Как было сказано раньше, в процессе эволюции с выходом высших растений на сушу у них возникли ткани, которые достигли своей наибольшей специализации у цветковых растений. В этой статье мы рассмотрим подробнее, что представляют собой ткани растений, какие виды их существуют, какие функции они выполняют, а также особенности строения тканей растений.
Тканью называют группы клеток, сходных по своему строению и выполняющих одинаковые функции.
Основные ткани растений представлены на рисунке ниже:
Виды, функции и строение тканей растений.
Образовательная ткань растений.
| Название ткани | Строение | Местонахождение | Функции |
| 1. Верхушечная меристема | Молодые тонкостенные клетки с крупным ядром и густой цитоплазмой. Их деление происходит путем митоза . | Кончики корней, почки побегов (конусы нарастания) | Рост органов в длину благодаря делению клеток; образование тканей корня, стебля, листьев, цветков |
| 2. Боковая (камбий) | Между древесиной и лубом стеблей и корней | Рост корня и стебля в толщину; камбий внутрь откладывает клетки древесины, а наружу — клетки луба. | |
| 3. Вставочная меристема | Между постоянными тканями | Периодическое отрастание поврежденных листьев и стеблей |
Образовательная ткань растений
Покровная ткань растений.
| Название ткани | Строение | Местонахождение | Функции |
| 1. Первичная Кожица (эпидерма) | Плотно сомкнутые живые клетки с устьицами и утолщенной наружной стенкой | Покрывает листья, зеленые стебли, все части цветка | Защита органов от колебаний температуры, повреждений и высыхания |
| 2. Вторичная — пробка | Мертвые клетки, их стенки пропитаны жироподобным веществом суберином | Покрывает зимующие клубни, корневища, корни, стебли | |
| 3. Корка (покровный комплекс) | Много слоев пробки, а также другие мертвые ткани | Покрывает нижнюю часть стволов деревьев |
Покровная ткань растений — корка
Проводящая ткань растений.
2.Ситовидные трубки луба — флоэма
Сопровождающие клетки или клетки-спутницы
Вертикальный ряд живых клеток с ситовидными поперечными перегородками
Сестринские клетки ситовидных элементов, сохранившие свою структуру
Луб (флоэма), расположенный вдоль корня, стебля, жилок листьев
Всегда располагаются вдоль ситовидных элементов (сопровождают их)
Проведение органических веществ из листьев в стебель, корень, цветки
Принимают активное участие в проведении органических веществ по ситовидным трубкам флоэмы
Ткани растений
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.
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.
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.
Биология
Ткани — совокупность клеток с единым происхождением, функциями и строением. Ткани появились из-за потребностей вышедших на сушу растений.
Виды тканей растений
Ткани растений бывают простыми и сложными. Клетки в простых тканях выполняют одну основную функцию, а в сложных берут на себя дополнительные задачи. Примером простых тканей служит меристема, сложных — ксилема и флоэма.
Классификация по функциям и строению тканей растений:
Но это ещё не всё. Даже в рамках одного вида тканей клетки различаются, поэтому классификацию дополняют подвиды.
Образовательная ткань
Образовательная ткань растений— родители: из них развиваются остальные ткани. Клетки недифференцированной ткани делятся множество раз и тем самым обеспечивают рост растения в длину и толщину.
Узнать клетки образовательной ткани не составляет труда: это скопления близко расположенных клеток с мелкими стенками и вакуолями и без запаса дополнительных веществ. Лишний груз этим клеткам не нужен, ведь их единственная функция — деление.
По топографической классификации меристемы делят на:
Благодаря апикальным тканям растение растёт в длину, а благодаря латеральным — в толщину. Благодаря интеркалярным меристемам происходит рост у оснований междоузлий. Раневые ткани приходят на помощь там, где растение повреждено.
Схема распределения меристем 1. Апикальная, 2. Латеральная, 3. Интеркалярная, 4. Раневая.
Основная ткань
Основная ткань растений — дом: между её клетками расположены другие ткани. Судя по названию, основная ткань составляет основу растений. Как части одного строения, клетки основной ткани выполняют разнообразные задачи, поэтому их делят на подвиды:
- Ассимиляционная (хлоренхима);
- Основная (типичная);
- Запасающая;
- Воздухоносная (аэренхима);
- Поглощающая.
В общем виде клетки этого вида ткани состоят из живых клеток с тонкими стенками. Далее строение зависит от выполняемой задачи.
Ассимиляционная паренхима отвечает за фотосинтез и газообмен: клетки по размеру средние, имеют много хлоропластов. Типичная ткань заполняет пустые места: в клетках нет хлорофилла. Запасающая паренхима хранит вещества: в клетках этой ткани откладываются крахмальные зёрна, белковые гранулы и липидные капли.Воздухоносная ткань есть у растений, которые живут в водных пространствах: клетки аэренхимы находятся на расстоянии друг от друга, имеют межклетники, которые заполнены воздухом. Поглощающая паренхима отвечает за всасывание воды через корневые волоски: клетки крупные, содержат в вакуолях специальное слизистое вещество.
Паренхима клубня картофеля
Проводящая ткань
Проводящая ткань растений— лифт: по этим клеткам перемещается вода и разнообразные вещества. Если лифт движется вверх, его называют ксилемой, если вниз — флоэмой.
Дополнительная функция древесины заключается в опоре растения. Древесина образуется из клеток камбия и находится ближе к центральной части растения.
К составным частям ксилемы относят трахеиды, трахеи (сосуды), древесинные волокна и паренхима. Трахеиды и трахеи выполняют проводящую функцию, а волокна и паренхима — механическую.
Трахеиды — мёртвые клетки скошенной формы. У этих клеток есть одревесневшая оболочка, нет цитоплазмы. В стенках трахеид расположены поровые мембраны, через которые перемещается вода с растворёнными минеральными веществами. По трахеидам жидкость протекает медленно.
Трахеи —пустые трубки, которые разделены на членики. Эти клетки узкие и вытянутые с частично сохранёнными участками цитоплазмы. Боковые стенки члеников одревесневают,
а поперечные разрушаются и образуют сквозные проёмы — перфорации. Трахеи высокопроницаемы, поэтому по таким отверстиям вода перемещается быстрее, чем по поровым мембранам.
Второй тип проводящей ткани — флоэма.
Ситовидные трубки — скопление клеток, которые срастаются с помощью пластинок. Клетки ситовидных трубок живые, продолговатые, неодревесневшие. Ядро разрушается в начале формирования трубок. Клетки имеют стенки, в которых расположены мельчайшие отверстия, напоминающие сито. Дыры соседних клеток соединяют длинные жгуты цитоплазмы, через которые проходят вещества. Беспорядочный поток веществ регулируют клетки-спутницы, которые размещаются возле трубок. Также клетки-спутницы берут на себя другие функции: продукцию необходимых ферментов и энергии.
Ситовидные клетки есть у папоротникообразных и голосеменных. У этих клеток нет специальных клеток-спутниц.
Внутреннее строение стебля
Покровная ткань
Покровная ткань растений— крыша и стены: эти клетки размещаются на протяжении поверхности растения.
Первичная ткань — эпидерма, которая покрывает листья и плоды. Клетки эпидермиса живые. Оболочка изгибистая, что обеспечивает прилегание клеток. Снаружи все клетки покрыты толстой кутикулой. Задачи эпидермиса сводятся к защите, регуляции газообмена через устьица и транспирации.
Вторичная ткань — перидерма, которая приходит на смену эпидерме. Клетки перидермы мёртвые, насыщенные жироподобным веществом — суберином. Перидерма состоит из феллогена (пробкового камбия), феллемы (пробки) и феллодермы (подпитывающей ткани). Феллоген, разрастаясь, синтезирует к поверхности феллему, а внутрь — феллодерму. Перидерма придаёт дополнительную защиту растению. Газообмен происходит через чечевички.
Третичная ткань — ритидом, который создаётся в результате отложения слоёв перидермы. Ритидом — группа мёртвых клеток, которая состоит из деформированных мёртвых участков коры и слоёв феллемы. Корка обеспечивает максимальную защиту.
Механическая ткань
Механическая ткань растений— каркас: эти клетки поддерживают форму растения. Благодаря прочным механическим тканям растения дают отпор разрыву. Такая ткань развивается из верхушечной меристемы, а также в результате работы камбия. Различают два вида механической ткани: колленхима и склеренхима.
Колленхима укрепляет молодые органы, располагаясь под кожицей. Клетки колленхимы живые, эластичные. Неровно утолщённая неодревеневшая клеточная стенка содержит пектин и гемицеллюлозу, что помогает клеткам растягиваться.
Склеренхима обладает большей прочностью, поэтому обеспечивает осевую опору растения.
Волокна — длинные клетки с крупными оболочками, собранные в пучки. В ксилеме располагаются древесинные волокна, а во флоэме — лубяные.
Склереиды — различные по морфологии клетки с одревесневшими стенками. Склереиды бывают палочковидные, удлинённые и звёздчатые. Такие клетки образуют скорлупу и косточки.
Механическая ткань: А – каменистые клетки, Б – клетки колленхимы, В – волокна склеренхимы
Выделительная ткань растений
Выделительная ткань — сточная труба: через эти клетки уходят продукты метаболизма. Различают ткани секреторные и экскреторные.
К экскреторным тканям относят железистые волоски, нектарники и гидатоды. Железистые волоски выделяют на поверхность минеральные соли, нектарники — нектар, а гидатоды — воду и соли. Процесс выделения гидатодами воды при низкой транспирации называется гуттацией.
В секреторных тканях продукты метаболизма накапливаются в отдельных вместилищах. Такие ткани бывают схизогенными и лизогенными. Схизогенные вместилища — межклетники, которые заполнены выделительными веществами. Лизогенные вместилища — скопления клеток, которые разрушаются после накопления веществ.
К выделительным тканям внутренней секреции относят смоляные каналы, идиобласты и млечники. Смоляные каналы накапливают смолу, идиобласты — танины, эфирные масла, а млечники — млечный сок.
Появление тканей у растений
В водной среде мягкие условия, поэтому водоросли имеют только клетки, а не развитые ткани. Потребность в организованных скоплениях клеток возникла, когда растительные организмы вышли в наземную среду. Первыми водные пространства покинули древние растения — псилофиты, у которых появилась важная проводящая ткань.
У мхов появляется единственная ткань — основная, основной задачей которой становится фотосинтез. Папоротники к паренхиме добавляют хорошо развитую проводящую ткань. У голосеменных развиваются все виды тканей: основная, проводящая, образовательная, покровная, механическая и выделительная. Ткани покрытосеменных растений достигают наивысшего развития.