Сосудисто волокнистые пучки егэ

«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, превышающую массу самого сфагнума во 20-25 раз. По этой причине во время Первой мировой войны мох сфагнум использовали в качестве перевязочного 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 образование 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.

Спрятать пояснение

Спрятать критерии

Раздел: Царство Растения

Сосудисто-волокнистые
пучки. Элементы
ксилемы и флоэмы в органах растения
соче­таются в пучки. К проводящим
элементам ксилемы и флоэмы обычно
присое­динены механические элементы
— склеренхима, отсюда — сосудисто-волокнистые
пучки.

Тонкие разветвления
пучков, например, в листьях, постепенно
утрачивают механические элементы и
выполняют проводящую функцию. Такие
пучки на­зывают проводящими. Состав:
основная, проводящая, механическая,
образова­тельная ткани.

Пучки, не содержащие
образовательной ткани, называются
закрытыми.
Пучки с действующей образовательной
тканью — открытые.

В зависимости от
расположения флоэмы относительно
ксилемы различают пучки:

1.
Коллатеральные
— ксилема прилегает к флоэме с одной
стороны. Встре­чаются в листьях и
стеблях двудольных (открытые) и однодольных
(закрытые).

2. Биколлатеральные
— в органах радиального строения (стебель,
корень) некоторых растений (пасленовые,
тыквенные). Ксилема имеет слой флоэмы
не только с наружной, но и с внутренней
стороны.

3. Радиальные
пучки. Участки
ксилемы располагаются по радиусам, а
между ними в периферической части стебля
или корня – флоэма (корни однодольных
и двудольных растений в зоне всасывания).

4. Пучки
концентрического строения.
В одних случаях в центре ксилема, а
вокруг нее флоэма (центрофлоэмные — в
корневищах однодольных), в других
наоборот (центроксилемные — в корневищах
папоротника). Сосудисто-волокнистые
пучки густой сетью пронизывают все тело
растения. Насколько густа может быть
такая сеть, вспомните мочалку из люффы
(сем. тыквенных). Это не что иное, как
сеть сосудисто-волокнистых пучков плода
люффы, освобожденная от мягких тканей.

21. Анатомическое строение корня однодольных растений (одно- и многолетних).

22. Анатомическое строение корня двудольных растений (одно- и многолетних).

30. Морфологическое строение корня. Функции и метаморфозы корня.

Корень
— подземный осевой вегетативный орган
растения, обладающий радиальной
симметрией и верхушечным ростом.

По происхождению
различают три типа корней: главный,
боковые и прида­точные.

Главный образуется
в результате развития зародышевого
корешка.

Боковые — в результате
ветвления главного. Придаточные — не
корневого происхождения, образуются
на стеблях, корневищах и листьях.

Растение обычно
имеет не один корень, а целую корневую
систему (совокупность всех корней
растения).

Различают три типа
корневых систем:

1. Стержневая —
сильно развит главный
корень — не
ограничен в росте, да­ет боковые
первого, второго, третьего и т.д. порядков;
придаточные
корни — от
нижней части стебля. Характерна для
двудольных растений.

2. Мочковатая —
главный корень не развит, ограничен в
росте; основная масса — придаточные
корни, развивающиеся из зародышевых
придаточных корешков, из любой другой
части. Харак­терна для однодольных
растений.

3. Смешанная —
развиты и функционируют в равной степени
главный и при­даточный корни (травянистые
однолетние двудольные).

В зависимости от
условий обитания и биологии растений
форма и строение корней отлича­ются.

У растений пустынь
и полупустынь корни значительно
углубляются в почву, образуется даже
несколько ярусов. У верблюжьей колючки
-15-20м. У древес­ных пород корни
углубляются в среднем на 10-15 м (пример
с сосной и елью).

Функции:

1. Механическая

2. Поглощающая и
проводящая

3. Синтетическая
(азотсодержащие — витамины В₁,
В₆,
фитогормоны — цитокинин, никотин и др.).

4. Выделительная
— выделяет в почву органические вещества
(ферменты), стимулирующие развитие
полезных почвенных микроорганизмов.

5. Запасающая —
корнеплоды.

Корень — орган
вегетативного размножения.

Происхождение
и эволюция корня. Специфические
образования у растений, при помощи
которых они прикре­плялись к субстрату,
возникли еще до выхода их на сушу, когда
питательные вещества поглощались всей
поверхностью тела. Это ризоиды
(пример с ла­минарией), которые выполняют
только механическую функцию. С выходом
на сушу ассимилирующая часть лишилась
возможности поглощать воду и органические
вещества, и жизнь растения стала зависеть
от органов в почве. На первых порах это
были одноклеточные выросты — ризоиды,
постепенно начина­ется специализация
клеток к выполнению функций поглощения
воды и мине­ральных солей и передача
их другим частям растения, перераспределение
ор­ганоидов и т.д. Таким образом,
функция поглощения воды и минеральных
веществ и механизм этих процессов
возникли задолго до расчленения тела
растения на органы. При функциональной
специализации органов и тканей все
клетки сохраняют способность самостоятельно
поглощать воду и мине­ральные вещества.

Принцип внекорневой
подкормки
(питательный раствор наносят на
по­верхность стебля и листа (картофель,
сахарная свекла) используется и сейчас.

Анатомия корня.
В молодом
корне выделяют 4 зоны: деления, растяжения,
всасы­вания, укрепления.

Зона деления
прикрыта корневым чехликом. Клетки его
слущиваются, от­мирают, слабо соединены
между собой, находятся в тур — горном
состоянии, что облегчает механическое
соприкосновение с частицами почвы.
Образуется из меристемы корневого
чехлика калиптрогена
у однодольных;
у двудоль­ных и голосеменных — из
меристемы кончика корня. В нем синтезируются
гормоны, стимулирующие рост корня.

На кончике корня
имеются инициальные клетки.

У папоротника одна
инициальная клетка, у голо- и покрытосеменных
– группа.

В зоне деления
кроме инициальных клеток находятся:
один слой дерматогена, 2-3 слоя периблемы
и в центре – группа клеток плеромы.

В зоне
растяжения
дерматоген, периблема, плерома сохраняются.

В зоне
всасывания
у одно- и двудольных растений – первичное
строение, т.к. все ткани образованы из
первичных меристем.

Различают три
части:

1. покровная ткань,

2. первичная кора,

3. Ц.О.Ц.

1. ЭПИБЛЕМА
(ризодерма) — покровно-всасывающая ткань.
Клетки живые, с тонкой целлюлозной
оболочкой, крупной вакуолью, с повышенной
концентра­цией клеточного сока,
обеспечивающей всасывание воды.

Выросты — корневые
волоски — 0,15-0,8 мм. Ядро в корневом волоске
сме­щено в переднюю часть, что
обеспечивает более усиленный обмен
ионов кол­лоидов цитоплазмы с коллоидами
почвенного раствора. Общая поверхность
корневых волосков одного растения
озимой пшеницы — 4,2 м²,
всасывающая поверхность увеличивается
в 5-10 раз. Продолжительность жизни — 10-20
дней.

2. ПЕРВИЧНАЯ КОРА
КОРНЯ: из трех слоев: экзо-мезо-эндодермы.

Экзодерма —
представлена слоями клеток, плотно
расположенными по отно­шению друг к
другу. Оболочки клеток способны
одревесневать и опробковевать. Тогда
они не пропускают воду, и она проходит
через специальные про­пускные клетки,
расположенные напротив корневых
волосков. При разруше­нии эпиблемы
выполняют покровную функцию.

Мезодерма —
представлена живой паренхимной тканью,
наиболее широкая часть коры, занимает
большую часть объема корня. Может
выполнять запа­сающую функцию, а также
функцию проведения воды в Ц.О.Ц.

Эндодерма —
внутренний слой первичной коры. Состоит
из плотно сомк­нутых клеток, оболочки
которых частично утолщены и подвергаются
частич­ному опробковению, или
одревеснению. Обычно однослойная. Клетки
жи­вые, на поперечных срезах имеют
правильную четырехугольную форму. По
форме утолщения оболочек различают два
типа эндодермы- с пятнами Каспари и
подковообразными утолщениями, что
регулирует поступление воды и минеральных
веществ в Ц.О.Ц.: апопласт и симпласт.

3. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
ОСЕВОЙ ЦИЛИНДР — начинается с живого
слоя – перицикла, который, как правило,
однослойный, реже многослойный (ива,
каштан, злаковые, агава). У водных и
паразитирующих отсутствует. В отдель­ных
случаях выполняет функцию запасающей
ткани или вместилища выделе­ний. У
некоторых видов сложноцветных в нем
скапливается млечный сок.

Участвует в
образовании боковых корней — корнеродный
слой. В
середине — один радиальный СВП. У
двудольных — от одного до 6 лучей ксилемы;
у одно­дольных — более 6. Элементы
ксилемы формируются из прокамбия от
периферии к центру(в центростремительном
направлении), поэтому к центру сосуды
крупнее. Иногда в центре пучка имеется
древесная паренхима. В зоне укреп­ления
у однодольных
растений
ризодерма отмирает и функцию защитной
ткани выполняют опробковевшие и частично
одревесневшие клетки экзодермы. Других
изменений у однодольных не происходит.

Вторичное строение
корня. У
двудольных растений на границе зоны
всасывания и зоны укрепления происходит
переход от первичного строения ко
вторичному. В центральном цилиндре
появляется вторичная меристема — камбий,
образовавшийся в резуль­тате деления
клеток основной ткани, расположенной
между первичной флоэмой и ксилемой.
Дуги камбия замыкаются на перицикле,
образуя сначала извилистый камби­альный
слой. Камбиальные клетки из перицикла
образуют паренхимные сердцевинные
лучи. Дуги камбия образуют вторичную
флоэму (к периферии) и вторичную ксилему
— к центру. Таким образом, между лучами
первичной кси­лемы внедряются открытые
коллатеральные СВП. Первичная флоэма
отодви­гаеся к периферии и сплющивается.
Ц.О.Ц. увеличивается в объеме, первичная
кора растрескивается. В центре лучи
первичной ксилемы.

Клетки перицикла
дают феллоген и пробку. Образуется
перидерма. Первичная кора слущивается.

Комплекс тканей
снаружи от камбия — вторичная кора. В
паренхиме коры могут скапливаться
запасные питательные вещества (крахмал,
инулин) БАВ, формируются млечники и
вместилища.

Вторичное строение
корня однодольных растений. Встречается
очень редко — у древесных однодольных.
В ко­ровой части корня из клеток
паренхимы коры или перицикла возникает
слой образовательной ткани, из которого
формируются ряды закрытых концентрических
проводящих пучков.

Метаморфозы
корней. При
выполнении некоторых функций могут
быть видоизменения.

1. Корнеплод — из
корневой и стеблевой части. У корнеплодов
выделяют головку, шейку, корень — свекла
— видоизменение главныго корня.

2. Корнеклубни
(георгин, ятрышник, любка) — видоизменения
придаточных корней.

3. Воздушные корни
— у растений с ограниченным доступом
воздуха (плотная почва, вода).

4. Корни — подпорки:
у растений зоны приливов и отливов.

5. Симбиоз с
клубеньковыми бактериями.

6. Микориза:

эктотрофная
(береза, дуб, клен, липа, просо, лен) –
гифы проникают в наружные слои коры;

эндотрофная
(грецкий орех, орхидеи, донник, люцерна)
– доходят до центра корня;

перитрофная —
оплетают корни.

Согласно
Государственной Фармакопее (1987) корни
(Radices)
при макроскопической
диагностике
в качестве сырья анализируют по форме
(цилиндрические, конические, простые
или разветвленные), характеру
поверхности(ровная или морщинистая),
особенностям излома (ровный, зернистый,
занозистый или волокнистый). На
микропрепарате
обращают внимание на особенности
первичного и вторичного строения корней:
покровную ткань, первичную кору
(эндодерму), флоэму, лубяные волокна,
каменистые клетки, секреторные вместилища,
каналы, млечники, линию камбия, древесину.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  15.11.2019794.36 Кб2t4.doc

Поперечное строение корня.

На поперечном срезе в зоне всасывания у двудольных растений, а у однодольных – и в зоне проведения выделяют три основные части: покровно-всасывательная ткань, первичная кора и центральный осевой цилиндр.

Покровно-всасывательная ткань – ризодерма выполняет покровную, всасывательную, а также, частично, опорную функции. Представлена одним слоем клеток эпиблемы.

Первичная кора корня наиболее мощно развита. Состоит из экзодермы, мезодермы = паренхимы первичной коры и эндодермы. Клетки экзодермы многоугольные, плотно прилегающие друг к другу, располагаются в несколько рядов. Их клеточные стенки пропитаны суберином (опробковение) и лигнином (одревеснение). Суберин обеспечивает непроницаемость клеток для воды и газов. Лигнин придает ей прочность. Поглощенные ризодермой вода и минеральные соли проходят через тонкостенные клетки экзодермы = пропускные клетки. Они расположены под корневыми волосками. По мере отмирания клеток ризодермы эктодерма может выполнять и покровную функцию.

Мезодерма располагается под эктодермой и состоит из живых паренхимных клеток. Они выполняют запасающую функцию, а также функцию проведения воды и растворенных в ней солей от корневых волосков в центральный осевой цилиндр.

Внутренний однорядный слой первичной коры представлен эндодермой. Выделяют эндодерму с поясками Каспари и эндодерму с подковообразными утолщениями.

Эндодерма с поясками Каспари – начальный этап формирования эндодермы, при котором утолщены только радиальные стенки ее клеток за счет пропитывания их лигнином и суберином.

У однодольных растений в клетках эндодермы происходит дальнейшее пропитывание суберином клеточных стенок. В результате неутолщенной остается только наружная клеточная стенка. Среди этих клеток наблюдаются клетки с тонкими целлюлозными оболочками. Это пропускные клетки. Они обычно располагаются напротив лучей ксилемы пучка радиального типа.

Считают, что эндодерма является гидравлическим барьером, способствуя продвижению минеральных веществ и воды из первичной коры в центральный осевой цилиндр, и препятствуя их обратному току.

Центральный осевой цилиндр состоит из однорядного перицикла и радиального сосудисто-волокнистого пучка. Перицикл способен к меристематической активности. Он образует боковые корни. Сосудисто-волокнистый пучок является проводящей системой корня. В корне двудольных растений радиальный пучок состоит из 1 – 5 лучей ксилемы. У однодольных – от 6 и более лучей ксилемы. Сердцевины корни не имеют.

У однодольных растений строение корня в течение жизни растения не претерпевает значительных изменений.

Для двудольных растенийна границе зоны всасывания и зоны укрепления (проведения) происходит переход от первичного ковторичному строениюкорня. Процесс вторичных изменений начинается с появления прослоек камбия под участками первичной флоэмы, внутрь от нее. Камбий возникает из слабо дифференцированной паренхимы центрального цилиндра (стелы).

Между лучами первичной ксилемы из клеток прокамбия (боковая меристема) образуются дуги камбия, замыкающиеся на перицикле. Перицикл частично формирует камбий и феллоген. Камбиальные участки, возникшие из перицикла, образуют только паренхимные клетки сердцевинных лучей. Клетки камбия к центру откладывают вторичную ксилему, а кнаружи – вторичную флоэму. В результате деятельности камбия между лучами первичной ксилемы формируются открытые коллатеральные сосудисто-волокнистые пучки, число которых равно числу лучей первичной ксилемы.

На месте перицикла закладывается пробковый камбий (феллоген), дающий начало перидерме – вторичной покровной ткани. Пробка изолирует первичную кору от центрального осевого цилиндра. Кора отмирает и сбрасывается. Покровной тканью становится перидерма. И корень фактически представлен центральным осевым цилиндром. В самом центре осевого цилиндра сохранены лучи первичной ксилемы, между ними располагаются сосудисто-волокнистые пучки. Комплекс тканей снаружи от камбия получил название вторичной коры. Т.о. корень вторичного строения состоит из ксилемы, камбия, вторичной коры и пробки.

Поглощение и транспорт корнем воды и минеральных веществ.

Поглощение из почвы воды и доставка к наземным органам – одна из важнейших функций корня, возникшая в связи с выходом на сушу.

Вода попадает в растения через ризодерму, в зоне поглощения, поверхность которой увеличена благодаря наличию корневых волосков. В этой зоне корня формируется ксилема, обеспечивающая восходящий ток воды и минеральных веществ.

Растение поглощает воду и минеральные вещества независимо друг от друга, т.к. эти процессы основаны на различных механизмах действия. Вода проходит в клетки корня пассивно, благодаря осмосу. В корневом волоске находится огромная вакуоль с клеточным соком. Ее осмотический потенциал и обеспечивает поступление воды из почвенного раствора в корневой волосок.

Минеральные вещества поступают в клетки корня в основном в результате активного транспорта. Их поглощению способствует выделение корнем различных органических кислот, переводящих неорганические соединения в доступную для поглощения форму.

В корне горизонтальное движение воды и минеральных веществ происходит в следующей последовательности: корневой волосок, клетки паренхимы коры, эндодерма, перицикл, паренхима осевого цилиндра, сосуды корня. Горизонтальный транспорт воды и минеральных веществ происходит тремя путями:

Путь через апопласт (система, состоящая из межклетников и клеточных стенок). Основной для транспорта воды и ионов неорганических веществ.

Путь через симпласт (система протопластов клеток, соединенная посредством плазмодесм). Осуществляет транспорт минеральных и органических веществ.

Вакуолярный путь – движение из вакуоли в вакуоль через другие компоненты смежных клеток (плазматические мембраны, цитоплазма, тонопласт вакуолей). Применим исключительно для транспорта воды. Для корня незначителен.

В корне вода передвигается по апопласту до эндодермы. Здесь ее дальнейшему продвижению препятствуют пояски Каспари, поэтому дальше вода попадает в стелу по симпласту через пропускные клетки эндодермы. Такое переключение путей обеспечивает регуляцию движения воды и минеральных веществ из почвы в ксилему. В стеле вода не встречает сопротивления и поступает в проводящие сосуды ксилемы.

Вертикальный транспорт воды идет по мертвым клеткам, поэтому перемещение воды обеспечивается деятельностью корня и листьев. Корень подает воду в сосуды стебля под давлением, называемым корневым. Оно возникает в результате того, что осмотическое давление в сосудах корня превышает осмотическое давление почвенного раствора из – за активного выделения клетками корня минеральных и органических веществ в сосуды. Его величина 1 – 3 атм.

Доказательством наличия корневого давления является «плач растения» и гуттация.

«Плач растения» – выделение жидкости из перерезанного стебля.

Гуттация – выделение воды у неповрежденного растения через кончики листьев, когда оно находится во влажной атмосфере или интенсивно поглощает воду и минеральные вещества из почвы.

Верхней силой движения воды является присасывающая сила листьев, обеспечиваемая транспирацией. Транспирация – испарение воды с поверхности листьев. Сосущая сила листьев у деревьев может достигать 15 – 20 атм.

В сосудах ксилемы вода движется в виде непрерывных водяных нитей. Между молекулами воды существуют силы сцепления (когезия), что заставляет их двигаться друг за другом. Прилипание молекул воды к стенкам сосудов (адгезия) обеспечивает восходящий капиллярный ток воды. Основной движущей силой является транспирация.

Для нормального развития растения корни должны быть обеспечены влагой, доступом свежего воздуха и необходимыми минеральными солями. Все это растения получают из почвы, которая представляет собой верхний плодородный слой земли.

Для повышения плодородия почвы в нее вносят различные удобрения. Внесение удобрений во время роста растений называется подкормкой.

Выделяют две основные группы удобрений:

Минеральные удобрения: азотные (селитра, мочевина, сульфат аммония), фосфорные (суперфосфат), калийные (хлорид калия, зола). Полные удобрения содержат азот, фосфор и калий.

Органические удобрения – вещества органического происхождения (навоз, птичий помет, торф, перегной).

Азотные удобрения хорошо растворяются в воде, способствуют росту растений. Их вносят в почву перед посевом. Для созревания плодов, роста корней, луковиц и клубней необходимы фосфорные и калийные удобрения. Фосфорные удобрения плохо растворимы в воде. Их вносят осенью, вместе с навозом. Фосфор и калий повышают холодоустойчивость растений.

Растения в теплицах можно выращивать без почвы, на водной среде, которая содержит все элементы, необходимые растению. Такой способ получил название гидропоники.

Существует также метод аэропоники – воздушной культуры,- когда корневая система находится в воздухе и периодически орошается питательным раствором.

Тканями называют комплексы клеток, обладающих сходным строением, имеющих единое происхождение и выполняющих одинаковые функции. Растительные ткани возникли в процессе эволюции с переходом растений к наземному образу жизни и наибольшей специализации достигли у цветковых. Формирование тканей происходило параллельно с дифференцировкой тела растения на органы. Растения, не имеющие расчленения тела на вегетативные органы, как правило, не содержат дифференцированных тканей. Классификация растительных тканей основана на единстве выполняемых функций, происхождении, сходстве строения и расположении клеток в органах растения. По этим критериям ткани делят на несколько групп: меристематические или образовательные, покровные, основные, механические, проводящие, выделительные.

Таблица . Растительные ткани (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Образовательные ткани благодаря постоянному митотическому делению их клеток обеспечивают не только рост, но и образование всех тканей растения. Часть дочерних клеток дифференцируется, т.е. превращается в клетки различных тканей. Другие, сохраняя :вои меристематические свойства, продолжают делиться и образуют все новые и новые клетки. Меристемы возникают в зиготе на ранних этапах развития зародыша и являются первичной тканью, из которой состоит весь зародыш. В процессе роста растения меристемы сохраняются в точках роста – апикальные меристемы (верхушка стебля и кончик корня), а также вдоль стебля – боковые меристемы. Верхушечные меристемы обесточивают рост растения в длину, а боковые – в ширину. Существуют еще вставочные меристемы, которые сохраняются в зонах роста (основание черешков листьев и междоузлия). Меристемы, имеющие свое происхождение от меристем зародыша, называют первичными, к ним относятся верхушечные. К вторичным меристемам принадлежат ткани, которые образуются из первичных меристем и клеток других тканей. Это боковые меристемы – камбий, раневые меристемы (камбий обеспечивает рост стебля в ширину, раневые – регенерацию тканей при повреждениях). Покровные ткани находятся в контакте с внешней средой и обеспечивают защиту растений от неблагоприятных воздействий среды: механических повреждений, низких температур, чрезмерного испарения воды, проникновения микроорганизмов и др. Кроме того, покровные ткани осуществляют обмен веществ между организмом и внешней средой. Различают три вида покровных тканей: кожицу, или эпидерму, пробку и корку.

Эпидерма состоит из одного слоя плотно прилегающих друг к другу клеток. Ее поверхность покрыта воскоподобным веществом – кутином, образующим кутикулу. Кутикула снижает испарение воды, воск делает поверхность органов несмачиваемой. Эпидерма покрывает листья и молодые побеги растения. Клетки кожицы содержат хлоропласты, Одной из функций эпидермы являются газообмен и транспирация, т.е. испарение воды. Эти процессы обеспечиваются устьицами – отверстиями, окаймленными двумя замыкающими клетками. При изменении осмотического давления внутри клеток щель может расширяться и сужаться, регулируя транспирацию и газообмен. Предполагают существование двух процессов, изменяющих осмотическое состояние вакуолярного сока. На свету происходит гидролиз крахмала в глюкозу, которая повышает осмотическое давление в вакуоли. Считают, что изменение давления регулируется также ионами калия, концентрация которых увеличивается в светлое время суток. У многих высших растений некоторые клетки кожицы образуют выросты, так называемые волоски, имеющие разнообразную форму и выполняющие различные функции. Нитевидные волоски, в большом количестве покрывающие зеленые части растений, ослабляют иссушающее действие ветра и солнца. Жгучие волоски имеют форму шипа, который при прикосновении вонзается в кожу и клеточный сок с раздражающими веществами вспрыскивается в ранку.

Существуют также железистые волоски и нектарники, выполняющие секреторную функцию. Пробка образуется на смену эпидерме и покрывает стебли и корни многолетних растений. Образование пробки связано с появлением вторичной меристемы – феллогена. Феллоген образуется под кожицей и располагается в виде кольца; при делении его клетки, откладывающиеся наружу, превращаются в пробку.  Пробка состоит из нескольких рядов мертвых плотно сомкнутых клеток, утолщенные стенки которых пропитаны суберином веществом, плохо пропускающим воздух и воду. Благодаря этому пробка предохраняет стволы и ветви от излишней потери воды, резких колебаний температуры и др. Для газообмена и транспирации в пробке имеются чечевички-отверстия, которые прикрыты рыхлой тканью, состоящей из живых, слабо опробковевших клеток. Корка образуется в результате того, что феллоген организует слои пробки, которые могут препятствовать поступлению веществ и воды в клетки паренхимы. Феллоген также захватывает механические ткани и луб. В результате происходит отмирание участков тканей. На поверхности органа образуется корка – комплекс мертвых тканей. Толстые слои корки надежно предохраняют стволы деревьев от разного рода повреждений. Трещины в корке, на дне которых имеются чечевички, обеспечивают газообмен. Механические ткани, подобно арматуре железобетонных конструкций, создают каркас всем тканям и органам растения.

Клетки могут располагаться тяжами вдоль осевых органов, сопровождать проводящие пучки и образовывать трехмерные структуры, создающие опору для других тканей. Прочность и упругость клеток механических тканей обусловлены утолщенными и целлюлозными или одревесневевшими оболочками. Наиболее важные механические ткани – лубяные и древесные волокна – хорошо развиты в стебле. В корне механическая ткань сосредоточена в центре органа. Волокна механической ткани сопровождают проводящие пучки. Проводящие ткани обеспечивают транспорт веществ в теле растений. От корней в стебель и листья осуществляется перенос минеральных веществ, всасываемых из почв, – восходящий ток. Он обеспечивается ксилемой,  или древесиной.  Движение органических веществ, продуктов фотосинтеза к местам их использования или отложения в запас (к корням, плодам, семенам и другим органам) составляет нисходящий ток. Он осуществляется флоэмой, или лубом, располагающимся кнаружи от древесины. Основными элементами ксилемы являются трахеиды и трахеи (сосуды), окруженные древесными волокнами.

А – сосуды ксилемы с кольчатым, спиральным и сетчатым утолщением стенок; Б – клетки флоэмы: 1 – клетки камбия, 2 – ситовидные клетки, 3 – клетки-спутницы

Трахеиды-вытянутые мертвые клетки, одревесневевшие стенки которых имеют углубления (поры), затянутые перовой мембраной. Ток жидкости по трахеидам медленный и происходит путем фильтрации через мембраны соседних клеток. Трахеиды – наиболее древние проводящие элементы. Они встречаются у цветковых растений, а у голосеменных и папоротникообразных являются единственными проводящими элементами ксилемы. У покрытосеменных имеются также сосуды. Трахеи представляют собой полые трубки, состоящие из продольного ряда Клеток – члеников.

Перегородки между члениками содержат сквозные отверстия (перфорации) или полностью разрушаются, что многократно увеличивает скорость тока раствора. В состав флоэмы входят ситовидные трубки и клетки-спутницы, окруженные лубяными волокнами. Ситовидная трубка состоит из вертикального ряда живых клеток, поперечные перегородки между которыми продырявлены в виде сита, сквозь них проходят тяжи цитоплазмы. Транспорт веществ осуществляется по цитоплазме члеников. Предполагают, что клетки-спутницы совместно с члениками ситовидных трубок составляют единую физиологическую систему и в известной степени регулируют функции ситовидных трубок, способствуя току ассимилятов. Элементы ксилемы и флоэмы с волокнами механической ткани образуют сосудисто-волокнистые пучки. Они располагаются во всех органах и объединяют растение в единое целое. Основные ткани паренхимы) составляют большую часть всех органов растений. Они заполняют промежутки между проводящими и механическими тканями и присутствуют во всех вегетативных и генеративных органах. Эти ткани образуются за счет дифференцировки апикальных меристем и состоят из живых паренхиматозных клеток, разнообразных по строению и функциям. Различают ассимиляционную, запасающую, воздухоносную и водоносную паренхимы. Клетки ассимиляционной паренхимы содержат хлоропласты и специализируются на фотосинтезе. Они расположены под эпидермой листьев, молодых зеленых стеблей и плодов. В клетках запасающей паренхимы накапливаются избыточные в данный период развития растения продукты обмена веществ: углеводы, белки, жиры и др. Она хорошо развита в стеблях, корнях, корневищах, клубнях, луковицах. воздухоносная паренхима представлена в разных органах болотных и водных растений и состоит из клеток с тонкими стенками. Пространства между клетками (межклетники) заполнены воздухом и сообщаются с внешней средой через устьица или чечевички.

Растения засушливых мест обитания (кактусы, агавы, алоэ) в стеблях и листьях содержат водоносную паренхиму, которая служит для запасания воды, В вакуолях клеток этой ткани содержатся слизистые вещества, обеспечивающие удержание влаги. Выделительные ткани представлены различными образованьями (чаще многоклеточными, реже одноклеточными), выделяющими из растения или изолирующими в его тканях продукты обмена веществ либо воду. Листья многих растений способны выделять воду в условиях избыточной влажности. По проводящим пучкам вода подается к эпидерме, в которой по краям листа находятся водяные устьица. Млечники образуют млечный сок (латекс). У насекомоядных растений на листьях находятся желёзки, выделяющие пищеварительные соки. В цветках обычно содержатся нектарники, образующие сахаристую жидкость – нектар. Он служит средством привлечения животных, опыляющих растения. Смоляные ходы хвойных, эфиромасличные ходы цитрусовых выделяют вещества, имеющие защитное значение.