Долгое время познания в анатомии растений отставали от познаний в анатомии животных. Многие считали, что растения ничем не примечательны. Неемия Грю решил доказать, что они неправы.
В 1600-х гг. микроскопы начали менять биологию, и Грю использовал их в полной мере для тщательного изучения тканей растений.
Он опубликовал несколько работ и статей, собранных вместе в труде «Анатомия растений» (1682). Прекрасно иллюстрированная книга впервые показала, насколько сложное у растений внутреннее строение. Это был новый мир, ждущий первооткрывателей. Грю вознамерился сделать результаты своих исследований понятными читателям, насколько это было возможно. А потому, чтобы показать, как соединяются различные ткани растений, использовал то, что мы бы сегодня назвали 3D-чертежами.
В этом и во многом другом Грю опередил свое время. Чтобы в полной мере разобраться с описанными им функциями строения, требовалось развитие других наук. Хотя слово «клетка» ввел в оборот современник ученого Роберт Гук, описывая увиденное под микроскопом устройство растений, речь шла только о полых клетках пробкового дерева, и понимания, что клетка — фундаментальный кирпичик в строении всех живых существ, не было еще 150 лет. Сам Грю представлял ткани растений скорее как переплетающиеся волокна, словно в простых тканях. Ученый принял во внимание поддерживающую функцию более прочных древесных тканей (их он сравнивал с костями животных) и доказал, что существуют трубки, тянущиеся вниз по стеблям растений (сегодня их называют сосудами ксилемы). Но только в XIX в. появились работы, полностью объясняющие функции тканей растений — в частности тех, что распределяют вещества: ксилема проводит воду и минералы от корней, а флоэма проводит другие субстанции, в том числе сахара, созданные в ходе фотосинтеза, от листьев.
Виды растительной ткани
Классификацию и терминологию растительных тканей разработал немецкий ученый Г. Габерландт, он разделил ткани по их физиологической роли в организме растения. Согласно современной классификации, существует 4 основных типа растительных тканей: меристематическая, покровная, основная и проводящая. Они отличаются по своему происхождению, внешнему виду, структуре и свойствам.
Меристематическая
Образовательная ткань (меристема) отвечает за рост растения и развитие его внутренней структуры. Меристематическая ткань состоит из мелких клеток с крупным ядром и тонкой оболочкой. Эти клетки еще не обладают индивидуальностью, они быстро размножаются, и потом из них образуются все остальные постоянные ткани. Зародыш растения целиком состоит из меристемы, у взрослых растений меристема сохраняется в растущих частях: в кончиках корней и стеблей, а также в камбии — ткани, которая обеспечивает увеличение толщины стебля или корня.
Покровная
Покровная ткань включает эпидермис, пробку и кору. Эта ткань состоит из клеток с толстыми целлюлозными стенками, она предохраняет нижележащие ткани от иссушения и механических повреждений. На листьях и растущих зеленых побегах покровная ткань, похожая на прозрачную пленку, называется кожицей, или эпидермисом. Клетки эпидермиса обычно лишены хлоропластов, они плоские, и их стенки прочно соединены друг с другом наподобие частей головоломки-пазла.
Замыкающие клетки расположенных на поверхности листа устьиц, служащих для газообмена с внешней средой, тоже образованы эпидермисом. Часто на поверхности эпидермиса развиваются волоски, у ряда видов они предохраняют ткани от перепадов температур, задерживают испарение, а у крапивы, например, есть волоски с острым кончиком, заполненные жгучей муравьиной кислотой, — они защищают растение от животных.
Читайте также: Ткань бенгалин описание что это такое
Со временем зеленые побеги буреют, потому что под слоем эпидермиса формируется другой вид защитной ткани — пробка. Пробка состоит из омертвевших клеток, стенки которых пропитаны водонепроницаемыми веществами. Чтобы растение могло дышать, в его покровах образуются разрывы, заполненные рыхлой тканью, — чечевички. Слой тканей, покрывающих стебли и корни растения снаружи, называется корой.
Основная
Внутренняя часть листьев, цветков и плодов, сердцевина стебля состоит из клеток основной ткани. Эта ткань служит для выработки и запасания питательных веществ. Самый простой тип этой ткани — запасающая паренхима, она состоит из тонкостенных рыхло расположенных клеток, заполненных зернами крахмала, белка, капельками масла, а у кактусов и других суккулентов содержит большие вакуоли, заполненные водой. Другой тип этой ткани называется хлоренхимой.
Эта ткань особенно развита в листьях и молодых побегах, ее клетки содержат хлоропласты, и главное назначение этой ткани — фотосинтез. Запасающая ткань составляет большую часть семени растений.
Проводящая
Проводящая ткань обеспечивает восходящий ток воды, растворенных солей и других соединений от корней к листьям, а также нисходящий поток растворенных питательных веществ, выработанных в листьях, к корням. Восходящий поток обеспечивают клетки ксилемы (древесины).
Эта ткань формируется из вытянутых клеток с заостренными концами и спиралевидно утолщенными стенками (трахеид). Трахеиды соединяются между собой, их поперечные стенки разрушаются, клетки отмирают, и образуются достигающие 3 м в длину сосуды с сильно утолщенными за счет отложения вещества лигнина стенками. Сосуды древесины обычно объединены в пучки. Нисходящий поток обеспечивает находящаяся под корой флоэма (луб). Флоэма состоит из удлиненных живых клеток, утративших ядро и соединенных между собой ситовидными пластинками.
Растения. Появление тканей и органов растений
Появление тканей и органов растений. Появление тканей и органов в эволюции растений было связано с выходом на сушу. У водорослей отсутствуют органы и специализированные ткани, так как все их клетки находятся в одинаковых условиях (температурный режим, освещённость, минеральное питание, газообмен). Каждая клетка водоросли обычно содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.
Однако, выйдя на сушу, предки современных высших растений попали в совершенно иные условия: кислород, необходимый для дыхания, и углекислый газ, используемый для фотосинтеза, растения должны были получать из воздуха, а воду – из почвы. Новая среда обитания не была однородной. Возникли проблемы, которые надо было решать: защита от высыхания, поглощение воды из почвы, создание механической опоры, сохранение спор. Существование растений на границе двух сред – почвы и воздуха – привело к возникновению полярности: нижняя часть растения, погружаясь в почву, поглощала воду с растворёнными в ней минеральными веществами, верхняя часть, оставаясь на поверхности, активно фотосинтезировала и обеспечивала всё растение органическими веществами. Так появились два основных вегетативных органа современных высших растений – корень и побег.
Такое расчленение тела растений на отдельные органы, усложнение их структуры и функций происходило постепенно в процессе длительной эволюции растительного мира и сопровождалось усложнением тканевой организации.
Первой появилась покровная ткань, обеспечившая защиту растения от высыхания и повреждений. Подземная и наземная части растения должны были иметь возможность обмениваться различными веществами. Вода с растворёнными в ней минеральными солями поднималась вверх из почвы, а органические вещества перемещались вниз, к подземным частям растения, не способным к фотосинтезу. Это требовало развития проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. В воздушной среде надо было противостоять силам гравитации, выдерживать порывы ветра – это потребовало развития механической ткани.
Читайте также: Сетчатая ткань для обуви
У высших растений различают вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы. Вегетативными органами высших растений являются корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают фотосинтез и дыхание, рост и развитие, поглощение и проведение в теле растения воды и растворённых в ней минеральных солей, транспорт органических веществ, а также участвуют в вегетативном размножении.
Генеративные органы – это спорангии, спороносные колоски, шишки и цветки, образующие плоды и семена. Они появляются в определённые периоды жизни и выполняют функции, связанные с размножением растений.
Появление тканевого строения
Основные пути эволюции низших растений.
План лекции
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ, ОСНОВНЫЕ И ПОКРОВНЫЕ РАСТИТЕЛЬНЫЕ
ПОЯВЛЕНИЕ ТКАНЕВОГО СТРОЕНИЯ У РАСТЕНИЙ.
Появление первых растений на Земле
Возраст Земли, как и всей Солнечной системы, составляет примерно
4,6 млрд лет. Около 3,8 млрд лет назад на Земле появились живые организ-
мы. Первыми обитателями нашей планеты были прокариотические организ-
мы, похожие на современных бактерий. Они являлись гетеротрофами (пита-
лись готовыми органическими и неорганическими веществами) и анаэроба-
ми (развивались в бескислородной среде), т. к. свободного кислорода в атмо-
сфере еще не было. В связи с увеличением числа гетеротрофов в окружаю-
щей среде постепенно снижались запасы органики, поэтому преимущество
получили организмы, способные сами синтезировать органические вещества
из неорганических. В качестве источника энергии они использовали энергию Солнца. Первыми фотосинтетиками были организмы, использующие в качестве источника Н+ не воду, а сероводород (Н2S). Жизнь тогда была представ-
лена тонкой бактериальной пленкой на дне водоемов или во влажных местах
Около 3,2 млрд лет назад появились синезеленые водоросли, вырабо-
тавшие современный механизм фотосинтеза с расщеплением воды под дей-
ствием света. Кислород при этом начал выделяться в атмосферу, которая по-
степенно приобрела азотно-кислородный характер. Часть кислорода в верх-
них слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей превращалась
в озон. Озоновый слой стал поглощать ультрафиолет, губительный для всего
живого, и организмы получили возможность поселяться на поверхности во-
доемов и на суше. Кроме того, примерно в то же время у некоторых орга-
низмов появляется кислородное дыхание, в процессе которого происходит
расщепление и окисление богатых энергией углеродсодержащих молекул,
полученных в процессе фотосинтеза.
Около 1,5 млрд лет назад на Земле появились первые эукариотические
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите отличительные особенности растений.
2. Каково положение растений в различных системах органического
3. Какое значение имеют растения в природе и для человека?
4. Назовите основные разделы ботаники.
5. Каковы основные исторические вехи развития ботаники?
1. Основные пути эволюции низших растений. Появление тканевого
2. Ткани и принципы их классификации.
В царстве растений выделяют две большие группы: низшие и высшие
растения. К низшим относят первично водные организмы – водоросли. У
данной группы тело представлено либо одной клеткой (хлорелла, эвглена),
либо цепочкой клеток (нитчатые водоросли), либо слоевищем или талломом.
Самыми древними водорослями, давшими начало всем остальным группам,
Читайте также: Опухоль мягких тканей некроз
явились одноклеточные прокариотические организмы – цианобактерии (си-
Поскольку элементы питания растений (CО2, О2, Н2О) равномерно рас-
пределены в окружающей среде, то в ходе эволюции растения потеряли под-
вижность и перешли к прикрепленному образу жизни. Как известно, растения поглощают и выделяют вещества через клеточную стенку. Следовательно, для увеличения скорости обмена требуется увеличение площади поверх-
ности соприкосновения со средой. Поэтому в процессе эволюции наблюдается тенденция к увеличению площади поверхности тела растений. Это может быть достигнуто следующими путями:
1) увеличением размеров одноклеточного организма;
2) увеличением размеров организма за счет образования большого ко-
личества ядер и других органелл. Такие организмы могут иметь достаточно
большие размеры. Например, водоросль каулерпа имеет длину 10–50 см, являясь одноклеточным многоядерным организмом. Такой тип организации
является эволюционным тупиком, т. к. неклеточное строение не способствует дифференциации отдельных участков тела; кроме того, при поранении
будет страдать все содержимое клетки;
3) многоклеточность – наиболее удачный путь, получивший дальнейшее эволюционное развитие. Только благодаря ей стала возможной дифференциация отдельных участков тела, а также приспособление их к выполнению определенных функций.
Многоклеточные водоросли могут иметь нитчатую, разнонитчатую,
пластинчатую форму. Однако их вегетативное тело еще не дифференцировано на ткани. Водоросли живут в относительно стабильных и благоприятных условиях: элементы, необходимые для их питания и развития, находятся
непосредственно в воде и окружают их со всех сторон. Самый сложный уровень организации характерен для бурых водорослей, имеющих клетки, сходные с ситовидными элементами высших растений. Тип организации вегетативного тела, характерный для водорослей, называется талломом.
Важным событием в морфологической эволюции растительного мира
был выход растений на сушу, т. е. приспособление крупных многоклеточных форм к жизни в воздушно-почвенной среде, что означало возникновение высших растений. Предполагается, что толчком к выходу растений на сушу
послужило достаточное накопление в атмосфере свободного кислорода, а также усиление конкуренции в морях между организмами за источники питания и свободное место. Кроме того, немаловажное значение имело появление озонового слоя, предохраняющего наземные растения от губительных
С какими же трудностями сталкивается растение при переходе к наземному образу жизни? Главное – это проблема обезвоживания. Представьте, что произойдет с водорослью, если ее вынести из воды. Поэтому у высших растений появляются покровные ткани и кутикула, препятствующие излишнему испарению воды и защищающие от механических воздействий. Если в водной среде растение всасывало воду всей поверхностью, то на суше
появилась необходимость образования корнеподобных структур для извлечения воды из почвы и прикрепления к субстрату. Полученную из влажной
почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества нужно поднять на
высоту растения, поэтому появляются проводящие ткани.
Так как в воздушной среде резко возрастают механические нагрузки,
то возникает потребность образования механических тканей для поддержания тела растения. Необходимость газообмена, которая в наземных условиях
происходит с воздушной средой, а не с раствором, привела к образованию
устьиц, расположенных в эпидермисе. Для обеспечения процесса фотосинтеза потребовалось образование ассимиляционной ткани. Таким образом, наземные растения выработали различные ткани, а клетки, слагающие их, подверглись сильной дифференциации, в результате чего стали выполнять более
узкие функции лучше, чем недифференцированные клетки водорослей.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом