Царство растения

Ботаника – наука о растениях.

Царство растения подразделяется на два подцарства: высшие и низшие растения.

Подцарство Низшие растения включает: отдел Зеленые водоросли, отдел Красные водоросли, отдел Бурые водоросли. Низшие растения - это наиболее просто устроенные представители растительного мира. Вегетативное тело водорослей носит название таллом или слоевище. Оно не разделено на вегетативные органы и не имеет настоящих тканей.

Подцарство Высшие растения включает: отдел Моховидные; отдел Плауновидные, отдел Хвощевидные; отдел Папоротниковидные; отдел Голосеменные; отдел Покрытосеменные или Цветковые. Произошли высшие растения от зеленых водорослей. У них есть вегетативные органы: корень, стебель, лист.

В жизненном цикле растений наблюдается чередование полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений. У водорослей и моховидных моховидных в жизненном цикле преобладает гаметофит, а у остальных (у сосудистых растений) – спорофит. В эволюции растений происходит постепенное уменьшение (редукция) роли гаметофита и увеличение роли спорофита.

Расположение отделов растений в направлении увеличения роли спорофита и редукции гаметофита:

Водоросли → Моховидные → Папоротниковидные → Голосеменные → Покрытосеменные.

Ткани цветкового растения

Ткани – это группы клеток, сходные по происхождению, строению и выполняющие определенные функции в организме. Ткани растений, состоящие из одного типа клеток, называются простыми (паренхима, склеренхима, колленхима, меристема). Сложные ткани (ксилема, флоэма и покровные) состоят из разных типов клеток, различающихся по форме, внутреннему строению и функциям.

Классификация тканей

1. Образовательные ткани, или меристемы. Клетки этих тканей обладают способностью к делению и формированию всех прочих тканей.

2. Основные ткани составляют большую часть тела растения. Они бывают:

1) ассимиляционные (хлорофиллоносные); 2) запасающие; 3) воздухоносные; 4) водоносные.

3. Покровные ткани выполняют функцию механической защиты от влияния внешней среды (эпидерма, ризодерма, перидерма, корка).

4. Механические ткани (опорные) придают прочность органам растений: 1) колленхима; 2) склеренхима.

5. Проводящие ткани обеспечивают транспорт воды, питательных веществ по растению:

1) ксилема (древесина) – обеспечивает восходящий ток воды и минеральных веществ;

2) флоэма (луб) – обеспечивает нисходящий ток органических веществ.

Образовательные ткани (меристемы) обеспечивают рост и образование всех других тканей растения. Клетки образовательных тканей постоянно делятся митозом. По происхождению различают первичные и вторичные меристемы.

Первичные меристемы:

1) апикальные или верхушечные меристемы закладываются в зародыше семени и сохраняются на верхушках стеблей и кончиках корней (конусы нарастания стебля и корня);

2) прокамбий – это меристема, из которой в последующем формируется камбий и перицикл;

3) вставочные меристемы возникают в зонах активного роста в разных частях растения (в основании черешков листьев и у оснований междоузлий). Вставочная меристема, расположенная в основании междоузлий у злаков, обеспечивает рост их стебля в длину.

Вторичные меристемы образуются из клеток постоянных тканей. К ним относятся камбий и феллоген (пробковый камбий). Они обеспечивают рост растения в толщину.

По локализации в теле растения выделяют верхушечные (апикальные), боковые (латеральные), вставочные (интеркалярные) и раневые (травматические) меристемы.

Основные ткани (паренхимы) составляют большую часть растений. Они заполняют промежутки между проводящими и механическими тканями во всех органах растений. Эти ткани образуются за счет дифференцировки верхушечных меристем и состоят из живых клеток. В зависимости от выполняемых функций различают ассимиляционную, запасающую, воздухоносную и водоносную паренхимы.

Ассимиляционная паренхима или хлоренхима осуществляет фотосинтез, ее клетки содержат хлоропласты. Хлоренхима встречается в зеленых надземных органах растений (листья, молодые зеленые стебли).

Запасающая паренхима запасает питательные вещества: белки, жиры, углеводы. Она преобладает в стеблях, корнях, клубнях, плодах и семенах.

Воздухоносная паренхима (аэренхима) имеет между клетками межклетники, в которых запасается воздух. Аэренхима участвует в газообмене и обеспечивает плавучесть растений. Она хорошо развита у водных и болотных растений.

Водоносная паренхима содержит в вакуолях слизистые вещества, способствующие удержанию влаги. Преимущественно эти клетки бывают у суккулентов (кактусы, алоэ, агава).

Покровные ткани покрывают тело растений и предохраняют внутренние ткани от различных воздействий внешней среды (перегрев, охлаждение, проникновение бактерий). Различают:

1) первичная покровная ткань – эпидермис (эпидерма, кожица);

2) вторичная покровная ткань – перидерма;

3) третичная покровная ткань – корка.

Эпидермис – это первичная покровная ткань, расположенная на поверхности листьев и молодых побегов. Эпидермис – это сложная ткань, так как в его состав входят различные клетки (эпидермальные клетки и клетки устьиц). Собственно эпидермальные клетки плотно сомкнуты между собой. В них отсутствуют хлоропласты. Снаружи эпидермис покрыт слоем кутикулы, состоящей из жироподобного вещества – кутина. В эпидермисе имеются устьица, которые регулируют газообмен и транспирацию (испарение воды). Устьица обычно располагаются на нижней стороне листа. Однако у водных растений, обладающих плавающими листьями, они находятся только на верхней стороне листа.

Перидерма – это сложная вторичная покровная ткань стеблей и корней многолетних растений. Она сменяет отмирающий эпидермис.

Слои перидермы: пробка (феллема), феллоген, феллодерма.

Перидерма образуется из феллогена или пробкового камбия (вторичная меристема). Феллоген закладывается в паренхиме, лежащей под эпидермой. Клетки феллогена делятся: наружу образуются мертвые клетки пробки, а внутрь – живые с хлоропластами клетки феллодермы (паренхима). Клеточная стенка мертвых клеток пробки пропитана жироподобным веществом – суберином. Пробка охраняет внутренние живые ткани от потери влаги, резких температурных колебаний и проникновения микроорганизмов. Газообмен и транспирация живых тканей, лежащих под пробкой, обеспечивают чечевички.

Корка – третичная покровная ткань – образуется у многолетних растений в корне и стебле на смену пробке. Ежегодно в более глубоких слоях первичной коры закладываются новые слои перидермы. Наружный слой перидермы – пробка – изолирует все вышележащие ткани, в результате чего они отмирают. Таким образом, совокупность многочисленных перидерм с отмершими между ними тканями и является коркой.

Механические ткани — это опорные ткани, обеспечивающие прочность растения.

Виды механической ткани: колленхима и склеренхима.

Колленхима образована живыми клетками с неравномерно утолщенными клеточными стенками. Колленхима служит для укрепления растущих органов растения. Встречается в стеблях растений, в черешках листьев и по обеим сторонам крупных жилок листа. Колленхима может растягиваться, поэтому она не препятствует росту органов.

Склеренхима образована мертвыми клетками с одревесневшими и равномерно утолщенными клеточными стенками. Ее клеточная стенка одревесневает (т. е. пропитывается лигнином), а ядро и цитоплазма разрушаются. Существуют две разновидности склеренхимы: волокна и склереиды.

Волокна – это длинные клетки вытянутой формы с заостренными концами, собранные в пучки. Эти клетки плотно примыкают друг к другу и их оболочки обладают высокой прочностью.

Если склеренхимные волокна встречаются в древесине (ксилеме), они называются древесинными волокнами. Они защищают сосуды от давления других тканей, являясь механической частью ксилемы.

Если склеренхимные волокна встречаются в лубе (флоэме), они называются лубяными волокнами. Лубяные волокна обладают большой прочностью и эластичностью, что находит большое применение в текстильной промышленности (волокна льна).

Склереиды – это округлые мертвые клетки с утолщенными одревесневшими клеточными стенками. Они встречаются во многих органах растения: каменистые клетки (в плодах груши), кожура семян и скорлупа орехов.

Проводящие ткани (ксилема и флоэма) обеспечивают восходящий и нисходящий ток растения.

Восходящий ток – это ток воды и растворенных в ней минеральных солей, идущий от корней по стеблю к листьям. Восходящий ток осуществляется по сосудам (трахеям) и трахеидам ксилемы (древесины).

Нисходящий ток – это ток органических веществ, направляющийся от листьев к корням по ситовидным элементам флоэмы (луба).

Таблица 12. Проводящие ткани

Проводящая ткань	Основные элементы
	Проводящие	Механические	Запасающие
Ксилема	Сосуды (трахеи) и трахеиды	Древесинные волокна	Древесинная паренхима
Флоэма	Ситовидные трубки и клетки-спутницы	Лубяные волокна	Лубяная паренхима

Ксилема и флоэма – это сложные ткани, состоящие из трех основных элементов.

Основные элементы ксилемы и флоэмы

Проводящие элементы ксилем.

Трахеиды – это вытянутые в длину мертвые клетки с заостренными концами. Трахеиды имеют одревесневшую клеточную стенку. Форма их может быть кольчатой, спиральной, пористой и т. д. Жидкость по трахеидам протекает медленно (фильтрация происходит через поры, затянутые мембраной). Трахеиды – наиболее древние проводящие элементы ксилемы. Они дали начало древесинным волокнам.

Сосуды или трахеи, встречающиеся только у цветковых растений, представляют собой полые трубки (оболочки отмерших клеток). Они состоят из отдельных члеников, которые располагаются друг над другом. Благодаря отверстиям (перфорациям) между члениками вдоль всего сосуда свободно осуществляется ток жидкости. Жидкость по трахеям протекает очень быстро. Утолщения клеточных стенок у сосудов так же, как и у трахеид, бывают кольчатыми, спиральными, лестничными, сетчатыми и пористыми.

Проводящие элементы флоэмы

Ситовидные трубки образованы живыми клетками, без ядер. Клетки расположены друг над другом и контактируют между собой через поперечные перегородки, пронизанные мелкими отверстиями, как сито.

Клетки-спутницы, сопутствующие каждому членику ситовидной трубки, выполняют вспомогательную роль в транспорте органических веществ.

Сосудистые растения – растения, в органах которых имеются сосуды или трахеиды, и ситовидные элементы. К ним относятся все высшие растения, кроме моховидных, у которых проводящая система отсутствует. У покрытосеменных растений встречаются трахеиды и сосуды. У остальных сосудистых растений (у хвощей, плаунов, папоротников и голосеменных) присутствуют только трахеиды.