Проводящие ткани растений. Их строение, функции и месторасположение
Проводящая ткань — одна из растительных тканей, которая необходима для перемещения питательных веществ по организму. Это важный структурный компонент генеративных и вегетативных органов размножения.
Проводящая система являет собой совокупность клеток с межклеточными порами, а также паренхиматозных и передаточных клетки, которые вместе обеспечивают внутренний транспорт жидкости.
Эволюция проводящих тканей. Биологи предполагают, что появление сосудистой системы растений обусловлено переходом из воды на сушу. При этом образовалась подземная и надземная части: стебель и листья оказались на воздухе, а корень – в почве. Так появилась проблема передачи пластических и минеральных соединений. Благодаря появлению проводящих тканей, стала возможной циркуляция жидкости, минералов, АТФ по всему организму.
Особенности строения проводящей ткани растений
Строение проводящей ткани растений достаточно сложное, так как содержат разные структурные и функциональные элементы. Она включает ксилему (древесину) и флоэму (луб), по которым осуществляется движение воды в двух направлениях.
Ксилема (древесина)
К ксилеме относят следующие ткани:
- Собственно проводящие (трахеиды и трахеи);
- механические (древесинные волокна);
- паренхиматозные.
Мертвыми элементами проводящей ткани растений могут быть сосуды (трахеи) и трахеиды, так как состоят из отмерших клеток.
Трахеи — представляют собой трубки с утолщенными оболочками. Они образовались из ряда вытянутых клеток, размещенных друг над другом. Продольные оболочки клеток одревесневают и происходит неравномерное их утолщение, а поперечные стенки разрушаются, формируя сквозные проемы. Трахеи длиной, в среднем, 10см, но у некоторых растений — до 2 (дуб) или 3-5м (тропические лианы).
Трахеиды — одноклеточные элементы веретеновидной формы с заострениями на концах. Длина их — около 1мм, но может быть 4-7мм (сосна). Так же, как и трахеи, это отмершие клетки с одревесневшими и утолщенными стенками. Утолщения имеют вид колец, спиралей, сетки. Трахеиды отличаются от трахей отсутствием отверстий, поэтому движение жидкости здесь идет сквозь поры. Они высокопроницаемы для растворенных в воде минералов.
Общность строения трахей и трахеид объясняется единой функцией. По трахеям и трахеидам идет восходящее движение минерализованной воды от корней в надземную часть растения. Подробнее про поглощение воды корнем.
Строение проводящей ткани растений
Флоэма (луб)
Флоэма также состоит из трех тканей:
- Собственно проводящей (ситовидная система);
- механической (лубяные волокна);
- паренхиматозной.
Наиболее важные структурные единицы флоэмы это ситовидные трубки и клетки, которые объединены в единую систему посредством специальных полей и межклеточных контактов.
Ситовидные трубки — продолговатые, живые клетки, размеры их колеблются в пределах от 0,1 миллиметра до 2мм. Как и сосуды, они наиболее длинны у лиан. Продольные стенки их также утолщены, но остаются целлюлозными и не одревесневают. Поперечные оболочки продырявливаются, подобно ситу и называются ситовидными пластинками.
Органические продукты синтеза (энергия АТФ) перемещаются от листьев, к нижерасположенным частям, по разобщенным протопластам (смесь вакуолярного сока с цитоплазмой).
Цитоплазма клеток сохраняется, а ядро разрушается в самом начале формирования трубок. Даже при отсутствии ядра, клетки не отмирают, но их дальнейшая деятельность зависит от специфических клеток-спутниц. Они находятся рядом с ситовидными трубками. Это живые, тонкие, вытянутые по направлению ситовидной трубки клетки. Клетки спутницы являются своеобразной кладовой ферментов, которые через поры выделяются в членик ситовидной трубки и стимулируют перемещение органических веществ по ним.
Клетки-спутницы и ситовидные трубки тесно взаимосвязаны и не могут функционировать отдельно.
Ситовидные клетки не имеют специальных клеток-спутниц и не утрачивают ядра, ситовидные поля хаотично разбросаны на боковых стенках.
Проводящие ткани растений их строение и функции кратко излажены в таблице.
| Структура | Расположение | Значение |
|---|---|---|
| Ксилема – проводящая ткань, состоит из полых трубок – трахеид и сосудов с уплотненной клеточной оболочкой. | Древесина (ксилема), внутренняя часть дерева, которая находится ближе к осевой части, у травяных растений – больше в корневой системе, стебле. | Восходящее движение воды и минеральных веществ от почвы в корни, листья, соцветия. |
| Флоэма имеет клетки-спутницы и ситовидные трубки, которые построены из живых клеток. | Луб (флоэма) расположен под корой, формируется вследствие деления клеток камбия. | Нисходящее движение органических соединений от зеленых, способных к фотосинтезу частей в стебель, корень. |
Где находится проводящая ткань у растений
Если сделать поперечный срез дерева, можно увидеть несколько слоев. Вещества перемещаются по двум из них: по древесине и в лубе.
Луб (отвечает за нисходящее движение) находится под корой и при делении инициальных клеток к лубу отходят элементы оказавшиеся снаружи.
Древесина образуется из клеток камбия, что отошли к центральной части дерева и обеспечивает восходящий ток.
Биология. 10 класс
§ 0—2. Характеристика строения и функций тканей растений
Разнообразие тканей
Для клеток растений характерно наличие некоторых специфических особенностей строения. Так, в отличие от клеток животных они имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, содержат вакуоли и хлоропласты. Запасным питательным веществом в клетках растений является крахмал. Дифференциация тела на ткани и органы у растений явилась результатом их приспособления к наземным условиям среды. Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. После выхода на сушу у растений в зависимости от выполняемой функции сформировались следующие виды тканей: образовательные (меристемы), покровные, проводящие, механические и основные (паренхимы). По строению ткани бывают простые и сложные. Простые ткани состоят из одного типа клеток, а сложные включают клетки разных типов. Общая характеристика тканей растений приведена в таблице.
Таблица. Общая характеристика строения, местоположения и функций тканей растений
Название тканей
Особенности строения
Местоположение в растении
- боковые
- Клетки мелкие, с тонкой оболочкой, густой цитоплазмой, мелкими вакуолями, крупным ядром.
- Они плотно прилегают друг к другу и постоянно делятся в разных направлениях
- На верхушке стебля, кончике корня у всех растений.
- В междоузлиях злаков; внутри стебля и корня голосеменных и двудольных покрытосеменных растений
Образуют все постоянные ткани и обеспечивают рост растения в высоту и толщину в течение всей жизни
Живые (эпидермис) или мертвые (перидерма, корка) клетки с толстыми стенками, плотно прилегают друг к другу, образуя один или несколько слоев. Живые клетки снаружи покрыты восковым налетом или кутикулой
На поверхности всех органов (стебля, корня, листа, цветка, плода и семени)
Защищают внутренние ткани растения от воздействия внешних факторов, регулируют его водный и газовый обмен со средой
- Трахеиды, сосуды, древесные волокна, древесная паренхима.
- Ситовидные трубки, клетки-спутницы, лубяные волокна, лубяная паренхима
Обеспечивают транспорт в организме:
- воды, минеральных веществ (восходящий ток);
- органических веществ (нисходящий ток)
- колленхима;
- склеренхима
- Живые клетки с неравномерно утолщенными оболочками.
- Мертвые клетки с утолщенными стенками
Во всех органах растения (наиболее развиты в стебле, в корне занимают центральное положение)
Придают прочность и упругость всем органам растения и обеспечивают их ориентацию в пространстве
Крупные, круглые или овальные, рыхло расположенные клетки, между которыми имеются межклетники
Во всех органах растения (наиболее развиты в плодах, семенах и запасающих органах)
Функция зависит от особенностей строения и места расположения ткани:
- фотосинтез;
- запасание питательных веществ;
- запасание воздуха;
- запасание воды
Далее рассмотрим более подробно характеристику вышеуказанных тканей.
Особенности строения проводящей ткани растений. Проводящая ткань растений: строение
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 проводящей ткани растений.
Что это такое?
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 ткани растений?
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.
Все клетки в этой группе тканей практически одинаковы как по своей форме, так и по структуре
Клетки имеют общее происхождение, но существенно различаются по своей структуре и выполняемым ими функциям
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.
Трахеиды, стандартные сосуды
Паренхима древесного волокна
Трубки «сита», клетки-спутницы
Лубяные клетки и волокнистые структуры
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
- 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?
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 механические ткани, 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.
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.
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 растительной ткани 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.
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 клеточные стенки, 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.
Ситовидные трубки 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 лубяные волокна.
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
- 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.