5. Понятие о тканях. Покровные и механические типы: их размещение в теле растения, особенности строения, функции и практическое использование человеком.

Понятие о тканях. У одноклеточных организмов единственная клетка выполняет все функции. У многоклеточных водорослей все клетки одинаковы или почти одинаковы и способны выполнять все функции. Водная среда однородна и требует дифференциации клеток. Растения, тело которых не разделено на органы и ткани, называют низшими. Это в основном – водоросли.

С выходом на сушу растения потеряли непосредственную связь с водой и столкнулись с двумя изменчивыми средами: почвой и воздухом. Возникло множество проблем и потребовалось множество приспособлений. Самые важные:

1. защита от сухости;

2. добывание и проведение воды;

3. механическое укрепление.

Но зато появилась возможность более эффективно использовать солнечную энергии. Возникла необходимость разделения функций между клетками и частями тела. Так появились ткани и органы. Растения, тело которых дифференцировано на ткани и органы, называют высшими растениями.

Ткани - это комплексы клеток, имеющих сходное строение, общее происхождение и выполняющих одинаковые функции.

Появление тканей – крупнейшее эволюционное изменение, это новый структурный уровень в организации тела (ароморфоз).

Термин «ткани» был предложен в 18 веке (Грю и Мальпиги). У растений множество тканей, которые можно классифицировать по разным признакам. В состав тканей входят и межклетники.

Покровные ткани. Они служат для защиты и всегда расположены на поверхности органов, т. е. являются их внешними слоями. Различают первичную и вторичную покровную ткань.

Эпидерма (эпидермис, кожица). Это первичная покровная ткань. Она покрывает листья, травянистые стебли. В основном она защищает от высыхания, т. е. излишнего испарения. Отчасти – от проникновения микроорганизмов. Это живая однослойная ткань с прозрачными, плотно сомкнутыми клетками и тонкими оболочками. Форма клеток зависит от формы органов, которые она покрывает. Наружная стенка клеток более толстая и покрыта жироподобным веществом – кутином, а иногда и воском. Это защищает как от испарения, так и от смачивания. Часто на поверхности эпидермы есть волоски. Они могут быть кроющими или железистыми.

Все приспособления эпидермы способствуют защите лежащих глубже тканей. Но при полной изоляции были бы невозможны важнейшие процессы: фотосинтез, испарение, дыхание. Связь внутренних тканей с внешней средой осуществляется через особые структуры в эпидермисе – устьица. Устьице состоит из двух клеток бобовидной формы, сомкнутых концами. Их называют замыкающими клетками. Между ними находится межклетник – устьичная щель. Устьице – автоматический аппарат. При различном содержании воды в замыкающих клетках устьичная щель открывается или закрывается, регулируя процессы фотосинтеза, испарения и газообмена. Прогибанию замыкающих клеток способствует более тонкая наружная и более толстая внутренняя их стенка.

Хозяйственное значение имеют дополнительные образования на эпидерме. Например, волоски эпидермы семян хлопчатника имеют длину 5 – 6 см. Ряд тропических пальм имеют на листьях толстый слой воска, близкого по составу к пчелиному. С карнаубской пальмы можно собрать 17 кг воска, а с восковой – 12 кг.

Перидерма. Если органы существуют много лет, то на смену эпидерме приходит вторичная покровная ткань – перидерма. Эпидерма не может защищать от резких колебании и температуры, особенно, от низкой температуры зимой. Кроме того, теряя способность к делению клеток, эпидерма разрушается под напором растущих внутренних тканей.

Перидерма образуется пробковым камбием, который сам возникает из эпидермы или лежащих под ней живых клеток. Основная часть перидермы – пробка. Она состоит из нескольких слоев мертвых клеток, заполненных воздухом. На внутренней стороне оболочек откладывается пробковое вещество – суберин. Слой пробки непроницаем для воды и газов и является хорошим термоизолятором.

Если орган имеет большую продолжительность жизни (стволы деревьев), то пробка формируется ежегодно, образуя многослойную мертвую ткань – корку. Это мощный многолетний комплекс мертвой покровной ткани, который иногда называют третичной.

Если стебель покрыт пробкой или коркой, то связь внутренних тканей с внешней средой осуществляется через особые структуры – чечевички. Они представляют собой отверстие в пробке или корке, заполненное рыхлыми клетками. С поверхности они видны как бугорки разной формы. Через чечевички происходит процесс вентиляции. На зиму они закупориваются пробкой.

На корнях перидерма образуется рано, но она очень тонкая, а корка не образуется совсем.

Пробка имеет хозяйственное значение. Древнее ее использование – закупоривание бутылок. Сейчас пробка используется для звуко- и теплоизоляции, в химической промышленности. Главным источником пробки является пробковый дуб (Португалия). Наш отечественный пробконос – амурский бархат. Раньше на Руси в широком обиходе была береста: берестяные грамоты, посуда. Сейчас она используется в сувенирной промышленности. Корка дуба. Ивы используется как источник дубильных веществ.

Механические ткани. Механическое укрепление очень важно для высших растений, т. к. они имеют большую поверхность и ведут прикрепленный образ жизни. Растения испытывают нагрузки со стороны своих органов и внешней среды. Они должны обладать сопротивление на излом и давление. Механическое укрепление необходимо для правильной ориентировки в пространстве. Механическая прочность растений достигается разными способами: твердые клеточные оболочки, упругость за счет насыщения вакуолей водой. Но эти способы достаточны только для водорослей, а так же. Отчасти, для проростков и корней высших растений. Этот способ зависит от воды, а эволюция по линии приспособления к наземной среде, где количество воды ограничено и очень изменчиво. Поэтому у высших растений в ходе эволюции возникли специальные ткани – механические.

Механические ткани бывают двух типов:

Колленхима. Это наименее специализированная механическая ткань. Она состоит из живых клеток, несколько вытянутых в длину. Оболочки клеток имеют неравномерные утолщения и никогда не одревесневают. Тонкие участки оболочек позволяют клеткам растягиваться, сохранять эластичность. Поэтому колленхима характерна для растущих стеблей и черешков листьев. В клетках колленхимы сохраняется живой протопласт

с хлоропластами, поэтому она одновременно выполняет функцию фотосинтеза.

Склеренхима. Это специализированная механическая ткань. Она встречается во всех органах, но наибольшее значение имеет для осевых органов и жилок листа. Механическая прочность высших растений зависит в основном от склеренхимы. Самое важное значение имеют волокна.

Волокна – всегда прозенхимные клетки, их длина превышает поперечник в десятки и сотни раз. Они имеют заостренные концы и массивные, сплошь утолщенные оболочки. Живое содержимое в них отмирает, оболочки большей частью одревесневают. Волокна располагаются плотно, группами или даже сплошными массивами. Различают два типа волокон – лубяные и древесные (либриформ).

Лубяные волокна расположены в лубе. При первичном строении их оболочки целлюлозные, поэтому они сочетают прочность и эластичность. Лубяные волокна – одни из самых крупных растительных клеток. Их длина: конопля – 10 мм, лен – 40 мм, крапива – 80 мм, рами – 500 мм. У некоторых сортов льна они составляю 120 мм. Текстильное значение имеют только первичные, т. е. не одревесневшие лубяные волокна.

Древесные волокна (либриформ) находятся в древесной части стебля. По строению они сходны с лубяными, но более короткие и всегда имеют одревесневшие оболочки. Они широко распространены у высших растений. У лиственных деревьев они являются основной частью древесины. Древесные волокна встречаются и в корнях. Все виды механической ткани закономерно размещены в теле растения. Это обеспечивает дополнительную прочность. Создаётся единая система прочности высшего растения – его каркас.