Сосуды в стебле цветка
У этого термина существуют и другие значения, см. Сосуд.
Сосу́ды (трахеи) — проводящие элементы ксилемы, представляющие собой длинные полые трубки, образованные одним рядом клеток (члеников) со сквозными отверстиями (перфорациями) на поперечных стенках, по которым происходит массовое передвижение веществ.
Строение[править | править код]
Сосуды растений (трахеи) состоят из многих клеток, которые называются члениками сосуда. Членики расположены друг над другом, образуя длинную полую трубку. Поперечные перегородки между члениками растворяются, и возникают перфорации (сквозные отверстия). По таким полым трубкам растворы передвигаются значительно легче, чем по трахеидам. Каждый сосуд может состоять из огромного числа члеников, поэтому средняя длина сосудов — несколько сантиметров (иногда до 1 м и больше). Самые совершенные сосуды состоят из широких коротких члеников, диаметр которых превышает длину, а в перфорационных пластинках имеется одно крупное отверстие (простая перфорация). Сосуды менее специализированные состоят из более длинных и узких члеников, поперечные стенки между которыми наклонены. Перфорационные пластинки имеют несколько отверстий, расположенных друг над другом (лестничная перфорация) или в беспорядке (сетчатая перфорация).
Развитие сосуда[править | править код]
Членики сосуда образуются из продольного ряда клеток и вначале представлены расположенными друг над другом живыми паренхимными тонкостенными клетками, полость которых заполнена цитоплазмой с крупным ядром.
Первичная оболочка члеников сосудов состоит из микрофибриллярной фазы и матрикса, заполняющего промежутки между пространственно организованными микрофибриллами целлюлозы. В оболочке молодых члеников сосуда преобладают компоненты матрикса и вода. В связи с этим они могут удлиняться и разрастаться в ширину, протопласт вакуолизируется и занимает постенное положение.
Ещё до завершения роста начинается отложение слоёв вторичной оболочки. Каждый из слоёв отличается направлением ориентации микрофибрилл, характерным для данного типа элементов ксилемы. В тех участках первичной оболочки, где позднее образуются перфорации, вторичная оболочка не откладывается, но за счёт разбухания пектинового вещества межклеточной пластинки эти участки несколько утолщаются.
В самых ранних по времени образования трахеальных элементах вторичная оболочка может иметь форму колец, не связанных друг с другом (кольчатые сосуды). Позднее появляются трахеальные элементы со спиральными утолщениями, затем с лестничными утолщениями (сосуды с утолщениями, которые могут быть охарактеризованы как плотные спирали, витки которых связаны между собой).
Сосуды с относительно небольшими округлыми участками первичной оболочки, не прикрытыми изнутри вторичной оболочкой, называют пористыми.
Вторичная оболочка, а иногда и первичная, как правило, лигнифицируются, то есть пропитываются лигнином. Это придает им дополнительную прочность, но ограничивает возможности дальнейшего роста органа в длину. Одновременно с одревеснением боковых клеток сосуда идет процесс разрушения поперечных стенок между члениками: они ослизняются и постепенно исчезают. Так формируется перфорация. Вокруг перфорации всегда сохраняется остаток продырявленной стенки в виде ободка (перфорационный поясок).
После образования перфорации протопласт отмирает, его остатки в виде бородавчатого слоя выстилают стенки трахеальных элементов (трахеид и члеников сосудов). В результате последовательных структурных изменений формируется сплошная полая трубка сосуда, полость которой заполняется водой.
Механизм действия[править | править код]
Механизм поступления воды в трахеальные элементы и проведения её ко всем частям растения сложен. Основная масса воды поступает в растение через корневые волоски. В силу т. н. корневого давления вода проходит к водопроводящим элементам корня, поднимается к листьям и испаряется с их поверхности наружу через устьица (транспирация).
Сосуды заполнены водой. По мере того, как вода движется по сосудам, в столбе воды создаётся натяжение. Оно передаётся вниз по стеблю на всём пути от листа к корню благодаря сцеплению (когезии) молекул воды. Молекулы стремятся «прилипнуть» друг к другу в силу своей полярности, а затем удерживаются вместе за счёт водородных связей. Кроме того, они стремятся прилипнуть к стенкам сосудов под действием сил адгезии. Натяжение в сосудах ксилемы достигает такой силы, что может тянуть весь столб воды вверх, создавая массовый поток. При этом прочность стенкам обеспечивают целлюлоза и лигнин.
Литература[править | править код]
- Атлас по анатомии растений: учеб. пособие для вузов / Бавтуто Г. А., Ерёмин В. М., Жигар М. П.. — Мн.: Ураджай, 2001. — 146 с. — (Учеб. и учеб. пособия для вузов). — ISBN 985-04-0317-9.
Источник
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
- Опорная – стебель это стержень растения, осуществляет его поддержку; место для роста листьев, цветков;
- проводящая – транспорт растворенных веществ от корневой системы к листьям и веткам, новым побегам;
- запасающая – обеспечивает постоянное наличие внутри стебля воды и питательных веществ;
- защитная – защищает от действия опасных агентов, поедания животными (развиваются колючки, шипы);
- вегетативного размножения – для отдельных растений (цитрусовые, ананас) единственный способ получения потомства;
- фотосинтез – наличие хлоропластов в зеленых клетках дает возможность участвовать в процессах преобразования энергии;
- ассимиляция органических веществ, пример кактусы, у которых стебель на себя берет функцию листьев;
- 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.
Источник
Стебель — осевой надземный орган растения, способный к неограниченному концевому росту.
Стебель — ось побега, несущая листья и почки.
Функции стебля:
опорная;
проводящая: осуществляет связь между корнями и листьями;
запасающая: например, у кактуса;
вегетативное размножение: например, у шиповника и ;
ассимиляционная (фотосинтез): например, у бамбука.
На начальных этапах развития побега складывается первичная анатомическая структура стебля, сохраняющаяся у однодольных в течение всей жизни.
У двудольных и голосеменных первичная структура замещается на вторичную, образованную вторичными тканями.
строение стебля
Рост стебля в длину осуществляется благодаря деятельности верхушечной меристемы. Её клетки, образующие конус нарастания, непрерывно делятся. Нижние клетки конуса нарастания дифференцируются, превращаясь в первичные ткани стебля (эпидерму, колленхиму и первичную проводящую ткань).
В результате деятельности прокамбия и первичной меристемы конуса нарастания образуется первичное строение стебля.
В первичном стебле обычно различают первичную кору и стелу (центральный цилиндр).
Прокамбий — первичная меристема, дающая начало камбию (у голосеменных и двудольных) и первичным проводящим тканям: первичной флоэме и первичной ксилеме.
В корне из прокамбия также образуется перицикл.
На поверхности стебля образуется эпидерма, отделяющая внутреннее содержимое стебля от окружающей среды. Это однослойная ткань, образованная плотно сомкнутыми бесцветными живыми клетками.
Под эпидермой находится кора, образованная паренхимой. В молодых стеблях под прозрачной эпидермой наружный слой клеток коры обычно содержит хлоропласты (фотосинтезирующая паренхима), что придаёт таким стеблям зелёный цвет.
В середине стебля находится сердцевина, образованная запасающей паренхимой. В ней накапливаются запасные питательные вещества: сахара, крахмал и т.п.
Между корой и сердцевиной располагаются проводящие пучки. Это сложные структуры, образованные несколькими видами тканей. Снаружи (со стороны коры) он защищён механическими волокнами, идущими вдоль стебля. Вначале они состоят из колленхимы, живые клетки которой способны к растяжению в процессе дальнейшего роста стебля, а затем она замещается более прочной склеренхимой. Под склеренхимой проходят ситовидные трубки флоэмы. Далее вглубь стебля находится ксилема, примыкающая непосредственно к сердцевине (рис. 1).
Рис. 1. Строение стебля двудольных растений
камбий
У двудольных растений между флоэмой и ксилемой находится однослойный сосудистый камбий. Благодаря ему происходит образование новых сосудов ксилемы и ситовидных трубок флоэмы (рис. 2).
Рис. 2. Деятельность камбия
Клетки камбия делятся в плоскости, параллельной поверхности стебля. Из двух образовавшихся клеток одна остаётся камбиальной, а вторая начинает превращаться в клетку проводящей системы. Если она находится рядом с флоэмой, то делится ещё раз и из двух полученных клеток одна становится ситовидной клеткой, а вторая — клеткой-спутницей. Клетки-спутницы окружают ситовидные трубки. Они способны к поперечному делению с образованием вертикального ряда клеток вдоль ситовидных трубок (рис. 3).
Рис. 3. Ситовидная трубка с клеткой-спутницей
В том случае, если дифференцирующаяся клетка находится со стороны ксилемы, она даёт начало клеткам ксилемы или превращается в трахеиду. Накопление ксилемы и флоэмы ведёт к росту стебля в толщину.
Через некоторое время разрастание проводящих пучков приводит в их срастание в кольцевые структуры. В результате на поперечном разрезе стебля мы будем видеть кольцевые слои покровной ткани, паренхимы коры, флоэмы со склеренхимными волокнами, сосудистого камбия, ксилемы, а в центре — сердцевину (рис. 4).
Рис. 4. Срез стебля
Через некоторое время рост стебля в толщину приводит к тому, что эпидерма растягивается и разрывается, её клетки отмирают, а её место занимает нарастающая из-под неё пробка (вторичная покровная ткань). Поскольку в основании пробкового слоя лежит пробковый камбий, она при дальнейшем росте стебля также нарастает, образовывая всё новые слои.
Так формируется вторичное строение стебля, ведущую роль в котором играют вторичные ткани, образованные вторичными меристемами.
У многолетних древесных растений умеренного климата рост идёт неравномерно. Весной и в начале лета стебель растёт быстро, образуя толстые сосуды с большими просветами. На поперечном срезе они кажутся тёмными из-за заполняющего их воздуха. В конце лета и начале осени рост замедляется, образуются мелкие сосуды с узким просветом, которые на срезе кажутся светлыми. Так формируются годичные кольца (рис. 5).
Рис. 5. Годичные кольца древесины
В тропических лесах, где нет смены времён года, у деревьев нет годовых колец. Следует отметить, что нарастание стволов деревьев происходит за счёт увеличения толщины ксилемы, а клетки флоэмы довольно быстро отмирают и разрушаются.
Помимо сосудов, в древесину входят также располагающиеся между ними механические волокна и сердцевинные лучи — цепочки паренхимных клеток, соединяющие сердцевину и кору.
У однодольных проводящие пучки не содержат камбия (рис. 6).
Рис. 6. Сосудистый пучок однодольного растения
Такие пучки называются закрытыми, в противоположность открытым пучкам двудольных. Кроме того, проводящие пучки у двудольных расположены по кругу, а у однодольных разбросаны по всему поперечному сечению стебля (рис. 7).
Рис. 7. Срез стебля однодольного растения
Из-за отсутствия камбия проводящие пучки однодольных рано перестают расти в толщину, поэтому однодольные, в основном — травянистые растения, не способные к вторичному утолщению.
жизненные формы растений
У многих растений в клеточных стенках откладывается вещество лигнин, значительно увеличивающий прочность древесины. Такой процесс называется одревеснением, или лигнификацией. В результате образуются очень прочные стебли древесные стебли.
По строению стеблей выделяют несколько жизненных форм растений.
Травы — растения с неодревесневшими стеблями, живущими один вегетационный период (весна — лето — осень).
Они могут быть прямостоячими, ползучими, лазающими (лианы); однолетними и многолетними.
В некоторых случаях роста стебля в длину почти не происходит. Междоузлия укорачиваются, и образуется прикорневая розетка листьев. В этом случае говорят об укороченном стебле (рис. 8, 9).
Рис. 8. Одуванчик Рис. 9. Молодило
Деревья — растения с многолетним древесным стеблем.
Кустарники — растения, у которых от одного корня отходит большое число относительно тонких одревесневших стеблей.
Кустарнички — невысокие (до 40 см) многолетние растения с частично одревесневающими стеблями (например, брусника и черника).
Источник