Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Механические ткани. Колленхима и склеренхима (волокна и склереиды). Строение, функции, локализация в растении.

Механические ткани растений - арматура растений, система тканей, обеспечивающих прочность растений, т. е. их способность противостоять воздействию статических (например, сила тяжести) и динамических (например, порывы ветра) нагрузок. К механическим тканям относятся колленхима и склеренхима. Выполнение основных функций обеспечивается сильными утолщениями клеточных оболочек, прочной связью клеток друг с другом, большой упругостью оболочек, а также и характером распределения механических тканей в растении. Основные разновидности механических тканей – колленхима и склеренхима.

Колленхима (от греческого kólla — клей и énchyma — ткань), живая ткань. Клетки паренхимные или удлиненные с неравномерно утолщенными оболочками. Различают:

уголковую колленхиму (утолщения клеточной стенки расположены в углах клетки),

пластинчатую колленхиму (утолщения клеточной стенки расположены параллельно слоям клеток),

рыхлую колленхиму (разновидность уголковой колленхимы с крупными межклетниками)

Часто в клетках колленхимы содержатся хлоропласты, но функция фотосинтеза не основная функция этой ткани. Расположена под эпидермой стеблей; в периферических частях первичной коры стеблей, в черешках и средин­ных жилках листьев, стеблевых узлах злаков. Живые клетки колленхимы не препятствуют росту молодого органа, в кото­ром они находятся. Клетки колленхимы отсутствуют в корне, т.к. дополнительную опору ему придает почва.

Склеренхима (от греч. skleros — твёрдый и enchyma — ткань), механическая ткань растений, состоит из клеток с равномерно утолщенными, часто одревесневшими клеточными стенками. Неодревесневшие волокна склеренхимы (у льна и других прядильных культур) — ценное сырьё для текстильной промышленности. По прочности клетки склеренхимы не уступают стали, по упругости и эластичности — каучуку. Склеренхима объединяет клетки двух типов: волокна и склереиды (каменистые клетки).

Волокна — сильно вытянутые клетки, длиной от нескольких десятых мм до 1 см (крапива) и даже 35 см (полукустарник семейства Крапивных - рами), с заострёнными концами и слоистыми пористыми стенками. Волокна располагаются вокруг сосудов древесины (древесинные волокна (либриформ)) и сосудов флоэмы (лубяные волокна).

Среди волокон наибольшее экономическое значение имеют лубяные волокна. Лубяные волокна (Л.в.), волокна, содержащиеся в стеблях наземных семенных растений; лишённые живого содержимого длинные прозенхимные клетки. Стенки Л. в. — сильно и равномерно утолщённые. Длина Л. в. до 2 мм. У многих растений стенки лубяных волокон пропитаны лигнином; у некоторых же растений оболочки лубяных волокон состоят почти сплошь из целлюлозы, обладают эластичностью и большой прочностью. Технические лубяные волокна широко используются в текстильной промышленности для выработки пряжи. Различают лубяные волокна:

тонкие, гибкие, мало одревесневшие (лён);

грубые, толстостенные, сильно одревесневшие (пенька, кенаф, джут, манильская пенька).

Пряжа из льняного волокна используется для выработки тканей; из волокна пеньки сизаля и манильской пеньки — для изготовления канатов, верёвок, шпагата и других кручёных изделий; из волокон джута и кенафа — в основном для производства мешков.

Каменистые клетки, или склереиды, являются мертвыми, паренхимными клетками, имеющими очень утолщенные слоистые одревесневшие оболочки. Оболочки пронизаны радиальными поровыми каналами. Каменистые клетки обычно встречаются в твердых стенках плодов (скорлупа ореха, косточка сливы, вишни), в мякоти плодов груши, айвы, в листьях чая.

Склереиды иногда имеют неправильную, причудливую, звездообразную форму.

13. Проводящие ткани. Ксилема. Строение и функции трахеид и сосудов ксилемы, функции, локализация в растении. Флоэма: строение и функции ситовидных клеток и ситовидных трубок. Строение, функции, локализация в растении.

В растении наблюдается 2 противоположных тока воды и растворенных в ней веществ:

1.Восходящий ток (вода + минеральные вещества) идет от корней в стебли и листья. Весной может нести сахара и другие органические вещества (пасока), отложенные на зиму в корнях, клубнях и др. органах. Этот ток идет по ксилеме – древесине.

2.Нисходящий ток (вода + органические вещества) идет из листьев. Часть органических веществ движется вверх в созревающие плоды и семена. Этот ток идет по флоэме (лубу)

Общие свойства ксилемы и флоэмы:

их проводящие элементы и ксилемы и флоэмы – удлиненные и вытянуты по направлению тока веществ;

поперечные стенки проводящих клеток имеют поры или сквозные отверстия (перфорации) и практически не препятствуют продвижению жидкости;

ксилема и флоэма представляют собой сложные ткани, т.к. в их состав входят разнородные элементы: проводящие, механические, запасающие.

обычно ксилема и флоэма объединены в проводящие пучки.

Ксилема (древесина) - как сложная ткань ксилема состоит из нескольких элементов:

основных проводящих элементов ксилемы – сосудов (трахей) или клеток (трахеид) (выполняют проводящую функцию);

древесинных волокон (склеренхимных волокон или волокон либриформа) (обеспечивают опорную (механическую)) функцию;

паренхимных клеток (запасают крахмал, капли масла и многие другие органические вещества и осуществляют передвижение пластических веществ).

Основные проводящие элементы ксилемы

Они вытянуты в длину и в зрелом состоянии мертвы. Клеточные стенки вторичные, содержат лигнин (одревесневшие). В клеточных стенках имеются многочисленные поры. Зрелые водопроводящие элементы называют точечно-поровыми.

Вторичная оболочка не одевает клетку сплошь, а расположена кольцами или спиралью.Это позволяет молодым элементам ксилемы вытягиваться в длину и, в то же время, препятствуют их сдавливанию. По мере старения элементов ксилемы отложение лигнина становится сплошным, а протопласт отмирает.

Различают два типа проводящих элементов:

Сочетание в одном клеточном элементе (трахеиде) и способности проводить воду и механической прочности было важным эволюционным приспособлением. Появление сосудов, с их все увеличивающейся полостью и относительно тонкими стенками, несколько ослабило бы механическую роль ксилемы, если сосуды остались бы единственным элементом этой ткани. В связи с этим наметился второй эволюционный ряд специализации в сторону повышения механической прочности, и трахеиды превратились в волокна склеренхимы.

При этом происходило утолщение оболочек клеток, сужение полостей, все большая редукция окаймления пор. Поры у волокон склеренхимы стали узкие, щелевидные, сократилось и их количество.

Флоэма (луб) - ткань высших растений, состоит из нескольких элементов:

ситовидных элементов, которые представлены либо ситовидными клетками, либо члениками ситовидных трубок с клетками спутницами (обеспечивают дальний транспорт пластических веществ);

склеренхимных клеток 2-х типов: волокон и склереид (несут опорную функцию);

разнообразных паренхимных клеток (запасают и транспортируют органические вещества в радиальном направлении).

Термин «ситовидные» происходит от присутствия в клеточных стенках большого количества пор (ситовидных полей). По сути, это скопление плазмодесм, тончайших тяжей цитоплазмы, пронизывающих клеточную оболочку и связывающих протопласты соседних клеток.

Обычно каждое отверстие ситовидного поля облицовано особым углеводом - каллозой, которая покрывает плазмодесмы чехлом. Кроме того, у многих растений каллоза окружает небольшим валиком отверстия канала. Чем старше ситовидный элемент, тем больше в нем накапливается каллозы. По мере того, как ситовидный элемент переходит в состояние покоя, каллоза закупоривает перфорации.

Различают два типа ситовидных элементов флоэмы:

Как правило, в зрелых ситовидных элементах рибосомы полностью отсутствуют, аппарат Гольджи отмечается только на первых стадиях их формирования. Напротив, хорошо развиты митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть. Вакуоль в этих клетках также не выражена, поэтому цитоплазма находится в разжиженном состоянии.

Ситовидные элементы обычно формируют своеобразные белковые включения – флоэмный белок или просто Ф-белком. Он имеет вид нитей трубчатой формы и по своей структуре он напоминает белок мышц животных. Ф-белок участвует в закупорке перфораций при повреждении ткани, предотвращая тем самым вытекание содержимого из ситовидных трубок. Кроме того, высказывается предположение, что Ф-белок, обладающий сократительной реакцией, гонит вещества вдоль по ситовидной клетке.

В отсутствии ядра ситовидные элементы физиологически очень активны. Управление всей жизнедеятельностью ситовидных элементов возложено на ядра клеток-спутниц. У цветковых растений членики и связанные с ними клетки-спутницы возникают из одной материнской клетки в результате ее митотического деления. Таким образом, эти клетки являются сестринскими и имеют общее происхождение.

С каждым ситовидным элементом может быть связана одна или несколько клеток-спутниц. Они регулируют флоэмный транспорт.

Проводящие пучки

Обычно проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют в теле растения тяжи, называемые проводящими пучками. Нередко к проводящим пучкам примыкает механическая ткань-склеренхима, такие комбинированные пучки называются сосудисто-волокнистыми.

По способности к вторичному утолщению проводящие пучки делят на:

1)Открытые: в них закладывается камбий, и они открыты для дальнейшего роста (разрастание в толщину)

2)Закрытые (не имеющие камбия), закрыты для вторичного утолщения.

Проводящие пучки весьма разнообразны по конструкции:

1) в коллатеральных пучках флоэма залегает над ксилемой

2) биколлатеральные пучки обладают дополнительным слоем флоэмы

3) в концентрических пучках один компонент окружает другой:

а) в амфивазальных ксилема окружает флоэму

б) в амфикрибральных, наоборот, флоэма окружает ксилему

14. Наружные выделительные ткани: железистые волоски, нектарники, гидатоды.

К выделительным тканям относятся разного рода образования, способные выделять из растения или изолировать в его тканях продукты обмена веществ и капельножидкую воду. Клетки выделительных тканей обычно паренхимные и тонкостенные. Долго остаются живыми, выделяя секрет. В ряде случаев протопласт отмирает, а клеточные стенки опробковевают.

Наружные выделительные ткани:

Гидатоды (водяные устьица) осуществляют выделение капельножидкой воды - гуттацию при низкой транспирации (испарении) и высокой влажности почвы, поддерживая, таким образом, равновесие между поглощением воды и ее испарением. Замыкающие клетки таких водяных устьиц обычно крупнее, чем у обычных устьиц и имеют тонкие стенки. У ряда растений их протопласты рано отмирают, и замыкающие клетки теряют способность к регуляции размеров устьичной щели. В этом случае они всегда широко открыты.

Часто под подустьичной полостью рас­положена эпитема — рыхлая паренхимная ткань, сложенная тонкостенными живыми крупноядерными клетками. К эпитеме под­ходит ответвление проводящего пучка, со­стоящее из спиральных трахеид (клетки, несущие воду и минеральные вещества). Вода из них попадает в эпитему, затем — в подустьичную полость и через устьичную щель вы­деляется наружу. Гидатоды такого строения встречаются на листьях земляники и других расте­ний. Утром на листьях этих растении можно видеть капельки воды.

Особенно сильная гуттация свойственна тропическим и субтропическим растениям. У одного из видов растения таро гидатода, находящаяся на верхушке листо­вой пластинки, выделяет до 200 капель воды в минуту, за ночь – около 100 см³. Из растений, живущих в областях с умеренным климатом обильная гуттация свойственна листьям ивы ломкой.

Железистый волосок состоит из одно- или многоклеточной ножки и более или менее шаровидной головки, которая также может быть одно или многоклеточной. Клетки головки синтезируют эфирные масла, которые проходят через наружную стенку клетки и скапливаются под кутикулой, приподнимая ее. При накоплении очень большого количество эфирного масла, кутикула, не выдержав его давления, разрывается, масло выходит наружу. Обычно при этом клетки отмирают, лишь в редких случаях кутикула регенерирует (восстанавливается).

Нектарники выделяют сахаристую жидкость – нектар:

а) флоральные (от лат. floris – цветок) нектарники развиваются в цветках – чаще всего в основании завязи, тычинок, на лепестках, и служат для привлечения опылителей.

б) экстрафлоральные (от лат. extra – вне) нектарники образуются на вегетативных органах – стеблях, листьях, прилистниках, а также на цветоножках и осях соцветий.

Нектарники внешне очень разнообразны: дисковидные, головчатые, чашевидные, нитевидные. Они состоят из секреторных, покрытых кутикулой клеток, богатых цитоплазматическим содержимым. К ним примыкает проводящая ткань, так как сахара, выделяемые нектарниками, поступают в них из флоэмы. Нектарники по строению занимают промежуточное положение между наружными железками и гидатодами. Нектар выделяется либо через оболочки клеток и покрывающую их тонкую кутикулу, либо через специальные устьица без околоустьичных клеток.

15. Внутренние выделительные ткани: смоляные ходы, млечные трубки.

Млечники (млечные трубки) — одноклеточные или многоклеточные структу­ры, из которых при повреждении органов растений вытекает содержимое — млечный сок в виде бесцветной, прозрачной (как у шелковицы), белой (как у одуванчика, фикуса), желтой (как у чистотела) и даже красной жидкости.

Млечники выявлены у 12500 видов цветковых растений. Различают нечленистые и членистые млечники.

а) Нечленистые млечники одноклеточные. Лучше всего их развитие изучено у молочая, у кото­рого они появляются еще в зародыше в виде одной или нескольких клеток, которые растут, ветвятся, проникая практически во все части зародыша, кроме конуса нарастания. По мере развития межклетника его ядро делится, и млечник становится многоядерным. Сформировавшиеся млечники молочая имеют слегка утолщенные оболочки, богатые пектино­выми веществами, пор в них мало, с окружающими их паренхимными клетками они соединены плазмодесмами. Млечники локализуются в раз­ных частях взрослых растений: в первичной коре, сердцевине, первичной флоэме, из которой их ответвления проникают во вторичную флоэму.

б) Членистые млечники состоят из нескольких трубчатых клеток, соединен­ных в однорядные тяжи. Конечные стенки клеток частично или полностью разрушаются, как при образовании сосудов ксилемы или члеников ситовидных трубок. Поэтому млечники такого типа называют млечными трубками или сосудами. Членистые млечники могут быть более или менее изолированными один от другого, как у лука или соединенными жилками в сложные сетчатые структуры, как у представителей сем. Сложноцветных. Членистые млечники, как и нечленистые, - многоядерные, но это следствие не деления ядер, а соединения протопластов, составляющих их клеток. Поэтому членистые млечники называют синцитиями (от греч. syn — вместе и cytos — клетка). Этот термин используют для обозначения многоядерных образований, возникающих вследствие исчезновения оболо­чек и слияния протопластов первоначально обособленных клеток.

Млечники встречаются в разных органах: у сложноцветных их много в корнях и стеблях, у мака — в листьях и коробочках. Млечный сок называют латексом. Это эмульсия, водонерастворимую часть которой составляют каучук, гуттаперча, политерпены, а водорастворимую — некоторые органи­ческие кислоты, сахара, таннины, алкалоиды и другие вещества. Нередко в млечниках встречаются крахмальные зерна и кристал­лы оксалата кальция.

Вместилища выделений по своему происхождению делятся на схизогенные и лизигенные:

а) схизогенные вмести­лища образуются путем выделения или накопления экскре­та в межклетнике, превращающемся, в конце концов, во вме­стилище выделений (содержат слизь, реже эфирные масла и смолы);

б) лизигенные вместилища об­разуются путем накопления экскрета в клетках, отмирания их, растворения оболочек этих клеток (содержатся в околоплоднике цитрусовых)

Смоляные ходы имеются в коре (пихта), древесине стеблей и хвое (сосна, ель) и проходят в продольном и попе­речном (радиальном) направлениях. Они пред­ставляют каналы схизогенного происхождения, выстланные живыми клетками, выделяющими бальзам в просвет канала.

Бальзамы жидки и являются смесями смол с эфирными маслами. Бальзамы на воздухе затвердевают, частично уле­тучиваясь, и превращаются в смолы. Бальзамы имеют запах.

Смолы запаха не имеют (иногда смола пахнет еще не испа­рившимся эфирным маслом). Примером бальзама может быть живица, скапливающаяся в смоляных ходах стволов хвойных деревьев. Для растения бальзамы и смолы имеют биологическое значение: они затягивают раны растений и предохраня­ют их от паразитических бактерий и грибов. В медицине бальзамы давным-давно применялись для лечения ран, как антисептики. Из пихтового бальзама вырабатывается синтетическая камфара. Из смолы сосны добывают скипидар и канифоль.