осенний период было мало дождей. Также с южной стороны наблюдается более широкая часть кольца, потому что дерево здесь получало больше тепла.

Рост стебля в высоту осуществляется с помощью меристемы конуса нарастания (верхушечной почки). Клетки нижней части конуса дают начало образованию листьев. После чего клетки начинают свой рост, прекращая деление. Увеличение размеров клеток идет за счет разрастания вакуолей.

Если стебель будет сломан или искусственно лишен верхушечной почки, рост в высоту прекращается, начинают развиваться боковые побеги.

Расположение листьев на стебле

Участки стебля, на которых развиваются листья, называются узлами. С одного узла может расти несколько листьев, этим определяется их расположение.

Очередное – из одного узла прорастает один лист, размещены они на стебле спирально, не препятствуют поступлению солнечного света на нижерасположенные листья (береза).

Супротивное – два листа находятся в одном узле, противоположно друг другу (мята).

Мутовчатое – один узел имеет три или больше листьев, такое расположение встречается довольно редко (вороний глаз).

Расположение листьев на стебле

Типы расположения почек на стебле

Верхушечное – почка находится на верхушке побега.

Боковое расположение делится на пазушное и придаточное.

Пазушные почки образуются в пазухах листьев, их количество соответствует числу листьев на стебле, а придаточные почки расположены на междуузелковых участках, корне, листьях. С их помощью осуществляется вегетативное размножение растений.

Типы роста стебля

Встречаются растения с прямостоячими стеблями – растут перпендикулярно относительно почвы (подсолнух, береза);

Ползучими – распространяются по земле, укореняясь в узлах (земляника);

Вьющимися – также стелются по субстрату, но не укореняются в узлах (хмель);

Лазающими, имеющие усики (вспомнить можно фильм «Джек и бобовый стебель» и характерный вид стебля бобового растения, который, разветвляясь, достигал небес);

Укороченными у одуванчика, подорожника.

Разнообразие стеблей

Форма стебля бывает:

• цилиндрической;
• трехгранной;
• многогранной;
• сплющенной.

Ветвление стебля

Увеличение размеров растение увеличивает его потребности в питательных веществах, энергии. Поэтому стебель начинает ветвление, чтобы увеличить количество листьев и выполнять больше фотосинтезирующих процессов. На стволе формируются стебли второго порядка, из них – третьего, и так дальше. По типу ветвления растения делятся на:

Дихотомические – при этом основной ствол дает два побега, которые также делятся на два, и так происходит многократное деление.

Ложнодихотомические – ветви начинают рост от боковых почек, которые расположены на противоположной стороне стебля.

Моноподиальные – выделяется основная массивная ось растения, от которой идут боковые ответвления.

Симподиальные – стебель первого порядка отмирает или его ось заканчивается цветком, тогда рост продолжается за счет побега от нижерасположенной почки.

Типы ветвления стебля

В зависимости от строения стебля выделяют следующие формы растений:

Травы – имеют не одревесневшие стебли, жизненный цикл которых продолжается один вегетационный период.

Деревья – многолетние растения с одревесневшим стволом.

Кустарники – из корня прорастает большое количество одревесневших стволов.

Стебель

Стебель – это каркас, центральная опора растения, соединяющая его подземные и надземные части. Основные функции стебля:

1) опорная – поддерживает листья, цветки, плоды, почки и развивающиеся из них боковые побеги;
2) проводящая – осуществляет транспортировку веществ между листом и корнем;

На самой верхушке стебля имеется точка роста, которая представлена образовательной тканью. Стебель и каждый его боковой побег имеют конусы нарастания. В точке роста клетки постоянно делятся, образуя новые. Благодаря верхушечной почке растение растет вверх, а боковые почки формируют крону.

По направлению роста стебли бывают прямостоячими (тополь, сосна, береза, пшеница и др.), стелющимися (вербейник монетчатый), лазящими (лианы), ползучими (живучка ползучая, земляника), вьющимися (вьюнок, хмель) (рис.1).

Внутреннее строение стебля
На продольном срезе ствола дерева можно рассмотреть его внутреннее строение. Он состоит из 4 слоев: коры, камбия, древесины и сердцевины (рис.2).

Кора — самый наружный слой ствола. Она состоит из слоев кожицы, пробки и луба.
Молодые побеги снаружи покрыты тонкой прозрачной кожицей (эпидермис). С возрастом кожицу заменит пробка. Клетки пробки мертвые, с толстыми оболочками. Они заполнены воздухом. Это надежно защищает растения от неблагоприятных условий окружающей среды. В коре расположены чечевички. Они хорошо заметны на молодых побегах деревьев как черточки или небольшие бугорки. Через межклетники в чечевичках осуществляется газообмен. Под пробкой находится лубяной слой. Лубяные волокна придают стеблям гибкость и прочность. По ситовидным трубкам луба идет передача растворов органических веществ от листьев ко всем частям растения.

Камбий – это слой, расположенный под корой, между лубом и древесиной. Если снять кору с молодого побега, повреждаются оболочки клеток камбия. Потрогав рукой поврежденное место, можно ощутить липкую влагу. Клетки образовательной ткани камбия делятся и откладываются в сторону древесины (больше) и луба (меньше). Прирост древесины за год по толщине стебля называют годичным кольцом (рис.3). В период листопада деление и рост клеток камбия прекращаются. Весной с появлением листьев функции камбия возобновляются. Камбиальное кольцо образуется у деревьев в самом начале формирования стебля. Следовательно, рост стебля в толщину связан с делением клеток камбия.

Сердцевина – центральная часть стебля. Она образована рыхлой паренхимной запасающей тканью. У некоторых видов растений она содержит млечники, смоляные и эфиромасляные ходы. Паренхимные клетки сердцевины запасают питательные вещества. Лубяные и древесные волокна усиливают опорные качества стебля.

Проводящие ткани луба и древесины пересекаются лубо-древесными лучами. Они соединяют все слои стебля друг с другом. По ним питательные вещества доставляются из луба в древесину, из древесины – в луб. В клетках лучей откладываются запасные вещества.

Передача веществ по стеблю осуществляется по проводящей системе, состоящей из ксилемы и флоэмы. Ксилема транспортирует жидкость из корней к листьям, а флоэма доставляет питательные вещества, образованные в листьях, в корни и другие части растения. Вода и растворенные в ней минеральные соли, поглощенные корневой системой, поднимаются в надземные органы по сосудам древесины (ксилемы). В процессе фотосинтеза в листьях растений вырабатываются питательные вещества. Растворяясь в воде, они переносятся от листьев во все части растения по ситовидным трубкам луба (флоэма) (рис.5).

  Многообразие и видоизменения побегов

Внутренние строение стебля

Основная масса древесины – это отмершие клетки: сосуды и трахеи, что выполняют проводящую функцию, и разные виды склеренхимных (механических) клеток.

Древесина (ксилема) – основная часть стебля. Состоит она из сосудов (трахей), трахеид, древесных волокон (механическая ткань). За год образуется одно кольцо древесины. По годичным кольцам древесины можно определить возраст растения. У тропических растений ,которые растут непрерывно в течении года, годичные кольцо почти незаметны. Потому как годичные кольца хорошо выражаются за счет пробуждения деревьев весной, и засыпания на зиму. Весенняя древесина состоит из тонкостенных клеток, а осенняя из толстостенных. Получается что переход о д весеннее-осеннего периода постепенный, от осеннее-весеннего более внезапный.

Также в состав древесины входят паренхимные клетки, их особенно много в центральной части, где и образуют сердцевину.

Сердцевина – это центральная часть стебла. Внешний ее слой состоит из живых паренхимных клеток где и откладываются питательные вещества, центральная – из больших клеток, часто отмерших. Между клетками серцевины есть межклеточные пространства. Ряд паренхимных клеток берущие начало от сердцевины к первичной коре, направлены радиально через древесину и луб, называются сердцевинным лучом. Этот луч выполняет проводящую и запасающую функицю.

Кора имеет два отдела – пробка и луб, таким образом, различается первичная и вторичная кора.

Первичная кора состоит из двух слоев: колленхимы (слой под перидермой) – механическая ткань; паренхимы первичной коры, выполняющая запасающую функцию.

Перидерма. Первичная покрывная ткань (эпидермис) функционирует недолго. Вместо нее образуется вторичная покровная ткань – перидерма, которая состоит из трех слоев клеток: пробки (внешний слой), пробкового камбия (средний слой), феллодермы (внутренний слой).

Пробка расположена снаружи, образуется в результате многоразового заложения слоев перидермы, выполняя таким образом, защитную функцию. Наличие трещин на поверхности пробки объясняется тем, что почти все его клетки мертвые и не способны растягиваться во время утолщения стебля.

Вторичная кора (или луб, флоэма). Луб прилегает к камбию, состоит из ситоподобных элементов, паренхимных клеток и лубовых волокон, которые в свою очередь являются механической тканью и выполняют, таким образом, опорную функцию.

Лубяные волокна образуют слой, называется твердым лубом; все остальные элементы образуют мягкий луб.
Клетки лубу образуются за счет деления и дифференциации камбия.

Рост стебля в толщину происходи благодаря делению клеток камбия. Деятельность камбия прекращается зимой, весной возобновляется.
Транспорт воды и растворенных в ней веществ от корней до листов происходит за счет проводящими элементами древесины (ксилемы), а транспорт продуктов ассимиляции от листков до корней – проводящими элементами луба (флоэмы).

Образуя проводящие пучки, флоэма и ксилема всегда распределяются в определенном порядке по отношения к другим структур стебля. Ксилема откладывается в середине от камбия и входит в состав древесины, а флоэма расположена снаружи от камбия и входит в состав луба.

Переход от первичной анатомической структуры стебля ко вторичной. Работа камбия

В стебле с первичным строение различают центральный цилиндр и первичную корку. Граница нечетко выражена между ними. В состав первичной коры входит ассимиляционная, механическая, запасающая, воздухоносная и выделительные ткани. Проводящие пучки разделены участками паренхимы и, собраны из первичных проводящих тканей. Стоит отметить что первичная флоэма располагается на периферии пучка, а к середине стебля направлена первичная ксилема. Сердцевина, как правила, находится в центре.

Пучковый камбий возникает сначала в первичных пучках. В следствии чего, между прослойками пучкового камбия возникают перемычки межпучкового камбия. Пучковый камбий закладывает проводящие элементы, а межпучковый – паренхиму, таким образом, проводящие пучки хорошо различаются. Для некоторых древесных растений характерен не пучковый тип вторичного утолщения. При этом проводящие пучки сближаются друг к другу, образуя три концентрических слоя: древесину (вторичная ксилема), камбий и луб (вторичная флоэма). Центральная часть представлена сердцевинной, состоящий из живых тонкостенных паренхимных клеток, функция которых накапливание питательных веществ. Снаружи от сердцевины расположена древесина, занимающая до $90%$ объема ствола. Важную роль в древесине играют механические древесные волокна, которые придают прочность стволу.

Передвижение минеральных веществ по стеблю

По стеблю к листьям, цветкам и плодам, передвигаются вода и минеральные соли, которые всасываются корнями. Это так называемый восходящий ток, он осуществляется по древесине, непосредственно основным проводящими сосудами. Которые являются мертвыми пустыми трубками, образованные из живых паренхимных клеток. Восходящий ток, также осуществляется трахеидами, т.е. мертвыми клетками связанные между собой с помощью окаймленных пор.

В листьях образуются органические вещества, которые транспортируются во все органы растений – стебель, корень. Обратная транспортировка называется нисходящим током. Он осуществляется по лубу, с помощью ситовидных трубок. Ситовидные трубки являются живыми клетками связанные между собой ситечками – тонкими перегородками с отверстиями. Находятся они как в поперечных, так и в продольных стенках.
С помощью сердцевинных лучей у древесных растений питательные вещества транспортируются в горизонтальной плоскости.

Отложение органических веществ в стеблях

В специальных запасающих тканях, образующие из паренхимных клеток, накапливаются органические вещества внутри клеток или в оболочках клеток. Например, сахара, крахмал, инулин, аминокислоты, белки, масла.

В стебле органические вещества откладываются в паренхимные клетки первичной коры, в сердцевинных лучах, в живых клетках сердцевины.
Роль запасающих тканей для растений заключается в питании органическими веществами. Также запас органических веществ растениями является продуктом питания человека и животных. Люди используют питательные вещества растений в основе сырья.