Мертвые клетки проводящей ткани. Проводящие ткани. Функции и особенности строения. Функции проводящих тканей

Основным элементом ксилемы у высшего двудольного растения является сосуд .

Как и у ситовидных трубок, составляющие сосуд клетки-членики расположены наподобие звеньев цепи вдоль длинной оси органа, соединяясь друг с другом своеобразно модифицированными поперечными стенками. Членики сосудов во многих случаях также вытянуты, но не менее часто бывают и короткими.

Поперечные перегородки между члениками сосуда к тому времени, когда сосуд окончательно сформируется, продырявливаются, и протопласты клеток, формирующих сосуд, разрушаются. Если поперечные стенки члеников сосуда разрушаются полностью, образуется одно крупное отверстие, называемое простой перфорацией. Известны также и множественные перфорации, образующиеся в том случае, если оболочка не разрушается, а продырявливается во многих местах. Отверстия при множественной перфорации разбросаны в беспорядке (сетчатая перфорация) или располагаются правильными рядами (лестничная перфорация).

Утолщения на стенках сосудов могут быть весьма различного характера. Наиболее просто устроены спиральные утолщения, а также родственные им кольчатые утолщения. И те и другие свойственны наиболее рано возникающим анатомическим элементам ксилемы у высших растений. Древние формы растений с определенно выраженной ксилемой также имеют ксилемные элементы со спирально-кольчатыми утолщениями. От сосудов со спиральными утолщениями ряд постепенных переходов ведет к сосудам с округлыми окаймленными порами. На продольных разрезах через ксилему осевого органа какого-либо двудольного можно найти почти все градации утолщений. На рисунке при рассмотрении справа налево видны два крайних сосуда со спиральными утолщениями (4), причем более тонкий из них имеет несколько сильнее растянутые завороты спирали. Следующий сосуд (3) содержит так называемые лестничные утолщения. Сосуд (2) имеет вполне оформленные окаймленные поры- округлые и многочисленные. Это - пористый сосуд . Иногда переход от сосудов со спиральными утолщениями к пористым сосудам бывает очень резок (например, в стебле льна), чем нарушается онтогенетическая последовательность образования утолщений. Тип утолщений в значительной мере зависит от того, какой анатомический элемент находится по соседству с сосудом.

На рисунке изображен сосуд, к которому с одной стороны (3) примыкает паренхима, а с другой - либриформ (2), у которого вообще образуется мало пор.

Там, где к сосуду примыкает либриформ, на стенках сосуда пор совсем не образуется, а со стороны паренхимы стенки сосуда усеяны порами. Еще значительнее усложняется характер утолщений на стенках сосудов при соприкосновении их с клетками сердцевинных лучей, в свою очередь, достаточно разнообразных по очертаниям и структуре.

Кроме сосудов с продырявленными поперечными перегородками (перфорациями), в ксилеме большинства растений существуют другие водопроводящие элементы - трахеиды . Каждая трахеида - это отдельная мертвая прозенхимная клетка с более или менее заостренными концами. В отличие от сосудов поперечные стенки трахеид не разрушаются и перфораций не возникает. Утолщения стенок трахеид совершенно такие же, как и стенок сосудов. Среди трахеид встречаются клетки и со спиральными утолщениями, и с округлыми окаймленными порами. Трахеиды в некоторой мере обладают способностью к скользящему росту и могут врастать или между другими анатомическими элементами, или между другими трахеидами. Скользящим ростом обладают лишь молодые формирующиеся анатомические элементы.

Между трахеидами и либриформом существует ряд переходных форм. У семенных растений трахеиды в большем или меньшем количестве в зависимости от вида перемежаются с сосудами и другими элементами ксилемы. У папоротников, плаунов, хвощей и голосеменных растений трахеиды составляют почти всю массу ксилемы.

Как сосуды, так и трахеиды служат для проведения воды по растению в различных направлениях. Вместе с водой проводятся различные растворимые в воде минеральные и органические вещества. Наравне с различными солями, поглощаемыми корнями из почвы, по водоносным элементам, особенно по сосудам, могут передвигаться и растворы сахаров. Например, весной, в период так называемого весеннего «плача» растений, пасока, содержащая, кроме других веществ, и сахара, продвигается в значительной мере по сосудам.

Подобно тому, как у ситовидных трубок имеются спутники, к сосудам часто примыкают паренхимные клетки, образующие обкладку сосуда. В зависимости от общей структуры ксилемы обкладка состоит или из одних паренхимных клеток, или в нее входят еще либриформ, трахеиды и более мелкие сосуды. Паренхима не только окружает сосуды, но и рассеяна среди ксилемных элементов; в последнем случае она называется древесинной паренхимой . Клетки ее имеют одревесневшие оболочки с простыми порами, но со стороны сосуда им соответствует окаймленная пора, которая сочетается с каждой простой порой. Протопласт клеток древесинной паренхимы очень долго не разрушается. Клетки паренхимы в ксилеме служат местом отложения запасов, так же как и паренхима, входящая в состав других тканей.

Иногда и на оболочках древесинной паренхимы развиваются окаймленные поры. Такие клетки не сохраняют протопласт в жизненном состоянии, так как служат передаточными пунктами в продвижении воды к соответствующим тканям.

Клетки паренхимы, непосредственно примыкающие к сосуду, находятся в тесном контакте с растворами, заполняющими сосуды, и в зависимости от условий то конденсируют в своих пластидах поступающие к ним углеводы и прочие вещества, то отдают эти вещества в полость сосуда. Специальными наблюдениями установлено, что в клетках паренхимы, примыкающих к сосуду и сообщающихся с ним через односторонние окаймленные поры, крахмал, сахар и прочие пластические вещества в течение года находятся в различных состояниях. Например, осенью и перед распусканием листьев крахмал в таких клетках находится в изобилии, а после распускания листьев содержание его значительно уменьшается. В клетках, не сообщающихся с сосудами при помощи пор, изменение состояния запасных веществ происходит очень медленно по сравнению с изменением их в клетках, сообщающихся с сосудами порами.

Вследствие того, что клетки древесинной паренхимы тесно связаны с сосудами и притом не только анатомически, но и физиологически, сосуды нельзя рассматривать совершенно изолированно. Это - система, в которой сосуд является только местом для продвижения весьма разведенных водных растворов. Предполагают, что состав растворов, а также отчасти направление их движения регулируются деятельностью паренхимных клеток, находящихся в непосредственном контакте с сосудам или входящих с ним в контакт при посредстве звеньев клеток. В сосудах многих растений, особенно древесных, сахар содержится не только весной, но и в другие времена года и иногда в заметных количествах (например, в условиях климата Закавказья - зимой). В зависимости от ряда условий клетки древесинной паренхимы, примыкающие к сосуду, могут образовывать выросты в полость сосудов - тиллы . Тиллы с течением времени разрастаются, заполняют всю полость сосуда, оболочки их одревесневают, и они становятся полным подобием создавшей их древесинной паренхимы, отличаясь от ее клеток лишь размерами и разнообразием очертаний. В таких тиллах откладываются те же запасные пластические вещества, что и в клетках древесинной паренхимы. Таким образом, сосуд с момента образования тилл тоже становится местом отложения запасных веществ.

Иногда тиллы весьма тесно заполняют полость сосуда, сильно сжимая друг друга и приобретая исключительно толстые оболочки, пронизанные поровыми каналами.

В этих случаях клетки тилл уже не похожи на паренхиму, расположенную вне полости сосуда. В некоторых редких случаях клетки тилл имеют облик и структуру типичных каменистых клеток. Тогда, плотно забивая сосуды и наполняясь различного рода отложениями, они придают ксилеме большую твердость. Особенно велико значение тилл в процессе формирования так называемого ядра древесины . Изредка тиллы образуются и у хвойных в трахеидах и смоляных ходах.

Клетки древесинной паренхимы в направлении, параллельном длинной оси органа, редко расположены беспорядочно, особенно клетки, не соприкасающиеся непосредственно с сосудом, с его стенкой. Такие клетки образуют подобие звеньев цепи, растянутой вдоль длинной оси органа. Но вертикальные ряды, составленные из клеток древесинной паренхимы, - короткие, оканчивающиеся с обеих концов клетками с заостренными окончаниями, подобно трахеидам.

Древесинная паренхима многолетних растений по своему расположению в толще годичного слоя подразделяется на два типа: паратрахеальную , приуроченную к сосудам, и апотрахеальную , не связанную с сосудами. В пределах паратрахеального типа различают вазицентрическую , крыловидную и сомкнуто-крыловидную паренхиму . Эти термины имеют чисто описательное значение и определяют характер расположения клеток вокруг сосудов.

В пределах апотрахеального типа по расположению составляющих элементов различают диффузную, метатрахеальную и терминальную паренхимы. Диффузная паренхима на поперечных срезах обнаруживается в виде одиночных клеток, рассеянных среди клеток лучей. В продольном направлении клетки диффузной паренхимы располагаются в виде цепочек. В том случае, если несколько таких цепочек располагаются рядом, древесинная паренхима называется метатрахеальной . На поперечных срезах она имеет вид тангентальных полосок, состоящих из одного ряда клеток. У многих древесных растений с сезонным приростом древесинная паренхима развивается только к концу прироста. При этом она формируется в виде более или менее сплошного слоя вокруг кольца прироста. Такая паренхима называется терминальной .

Клетки древесинной паренхимы образуются так называемыми веретенообразными клетками камбия. Если клетка камбия непосредственно дифференцируется в паренхимную клетку, последняя имеет веретеновидную форму, напоминая элементы либриформа. Такие клетки носят название заменяющих волокон и отличаются от либриформа простыми округлыми порами и остающимся в жизнедеятельном состоянии протопластом.

Однако чаще перед образованием паренхимы клетка камбия несколько раз делится в одном направлении; возникшая цепочка клеток дифференцируется как тяжевая паренхима. Сопоставляя анатомические элементы флоэмы с анатомическими элементами ксилемы, можно убедиться, что и флоэма и ксилема составлены из элементов трех основных типов, приспособленных к выполнению соответствующих функций: запасающей, проводящей и механической. Между этими тремя основными типами существуют переходные как в структурном, так и в функциональном отношении. Так, анатомическим элементом, предназначенным преимущественно для отложения и хранения различных запасных веществ, является паренхима, лубяная во флоэме и древесинная в ксилеме. Очертания паренхимных клеток в обоих участках проводящей системы разнообразны; причем различие заключается в особенностях строения оболочек. Клетки лубяной паренхимы имеют целлюлозные оболочки, а клетки древесинной паренхимы - одревесневшие. Поры в обоих типах паренхимы простые, если протопласт клетки находится в жизнедеятельном состоянии. В клетках древесинной паренхимы с отмершим протопластом поры могут быть и окаймленными, причем степень развития и рисунок окаймленных пор у таких клеток различны.

Механическая система как во флоэме, так и в ксилеме представлена волокнами. У некоторых растений в коре встречаются паренхимные толстостенные клетки (каменистые), но в самой флоэме таких клеток не образуется; они характерны для коровых участков сердцевинных лучей.

Между лубяными волокнами флоэмы и либриформом структурная аналогия еще более полная, чем между анатомическими элементами запасающей и проводящей систем. Оболочки лубяных волокон также нередко одревесневают, уподобляясь в этом отношении либриформу. Поры у таких лубяных волокон щелевидные и косые (вариант простых пор), вполне аналогичные порам клеток либриформа.

Оболочки механических элементов флоэмы и ксилемы толстостенные. У некоторых растений как лубяные волокна, так и волокна либриформа имеют поперечные перегородки.

Вообще анатомические элементы флоэмы и ксилемы, подобно веем элементам растительных тканей, очень пластичны и представлены рядом переходных форм. Особенно много переходных

форм наблюдается в узлах стеблей - в тех местах, где от стебля отходят листья и ветки, а также в местах поранения, где происходит заживление ран.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Проводящие ткани являются сложными, так как они состоят из нескольких типов клеток, их структуры, имеют вытянутую (трубчатую) форму, пронизаны многочисленными порами. Наличие отверстий на торцевых (нижних или верхних) участках обеспечивают вертикальный транспорт, а поры на боковых поверхностях способствует поступлению воды в радиальном направлении. К проводящим тканям относят ксилему и флоэму. Они имеются только у папоротникообразных и семенных растений. В проводящей ткани имеются как мёртвые, так и живые клетки
Ксилема (древесина) – это мертвая ткань. Включает в себя основные структурные компоненты (трахеи и трахеиды), древесинную паренхиму и древесинные волокна. Она выполняет в растении как опорную, так и проводящую функцию – по ней движутся вверх по растению вода и минеральные соли.
Трахеиды – мёртвые одиночные клетки веретеновидной формы. Стенки сильно утолщены вследствие отложения лигнина. Особенностью трахеид является наличие в их стенках окаймленных пор. Их концы перекрываются, придавая растению необходимую прочность. Вода движется по пустым просветам трахеид, не встречая на своём пути помех в виде клеточного содержимого; от одной трахеиды к другой она передается через поры.
У покрытосеменных трахеиды развились в сосуды (трахеи) . Это очень длинные трубки, образовавшиеся в результате «состыковки» ряда клеток; остатки торцевых перегородок всё ещё сохраняются в сосудах в виде ободков- перфораций. Размеры сосудов варьируют от нескольких сантиметров до нескольких метров. В первых по времени образования сосудах протоксилемы лигнин накапливается кольцами или по спирали. Это даёт возможность сосуду продолжать растягиваться во время роста. В сосудах метаксилемы лигнин сосредоточен более плотно – это идеальный «водопровод», действующий на большие расстояния.
?1. Чем трахеи отличаются от трахеид? (Ответ в конце статьи)
?2 . Чем трахеиды отличаются от волокон?
?3 . Что общего у флоэмы и ксилемы?
?4. Чем ситовидные трубки отличаются от трахей?
Паренхимные клетки ксилемы образуют своеобразные лучи, соединяющие сердцевину с корой. Они проводят воду в радиальном направлении, запасают питательные вещества. Из других клеток паренхимы развиваются новые сосуды ксилемы. Наконец, древесинные волокна похожи на трахеиды, но в отличии от нее имеют очень малый внутренний просвет, поэтому, не проводят воду, но придают дополнительную прочность. А так же имеют простые поры, а не окаймленные.
Флоэма (луб) — это живая ткань, входящая в состав коры растений, по ней осуществляется нисходящий ток воды с растворенными в ней продуктами ассимиляции. Флоэма образована пятью типами структур: ситовидные трубки, клетки-спутницы, лубяная паренхима, лубяные волокна и склереиды.
Основой этих структур являются ситовидные трубки , образующиеся в результате соединения ряда ситовидных клеток. Их стенки тонкие, целлюлозные, ядра после созревания отмирают, а цитоплазма прижимается к стенкам, освобождая путь для органических веществ. Торцевые стенки клеток ситовидных трубок постепенно покрываются порами и начинают напоминать сито – это ситовидные пластинки. Для обеспечения их жизнедеятельности рядом располагаются клетки-спутницы, их цитоплазма активна, ядра крупные.
?5 . Как вы думаете, почему при созревании ситовидных клеток их ядра отмирают?
ОТВЕТЫ
?1. Трахеи многоклеточные структуры и торцевых стенок не имеют, а трахеиды одноклеточные, имеют торцевые стенки и окаймленные поры.
?2 . Трахеиды окаймленные поры и хорошо выраженный просвет, а у волокон просвет очень маленький и поры простые. Они так же отличаются функциями, трахеиды выполняют транспортную рол (проводящую), а волокна механическую.
?3. Флоэма и ксилема – обе проводящие ткани, их структуры имеют трубчатую форму, в их состав входят клетки паренхимы и механических тканей.
?4. Ситовидные трубки состоят из живых клеток, их стенки целлюлозные, осуществляют нисходящий транспорт органических веществ, а трахеи образованы мертвыми клетками их стенки сильно утолщены лигнином, обеспечивают восходящий транспорт воды и минеральных веществ.
?5. По ситовидным клеткам происходит нисходящий транспорт и ядра, увлекаемые током веществ, закрывали бы значительную часть стовидного поля что приводило бы снижению эффективности процесса.

Проводящие ткани служат для передвижения по растению растворенных в воде питательных веществ. Они возникли как следствие приспособления растений к жизни на суше. В связи с жизнью в двух средах – почвенной и воздушной, возникли две проводящие ткани, по которым вещества передвигаются в двух направлениях. По ксилеме от корней к листьям поднимаются вещества почвенного питания – вода и растворенные в ней минеральные соли (восходящий , или транспирационный ток ). По флоэме от листьев к корням передвигаются вещества, образовавшиеся в процессе фотосинтеза, главным образом сахароза (нисходящий ток ). Так как эти вещества представляют собой продукты ассимиляции углекислого газа, транспорт веще ств по флоэме называют током ассимилятов .

Проводящие ткани образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все органы – от тончайших корешков до самых молодых побегов. Ксилема и флоэма представляют собой сложные ткани, в их состав входят разнородные элементы – проводящие, механические, запасающие, выделительные. Самыми важными являются проводящие элементы, именно они выполняют функцию проведения веществ.

Ксилема и флоэма формируются из одной и той же меристемы и, поэтому, в растении всегда располагаются рядом. Первичные проводящие ткани образуются из первичной латеральной меристемы – прокамбия , вторичные – из вторичной латеральной меристемы – камбия . Вторичные проводящие ткани имеют более сложное строение, чем первичные.

Ксилема (древесина) состоит из проводящих элементов – трахеид и сосудов (трахей) , механических элементов - древесинных волокон (волокон либриформа) и элементов основной ткани - древесинной паренхимы .

Проводящие элементы ксилемы носят название трахеальных элементов. Различают два типа трахеальных элементов – трахеиды и членики сосудов (рис. 3.26 ).

Трахеида представляет собой сильно вытянутую в длину клетку с ненарушенными первичными стенками. Передвижение растворов происходит путем фильтрации через окаймленные поры. Сосуд состоит из многих клеток, называемых члениками сосуда. Членики расположены друг над другом, образуя трубочку. Между соседними члениками одного и того же сосуда имеются сквозные отверстия – перфорации . По сосудам растворы передвигаются значительно легче, чем по трахеидам.

Рис. 3.26. Схема строения и сочетания трахеид (1) и члеников сосуда (2).

Трахеальные элементы в зрелом, функционирующем состоянии – мертвые клетки, не имеющие протопластов. Сохранение протопластов затрудняло бы передвижение растворов.

Сосуды и трахеиды передают растворы не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении в соседние трахеальные элементы и в живые клетки. Боковые стенки трахеид и сосудов сохраняются тонкими на большей или меньшей площади. В то же время они имеют вторичные утолщения, придающие стенкам прочность. В зависимости от характера утолщений боковых стенок трахеальные элементы называются кольчатыми , спиральными , сетчатыми , лестничными и точечно-поровыми (рис. 3.27).

Рис. 3.27. Типы утолщения и поровости боковых стенок у трахеальных элементов : 1 – кольчатое, 2-4 – спиральные, 5 – сетчатое утолщения; 6 – лестничная, 7 – супротивная, 8 – очередная поровость.

Вторичные кольчатые и спиральные утолщения прикрепляются к тонкой первичной стенке посредством узкого выступа. При сближении утолщений и образовании между ними перемычек возникает сетчатое утолщение, переходящее в окаймленные поры. Эту серию (рис. 3.27 ) можно рассматривать как морфогенетический, эволюционный ряд.

Вторичные утолщения клеточных стенок трахеальных элементов одревесневают (пропитываются лигнином), что придает им дополнительную прочность, но ограничивает возможности роста в длину. Поэтому в онтогенезе органа сначала появляются еще способные растягиваться кольчатые и спиральные элементы, не препятствующие росту органа в длину. Когда рост органа прекращается, возникают элементы, неспособные к продольному растяжению.

В процессе эволюции первыми появились трахеиды. Они найдены у первых примитивных наземных растений. Сосуды появились значительно позже путем преобразования трахеид. Сосудами обладают почти все покрытосеменные растения. Споровые и голосеменные растения, как правило, лишены сосудов и обладают только трахеидами. Лишь в виде редкого исключения сосуды встречены у таких споровых, как селагинелла, некоторых хвощей и папоротников, а также у немногих голосеменных (гнетовые). Однако у этих растений сосуды возникли независимо от сосудов покрытосеменных. Возникновение сосудов у покрытосеменных растений означало важное эволюционное достижение, так как облегчило проведение воды; покрытосеменные растения оказались более приспособленными к жизни на суше.

Древесинная паренхима и древесинные волокна выполняют запасающие и опорные функции соответственно.

Флоэма (луб) состоит из проводящих - ситовидных - элементов, сопровождающих клеток (клеток-спутниц) , механических элементов – флоэмных (лубяных) волокон и элементов основной ткани – флоэмной (лубяной) паренхимы .

В отличие от трахеальных элементов проводящие элементы флоэмы и в зрелом состоянии остаются живыми, а их клеточные стенки – первичными, неодревесневшими. На стенках ситовидных элементов имеются группы мелких сквозных отверстий – ситовидные поля , через которые сообщаются протопласты соседних клеток и происходит транспорт веществ. Различают два типа ситовидных элементов – ситовидные клетки и членики ситовидных трубок .

Ситовидные клетки являются более примитивными, они присущи споровым и голосеменным растениям. Ситовидная клетка – это одна клетка, сильно вытянутая в длину, с заостренными концами. Ее ситовидные поля рассеяны по боковым стенкам. Кроме того, ситовидные клетки имеют и другие примитивные признаки: они лишены специализированных сопровождающих клеток и в зрелом состоянии содержат ядра.

У покрытосеменных растений транспорт ассимилятов осуществляют ситовидные трубки (рис. 3.28 ). Они состоят из многих отдельных клеток – члеников , расположенных один над другим. Ситовидные поля двух соседних члеников образуют ситовидную пластинку . Ситовидные пластинки имеют более совершенное строение, чем ситовидные поля (перфорации крупнее и их больше).

В члениках ситовидных трубок в зрелом состоянии отсутствуют ядра, однако они остаются живыми и деятельно проводят вещества. Важная роль в проведении ассимилятов по ситовидным трубкам принадлежит сопровождающим клеткам (клеткам-спутницам) . Каждый членик ситовидной трубки и его сопровождающая клетка (или две-три клетки в случае дополнительного деления) возникают одновременно из одной меристематической клетки. Клетки–спутницы имеют ядра и цитоплазму с многочисленными митохондриями; в них происходит интенсивный обмен веществ. Между ситовидными трубками и прилегающими к ним сопровождающими клетками имеются многочисленные цитоплазматические связи. Считается, что клетки-спутницы вместе с члениками ситовидных трубок составляют единую физиологическую систему, осуществляющую ток ассимилятов.

Рис. 3.28. Флоэма стебля тыквы на продольном (А) и поперечном (Б) срезе : 1 – членик ситовидной трубки; 2 – ситовидная пластинка; 3 – сопровождающая клетка; 4 – лубяная (флоэмная) паренхима; 5 – закупоренная ситовидная пластинка.

Длительность функционирования ситовидных трубок невелика. У однолетников и в надземных побегах многолетних трав – не более одного вегетационного периода, у кустарников и деревьев – не более трех-четырех лет. При отмирании живого содержимого ситовидной трубки, отмирает и клетка-спутница.

Лубяная паренхима состоит из живых тонкостенных клеток. В ее клетках часто накапливаются запасные вещества, а также смолы, танниды и др. Лубяные волокна играют опорную роль. Они присутствуют не у всех растений.

В теле растения ксилема и флоэма расположены рядом, образуя или слои, или обособленные тяжи, которые называют проводящимипучками . Различают несколько типов проводящих пучков (рис. 3.29 ).

Закрытые пучки состоят только из первичных проводящих тканей, они не имеют камбия и далее не утолщаются. Закрытые пучки характерны для споровых и однодольных растений. Открытые пучки имеют камбий и способны к вторичному утолщению. Они характерны для голосеменных и двудольных растений.

В зависимости от взаимного расположения флоэмы и ксилемы в пучке различают следующие типы. Наиболее обычны коллатеральные пучки, в которых флоэма лежит по одну сторону от ксилемы. Коллатеральные пучки могут быть открытыми (стебли двудольных и голосеменных растений) и закрытыми (стебли однодольных растений). Если с внутренней стороны от ксилемы располагается дополнительно тяж флоэмы, такой пучок называется биколлатеральным . Биколлатеральные пучки могут быть только открытыми, они характерны для некоторых семейств двудольных растений (тыквенные, пасленовые и др.).

Встречаются также концентрические пучки, в которых одна проводящая ткань окружает другую. Они могут быть только закрытыми. Если в центре пучка находится флоэма, а ксилема ее окружает, пучок называется центрофлоэмным , или амфивазальным . Такие пучки часто встречаются в стеблях и корневищах однодольных растений. Если в центре пучка располагается ксилема, и ее окружает флоэма, пучок называется центроксилемным , или амфикрибральным . Центроксилемные пучки обычны у папоротников.

Рис. 3.29. Типы проводящих пучков : 1 – открытый коллатеральный; 2 – открытый биколлатеральный; 3 – закрытый коллатеральный; 4 – концентрический закрытый центрофлоэмный; 5 – концентрический закрытый центроксилемный; К – камбий; Кс – ксилема; Ф – флоэма.

Многие авторы выделяют радиальные пучки. Ксилема в таком пучке располагается в виде лучей от центра по радиусам, а флоэма – между лучами ксилемы. Радиальный пучок – характерный признак корня первичного строения.

Рис. Клеточное строение однолетнего стебля липы. Продольный и поперечный срезы: 1 - система покровных тканей (снаружи внутрь; один слой эпидермиса, пробка, первичная кора); 2-5 - луб: 2 - лубяные волокна, 3 - ситовидные трубки, 4 - клетки-спутники, 5 - клетки лубяной паренхимы; 6 - клетки камбия, в крайних слоях растянутые, дифференцирующиеся; 7-9 клеточные элементы древесины: 7 - клетки сосудов, 8 - древесные волокна, 9 - клетки древесной паренхимы (7 , 8 и 9 показаны также крупно); 10 - клетки сердцевины.

Вода и минеральные вещества, поступающие через корень, должны достигать всех частей растения, в то же время вещества, образующиеся в листьях в процессе фотосинтеза, также предназначены для всех клеток. Таким образом, в теле растения должна существовать специальная система, обеспечивающая транспорт и перераспределение всех веществ. Эту функцию у растений выполняют проводящие ткани. Существует два типа проводящих тканей: ксилема (древесина) и флоэма (луб). По ксилеме осуществляется восходящий ток: передвижение воды с минеральными солями из корня во все органы растения. По флоэме идет нисходящий ток: транспорт органических веществ, поступающих из листьев. Проводящие ткани являются сложными тканями, так как состоят из нескольких типов по-разному дифференцированных клеток.

Ксилема (древесина). Ксилема состоит из проводящих элементов: сосудов, или трахей, и трахеид, а также из клеток, выполняющих механическую и запасающую функцию.

Трахеиды. Это мертвые вытянутые клетки с косо срезанными заостренными концами (рис.12).

Их одревесневшие стенки сильно утолщены. Обычно длина трахеид составляет 1-4 мм. Располагаясь в цепочку друг за другом, трахеиды образуют водопроводящую систему у папоротникообразных и голосеменных растений. Связь между соседними трахеидами осуществляется через поры. Путем фильтрации сквозь мембрану поры осуществляется и верти­кальный, и горизонтальный транспорт воды с растворенными минеральными веществами. Движение воды по трахеидам идет с медленной скоростью.

Сосуды (трахеи). Сосуды образуют наиболее совершенную проводящую систему, характерную для покрытосеменных растений. Они представляют собой длинную полую трубку, состоящую из цепочки мертвых клеток - члеников сосуда, в поперечных стенках которых находятся крупные отверстия - перфорации. Благодаря этим отверстиям осуществляется быстрый ток воды. Сосуды редко бывают одиночными, обычно они располагаются группами. Диаметр сосуда - 0,1 - 0,2 мм. На ранней стадии развития из прокамбия ксилемы на внутренних стенках сосудов образуются целлюлозные, впоследствии одревесневающие, утолщения. Эти утолщения препятствуют сминанию сосудов под давлением соседних растущих клеток. Сначала образуются кольчатые и спиральные утолщения, которые не препятствуют дальнейшему удлинению клеток. Позже возникают более широкие сосуды с лестничными утолщениями, а затем пористые сосуды, для которых характерна наибольшая площадь утолщения (рис.13).

Через неутолщенные участки сосудов (поры) осуществляется горизонтальный транспорт воды в соседние сосуды и клетки паренхимы. Появление сосудов в процессе эволюции обеспечило покрытосеменным растениям высокую приспособленность к жизни на суше и, как результат, их господство в современном растительном покрове Земли.

Другие элементы ксилемы. В состав ксилемы кроме проводящих элементов входят также древесинная паренхима и механические элементы - древесинные волокна, или либриформ. Волокна, так же как и сосуды, возникли в процессе эволюции из трахеид. Однако в отличие от сосудов у волокон уменьшилось число пор и сформировалась еще более утолщенная вторичная оболочка.

Флоэма (луб). Флоэма осуществляет нисходящий ток органических веществ - продуктов фотосинтеза. В состав флоэмы входят ситовидные трубки, клетки-спутницы, механические (лубяные) волокна и лубяная паренхима.

Ситовидные трубки. В отличие от проводящих элементов ксилемы, ситовидные трубки представляют собой цепочку живых клеток (рис.14).

Поперечные стенки двух смежных клеток, входящих в состав ситовидной трубки, пронизаны большим числом сквозных отверстий, образующих структуру, напоминающую сито. С этим и связано название ситовидных трубок. Стенки, несущие эти отверстия, называют ситовидными пластинками. Через эти отверстия и осуществляется транспорт органических веществ из одного членика в другой.

Членики ситовидной трубки соединены своеобразными порами с клетками-спутницами (см. ниже). С паренхимными клетками трубки сообщаются через простые поры. В зрелых ситовидных клетках отсутствуют ядро, рибосомы и комплекс Гольджи, а их функциональная активность и жизнедеятельность поддерживается клетками-спутницами.

Клетки-спутницы (сопровождающие клетки). Располагаются вдоль продольных стенок членика ситовидной трубки. Клетки-спутницы и членики ситовидных трубок образуются из общих материнских клеток. Материнская клетка делится продольной перегородкой, и из двух образовавшихся клеток одна превращается в членик ситовидной трубки, а из другой развиваются одна или несколько клеток-спутниц. Клетки-спутницы имеют ядро, цитоплазму с многочисленными митохондриями, в них происходит активный обмен веществ, что связано с их функцией: обеспечивать жизнедеятельность безъядерных ситовидных клеток.

Другие элементы флоэмы. В состав флоэмы наряду с проводящими элементами входят механические лубяные (флоэмные) волокна и лубяная (флоэмная) паренхима.

Проводящие пучки. В растении проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют особые структуры - проводящие пучки. Если пучки частично или полностью окружены тяжами механической ткани, их называют сосудисто-волокнистыми пучками. Эти пучки пронизывают все тело растения, образуя единую проводящую систему.

Первоначально проводящие ткани образуются из клеток первичной меристемы - прокамбия. Если при образовании пучка прокамбий полностью расходуется на формирование первичных проводящих тканей, то такой пучок называют закрытым (рис.15).

Он не способен к дальнейшему (вторичному) утолщению, потому что в нем нет камбиальных клеток. Такие пучки характерны для однодольных растений.

У двудольных и голосеменных растений между первичными ксилемой и флоэмой остается часть прокамбия, которая в дальнейшем становится пучковым камбием. Его клетки способны делиться, образуя новые проводящие и механические элементы, что обеспечивает вторичное утолщение пучка и, как следствие, рост стебля в толщину. Проводящий пучок, содержащий камбий, называют открытым (см. рис.15).

В зависимости от взаимного расположения ксилемы и флоэмы различают несколько типов проводящих пучков (рис.16)

Коллатеральные пучки. Ксилема и флоэма примыкают друг к другу бок о бок. Такие пучки характерны для стеблей и листьев большинства современных семенных растений. Обыч­но в таких пучках ксилема занимает положение ближе к центру осевого органа, а флоэма обращена к периферии.

Биколлатералъные пучки. К ксилеме примыкают бок о бок два тяжа флоэмы: один - с внутренней стороны, другой - с периферии. Периферический тяж флоэмы преимущественно состоит из вторичной флоэмы, внутренний - из первичной, так как развивается из прокамбия.

Концентрические пучки. Одна проводящая ткань окружает другую проводящую ткань: ксилема - флоэму или флоэма - ксилему.

Радиальные пучки. Характерны для корней растений. Ксилема располагается по радиусам органа, между которыми находятся тяжи флоэмы.

Как и в организме животных, у растений есть отдельные транспортные механизмы, которые отвечают за доставку питательных веществ к отдельным клеткам и тканям. Сегодня мы обсудим особенности строения растений.

Что это такое?

Проводящими тканями называются те, по которым происходит движение растворов питательных веществ, необходимых для роста и развития растительного организма. Причиной их возникновения является выход первых растений на сушу. От корня к листьям, как несложно догадаться, движется восходящий поток растворов солей и прочих питательных веществ. Соответственно, нисходящий ток идет в обратном направлении.

Восходящий транспорт осуществляется посредством сосудов в древесной ткани (ксилемы), нисходящая же доставка - при помощи ситовидных структур в лубе коры (флоэмы). В общем-то, форма ксилем напоминает таковую у сосудов животных. Клетки их вытянутые, имеют выраженную продолговатую форму. Какие еще имеются особенности строения проводящей

Какими они бывают?

Следует знать, что бывают первичные и вторичные ткани этого типа. Давайте приведем стандартную их классификацию, так как наглядность материала улучшает его усвоение. Итак, вот простейшее строение проводящей ткани растений, представленное в виде таблицы.

Как вы уже могли понять, ксилема и флоэма относятся к сложной разновидности, так как за счет своей разнородной структуры они способны выполнять столь широкий перечень функций.

Как видите, строение проводящей ткани растений какой-то сверхъестественной сложностью не отличается. Во всяком случае, оно намного проще, нежели у клеток высших млекопитающих.

Ксилема. Проводящие элементы

Самыми древними элементами всей проводящей системы являются трахеиды. Так называются клетки специфической формы, имеющие характерные, заостренные концы. Именно от них впоследствии произошли обычные волокна древесной ткани. Они имеют одеревеневшую стенку значительной толщины. Форма трахеид может быть самой различной:

• Кольцевидной.
• Спиралевидной.
• В форме точек.
• Споровидной.

Следует помнить, что попутно растворы питательных веществ фильтруются сквозь множественные поры, а потому скорость передвижения их достаточно низкая. Эти важные особенности строения проводящей ткани растений зачастую забываются.

У каких растений может встречаться этот структурный элемент?

Трахеиды можно найти практически у всех высших спорофитов. Низшие голосеменные в большинстве своем также имеют в своем строении данные структурные элементы, причем даже у них они играют весьма важную роль. Дело в том, что прочные стенки трахеид, о которых мы уже писали выше, позволяют им выполнять не только непосредственно проводящую функцию, но и быть поддерживающей, механической структурой. Это - важнейшие особенности строения проводящей ткани растений, от которых зависит очень многое.

Зачастую только они являются единственной поддерживающей структурой, которая придает телу растения необходимую прочность. Любопытно, но у всех (!) хвойных растений в древесине полностью отсутствуют какие-то специальные а прочность обеспечивается исключительно за счет обсуждаемых нами трахеид. Длина этих удивительных проводящих элементов может колебаться в пределах от нескольких миллиметров до пары сантиметров.

В общем-то, изучает эти особенности строения проводящей ткани растений 5 класс любой общеобразовательной школы, но зачастую вопрос о самых длинных сосудах у растений ставит в тупик даже студентов биологических факультетов.

Характеристика сосудов

Они представляют собой весьма характерный элемент в ксилеме покрытосеменных растений. На вид похожи на длинные и пустотелые трубки. Каждая из них образуется в результате слияния удлиненных клеток по схеме «стык в стык». Члеником сосуда называется каждая клетка, которая по своему функциональному строению повторяет таковое для трахеиды. Отметим, впрочем, что членики намного шире и короче их.

Какая категория учащихся должна знать эти особенности строения проводящей ткани растений? 5 класс, который начал проходить ботанику и строение растительного организма, уже может ориентироваться в самых простых вопросах данной тематики.

Процесс образования сосудов

Та ксилема, которая первой появляется в процессе развития растения, называется первичной. Ее закладка происходит в корнях и верхушках молодых побегов. В этом случае разделенные членики сосудов ксилемы нарастают на дистальных концах прокамбиальных тяжей. Сам сосуд появляется после их слияния, вследствие разрушения внутренних перегородок. Убедиться в этом можно, если посмотреть на их срез в микроскоп: внутри сохраняются ободки, которые как раз таки и являются остатками разрушенной перегородки.

Давайте вспомним, благодаря каким структурным элементам образуется проводящая ткань растений, и какие из них находятся в корне растения:

• Эпидермальная оболочка.
• Кора.
• Протодерма, которая постоянно обновляет лежащие выше слои.
• Верхушечная меристема, которая является основной зоной роста корня растения.
• От повреждения более нежные ткани защищает корневой колпачок.
• Внутри корня располагаются знакомые нам ткани: ксилема и флоэма.
• Образуются они, соответственно, из протофлоэмы и протоксилемы.
• Эндодермис.

Протоксилема (то есть первые образующиеся в растении сосуды) появляется на самой верхушке всех молодых осевых органов. Образование происходит непосредственно под слоем меристемы, то есть там, где окружающие сосуды клетки продолжают интенсивно расти и вытягиваться. Нужно отметить, что даже зрелые сосуды протоксилемы ничуть не теряют своей способности к растягиванию, так как их стенки еще не подверглись одеревенению.

Как правило, проводящие ткани цветковых растений такому уплотнению подвергаются достаточно рано, так как стеблю требуется поддерживать достаточно массивный и уязвимый цветок.

Вспомним, что отвечает за процесс затвердевания? Лигнин. А он как раз-таки откладывается в стенках «заготовок» сосудов или по спирали, или в кольцевидном направлении. Такое положение его слоев не мешает сосуду растягиваться. В то же время этот лигнин обеспечивает вполне приличную прочность молодых сосудов в растении, что предотвращает их разрушение при механических воздействиях.

Вот почему так важна проводящая ткань растений. Рисунок, который имеется на страницах этой статьи, наверняка поможет вам лучше разобраться в этом вопросе, так как наглядно демонстрирует основные составные части упомянутой ткани.

Образование метаксилемы

В процессе роста появляются новые сосуды, которые значительно раньше подвергаются процессу одеревенения. Когда заканчивается их формирование в зрелых частях растения, завершается процесс роста метаксилемы. Как же должен рассматривать школьный курс биологии строение проводящей ткани растений? 5 класс, как правило, ограничивается только лишь тем фактом, что в существуют сосуды. Дальнейшее изучение входит в программу обучения более старших учеников.

В то же время первые сосуды, образовавшиеся из протоксилемы, сначала растягиваются, а потом разрушаются полностью. Зрелые же структурные образования, которые возникли из метаксилемы, к вытягиванию и росту не способны в принципе. Фактически, это мертвые, очень жесткие и полые трубки.

Несложно обдумать биологическую целесообразность протекания данного процесса именно в этом направлении. Если бы эти сосуды появлялись сразу, они бы очень сильно мешали формированию всех окружающих тканей. Как и у трахеид, утолщения стенок сосудов можно разделить по следующим группам (в зависимости от их формы):

• Кольцевидные.
• Спиралевидные.
• Лестничной формы.
• Сетчатые.
• Пористые.

Обращаем ваше внимание на то, что длинные и полые трубки ксилемы, обладающие достаточной механической прочностью - идеальная система для доставки воды и растворов минеральных солей на большие расстояния. Движение жидкости по их полостям ничем не затрудняется, потерь воды и питательных веществ практически нет. Какие еще есть особенности строения проводящей ткани растений? Биология (6 класс среднего образовательного учреждения) рассматривает также взаимную проводимость стенок ксилем. Поясним.

Будучи схожими в этом отношении с трахеидами, ксилемы допускают перетекание воды посредством пор в стенках. Так как в них много лигнина, они обладают высокой механической прочностью, а потому не деформируются, кроме того, практически полностью отсутствует риск разрыва под давлением питательной жидкости. Впрочем, мы уже говорили о высочайшей важности этой отличительной черты ксилем, благодаря которой древесина многих видов деревьев отличается высокой прочностью и упругостью.

Именно крепким и одновременно упругим ксилемам обязаны своей прочностью древние корабли. Незаметная, но прочная проводящая ткань растений обеспечивала высокую стойкость длинных сосновых мачт, которые крайне редко ломались даже в самые жестокие штормы.

Проводящие структуры флоэмы

Рассмотрим проводящие материи, которые имеются в тканях флоэмы.

Во-первых, ситовидные структуры. Материалом их возникновения служит прокамбий, локализованный в первичной флоэме. Отметим, что при росте окружающих ее тканей протофлоэма быстро растягивается, после чего часть ее структур отмирает и полностью перестает функционировать. Метафлоэма заканчивает свое созревание после (!) того, как рост растения прекращается.

Прочие особенности

Так какие еще следует знать особенности строения проводящей ткани растений? 7 класс общеобразовательной школы должен изучать, помимо всего вышеописанного, еще и характеристики ситовидных структур, а также их клеток-спутниц. Давайте распишем этот вопрос чуть более подробно.

Особенно характерное строение имеют членики ситовидных структур. Во-первых, у них чрезвычайно тонкие в состав которых входит довольно много целлюлозы и пектина. Этим они сильно напоминают клетки паренхимы. Важно! В отличие от последних, при созревании у этих клеток полностью отмирает ядро, а цитоплазма «усыхает», распределяясь тонким слоем по внутренней стороне клеточной оболочки. Как ни странно, но они остаются живыми, но при этом зависящими от клеток-спутниц (напоминает отношения нейронов и астроцитов в мозгу животных).

Конечно, эти особенности строения проводящей ткани растений 6 класс обычно не рассматривает, но знать их полезно. Хотя бы для того, чтобы представлять себе сущность процессов, протекающих в растительном организме.

и клетки-спутницы

Итак. Членики ситовидной структуры образуют одно целое, будучи тесно связаны между собой. Клетка-спутница уникальна своей цитоплазмой: она у нее крайне густая, содержит огромное количество митохондрий и рибосом. Вы могли догадаться, что они обеспечивают питание не только самой «спутницы», но и ситовидного членика. Если клетка-спутник по какой-то причине погибает, гибнет и вся структура, которая с ней связана.

Сами ситовидные трубки легко отличить по имеющимся в их составе ситовидным пластинкам. Даже при использовании слабого светового микроскопа их легко можно заметить. Возникает она в том месте, где образовалось сочленение торцевых концов двух члеников. Логично, что эти пластинки находятся точно по ходу роста этих самых члеников.

Типы проводящих пучков

Есть ли еще какие-то особенности строения проводящей ткани растений? Биология считает таковыми некоторые аспекты строения проводящих пучков, о которых мы вкратце расскажем.

В любом высшем растении можно встретить упомянутые структуры. Они представляют собой специфического вида тяжи, располагающиеся в корнях, молодых побегах и прочих частях, которые постоянно растут. В состав этих пучков входят сосуды и уже обсуждаемые нами ранее механические поддерживающие элементы. Каждая такая структурная единица состоит из двух частей:

• Древесинный отдел. Состоит из сосудов и одеревенелых волокон.
• Лубяной участок. В его состав входят ситовидные структуры и

Очень часто вокруг пучков образуется защитный слой, который состоит из живых или отмерших паренхимных клеток. Кроме того, по своему строению они делятся на два вида:

• Полные - содержат ксилему и флоэму.
• Неполные - в их структуру входит только одна из этих тканей.

Классификация проводящих пучков по Лотовой

В настоящее время достаточно распространенной является стандартная классификация Лотовой, которая подразделяет проводящие пучки на следующие разновидности:

• Закрытые, коллатерального типа.
• Закрытые, биколлатеральной разновидности.
• Концентрического типа - ксилема располагается снаружи.
• Разновидность предыдущего вида, в которой ксилема - внутри.
• Радиальные пучки.

В общем-то, это практически все сведения, которые следует знать при изучении проводящих тканей растения в рамках школьной программы.