4. Покровные ткани

Покровные, или пограничные, ткани предохраняют растения от высыхания и механических повреждений. К покровным тканям относятся эпидерма, перидерма и корка.

Эпидерма (эпидермис, кожица) составлена самым наружным слоем клеток, облекающим листья и молодые стебли. Клетки плотно сомкнуты между собой и защищают ткани от излишнего испарения (транспирации). Благодаря наличию устьиц происходит газообмен. Эпидерма способна всасывать различные вещества, воспринимать раздражения, участвовать в движении листьев, синтезировать различные вещества. Таким образом, это многофункциональная ткань.

Эпидерма – сложная ткань, т.к. состоит из основных клеток эпидермы, замыкающих и побочных клеток устьиц, трихом, т.е. выростов. Основные клетки плотно сомкнуты между собой, их боковые стенки часто извилисты, что повышает прочность сцепления. Наружные стенки клеток толстые, имеют сложное строение, покрыты слоем кутикулы и воска.

Среди основных клеток эпидермы расположены устьица в характерном для каждого вида растений порядке и числе. Отдельное устьице состоит из бобовидных замыкающих клеток, между которыми находится устьичная щель. Клетки эпидермы, примыкающие к устьицу, часто отличаются от остальных клеток эпидермы, и тогда их называют побочными клетками. Когда устьица открыты, то транспирация идет с такой же скоростью, как если бы эпидермы вовсе не существовало.

Кроющие трихомы могут быть одноклеточными или многоклеточными, живыми или мертвыми и защищают растение от излишней транспирации.

Железистые трихомы накапливают и выделяют эфирные масла (у пеларгонии), воду и соли (у лебеды).

Перидермой называют сложную многослойную пограничную ткань, которая по происхождению вторична и сменяет различные первичные ткани. Она состоит из слоев феллемы (пробки), феллогена (пробкового камбия) и феллодермы, питающей феллоген. Пробка защищает растение от потери влаги. У березы в ее клетках накапливается белое антисептическое вещество – бетулин. В перидерме с самого начала ее образования формируются чечевички – проходные отверстия, через которые происходит проветривание. С наступлением холодного сезона феллоген откладывает защищающий чечевичку слой, состоящий из опробковевших клеток.

У большинства древесных пород на смену гладкой перидерме приходит корка. У яблонь это происходит на 6-8 году, у граба – лет через 50. Корка состоит из чередующихся между ними отмерших прочных тканей коры.

5. Механические ткани

Механические ткани образованы клетками с толстыми стенками, они придают растению прочность. Они служат каркасом, укрепляющим все органы растения. Среди механических тканей различают колленхиму (от греч. «клей») и склеренхиму (от греч. «твердый»). Колленхима состоит из вытянутых живых клеток с неравномерно утолщенными оболочками. Эта ткань может выполнять назначение арматуры только в состоянии тургора, а при завядании теряет упругость.

Склеренхима состоит из клеток с равномерно утолщенными и одвесневшими оболочками, а содержимое клеток отмирает после окончательного формирования оболочек. Различают два основных типа склеренхимы – волокна и склереиды, не имеющие форму волокна, они могут быть округлыми, вытянутыми, ветвистыми.

6. Проводящие ткани. По проводящим тканям происходит передвижение растворов различных веществ от корней к листьям и обратно.

По ксилеме (древесине) проводятся вода и растворенные в ней соли, а весной и сахара, от корней к надземным органам.

По флоэме (лубу) в направлении от листьев к корням передвигается сахароза и др. вещества.

Ксилема и флоэма образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все органы растения. Они являются сложными тканями, объединяя проводящие, механические, запасающие, выделительные элементы. Все проводящие элементы значительно вытянуты. Стенки проводящих элементов содержат поры или перфорации, облегчающие прохождение веществ.

Чаще всего ксилема и флоэма расположены рядом, образуя проводящие пучки. Различают несколько типов проводящих пучков. Наиболее обычны коллатеральные открытые пучки, в которых между флоэмой и ксилемой залегает камбий. Биколлатеральный открытый пучок добавочно обладает внутренней флоэмой (у тыквы). Закрытые пучки, напротив, лишены камбия (им как бы «закрыт» путь к вторичному камбиальному утолщению). В концентрических пучках или ксилема окружает флоэму (амфивазальные пучки) или флоэма окружает ксилему (амфикрибральные пучки).

В ксилеме различают два типа проводящих элементов – трахеиды и членики сосудов. Трахеида – сильно вытянутая водопроводящая клетка с ненарушенными первичными стенками. Растворы проникают из одной трахеиды в другую через поры. Сосуд состоит из члеников, в которых путем растворения возникают сквозные отверстия (перфорации) и растворы передвигаются по ним значительно легче. Проводящие элементы состоят лишь из оболочек, а протопласты распадаются. На боковых стенках проводящих (трахеальных) элементов есть утолщения: кольчатые, спиральные, сетчатые, лестничные, супротивные, очередные. В таком порядке они сменяли друг друга в процессе эволюции растений. Эту же последовательность можно наблюдать в онтогенезе одного проводящего пучка. Установлено также, что в процессе эволюции из трахеиды возник членик сосуда.

Сосудами обладают почти все покрытосеменные растения. Папоротникообразные и голосеменные растения, как правило, обладают только трахеидами.

Ксилема снабжена механическими элементами – волокнами либриформа. Они возникли из трахеид, их эволюция шла в сторону утолщения вторичной оболочки.

В состав флоэмы входят ситовидные элементы, несколько типов паренхимных клеток, флоэмные (лубяные) волокна, силероиды, млечники, смоляные каналы.

Самые важные элементы флоэмы – ситовидные элементы, т.к. по ним происходит передвижение ассимилятов (т.е. продуктов фотосинтеза).

Стенки ситовидных элементов содержат мелкие отверстия, ситовидные канальца. Канальца собраны группами, которые называют ситовидными полями. Более примитивный тип ситовидных элементов присущ флоэме папоротникообразных и голосеменных. Он представлен ситовидными клетками с заостренными концами, с ситовидными полями на боковых стенках. Длина их до 4,8 мм, они лишены сопровождающих клеток и в зрелом состоянии содержат ядра.

У покрытосеменных растений ситовидные элементы, соединяясь концами, образуют ситовидные трубки. В процессе созревания трубок ядро разрушается, но протопласт остается живым и деятельным за счет помощи сопровождающих клеток, сохраняющих ядро и многочисленные митохондрии.

Ассимиляты движутся по флоэме со скоростью 50-150см/ч за счет работы ситовидных элементов.

У деревьев ситовидные трубки на зиму закупориваются, ситовидная пластина у них превращается в так называемое мозолистое тело. Весной эти тела рассасываются и деятельность возобновляется. Но обычно они отмирают, сплющиваются, а взамен их формируются и новые трубки.

Лекция 3

Тема: ОСНОВЫ ОРГАНОГРАФИИ РАСТЕНИЙ

Вопросы:

1. Семя и проросток

2. Корень

3. Побег

4. Цветок

5. Плод

1. Семя и проросток

Под органом понимают часть организма, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции. Самые разнообразные органы – стебли и листья, клубни, колючки, чешуйки, луковицы и пр. – сложно рассматривать как видоизменения основных органов. Идею существования основных органов растений и их видоизменений впервые сформулировал в конце 18 в. великий поэт и философ, ботаник И. В. Гёте.

Основными вегетативными органами следует считать только два – побег и корень. Цветок, семья, плод – репродуктивные органы.

Семя – орган размножения и расселения голосеменных и цветковых растений. Семена формируются из семяпочек, как правило, после оплодотворения, и заключены у цветковых растений в плод. Семя состоит из зародыша, запасающих тканей и семенной кожуры. На поверхности кожуры есть рубчик, который образуется при отрыве семени от семяножки. Зародыш имеет в своих клетках диплоидный набор хромосом. Запасающий эндосперм возникает в результате двойного оплодотворения из центральной клетки зародышевого мешка и состоит из диплоидных клеток. Многослойная семенная кожура предохраняет зародыш от чрезмерного высыхания и преждевременного прорастания, может способствовать распространению семян.

Зародыш - это зачаток нового растения и состоит из меристемы. В зародыше находятся части растения в зачаточном состоянии: зародышевый корешок, стебелек, почечка, одна или две семядоли.

Функция эндосперма – обеспечение питания зародыша. В семенах различных цветковых растений сильно варьируют соотношение размеров зародыша и эндосперма и положение самого зародыша в семени. Из 250 исследованных семейств цветковых 85% видов имели семена с эндоспермом и лишь 15% его не имели.

Зародышевый побег состоит из зародышевого стебелька и семядольных листьев или семядолей, в числе двух (у двудольных) или одной (у однодольных); хвойные имеют несколько семядолей. На верхней точке побега находится его точка роста. Зародышевый корешок также имеет конус нарастания, прикрытый корневым чехликом.

В семенной кожуре есть небольшое отверстие – семявход, через которое поступают первые порции воды в начале набухания. На кожуре семени много семенных плодов виден рубчик – место прикрепления семени к семяножке.

Эндосперм зрелого семени состоит из крупных клеток запасающей ткани. В клетках мучнистого эндосперма преобладают зерна вторичного крахмала, в клетках маслянистого эндосперма – отложения жирных масел, часто в сочетании с запасными белками в виде алейроновых зерен (семена клещевины, ириса). В семенах без эндосперма все питательные вещества сосредоточены в зародыше.

Семена разных видов растений сильно отличаются друг от друга структурой зародыша, степенью его дифференциации, наличием или отсутствием специальных запасающих тканей, взаимным расположением зародыша и запасающих тканей и т.д.

Прорастание семян возможно при наличии воды, кислорода и благоприятных температурных условиях. Покоящиеся семена не прорастают даже в благоприятных условий. В гробницах египетских фараонов находили семена лотоса, которые прорастал после 3 тыс. лет покоя.