Ткани растений

Вы уже знаете, что у многоклеточных водорослей, которые относятся к низшим растениям, все клетки очень похожи друг на друга. Бурые водоросли устроены более сложно, у них появляются некоторые виды тканей (механические и запасающие). В дальнейшем в ходе эволюции происходит выход растений на сушу, и у них образуются ткани. Такие растения относятся к высшим. Наибольшей специализации ткани достигли у цветковых растений, у которых их выделяют до 80 видов. Если рассмотреть под микроскопом тонкие срезы различных частей цветкового растения, можно заметить, что одинаковые клетки собраны в группы. Важнейшие ткани растений: образовательные, покровные, проводящие, механические и основные.

Дадим определение. Ткань – это группа клеток, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. Все растительные ткани делятся на две группы: простые и сложные. Простые ткани состоят из одного типа клеток (например, образовательные ткани), а сложные состоят из нескольких типов клеток, которые разные по форме и выполняют различные функции (например, покровная ткань).

Образовательная ткань (или меристема) состоит из живых недифференцированных клеток. Они мелкие, тонкостенные, способны растягиваться. Ядро большое, расположено в центре, окружено небольшим количеством цитоплазмы. В клетках много митохондрий, мелких вакуолей, хорошо развит гранулярный эндоплазматический ретикулум. Это говорит о том, что очень активно идёт синтез белков. Клетки способны постоянно делиться. Они образуют все остальные ткани и тем самым формируют растение, обеспечивают его рост в течение жизни. Меристемы относятся к эмбриональным тканям, так как после деления зиготы они формируются первыми. Меристемы состоят из клеток двух типов. Клетки первого типа называют инициальными. Они способны к неограниченному размножению. После деления одна дочерняя клетка сохраняет свойства инициальной, а другая, продолжая делиться, детерминируется в клетку другого вида ткани. Именно они представляют собой клетки второго типа.

Образовательные ткани располагаются в разных частях растения. Меристемы подразделяют на несколько групп: верхушечная, интеркалярная и боковая. Рассмотрим схему расположения меристем в растении. Верхушечные, или апикальные, меристемы расположены на верхушках (апексах) осевых органов – стебля или корня. С помощью этих меристем вегетативные органы растений растут в длину. Боковые, или латеральные, меристемы располагаются внутри корня и стебля по кругу и обеспечивают рост в толщину. У деревьев боковые меристемы представлены камбием. У травянистых форм латеральные меристемы быстро исчезают, поэтому вторичное утолщение у них не происходит.

Интеркалярные (вставочные) меристемы представляют собой клетки, которые уже начали дифференцироваться, но ещё способны размножаться. Они характерны для злаков, где располагаются в нижних частях междоузлий, окружённых влагалищем листа, и осуществляют вставочный рост. За счёт их деятельности происходит удлинение междоузлий.

На поверхности всех органов растения располагаются покровные ткани. Их главная функция – защитная. Они защищают ниже лежащие ткани от механических повреждений, солнечных ожогов, проникновения патогенных микроорганизмов, регулируют транспирацию и газообмен. В зависимости от происхождения различают три группы покровных тканей: первичные, вторичные и третичные.

Первичная покровная ткань (эпидерма, эпидермис) покрывает молодые растущие стебли, листья, цветки и плоды. Эпидермис образуется из апикальных меристем и состоит из живых клеток, расположенных в один слой. Оболочки клеток извилистые. Это обеспечивает плотное смыкание клеток между собой. Клетки не содержат хлоропластов. В эпидермисе листьев и зелёных стеблей располагаются устьица (или отверстия), регулирующие транспирацию (испарение воды) и газообмен.

Устьичный аппарат состоит из двух замыкающих клеток бобовидной формы, в которых находится много хлоропластов. Между клетками находится устьичная щель, через которую осуществляется транспирация и газообмен.

Вторичная покровная ткань – перидерма. Она сменяет эпидермис в стеблях и корнях растения. В конце лета зелёные однолетние побеги становятся коричневыми, так как слой перидермы становится достаточно мощным. Перидерма – многослойная ткань, состоящая из центрального слоя камбиальных клеток (феллогена), который откладывает наружу клетки феллемы (пробки), а внутрь – феллодерму (слой живых паренхимных клеток). Пробка, феллоген и феллодерма образуют перидерму.

Стенки клеток пробки выстланы изнутри суберином и не пропускают воду, поэтому содержимое клеток отмирает, и они заполняются воздухом. Периодически в пробке происходят разрывы. При этом на поверхности образуются небольшие бугорки, называемые чечевичками. Через них пространства межклетников сообщаются с атмосферным воздухом.

У деревьев и кустарников пробка заменяется третичной покровной тканью – коркой. Феллоген многократно закладывается в более глубоких слоях коры, а ткани, которые оказываются снаружи от него, со временем отмирают, образуя корку. Основной её функцией является защита от механических и термических повреждений.

Основная ткань, или паренхима, заполняет пространства внутри тела растения, составляет основу органов. Паренхима состоит из живых, тонкостенных клеток, для неё характерно наличие межклетников. Через устьица или чечевички межклетники связаны с атмосферным воздухом и обеспечивают необходимый газовый состав внутри растения.

Различают несколько видов основных тканей в зависимости от выполняемой функции: ассимиляционная (хлоренхима), запасающая, воздухоносная (аэренхима) и водоносная паренхима. Клетки хлоренхимы содержат хлоропласты и осуществляют фотосинтез. Хлоренхима отделена от окружающей среды прозрачным эпидермисом. Ассимиляционные ткани находятся в листьях, в меньшей степени – в молодых стеблях. Как только в стеблях эпидермис сменяется непрозрачными вторичными покровными тканями, хлоренхима исчезает. В запасающей паренхиме накапливаются белки и углеводы. Они откладываются в течение вегетационного периода, а затем расходуются в период покоя.

У водных растений развивается воздухоносная паренхима. В ней много межклетников, заполненных воздухом. По ним воздух доставляется к тем частям растения, связь которых с атмосферой затруднена.

У растений, которые испытывают недостаток влаги, например кактусы в пустыне, в листьях есть водоносная паренхима. В ней накапливается вода.

Механические ткани обеспечивают прочность органов растения. Они составляют каркас, который препятствует излому и разрыву растения. Клетки механической ткани имеют утолщённые клеточные стенки. Выделяют два вида механической ткани: колленхима и склеренхима.

Колленхима образована живыми клетками с неравномерно утолщёнными оболочками. В зависимости от характера утолщений различают несколько типов колленхимы. В уголковой колленхиме клеточные стенки утолщены в углах. В пластинчатой колленхиме клетки вытянуты параллельно поверхности стебля. Рыхлая колленхима содержит много межклетников.

Склеренхима образована мёртвыми клетками с очень толстыми стенками. В зависимости от формы различают два типа клеток склеренхимы – волокна и склереиды. Волокна – это длинные клетки с толстыми стенками и небольшой полостью. В зависимости от расположения в растении, волокна делят на лубяные и древесинные. Склереиды, или каменистые клетки, – это округлые клетки с очень толстыми одревесневшими клеточными стенками. Они присутствуют, например, в скорлупе орехов, косточках вишни и придают мякоти груш характерный крупчатый характер.

Проводящие ткани являются сложными. Кроме собственно проводящих элементов, здесь имеются механические, выделительные и основные ткани. Проводящие ткани обеспечивают передвижение воды и растворённых в ней питательных веществ по растению. Различают два типа проводящих тканей – ксилему (или древесину) и флоэму (луб).

Ксилема образована мёртвыми клетками. Она обеспечивает восходящий ток (передвижение воды и растворённых в ней веществ от корня к листьям). В состав ксилемы входит проводящая ткань, представленная трахеидами и трахеями (или сосудами), паренхима и механическая ткань. Трахеиды представляют собой узкие, сильно вытянутые в длину мёртвые клетки с заострёнными концами и одревесневшими оболочками. Они сообщаются между собой с помощью пор, которые представляют собой углубления в оболочке. Трахеи (или сосуды) – это полые трубки, состоящие из мёртвых клеток, расположенных друг над другом. В стенках образуются сквозные отверстия – перфорации. Трахеи встречаются только у покрытосеменных растений, в отличие от трахеид, которые имеются у всех растений.

Флоэма образована живыми клетками. Она обеспечивает нисходящий ток органических веществ, образованных в листьях, ко всем органам растения. Флоэма также является сложной тканью и состоит из проводящей ткани, представленной ситовидными трубками с клетками-спутницами, паренхимы и механической ткани. Ситовидные трубки образованы живыми клетками, которые лишены ядер. Клетки-спутницы соединены с ситовидными трубками плазмодесмами и выполняют часть функций, которые утратили ситовидные трубки.

Ксилема и флоэма располагаются в теле растения в определённом порядке, образуя проводящие пучки. В зависимости от строения выделяют несколько типов проводящих пучков. В коллатеральном открытом пучке между ксилемой и флоэмой находится камбий, обеспечивающий рост в толщину. В биколлатеральном открытом пучке флоэма располагается с двух сторон от ксилемы, есть слои камбия. Закрытые пучки лишены камбия, поэтому они не способны к вторичному утолщению.

Существует два типа концентрических пучков, в которых или флоэма окружает ксилему, или ксилема – флоэму.

Заполним таблицу, в которой обобщим полученную информацию по следующему плану: название ткани, особенности её расположения и строения, выполняемая функция. Образовательные ткани расположены на верхушках побегов и кончиках корней. Клетки живые, мелкие, с тонкой оболочкой и крупным ядром. Постоянно делятся. Обеспечивают рост побегов и корней в длину и толщину. Покровные ткани располагаются на поверхности органов. Клетки без межклетников, живые или мёртвые. Защищают лежащие под ними ткани. Механические ткани расположены внутри тела растения. Клетки живые или мёртвые, с утолщёнными клеточными стенками. Выполняют опорную функцию. Проводящие ткани находятся внутри тела растения. Это сложные ткани, которые состоят из проводящих элементов, паренхимы и механических тканей. Осуществляют проведение воды, минеральных и органических веществ. Основные ткани занимают пространство между другими тканями. Они представлены живыми, тонкостенными клетками. Основные функции: фотосинтез, газообмен и запас питательных веществ и воды.