Содержание

2. Проводящая и образовательная ткани

Проводящая ткань

Проводящая ткань состоит из живых или мёртвых удлинённых клеток, которые имеют вид трубок.

В стебле и листьях растений расположены пучки проводящей ткани. В проводящей ткани выделяют сосуды и ситовидные трубки.

Сосуды — последовательно соединённые мёртвые полые клетки, поперечные перегородки между которыми исчезают. По сосудам вода и растворённые в ней минеральные вещества из корней поступают в стебель и листья.

 

Ситовидные трубки — удлинённые безъядерные живые клетки, последовательно соединённые между собой. По ним органические вещества из листьев (где они образовались) перемещаются к другим органам растения.

 

 

 

На спиле ствола дерева среди других слоёв можно выделить \(2\) слоя, по которым перемещаются вещества: древесина и луб.

 

В состав древесины входят сосуды, по которым вода и минеральные вещества из почвы поднимаются вверх.

 

В состав луба входят ситовидные трубки, по которым органические вещества перемещаются из листьев (где они образуются) вниз.

 

Если поместить белые цветы гвоздики в сосуды с растворами пищевых красителей, то вода с красителями по проводящей ткани стебля поднимается вверх и окрашивает цветы в соответствующий красителю цвет.

 

Ты тоже можешь провести этот эксперимент в домашних условиях, купив пищевой краситель в ближайшем супермаркете. Вместо гвоздик можешь взять любые другие белые цветы.

Весной берёзовый сок с накопленными запасами сахара начинает поступать по проводящей ткани (древесине) из корней вверх. Это используют люди, которые сверлят отверстие в стволе берёзы, помещают в него трубку и получают берёзовый сок.
 

Образовательная ткань

Образовательная ткань находится во всех растущих частях растения.

 

 

Она состоит из мелких клеток, имеющих тонкую оболочку и относительно крупное ядро, которые непрерывно делятся. Из клеток образовательной ткани формируются остальные ткани растения.

 

    

 

Рассматривая под микроскопом верхушку или кончик корня растений, можно увидеть крошечные, плотно расположенные клетки образовательной ткани.

Где расположены проводящие ткани растений

Биология

В биологии тканью называют группу клеток, имеющих сходное строение и происхождение, а также выполняющих одинаковые функции. У растений наиболее разнообразные и сложно устроенные ткани развились в процессе эволюции у покрытосеменных (цветковых). Органы растений обычно образованы несколькими тканями. Можно выделить шесть типов тканей растений: образовательную, основную, проводящую, механическую, покровную, секреторную. Каждая ткань включает подтипы. Между тканями, а также внутри них бывают межклетники — промежутки между клетками.

Образовательная ткань

Благодаря делению клеток образовательной ткани растение увеличивается в длину и толщину. При этом часть клеток образовательной ткани дифференцируется в клетки других тканей.

Клетки образовательной ткани достаточно мелкие, плотно прилегают друг к другу, имеют крупное ядро и тонкую оболочку.

Образовательная ткань в растениях находится в конусах нарастания корня (кончик корня) и стебля (верхушка стебля), бывает в основаниях междоузлий, также образовательная ткань составляет камбий (который обеспечивает рост стебля в толщину).

Клетки конуса нарастания корня. На фото виден процесс деления клеток (расхождение хромосом, растворение ядра).

Паренхима, или основная ткань

К паренхиме относят несколько разновидностей тканей. Различают ассимиляционную (фотосинтезирующую), запасающую, водоносную и воздухоносную основную ткань.

Фотосинтезирующая ткань состоит из клеток, содержащих хлорофилл, т. е. зеленых клеток. Эти клетки имеют тонкие стенки, содержат большое количество хлоропластов. Основная их функция — фотосинтез. Ассимиляционная ткань составляет мякоть листьев, входит в состав коры молодых стеблей деревьев и стебли трав.

В клетках запасающей ткани накапливаются запасы питательных веществ. Эта ткань составляет эндосперм семян, входит в состав клубней, луковиц и др. Сердцевина стебля, внутренние клетки коры стебля и корня, сочный околоплодник также обычно состоят из запасающей паренхимы.

Водоносная паренхима свойственна лишь ряду растений, обычно засушливых мест обитания. В клетках этой ткани накапливается вода. Водоносная ткань может быть как в листьях (алоэ), так и в стебле (кактусы).

Воздухоносная ткань свойственна водным и болотным растениям. Ее особенностью является наличие большого количества межклетников, содержащих воздух. Это облегчает газообмен растению, когда он затруднен.

Проводящая ткань

Общей функцией различных проводящих тканей является проведение веществ от одних органов растения к другим. В стволах древесных растений клетки проводящей ткани расположены в древесине и лубе. Причем в древесине расположены сосуды (трахеи) и трахеиды, по которым перемещается водный раствор от корней, а в лубе — ситовидные трубки, по которым перемещаются органические вещества от фотосинтезирующих листьев.

Сосуды и трахеиды — это мертвые клетки. По сосудам водный раствор поднимается быстрее, чем по трахеидам.

Ситовидные трубки являются живыми, но безъядерными клетками.

Покровная ткань

К покровной ткани относится кожица (эпидермис), пробка, корка. Кожица покрывает листья и зеленые стебли, это живые клетки. Пробка состоит из мертвых клеток, пропитанных жироподобным веществом, не пропускающим воду и воздух.

Главные функции любой покровной ткани — это защита внутренних клеток растения от механического повреждения, высыхания, проникновения микроорганизмов, перепадов температуры.

Пробка является вторичной покровной тканью, так как возникает на месте кожицы у стеблей и корней многолетних растений.

Корка состоит из пробки и отмерших слоев основной ткани.

Механическая ткань

Для клеток механической ткани характерны сильно утолщенные одревесневшие оболочки. Функции механической ткани — это придание телу и органам растений прочности и упругости.

В стеблях покрытосеменных растений механическая ткань может располагаться одним целостным слоем или же отдельными тяжами, отстоящими друг от друга.

В листьях волокна механической ткани обычно располагаются рядом с волокнами проводящей ткани. Вместе они образуют жилки листа.

Секреторная, или выделительная ткань растений

Клетки секреторной ткани выделяют различные вещества, и поэтому функции у этой ткани разные. Выделительные клетки у растений выстилают смоляные и эфиромасличные ходы, образуют своеобразные железы и железистые волоски. К секреторной ткани принадлежат нектарники цветков.

Смолы выполняют защитную функцию при повреждении стебля растения.

Нектар привлекает насекомых-опылителей.

Бывают секреторные клетки, выводящие продукты обмена, например, соли щавелевой кислоты.

Ткани растений: проводящие, механические и выделительные

Виды растительных тканей

Проводящие ткани растений

Проводящие ткани растений

Проводящие ткани расположены внутри побегов и корней. Содержат ксилему и флоэму. Они обеспечивают растению два тока веществ: восходящий и нисходящий. Восходящий ток обеспечивает ксилема – к надземным частям движутся растворенные в воде минеральные соли. Нисходящий ток обеспечивает флоэма – органические вещества, синтезированные в листьях и зеленых стеблях, движутся к другим органам (к корням).

Ксилема и флоэма – это сложные ткани, которые состоят из трех основных элементов:

Проводящую функцию выполняют также клетки паренхимы, служащие для транспорта веществ между тканями растения (например, сердцевинные лучи древесных стеблей обеспечивают перемещение веществ в горизонтальном направлении от первичной коры к сердцевине).

Ксилема

Ксилема (от греч. ксилон – срубленное дерево). Состоит из собственно проводящих элементов и сопровождающих клеток основной и механической тканей. Созревшие сосуды и трахеиды – это мертвые клетки, которые обеспечивают восходящий ток (движение воды и минеральных веществ). Элементы ксилемы могут выполнять еще и опорную функцию. По ксилеме весной к побегам поступают растворы не только минеральных солей, но и растворенные сахара, которые образуются вследствие гидролиза крахмала в запасающих тканях корней и стеблей (например, березовый сок).

Трахеиды – это древнейшие проводящие элементы ксилемы. Трахеиды представлены вытянутыми веретенообразными клетками с заостренными концами, расположенными одна над другой. Они имеют одревесневшие клеточные стенки с разной степенью утолщения (кольчатым, спиральным, пористым и т. п.), которые не дают им распадаться, растягиваться. В клеточных стенках есть сложные поры, затянутые поровой мембраной, через которую проходит вода. Через поровую мембрану происходит фильтрация растворов. Движение жидкости по трахеидам медленное, так как поровая мембрана препятствует движению воды. У высших споровых и голосеменных растений на трахеиды приходится около 95 % объема древесины.

Сосуды или трахеи, состоят из удлиненных клеток, расположенных одна над другой. Они образуют трубки при слиянии и отмирании отдельных клеток – члеников сосудов. Цитоплазма отмирает. Между клетками сосудов есть поперечные стенки, которые имеют большие отверстия. В стенках сосудов есть утолщения разнообразной формы (кольчатые, спиральные и т. п.). Восходящий ток происходит по относительно молодым сосудам, которые с течением времени заполняются воздухом, закупориваются выростами соседних живых клеток (паренхимы) и выполняют далее опорную функцию. По сосудам жидкость движется быстрее, чем по трахеидам.

Флоэма

Флоэма (от греч. флойос – кора) состоит из проводящих элементов и сопровождающих клеток.

Ситовидные трубки – это живые клетки, которые последовательно соединяются своими концами, не имеют органелл, ядра. Обеспечивают движение от листьев по стеблю к корню (проводят органические вещества, продукты фотосинтеза). В них есть разветвленная сеть фибрилл, внутреннее содержимое сильно обводнено. Между собою разделены пленочными перегородками с большим количеством мелких отверстий (перфораций) – ситовидными (перфорационными) пластинками (напоминают сито). Продольные оболочки этих клеток утолщенные, но не древеснеют. В цитоплазме ситовидных трубок разрушается тонопласт (оболочка вакуолей), и вакуолярный сок с растворенными сахарами смешивается с цитоплазмой. С помощью тяжей цитоплазмы соседние ситовидные трубки объединены в единое целое. Скорость движения по ситовидным трубкам меньше, чем по сосудам. Функционируют ситовидные трубки 3-4 года.

Каждый членик ситовидной трубки сопровождают клетки паренхимы – клетки-спутники, которые секретируют вещества (ферменты, АТФ и т. п.), необходимые для их функционирования. Клетки-спутники имеют большие ядра, заполнены цитоплазмой с органеллами. Они присущи не всем растениям. Их нет во флоэме высших споровых и голосеменных растений. Клетки-спутники помогают осуществить процесс активного транспорта по ситовидным трубкам.

Флоэма и ксилема образуют сосудисто-волокнистые (проводящие) пучки. Их можно увидеть в листьях, стеблях травянистых растений. В стволах деревьев проводящие пучки сливаются между собой и образуют кольца. Флоэма входит в состав луба и расположена ближе к поверхности. Ксилема входит в состав древесины и содержится ближе к сердцевине.

Сосудисто-волокнистые пучки бывают закрытые и открытые – это таксономический признак. Закрытые пучки не имеют между слоями ксилемы и флоэмы слоя камбия, поэтому образование новых элементов в них не происходит. Закрытые пучки встречаются преимущественно у однодольных растений. Открытые сосудисто-волокнистые пучки между флоэмой и ксилемой имеют слой камбия. Вследствие деятельности камбия пучок разрастается и происходит утолщение органа. Открытые пучки встречаются преимущественно у двухдольных и голосеменных растений.

Механические (арматурные) ткани растений

Механические (арматурные) ткани растений

Выполняют опорные функции. Образуют скелет растения, обеспечивают его прочность, придают упругость, поддерживают органы в определенном положении. Не имеют механических тканей молодые участки растущих органов. Наиболее развиты механические ткани в стебле. В корне механическая ткань сосредоточена в центре органа. Различают коленхиму и склеренхиму.

Коленхима

Коленхима (от греч. кола – клей и энхима – налитое) – состоит из живых хлорофиллоносных клеток с неравномерно утолщенными стенками. Различают угловую и пластинчатую коленхимы. Угловая коленхима состоит из клеток, которые имеют шестиугольную форму. Утолщение происходит вдоль ребер (по углам). Встречается в стеблях двудольных растений (преимущественно травянистых) и черенках листьев. Не мешает росту органов в длину. Пластинчатая коленхима имеет клетки с формой параллелепипеда, в котором утолщена лишь пара стенок, параллельных поверхности стебля. Встречается в стеблях древесных растений.

Склеренхима

Склеренхима (от греч. склерос – твердый) – это механическая ткань, которая состоит из одревесневших (пропитанных лигнином) преимущественно мертвых клеток, которые имеют равномерно утолщенные клеточные стенки. Ядро и цитоплазма разрушаются. Различают две разновидности: склеренхимные волокна и склереиды.

Склеренхимные волокна

Поперечный срез стебля герани

Клетки имеют удлиненную форму с заостренными концами и поровыми каналами в клеточных стенках. Стенки клеток утолщенные и очень крепкие. Клетки плотно прилегают одна к другой. На поперечном срезе – многогранные.

В древесине склеренхимные волокна называются древесными. Они являются механической частью ксилемы, защищают сосуды от давления других тканей, ломкости.

Склеренхимные волокна луба называются лубяными. Обычно они неодревесневшие, крепкие и эластичные (используются в текстильной промышленности – волокна льна и т. п. ).

Склереиды

Образуются из клеток основной ткани вследствие утолщения клеточных стенок, пропитки их лигнином. Имеют разную форму и встречаются в разных органах растений. Склереиды с одинаковым диаметром клеток называются каменистыми клетками. Они наиболее прочные. Встречаются в косточках абрикосов, вишен, скорлупе грецких орехов и т. п.

Склереиды также могут иметь звездчатую форму, расширения на обоих концах клетки, палочковидную форму.

Выделительные ткани растений

Запасающие ткани растений

В результате процесса метаболизма в растениях образуются вещества, которые по разным причинам почти не используются (за исключением млечного сока). Обычно эти продукты накапливаются в определенных клетках. Представлены выделительные ткани группами клеток или одиночными. Делятся на внешние и внутренние.

Внешние выделительные ткани

Внешние выделительные ткани представлены видоизменениями эпидермы и особыми железистыми клетками в основной ткани внутри растений с межклеточными полостями и системой выделительных ходов, которыми секреты выводятся наружу. Выделительные ходы в разных направлениях пронизывают стебли и частично листья и имеют оболочку из нескольких слоев отмерших и живых клеток. Видоизменения эпидермы представлены многоклеточными (реже одноклеточными) железистыми волосками или пластинками разнообразного строения. Внешние выделительные ткани производят эфирные масла, бальзамы, смолы и т. п.

Известно около 3 тыс. видов голосеменных и покрытосеменных растений, которые производят эфирные масла. Около 200 видов (лавандовое, розовое масла и др.) из них используют как лечебные средства, в парфюмерии, кулинарии, изготовлении лаков и т. п. Эфирные масла – это легкие органические вещества разного химического состава. Их значение в жизни растений: запахом привлекают опылителей, отпугивают врагов, некоторые (фитонциды) – убивают или подавляют рост и размножение микроорганизмов.

Смолы образуются в клетках, которые окружают смоляные ходы, как продукты жизнедеятельности голосеменных (сосна, кипарис и т. п.) и покрытосеменных (некоторые бобовые, зонтичные и т. п.) растений. Это – разные органические вещества (смоляные кислоты, спирты и т. п.). Наружу выделяются с эфирными маслами в виде густых жидкостей, которые называются бальзамами. Они имеют антибактериальные свойства. Используются растением в природе и человеком в медицине для заживления ран. Канадский бальзам, который получают из пихты бальзамической, применяют в микроскопической технике для изготовления микропрепаратов. Основу бальзамов хвойных составляет скипидар (используют как растворитель красок, лаков и т. п.) и твердая смола – канифоль (используют при паянии, изготовлении лаков, сургуча, натирании струн смычковых музыкальных инструментов). Окаменелая смола хвойных деревьев второй половины мелово-палеогенового периода называется янтарь (используется как сырье для ювелирных изделий).

Железы, расположенные в цветке или на разных частях побегов, клетки которых выделяют нектар, называются нектарниками. Они образованы основной тканью, имеют протоки, которые открываются наружу. Выросты эпидермы, которые окружают проток, придают нектарнику разную форму (горбовидную, ямковидную, рожковидную и т. п.). Нектар – это водный раствор глюкозы и фруктозы (концентрация составляет от 3 до 72 %) с примесями ароматических веществ. Основная функция – привлечение насекомых и птиц для опыления цветков.

Благодаря гидатодам – водяным устьицам – происходит гуттация – выделение капельной воды растениями (при транспирации вода выделяется в виде пара) и солей. Гуттация – это защитный механизм, который происходит тогда, когда с удалением лишней воды не справляется транспирация. Характерна для растений, которые растут во влажном климате.

Специальные железы насекомоядных растений (известно свыше 500 видов покрытосеменных) выделяют ферменты, которые разлагают белки насекомых. Таким образом, насекомоядные растения восполняют недостаток азотистых соединений, так как их в почве не хватает. Всасываются переваренные вещества через устьица. Наиболее известны пузырчатка и росянка.

Железистые волоски накапливают и выводят наружу, например, эфирные масла (мята и т. п.), ферменты и муравьиную кислоту, которые вызывают ощущение боли и приводят к ожогам (крапива) и др.

Внутренние выделительные ткани

Внутренние выделительные ткани – это вместилища веществ или отдельные клетки, которые на протяжении жизни растения наружу не открываются. Это, например, млечники – система удлиненных клеток некоторых растений, по которым движется сок. Сок таких растений является эмульсией водного раствора сахаров, белков и минеральных веществ с каплями липидов и других гидрофобных соединений, называется латексом и имеет молочно-белый (молочай, мак и т. п.) или оранжевый (чистотел) цвета. В млечном соке некоторых растений (например, гевея бразильская) содержится значительное количество каучука.

К внутренней выделительной ткани принадлежат идиобласты – отдельные разрозненные клетки среди других тканей. В них накапливаются кристаллы щавелевокислого кальция, дубильные вещества и т. п. Клетки (идиобласты) цитрусовых (лимон, мандарин, апельсин и т. п.) накапливают эфирные масла.

Секреты тканей растений

Основное содержание.

  1. Классификация проводящей ткани.
  2. Характеристика ксилемы.
  3. Характеристика флоэмы.

В растительном организме, так же как и в организме животных имеется транспортные системы, обеспечивающие доставку питательных веществ по назначению. На сегодняшнем занятии разговор пойдёт о проводящих тканях растения.

Проводящие ткани – ткани, по которым происходит массовое передвижение веществ, возникли как неизбежное следствие приспособление к жизни на суше. От корня к листьям движется восходящий, или транспирационный, ток водных растворов солей. Ассимиляционный, нисходящий ток органических веществ направляется от листьев к корням. Восходящий ток осуществляется почти исключительно по сосудам древесины (ксилемы), а нисходящий – по ситовидным элементам луба (флоэмы).

1. Восходящий ток веществ по сосудам ксилемы 2. Нисходящий ток веществ по ситовидным трубкам флоэмы

Клетки проводящей ткани характеризуются тем, что они вытянуты в длину и имеют форму трубочек с более или менее широким диаметром (в общем, напоминают сосуды у животных).

Существуют первичные и вторичные проводящие ткани.

Вспомним классификацию тканей на группы по форме клеток.

Ксилема и флоэма – это сложные ткани, состоящие из трёх основных элементов.

Таблица «Основные элементы ксилемы и флоэмы»

Проводящие элементы ксилемы.

Наиболее древними проводящими элементами ксилемы являются трахеиды (рис.1)– это вытянутые клетки с заостренными концами. Они дали начало древесинным волокнам.

Трахеиды имеют одревесневшую клеточную стенку с различной степенью утолщения, кольчатую, спиралевидную, точечную, пористую и т.д. форму (рис. 2). Фильтрация растворов происходит через поры, поэтому передвижение воды в системе трахеид совершается медленно.

Трахеиды встречаются у спорофитов всех высших растений, а у большинства хвощевидных, плауновидных, папоротниковидных и голосеменных, являются существенными проводящими элементами ксилемы. Прочные стенки трахеид позволяют им выполнять не только водопроводящие функции, но и механические. Часто они являются единственными элементами, придающими органу прочность. Так, например, у хвойных деревьев в древесине отсутствует специальная механическая ткань, и механическая прочность обеспечивается трахеидами.

Длина трахеид колеблется от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

Рис. 2 Трахеиды и их расположение относительно друг друга

Рис. 2 Трахеиды и их расположение относительно друг друга

Сосуды – характерные проводящие элементы ксилемы покрытосеменных. Они представляют собой очень длинные трубки, образовавшиеся в результате слияния ряда клеток, соединяющихся «конец в конец». Каждая из клеток, образующих сосуд ксилемы, соответствует трахеиде и называется члеником сосуда. Однако членики сосуда короче и шире трахеид. Первая ксилема, появляющаяся в растении в процессе развития, носит название первичная ксилема; она закладывается в корнях и на верхушках побегов. Дифференцированные членики сосудов ксилемы появляются рядами на концах прокамбиальных тяжей. Сосуд возникает, когда соседние членики в данном ряду сливаются в результате разрушения перегородок между ними. Внутри сосуда сохраняются в виде ободков остатки разрушенных торцевых стенок.

Рис. 3 Расположение первичных и вторичных проводящих тканей в корне

Расположение первичных и вторичных проводящих тканей в стебле

Первые по времени образования сосуды (рис. 3) – протоксилема – закладываются на верхушке осевых органов, непосредственно под верхушечной меристемой, там, где окружающие их клетки ещё продолжают вытягиваться. Зрелые сосуды протоксилемы способны растягиваться одновременно с вытягиванием окружающих клеток, поскольку их целлюлозные стенки ещё не сплошь одревеснели – лигнин (особое органическое вещество, вызывающее одревесневание стенок клеток) откладывается в них кольцами или по спирали. Эти отложения лигнина позволяют трубкам сохранять достаточную прочность во время роста стебля или корня.

Рис. 4 утолщения клеточных стенок сосудов

С ростом органа появляются новые сосуды ксилемы, которые претерпевают более интенсивную лигнификацию и завершают своё развитие в зрелых частях органа, — формируется метаксилема. Тем временем самые первые сосуды протоксилемы растягиваются, а затем разрушаются. Зрелые сосуды метаксилемы не способны растягиваться и расти. Это мёртвые, жёсткие, полностью одревесневшие трубки. Если бы их развитие завершилось до того, как закончилось вытягивание окружающих живых клеток, то они бы очень сильно мешали этому процессу.

Утолщения клеточных стенок сосудов так же, как и у трахеид, бывают кольчатыми, спиральными, лестничными, сетчатыми и пористыми (рис. 4 и рис. 5).

Рис. 5 Типы перфорации сосудов

Длинные полые трубки ксилемы – идеальная система для поведения воды на большие расстояния с минимальными помехами. Так же как и в трахеидах, вода может переходить из сосуда в сосуд через поры или через неодревесневающие части клеточной стенки. Вследствие одревесневания клеточные стенки сосудов обладают высокой прочностью на разрыв, что тоже очень важно, потому что благодаря этому трубки не спадаются, когда вода движется в них под натяжением. Вторую свою функцию – механическую – ксилема также выполняет благодаря тому, что она состоит из ряда одревесневших трубок.

Проводящие элементы флоэмы. Ситовидные трубки образуются из прокамбия в первичной флоэме ( протофлоэма) и из камбия во вторичной флоэме ( метафлоэма). По мере того как растут окружающие её ткани, протофлоэма растягивается и значительная её часть отмирает, перестает функционировать. Метафлоэма созревает уже после того, как закончится растяжение.

Членики ситовидных трубок имеют весьма характерное строении. У них более тонкие клеточные стенки, состоящие из целлюлозы и пектиновых веществ, и этим они напоминают паренхимные клетки, однако их ядра при созревании отмирают, а от цитоплазмы остаётся только тонкий слой, прижатый к клеточной стенке. Несмотря на отсутствие ядра, членики ситовидных трубок остаются живыми, но их существование зависит от примыкающих к ним клеток-спутниц, развивающихся из одной с ними меристематической клетки (рис. 6).

Вопрос: — Какие клетки животных, являясь безъядерными, также остаются живыми?

Членик ситовидной трубки и его клетка-спутница составляют вместе одну функциональную единицу; у клетки-спутницы цитоплазма очень густая и отличается высокой активностью, на что указывает присутствие многочисленных митохондрий и рибосом. В структурном и функциональном отношении клетка-спутница и ситовидная трубка тесно связаны и совершенно необходимы для их функционирования: в случае гибели клеток-спутников погибают и ситовидные элементы.

Рис. 6 Ситовидная трубка и клетка спутница

Характерной чертой ситовидных трубок является наличие ситовидных пластинок (рис. 7). Эта их особенность сразу же бросается в глаза при рассматривании в световом микроскопе. Ситовидная пластинка возникает на месте соединения торцевых стенок двух соседних члеников ситовидных трубок. Вначале через клеточные стенки проходят плазмодесмы, но затем их каналы расширяются и образуют поры, так что торцевые стенки приобретают вид сита, через которое раствор перетекает из одного членика в другой. В ситовидной трубке ситовидные пластинки располагаются через определённые промежутки, соответствующие отдельным членикам этой трубки.

Рис. 7 Ситовидные пластинки ситовидных трубок

Основные понятия: Флоэма (протофлоэма, метафлоэма), ситовидные трубки, клетки-спутницы. Ксилема (протоксилема, метаксилема) трахеиды, сосуды.

Ответьте на вопросы:

  1. Чем представлена ксилема у голосеменных и покрытосеменных растений?
  2. В чём заключается отличие в строении флоэмы у данных групп растений?
  3. Объясните противоречие: сосны начинают вторичный рост рано и образуют много вторичной ксилемы, но растут медленней и уступают в росте лиственным породам.
  4. В чём заключается более упрощённое строение древесины хвойных?
  5. Почему сосуды являются более совершенной проводящей системой, чем трахеиды?
  6. Чем вызвана необходимость образования утолщений на стенках сосудов?
  7. В чём заключаются принципиальные различия между проводящими элементами флоэмы и ксилемы? С чем это связано?
  8. Какова функция клеток-спутниц?

Урок по биологии «Механические и проводящие ткани растений»

Разделы: Биология

Цель: познакомить с особенностями строения и функции механических и проводящих тканей растений как результатом их приспособленности к наземно-воздушной среде.

Задачи:

  • Образовательные:
    • выяснить расположение, строение, значение механических и проводящих тканей; сформировать первое представление о передвижении веществ в растении;
    • установить взаимосвязь строения и функций изучаемых тканей;
    • сформулировать умения анализировать.
  • Развивающие:
    • развивать умение проводить сравнение, анализ, обобщение;
    • продолжить работу по формированию умения определять ткани по микрофотографиям;
    • развивать коммуникативные умения и навыки.
  • Воспитательные:
    • продолжить работу по формированию научного мировоззрения.

Планируемый результат: называть и определять клетки механических и проводящих тканей растений, уметь их описывать.

Основные термины и понятия: механические ткани, волокна, проводящие ткани, древесина, луб, сосуды, ситовидные трубки.

Основное содержание:

1. Клетки механической ткани.
2. Клетки проводящих тканей — древесины и луба. Их расположение, строение, функции.
Оборудование: УМК “Сферы” по биологии; карточки с определениями, микрофотографии гистологических препаратов, плакаты по теме урока.

Структура урока:

Организационный момент – 3 мин.
Изучение нового материала – 23 мин.
Закрепление – 10 — 13 мин.
Домашнее задание – 2 мин.
Рефлексия – 2 мин.
Итог урока – 2 мин.

Время

Содержание урока

Методы и средства обучения

Приветствие, сообщение темы урока, психологический настрой на работу.
Ребята, чтобы нам эффективно потрудиться на данном уроке, необходимо настроиться на работу. Посмотрите на доску. Там написан эпиграф к нашему уроку. Давайте его хором прочтем.
«Не стыдно не знать,
Стыдно не учиться»

– Как вы понимаете данное высказывание?
– Вы с ним согласны?
Так давайте сегодняшний наш урок мы проведем под этим девизом.
Перед вами на столах лежат цветные карточки: красная, синяя, зелёная.
Посмотрите на них внимательно и выберите ту, которой соответствует ваше эмоциональное настроение именно сейчас. Красный цвет – вы полны энергии, готовы активно работать. Зелёныё цвет – вы спокойны. Синий цвет – вы испытываете чувство тревоги, беспокойства.
Итак, не будем терять время и перейдем к работе. Запишем сегодняшнее число.
Обратите внимание на тему урока (на доске).
Как вы думаете, чем мы будем сегодня заниматься на уроке? (Ставят цель урока)

Вступительное слово учителя

Вопрос к классу

Учитель делает вывод о психологическом состоянии учащихся.

Создание проблемной ситуации.

Откройте свои учебники и прочитайте мне основные вопросы, которые нам предстоит изучить сегодня на уроке:

  • Какое строение имеет ткань, выполняющая опорную функцию у растений.
  • Как устроены ткани растений, по которым передвигаются вода и питательные вещества.

Для того чтобы Вам было легче усвоить новый материал, вспомните из ранее изученного и ответьте на мои вопросы:

  • Что такое ткань?
  • Какие ткани растений вы уже знаете?
  • Какие функции выполняют покровные ткани?
  • Как устроены устьица?
  • Какие функции они выполняют?

Каждый наблюдал, как тонкая соломина, поддерживая тяжелый колос, раскачивается на ветру, но не ломается.

  • Скажите за счет чего это происходит?

Огромное значение в жизни наземных растений играют механические ткани.
А) Прочность придают растению механические ткани.
Механические ткани— опорные ткани растения, обеспечивающие его прочность (медиаобъект из словаря).
Они служат опорой тем органам, в которых находятся. Клетки механических тканей имеют утолщенные оболочки.

  • В каких органах растения могут находится механические ткани?

В листьях и других органах молодых растений клетки механической ткани живые. Такая ткань располагается отдельными тяжами под покровной тканью стебля и черешков листьев, окаймляет жилки листьев.
Клетки живой механической ткани легко растяжимы и не мешают расти той части растения, в которой находятся.
Благодаря этому органы растений действуют подобно пружинам. Они способны возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки. Каждый видел, как вновь поднимается трава, после того как по ней прошел человек.

  • Перечислите мне органоиды клетки, которые вы увидели на рисунке.

Опорой частям растения, рост которых завершен, также служит механическая ткань, однако зрелые клетки этой ткани мертвые. К ним относят лубяные и древесные волокна — длинные тонкие клетки, собранные в тяжи или пучки.

  • Какие органоиды присутствуют в мертвых клетках механических тканей?
  • Волокна придают прочность стеблю.
  • Скажите мне в каких частях растения можно найти короткие мертвые клетки механической ткани (их называют каменистыми)?

Образуют семенную кожуру, скорлупу орехов), косточки плодов, придают мякоти груш крупитчатый характер.

  • Посмотрите, какие интересные факты из жизни растений Вы можете прочитать в биологическом блокноте на стр. 36?

Итак, давайте подведем итог по механическим тканям:

  • Какие бывают виды механической ткани?
  • В каких органах растения находятся живые механические ткани?
  • Где находятся каменистые клетки?
  • В чем заключается функция механической ткани?

Мы с Вами изучаем ткани растений, давайте представим себе, что мы…

Осенние листочки лежали на траве
И ветер, разбойник подул во дворе
Листья взлетели и стали кружить
Кружили, летели,
Устали и сели. (садятся на места).

Итак, продолжим знакомство с тканями растений.

  • Скажите мне с какой еще тканью растения мы должны познакомиться сегодня на уроке?

Б) Во всех частях растения находятся проводящие ткани.

  • В чем заключается роль проводящей ткани?

Проводящие ткани — растительные ткани организма, служащие для транспорта воды, минеральных и органических веществ.
Они обеспечивают перенос воды и растворенных в ней веществ.

  • Какие среды жизни Вы знаете?
  • В каких средах жизни находится тело наземных растений?
  • Каким образом растение будет осуществлять процесс питания?
  • Как поступает вода и минеральные вещества из корня к листьям?
  • Какие вещества образуются в процессе фотосинтеза?
  • На какие нужды растения тратятся эти вещества?
  • Почему растворенные органические вещества и минеральные вещества не смешиваются?

Проводящие ткани сформировались у растений в результате приспособления к жизни на суше. Тело наземных растений находится в двух средах жизни — наземно-воздушной и почвенной. В связи с этим возникли две проводящие ткани – древесина и луб.
По древесине в направлении снизу вверх (от корней к листьям) поднимаются вода и растворенные в ней минеральные соли.
Давайте посмотрим, как это происходит в природе.

  • Вы просмотрели анимацию. Кто мне может дать определение древесине?

Поэтому древесину называют водопроводящей тканью.
Древесина – проводящая ткань растений, состоящая из сосудов, образованных стенками мертвых клеток.

Луб — это внутренняя часть коры.
По лубу в направлении сверху вниз (от листьев к корням) передвигаются органические вещества.
Древесина и луб образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все его части.

Главные проводящие элементы древесины — сосуды. Они представляют собой длинные трубки, образованные стенками мертвых клеток. Сначала клетки были живыми и имели тонкие растяжимые стенки. Затем стенки клеток одревеснели, живое содержимое погибло. Поперечные перегородки между клетками разрушились, и образовались длинные трубки. Они состоят из отдельных элементов и похожи на бочонки без дна и крышки. По сосудам древесины свободно проходит вода с растворенными в ней веществами.
Проводящие элементы луба — живые вытянутые клетки. Они соединяются концами и образуют длинные ряды клеток — трубки. В поперечных стенках клеток луба имеются мелкие отверстия (поры). Такие стенки похожи на сито, поэтому трубки называют ситовидными.
По ним передвигаются растворы органических веществ от листьев ко всем органам растения. Луб — проводящая ткань растений, состоящая из тонкостенных живых клеток, образующих длинные ряды (ситовидные трубки).
Посмотрите какие интересные факты из жизни растений Вы можете прочитать в биологическом блокноте на стр. 37?

Работа с тестом учебника стр. 36

Фронтальная беседа с классом по вопросам стр. 35 и стр. 36.

Вопрос к классу

Работа с ключевыми словами.

Вопрос к классу.

Просмотр анимации: «Месторасположение механических тканей»

Работа с учебником на стр. 36 рис. 3.8. «Строение клеток живой механической ткани (поперечный срез)».

Работа с учебником на стр. 36 рис. 3.10. «Мертвые клетки механической ткани (поперечный разрез)».

Вопрос к классу
Просмотр анимации: «Примеры механических тканей».
Вопрос к классу.

Работа с учебником рис 3.9. стр. 36
Просмотр анимации: «Расположение мертвой механической ткани».
Работа с рубрикой: «Биологический блокнот».

Беседа с учащимися и поэтапное заполнение схемы № 1 «Механические ткани» на доске и в тетради.

Физкультминутка (расслабляющая пауза): в целях здоровьесбережения и эмоциональной разрядки.

Вопрос к классу.

Вопрос к классу.

Вопрос к классу.

Просмотр анимации: «Движение воды и минеральных веществ»

Работа с ключевыми словами.

Просмотр анимации: «Движение органических веществ по лубу»

Рассказ учителя с поэтапным заполнением схемы № 2 «Проводящая ткань» на доске и в тетради.

Работа с рис. 3.11 «Строение сосудов древесины» на стр. 37.

Работа с рисунком 3.12 «Строение ситовидной трубки (продольный разрез) стр. 37

Работа с ключевыми словами.

Работа с рубрикой: «Биологический блокнот».

1) Определите тип ткани по описанию, приведенному ниже.
Эта ткань характерна для растений. Клетки ее живые. Их форма — вытянутая. Соседние клетки соединены друг с другом, стенки между ними похожи на сито, за что и получили свое название. По клеткам этой ткани происходит передвижение органических веществ от листьев ко всем тканям и органам растения.
Название ткани: ___________________________.
Название клеток: __________________________.

2) Рассмотрите фотографии и ответьте на вопросы.

Какой тканью образованы покровы органов растений, представленных на фотографиях?
————————————————————
Какие функции выполняет эта ткань?
Живыми или мертвыми клетками образована эта ткань?
Фотографии органов каких растений могли бы дополнить иллюстративный ряд для этого задания?

3) В рабочих листах выполните задания 1- 4, которые предполагают один вариант ответа. 5 задание предполагает два варианта ответа.

Будьте внимательны и каждое задание выполняйте самостоятельно. Желаю Вам успеха!

1. Ткань, придающая прочность и опору органам растения:

а) покровная
б) проводящая
в) механическая

2. Передвижение воды с минеральными солями в растении происходит:

а) по древесине
б) по лубу

3. Передвижение органических веществ в растении происходит:

а) по древесине
б) по лубу

4. Стеблю растения придают прочность:

а) ситовидные трубки проводящей ткани
б) волокна механической ткани
в) сосуды проводящей ткани

5. Волокна, каких растений человек использует в своей жизни:

а) льна
б) джута
в) крапивы
г) ромашки

Ответы: 1 – в, 2 – а, 3 – б, 4 – б, 5 – а, б.

Вы выполнили тест? Прошу Вас проверить правильность выполнения данного задания. Проверили?
Выставите оценку, исходя из следующих параметров:

«5» – все правильно (100%)
«4» – 1-2 ошибки (80 – 60%)
«3» – 3 ошибки (50 – 30%)
«2» – 4 и более ошибок (менее 20%)

Выполнение задания в тетради-тренажере с. 26 № 2

Выполнение задания в тетради-тренажере с. 26 № 2

Выполнение теста на листах (один остается у ученика для самооценки, второй затем проверяется учителем для проверки объективности оценки) и за компьютером.

Запись домашнего задания на доске и в дневнике.

Вернемся к вопросам, которые были поставлены в начале урока. Мы ответили на них?
Учитель подводит учащихся к выводу по уроку:
В живых организмах прослеживается связь строения и его функции.
Выставление оценки всем учащимся, учитывая индивидуальную работу, фронтальную работу во время беседы, оценки по тесту.

Вопрос к классу.

Формулировка вывода по уроку.

Вопросы рефлексии:
Мы начали заниматься по новому учебнику. Чем он отличается от других учебников? Нашим гостям будет интересно узнать Ваше мнение. Необходимы ли были для объяснения материала электронного приложения, или можно было изучить данную тему, пользуясь только учебником?
Понравился ли вам сегодняшний урок? Если да, то чем? Выберите из карточек ту, которой соответствует ваше эмоциональное настроение именно сейчас. В завершении предложить ребятам поблагодарить друг друга за успешное сотрудничество торжественным рукопожатием.
Всем спасибо. Урок закончен.

Вывод об эмоциональном состоянии учеников после урока

Проводящая ткань — это… Что такое Проводящая ткань?

Проводящая ткань

Проводящая ткань осуществляет передвижение растворённых питательных веществ по растению. У многих высших растений она представлена проводящими элементами (сосудами, трахеидами и ситовидными трубками). В стенках проводящих элементов есть поры и сквозные отверстия, облегчающие передвижение веществ от клетки к клетке. Проводящая ткань образует в теле растения непрерывную разветвлённую сеть, соединяющую все его органы в единую систему — от тончайших корешков до молодых побегов, почек и кончиков листа.

Происхождение

Учёные считают, что возникновение тканей связано в истории Земли с выходом растений на сушу. Когда часть растения оказалась в воздушной среде, а другая часть (корневая) — в почве, появилась необходимость доставки воды и минеральных солей от корней к листьям, а органических веществ-от листьев к корням. Так в ходе эволюции растительного мира возникло два типа проводящих тканей — древесина и луб. По древесине (по трахеидам и сосудам) вода с растворёнными минеральными веществам поднимается от корней к листьям — это водопроводящий, или восходящий, ток. По лубу (по ситовидным трубкам) образовавшиеся в зелёных листьях органические вещества поступают к корням и другим органам растения — это нисходящий ток.

Значение

Проводящие ткани растений-это ксилема (древесина) и флоэма (луб). По ксилеме (из корня в стебель) идёт восходящий ток воды с растворёнными в ней минеральными солями. По флоэме — более слабый и медленный ток воды и органических веществ.

Значение древесины

Ксилема, по которой идёт сильный и быстрый восходящий ток, образована мёртвыми, разными по величине клетками. Цитоплазмы в них нет, стенки одревеснели и снабжены многочисленными порами. Представляют собой цепочки из прилегающих друг к другу длинных мёртвых водопроводящих клеток. В местах соприкосновения у них имеются поры, по которым и передвигаются из клетки в клетку по направлению к листьям. Так устроены трахеиды. У цветковых растений появляются и более совершенные проводящие ткани-сосуды. В сосудах поперечные стенки клеток в большей или меньшей степени разрушаются, и представляют собой полые трубки. Таким образом, сосуды — это соединения многих мёртвых трубчатых клеток, называемых члениками. Располагаясь друг над другом, они образуют трубочку. По таким сосудам растворы передвигаются ещё быстрее. Помимо цветковых, другие высшие растения имеют только трахеиды.

Значение луба

В силу того, что нисходящий ток более слабый, клетки флоэмы могут оставаться живыми. Они образуют ситовидные трубки — их поперечные стенки густо пронизаны отверстиями. Ядер в таких клетках нет, но они сохраняют живую цитоплазму. Ситовидные трубки остаются живыми недолго, чаще 2-3 года, изредка — 10-15 лет. На смену им постоянно образуются новые.

Растительные ткани — Bio-Lessons




Группы клеток, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов. Разные органы растений вместе образуют единый организм:

группа клеток —> ткань —> орган —> организм

У растений различают 6 видов тканей: образовательную, покровную, основную, опорную, проводящую и выделительную.

1. Образовательная ткань находится на верхушке побега и на верхушке корня (рис.1). Ее клетки плотно прилегают друг к другу. У них тонкие оболочки. За счет деления клеток растения растут. Рост побега в длину и разрастание листьев, утолщение стеблей и корней, восстановление поврежденных мест деревьев — функции образовательной ткани. Из клеток образовательной ткани образуются все другие виды тканей.

Со временем клетки утрачивают способность делиться. Они становятся клетками постоянных тканей, таких как покровные, основные, проводящие и др.

 

Рис.1 Образовательная ткань

2. Покровная ткань формируется на поверхности органов (рис.2). Она представлена кожицей, пробкой и коркой. Защищает растения от высыхания, солнечных ожогов, неблагоприятных условий внешней среды.

Клетки кожицы — эпидермис — образуются на всех молодых органах растений. Эпидермис обеспечивает газообмен, испарение, всасывание, предохраняет органы растений от высыхания. Но для зимующих растений это ненадежная защита. Вместо него перед наступлением зимы образуется пробка. Эта многослойная ткань состоит из мертвых, плотно прилегающих друг к другу клеток. Она защищает растения.

Корка — это наружная часть коры. Как и пробка, она состоит из мертвых клеток и защищает стволы и ветви от излишнего испарения, перегрева, вымерзания, ожога солнечными лучами, объедания животными.

Рис.2 Покровная ткань

3.Основная ткань состоит из живых клеток и образует основу всех органов растения (рис.3).

В зависимости от функции она подразделяется на фотосинтезирующую и запасающую.

Клетки фотосинтезирующей ткани содержат хлоропласты. В них осуществляется фотосинтез. Основная масса этой ткани сосредоточена в листьях, меньшая часть — в молодых зеленых стеблях.

Запасающая ткань плодов, семян, стеблей, луковиц, листьев, корнеплодов, корневищ участвует в накоплении питательных веществ, которые необходимы прежде всего многолетним растениям.

Часть клеток основной ткани служит для запасания воды. Водоносная ткань содержится в основном в стеблях и листьях растений пустынных мест обитания и солончаков, например в стеблях кактусов или листьях алоэ.

Воздухоносная ткань рыхлая. У нее хорошо развиты межклеточные пространства (межклетники), в которые проникает воздух. Особенно хорошо они сформированы у растений, произрастающих в воде (водные и болотные) и на глинистой почве. По воздухоносным межклетникам кислород доставляется к тем частям растения, связь которых с атмосферой затруднена.

Рис.3 Основная ткань

4.Опорная, или механическая, ткань выполняет у растений функцию каркаса, опоры (рис.4). Она находится в стеблях, листьях и плодах растений. Опорная ткань придает упругость и прочность всем органам растений. Поэтому при сильном ветре не ломаются хрупкие стебли, не разрываются большие листовые пластинки и листья не срываются с деревьев.

Рис.4 Опорная (механическая) ткань

В мякоти плодов груши, айвы, рябины, в семенах пальмы, в косточках вишни, сливы, абрикоса, персика встречаются каменистые клетки. Они тоже являются опорной тканью.

В органах молодых растений опорная ткань развивается не сразу. Например, косточки незрелых фруктов — сливы, вишни, абрикоса — мягкие, беловатого цвета. По мере созревания плодов их оболочка темнеет и становится твердой. Семена от повреждений защищает опорная ткань, состоящая сначала из живых клеток. Позже они теряют цитоплазму, стенки утолщаются и древеснеют.

В размещении механической ткани в растительных органах существует особая закономерность. Изучая ее, человек учится у растений создавать прочные, экономичные, радующие глаз здания, башни, мосты, которые к тому же будут естественно вписываться в окружающую среду.

5. Функции проводящей ткани заключаются в проведении воды и питательных веществ из одного органа растения в другой. Она состоит из двух частей (рис.5). Одна часть — ксилема, или древесина, — обеспечивает восходящий поток и доставляет воду и минеральные соли от корней в надземную часть растения. Клетки древесины представляют собой полые трубки (сосуды) с одеревеневшими мертвыми стенками. В сосудах имеются отверстия, через которые вдоль всего сосуда осуществляется движение жидкости. Другая часть — флоэма, или луб, — обеспечивает нисходящий поток, т. е. проведение образовавшихся в листьях органических веществ в подземные органы. В состав луба входят ситовидные трубки и клетки-спутницы. Луб и древесина расположены в стебле, корне, жилках листьев.

Рис.5 Ксилема. Флоэма.

Органические вещества, образованные в листьях, доставляются к стеблям, корням, точкам роста, плодам, семенам по ситовидным трубкам (рис.6). Клетки ситовидных трубок живые. В поперечных перегородках члеников ситовидных трубок имеется большое количество мелких отверстий, как в сите. У растений элементы проводящей, опорной и запасающей тканей образуют проводящие, или сосудисто-волокнистые, пучки. Они хорошо видны в листьях в виде жилок, распространены в стебле, корнях и плодах.

Рис.6 Проводящая ткань

Осенью отверстия перегородок ситовидных трубок затягиваются мозолистым веществом, и ток органических веществ по трубке прекращается. Растение впадает в состояние покоя. Весной мозолистое вещество растворяется, и ток по ситовидным трубкам возобновляется. Проводящая ткань осуществляет связь между корнем и побегом.

6. Выделительная ткань. Известно, что у растений нет специальных выделительных органов, как у животных. Но выделительные ткани есть у большинства растений. Ими представлены смоляные и эфирно-масляные ходы, железы, железистые волоски (рис. 7). нектарники и т. д. Растения выделяют ароматические и сахаристые вещества, привлекающие насекомых-опылителей. Эфирные масла защищают растения от поедания травоядными животными.

Рис.7 Выделительная ткань

Группы клеток, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей построены органы и системы органов. Разные органы растений вместе образуют единый организм. Рост побега в длину и разрастание листьев, утолщение стеблей и корней, восстановление поврежденных мест деревьев функции образовательной ткани. Из клеток образовательной ткани образуются все другие виды тканей. Покровная ткань защищает растения от высыхания, солнечных ожогов, неблагоприятных условий внешней среды. Основная ткань состоит из живых клеток и образует основу всех органов растения. Опорная, или механическая, ткань выполняет у растений функцию каркаса, опоры.
Функции проводящей ткани заключаются в проведении воды и питательных веществ из одного органа растения в другой. У растений нет специальных выделительных органов. Но выделительные ткани есть у большинства растений. Ими представлены смоляные и эфирно-масляные ходы, железы, железистые волоски.

 


Биологический русско-английский глоссарий

Ткань — tissue |ˈtɪʃuː|

Тест на тему: «Растительные ткани»

Лимит времени: 0

0 из 15 заданий окончено

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15

Информация

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Правильных ответов: 0 из 15

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат

 

 
Ваш результат

 

 
максимум из 20 баллов
Место Имя Записано Баллы Результат
Таблица загружается
Нет данных
Ваш результат был записан в таблицу лидеров
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  1. С ответом
  2. С отметкой о просмотре
  1. Задание 1 из 15

    Группы клеток, сходные по строению, происхождению и выполняемым функциям

  2. Задание 2 из 15

    Разные органы растений вместе образуют

  3. Задание 3 из 15

    Ткань располагающаяся на верхушке побега и на верхушке корня

  4. Задание 4 из 15

    Ткань формируемая на поверхности органов, представлена кожицей, пробкой и коркой

  5. Задание 5 из 15

    Ткань, выполняющая у растений функцию каркаса, опоры

  6. Задание 6 из 15

    Ткань, состоящая из живых клеток и образующая основу всех органов растения

  7. Задание 7 из 15

    Смоляные и эфирно-масляные ходы, железы, железистые волоски, нектарники характерны для ткани

  8. Задание 8 из 15

    Обеспечивает восходящий поток и доставляет воду и минеральные соли от корней в надземную часть растения

  9. Задание 9 из 15

    Обеспечивает нисходящий поток, т. е. проведение образовавшихся в листьях органических веществ в подземные органы

  10. Задание 10 из 15

    Ткань, подразделяемая на фотосинтезирующую и запасающую

  11. Задание 11 из 15

    Образовательная ткань обеспечивает

  12. Задание 12 из 15

    Функции, характерные для покровной ткани

  13. Задание 13 из 15

    Характерно для основной ткани

  14. Задание 14 из 15

    Для опорной или механической ткани характерно

  15. Задание 15 из 15

    Особенности строения проводящей ткани

    • обеспечивает восходящий и нисходящий поток
    • защищает стволы и ветви от излишнего испарения
    • содержится в мякоти плодов груши, айвы, рябины, в семенах пальмы, в косточках вишни, сливы, абрикоса
    • защищает от перегрева, вымерзания, ожога солнечными лучами, объедания животными
    • обеспечивает газообмен, испарение, всасывание, предохраняет органы растений от высыхания
    • состоит из ксилемы и флоэмы
    • расположена в стебле, корне, жилках листьев




Источники:

Биология, 6 класс; Р.Алимкулова, А.Аметов, Ж.Кожантаева, К.Кайым ,К.Жумагулова. — Алматы «Атамұра» 2015

Биология Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники; Учебник для 6-7 классов средней школы. В.А.Корчагина, Москва «Просвещение» 1993 г.

Терминология на английском языке: wooordhunt.ru

Видеоматериалы: InternetUrok.ru

Механические и проводящие ткани растений

Огромное значение в жизни наземных растений играют механические и проводящие ткани.

Механические ткани

Каждый наблюдал, как тонкая соломина, поддерживая тяжелый колос, раскачивается на ветру, но не ломается.

Прочность придают растению механические ткани Они служат опорой тем органам, в которых находятся. Клетки механических тканей имеют утолщенные оболочки.

В листьях и других органах молодых растений клетки механической ткани живые. Такая ткань располагается отдельными тяжами под покровной тканью стебля и черешков листьев, окаймляет жилки листьев. Клетки живой механической ткани легко растяжимы и не мешают расти той части растения, в которой находятся. Благодаря этому органы растений действуют подобно пружинам. Они способны возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки. Каждый видел, как вновь поднимается трава, после того как по ней прошел человек.

Опорой частям растения, рост которых завершен, также служит механическая ткань, однако зрелые клетки этой ткани мертвые. К ним относят лубяные и древесные волокна — длинные тонкие клетки, собранные в тяжи или пучки. Волокна придают прочность стеблю. Короткие мертвые клетки механической ткани (их называют каменистыми) образуют семенную кожуру, скорлупу орехов, косточки плодов, придают мякоти груш крупитчатый характер.

Проводящие ткани

Во всех частях растения находятся проводящие ткани. Они обеспечивают перенос воды и растворенных в ней веществ.

Проводящие ткани сформировались у растений в результате приспособления к жизни на суше. Тело наземных растений находится в двух средах жизни — наземно-воздушной и почвенной. В связи с этим возникли две проводящие ткани — древесина и луб. По древесине в направлении снизу вверх (от корней к листьям) поднимаются вода и растворенные в ней минеральные соли. Поэтому древесину называют водопроводящей тканью. Луб — это внутренняя часть коры. По лубу в направлении сверху вниз (от листьев к корням) передвигаются органические вещества. Древесина и луб образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все его части.

Главные проводящие элементы древесины — сосуды. Они представляют собой длинные трубки, образованные стенками мертвых клеток. Сначала клетки были живыми и имели тонкие растяжимые стенки. Затем стенки клеток одревеснели, живое содержимое погибло. Поперечные перегородки между клетками разрушились, и образовались длинные трубки. Они состоят из отдельных элементов и похожи на бочонки бон дин и крышки. По сосудам древесины свободно проходит вода с растворенными в ней веществами.

Проводящие элементы луба живые вытянутые клетки. Они соединяются концами и образуют длинные ряды клеток — трубки. В поперечных стенках клеток луба имеются мелкие отверстия (поры). Такие стенки похожи на сито, поэтому трубки называют ситовидными. По ним передвигаются растворы органических веществ от листьев ко всем органам растения.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.

Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Урок по биологии «Механические и проводящие ткани растений»

1 – 3 мин. I. Организационный момент – 3 мин.

Приветствие, сообщение темы урока, психологический настрой на работу.
Ребята, чтобы нам эффективно потрудиться на данном уроке, необходимо настроиться на работу. Посмотрите на доску. Там написан эпиграф к нашему уроку. Давайте его хором прочтем.
«Не стыдно не знать,
Стыдно не учиться»

– Как вы понимаете данное высказывание?
– Вы с ним согласны?
Так давайте сегодняшний наш урок мы проведем под этим девизом.
Перед вами на столах лежат цветные карточки: красная, синяя, зелёная.
Посмотрите на них внимательно и выберите ту, которой соответствует ваше эмоциональное настроение именно сейчас. Красный цвет – вы полны энергии, готовы активно работать. Зелёныё цвет – вы спокойны. Синий цвет – вы испытываете чувство тревоги, беспокойства.
Итак, не будем терять время и перейдем к работе. Запишем сегодняшнее число.
Обратите внимание на тему урока (на доске).
Как вы думаете, чем мы будем сегодня заниматься на уроке? (Ставят цель урока)

 

Вступительное слово учителя

 

 

Вопрос к классу

 

Учитель делает вывод о психологическом состоянии учащихся.

Создание проблемной ситуации.

20 – 23 мин. II. Изучение нового материала

Откройте свои учебники и прочитайте мне основные вопросы, которые нам предстоит изучить сегодня на уроке:

  • Какое строение имеет ткань, выполняющая опорную функцию у растений.
  • Как устроены ткани растений, по которым передвигаются вода и питательные вещества.

Для того чтобы Вам было легче усвоить новый материал, вспомните из ранее изученного и ответьте на мои вопросы:

  • Что такое ткань?
  • Какие ткани растений вы уже знаете?
  • Какие функции выполняют покровные ткани?
  • Как устроены устьица?
  • Какие функции они выполняют?

Каждый наблюдал, как тонкая соломина, поддерживая тяжелый колос, раскачивается на ветру, но не ломается.

  • Скажите за счет чего это происходит?

Огромное значение в жизни наземных растений играют механические ткани.
А) Прочность придают растению механические ткани.
Механические ткани — опорные ткани растения, обеспечивающие его прочность (медиаобъект из словаря).
Они служат опорой тем органам, в которых находятся. Клетки механических тканей имеют утолщенные оболочки.

  • В каких органах растения могут находится механические ткани?

В листьях и других органах молодых растений клетки механической ткани живые. Такая ткань располагается отдельными тяжами под покровной тканью стебля и черешков листьев, окаймляет жилки листьев.
Клетки живой механической ткани легко растяжимы и не мешают расти той части растения, в которой находятся.
Благодаря этому органы растений действуют подобно пружинам. Они способны возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки. Каждый видел, как вновь поднимается трава, после того как по ней прошел человек.

  • Перечислите мне органоиды клетки, которые вы увидели на рисунке.

Опорой частям растения, рост которых завершен, также служит механическая ткань, однако зрелые клетки этой ткани мертвые. К ним относят лубяные и древесные волокна — длинные тонкие клетки, собранные в тяжи или пучки.

  • Какие органоиды присутствуют в мертвых клетках механических тканей?
  • Волокна придают прочность стеблю.
  • Скажите мне в каких частях растения можно найти короткие мертвые клетки механической ткани (их называют каменистыми)?

Образуют семенную кожуру, скорлупу орехов), косточки плодов, придают мякоти груш крупитчатый характер.

  • Посмотрите, какие интересные факты из жизни растений Вы можете прочитать в биологическом блокноте на стр. 36?

Итак, давайте подведем итог по механическим тканям:

  • Какие бывают виды механической ткани?
  • В каких органах растения находятся живые механические ткани?
  • Где находятся каменистые клетки?
  • В чем заключается функция механической ткани?

Мы с Вами изучаем ткани растений, давайте представим себе, что мы…

Осенние листочки лежали на траве
И ветер, разбойник подул во дворе
Листья взлетели и стали кружить
Кружили, летели,
Устали и сели. (садятся на места).

Итак,  продолжим знакомство с тканями растений.

  • Скажите мне с какой еще тканью растения мы должны познакомиться сегодня на уроке?

Б) Во всех частях растения находятся проводящие ткани.

  • В чем заключается роль проводящей ткани?

Проводящие ткани — растительные ткани организма, служащие для транспорта воды, минеральных и органических веществ.
Они обеспечивают перенос воды и растворенных в ней веществ.

  • Какие среды жизни Вы знаете?
  • В каких средах жизни находится тело наземных растений?
  • Каким образом растение будет осуществлять процесс питания?
  • Как поступает вода и минеральные вещества из корня к листьям?
  • Какие вещества образуются в процессе фотосинтеза?
  • На какие нужды растения тратятся эти вещества?
  • Почему растворенные органические вещества и минеральные вещества не смешиваются?

Проводящие ткани сформировались у растений в результате приспособления к жизни на суше. Тело наземных растений находится в двух средах жизни — наземно-воздушной и почвенной. В связи с этим возникли две проводящие ткани – древесина и луб.
 По древесине в направлении снизу вверх (от корней к листьям) поднимаются вода и растворенные в ней минеральные соли.
Давайте посмотрим, как это происходит в природе.

  • Вы просмотрели анимацию. Кто мне может дать определение древесине?

 Поэтому древесину называют водопроводящей тканью.
Древесина – проводящая ткань растений, состоящая из сосудов, образованных стенками мертвых клеток.

Луб — это внутренняя часть коры.
По лубу в направлении сверху вниз (от листьев к корням) передвигаются органические вещества.
Древесина и луб образуют в теле растения непрерывную разветвленную систему, соединяющую все его части.

Главные проводящие элементы древесины — сосуды. Они представляют собой длинные трубки, образованные стенками мертвых клеток. Сначала клетки были живыми и имели тонкие растяжимые стенки. Затем стенки клеток одревеснели, живое содержимое погибло. Поперечные перегородки между клетками разрушились, и образовались длинные трубки. Они состоят из отдельных элементов и похожи на бочонки без дна и крышки. По сосудам древесины свободно проходит вода с растворенными в ней веществами.
Проводящие элементы луба — живые вытянутые клетки. Они соединяются концами и образуют длинные ряды клеток — трубки. В поперечных стенках клеток луба имеются мелкие отверстия (поры). Такие стенки похожи на сито, поэтому трубки называют ситовидными.
 По ним передвигаются растворы органических веществ от листьев ко всем органам растения. Луб —  проводящая ткань растений, состоящая из тонкостенных живых клеток, образующих длинные ряды (ситовидные трубки).
Посмотрите какие интересные факты из жизни растений Вы можете прочитать в биологическом блокноте на стр. 37?

 

Работа с тестом учебника стр. 36

 

 

Фронтальная беседа с классом по вопросам стр. 35 и стр. 36.

 

Рассказ учителя

 

Вопрос к классу

Работа с ключевыми словами.

 

Вопрос к классу.

Просмотр анимации: «Месторасположение механических тканей»

 

Работа с учебником на стр. 36 рис. 3.8. «Строение клеток живой механической ткани (поперечный срез)».

Рассказ учителя

Работа с учебником на стр. 36 рис. 3.10. «Мертвые клетки механической ткани (поперечный разрез)».

Вопрос к классу
Просмотр анимации: «Примеры механических тканей».
Вопрос к классу.

Работа с учебником рис 3.9. стр. 36
Просмотр анимации: «Расположение мертвой механической ткани».
Работа с рубрикой: «Биологический блокнот».

Беседа с учащимися и поэтапное заполнение схемы № 1 «Механические ткани» на доске и в тетради.

 

 

 

 

 

 

 Физкультминутка (расслабляющая пауза): в целях здоровьесбережения и эмоциональной разрядки.

 

 

Вопрос к классу.

 

Вопрос к классу.

Рассказ учителя

 

Вопрос к классу.

 

 

Рассказ учителя.

 

Просмотр анимации: «Движение воды и минеральных веществ»

Работа с ключевыми словами.

 

Просмотр анимации: «Движение органических веществ по лубу»

 

Рассказ учителя с поэтапным заполнением схемы № 2 «Проводящая ткань» на доске и в тетради.

 

Работа с рис. 3.11 «Строение сосудов древесины» на стр. 37.

Работа с рисунком 3.12 «Строение ситовидной трубки (продольный разрез) стр. 37

Работа с ключевыми словами.

 

Работа с рубрикой: «Биологический блокнот».

10 – 13 мин
3 мин.

 

 

6 мин.

 

 

 

 

4 мин.

III. Закрепление:

1) Определите тип ткани по описанию, приведенному ниже.
Эта ткань характерна для растений. Клетки ее живые. Их форма — вытянутая. Соседние клетки соединены друг с другом, стенки между ними похожи на сито, за что и получили свое название. По клеткам этой ткани происходит передвижение органических веществ от листьев ко всем тканям и органам растения.
Название ткани: ___________________________.
Название клеток:  __________________________.

2) Рассмотрите фотографии и ответьте на вопросы.

Какой тканью образованы покровы органов растений, представленных на фотографиях?
————————————————————
Какие функции выполняет эта ткань?
Живыми или мертвыми клетками образована эта ткань?
Фотографии органов каких растений могли бы дополнить иллюстративный ряд для этого задания?

3) В рабочих листах выполните задания 1- 4, которые предполагают один вариант ответа. 5 задание предполагает два  варианта ответа.

Будьте внимательны и каждое задание выполняйте самостоятельно. Желаю Вам успеха!

1. Ткань, придающая прочность и опору органам растения:

а) покровная
б) проводящая
в) механическая

2. Передвижение воды с минеральными солями в растении происходит:

а) по древесине
б) по лубу

3. Передвижение органических веществ в  растении происходит:

а) по древесине
б) по лубу

4. Стеблю растения придают прочность:

а) ситовидные трубки проводящей ткани
б) волокна механической ткани
в) сосуды проводящей ткани

5. Волокна, каких растений человек использует в своей жизни:

а) льна
б) джута
в) крапивы
г) ромашки

Ответы: 1 – в, 2 – а, 3 – б, 4 – б, 5 – а, б.

Вы выполнили тест? Прошу Вас проверить правильность выполнения данного задания. Проверили?
Выставите оценку, исходя из следующих параметров:

«5» – все правильно (100%)
«4» – 1-2 ошибки (80 – 60%)
«3» – 3 ошибки (50 – 30%)
«2» – 4 и более ошибок (менее 20%)

 

Выполнение задания в тетради-тренажере с. 26 № 2

 

 

Выполнение задания в тетради-тренажере с. 26 № 2

 

 

 

Выполнение теста на листах (один остается у ученика для самооценки, второй затем проверяется учителем для проверки объективности оценки) и за компьютером.

Ботаника онлайн: Поддерживающие ткани — Проводящие ткани

Ботаника онлайн: Поддерживающие ткани — Проводящие ткани — Сосудистые ткани

Ботаника онлайн 1996-2004. Никаких дальнейших обновлений, только исторический документ ботанической науки !


Сосудистый Ткани


Сосудистые ткани не только выполняют опорные функции. Их проводящие функции более важны. Они состоят из водопроводящая ксилема и Пищевая проводящая Флоэма .Только ксилема по-прежнему выполняет вспомогательные функции. Ксилема и флоэма объединены в структуру, которая называется сосудистый пучок .


Сосудистые ткани транспортируют воду, растворенные соли, продукты фотосинтез (ассимиляции), регуляторы роста, такие как фитогормоны и, наконец, что не менее важно, вредные вещества и паразиты, такие как вирусы или микоплазмы. Это обычно различают элементы водного поведения, ксилемы и ассимилированных поведение, флоэма .Оба объединены в сосудистых пучков . Сосудистые пучки содержат в основном мертвые клетки. В отличие от всех остальных ткани актуальной темы, флоэмы, которая будет рассмотрена здесь вместе с ксилемой не имеет опорной функции как бы то ни было.

Одревесневшие клеточные стенки элементов ксилемы в настоящее время будет называться, упрощенно, деревом. Они могут длиться тысячи лет. Их окаменевшие состояния являются идеальным свидетельством первого появления и последовательное распространение крупных таксономических групп наземных растения.

Настоящие сосудистые пучки дают имя особенность сосудистых растений (Trachaeophtes: Pteridophytes и фанероигры). Таллофиты имеют при самые первые признаки проводящей системы, которая не гомологична соответствующие ткани сосудистых растений. Примитивные вариации проводящие элементы появляются и во мхах.

Встречающиеся типы клеток и расположение сосудистые пучки в побегах и корнях — надежные признаки для характеристики отдельных классов растений.Ксилема почти всех покрытосеменных содержит три типа клеток:

деревянные сосуды
трахеид и
уже упомянутые волокна ксилемы.

У большинства голосеменных отсутствуют древесные сосуды. Несколько исключения указывают на родство голосеменных и покрытосеменные. Сосудистые пучки однодольных, кажется, проходят через стрелять безо всякого очевидного порядка, в то время как двудольные и многие другие голосеменные растения расположены периферическими кольцами. Ксилема и флоэма — это разделенные меристематической тканью, сосудистые камбий.Предоставляет средства для вторичного роста. Сосудистый пучки птеридофитов и корни цветковые растения расположены в центре.


© Peter v. Sengbusch — Impressum

Растительные ткани | Биология II

Рис. 1. Что это за абстрактный узор? Это просто случайное художественное произведение? Это изображение узора из пузырьков? Вы бы поверили, что это часть растения? На самом деле это центральная часть стержневого корня моркови. И все это клетки.Клетки, которые собрались вместе, чтобы сформировать ткань с определенной функцией. Как вы думаете, какова основная функция ткани корня растения?

Растительные ткани

Как и все животные, ваше тело состоит из четырех типов тканей: эпидермальной, мышечной, нервной и соединительной. Растения тоже состоят из тканей, но неудивительно, что их очень разный образ жизни происходит из разных видов тканей. Все три типа растительных клеток встречаются в большинстве растительных тканей. Три основных типа тканей растений — это кожные, наземные и сосудистые ткани.

Кожная ткань

Кожная ткань покрывает внешнюю часть растения одним слоем клеток, который называется эпидермисом . Вы можете представить эпидермис как кожу растения. Он опосредует большинство взаимодействий между растением и окружающей средой. Эпидермальные клетки выделяют восковое вещество, называемое кутикулой , , которое покрывает, делает водонепроницаемыми и защищает надземные части растений. Кутикула помогает предотвратить потерю воды, ссадины, инфекции и повреждение от токсинов.

Эта ткань включает несколько типов специализированных клеток. Клетки дорожного покрытия, большие паренхимные клетки неправильной формы, в которых отсутствуют хлоропласты, составляют большую часть эпидермиса. Внутри эпидермиса тысячи пар шлеренхимных клеток в форме бобов набухают и сжимаются под действием осмоса, открывая и закрывая устьиц , крошечные поры, которые контролируют обмен кислорода и углекислого газа и выделение водяного пара. На нижней поверхности некоторых листьев содержится до 100 000 устьиц на квадратный сантиметр.

Рис. 2. Эпидермис Arabidopsis показывает как выстилки (A), так и устьицы, состоящие из замыкающих клеток склеренхимы (B), которые контролируют потерю воды и газообмен.

Земляная ткань

Наземная ткань составляет большую часть внутренней части растения и выполняет основные метаболические функции. Наземная ткань стеблей обеспечивает поддержку и может хранить пищу или воду. Молотые ткани корней также могут хранить пищу.

Сосудистая ткань

Рисунок 3.Связки ксилемы и флоэмы проходят через наземную ткань внутри стебля сельдерея. Какую функцию выполняют эти ткани?

Сосудистая ткань проходит через наземную ткань внутри растения. Ваше тело смогло вырасти из одной клетки до, возможно, 100 триллионов клеток, потому что через 21 день после оплодотворения крошечное сердечко начало перекачивать кровь через ваше крошечное «я» — и с тех пор не останавливается. Перекачиваемая им кровь переносит воду, кислород и питательные вещества к каждой из ваших триллионов клеток и удаляет CO 2 и другие отходы.Конечно, у растений нет сердца, но у них есть сосуды, которые транспортируют воду, минералы и питательные вещества через растение. Эти сосуды представляют собой сосудистую ткань и состоят из ксилемы и флоэмы . Ксилема и флоэма упакованы вместе в связки, как показано на рисунке 3.

Сводка

  • Три типа растительных клеток находятся в каждом из основных типов растительных тканей: кожных, земных и сосудистых тканях.
  • Кожная ткань покрывает растение снаружи одним слоем клеток, называемым эпидермисом.Он опосредует большинство взаимодействий между растением и окружающей средой.
  • Измельченная ткань составляет большую часть внутренней части растения. Он выполняет основные метаболические функции и накапливает пищу и воду.
  • Сосудистая ткань проходит через наземную ткань внутри растения. Он состоит из связок ксилемы и флоэмы, которые переносят жидкости по всему растению.

25.4B: Сосудистая ткань: ксилема и флоэма

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Ключевые моменты
  2. Ключевые термины
  3. Сосудистая ткань: ксилема и флоэма

Ксилема и флоэма образуют сосудистую систему растений, транспортирующую воду и другие вещества по всему растению.

Задачи обучения

  • Описать функции сосудистой ткани растений

Ключевые моменты

  • Xylem транспортирует и хранит воду и водорастворимые питательные вещества в сосудистых растениях.
  • Флоэма отвечает за транспортировку сахаров, белков и других органических молекул в растениях.
  • Сосудистые растения могут расти выше других растений благодаря жесткости клеток ксилемы, которые поддерживают растение.

Ключевые термины

  • ксилема : сосудистая ткань наземных растений, в первую очередь отвечающая за распределение воды и минералов, поглощаемых корнями; также основной компонент древесины
  • Флоэма : сосудистая ткань наземных растений, в первую очередь отвечающая за распределение сахаров и питательных веществ, производимых в побегах
  • трахеида : удлиненные клетки в ксилеме сосудистых растений, которые служат для переноса воды и минеральных солей

Сосудистая ткань: ксилема и флоэма

Первые окаменелости, свидетельствующие о наличии сосудистой ткани, датируются силурийским периодом, около 430 миллионов лет назад.Простейшее расположение проводящих клеток показывает структуру ксилемы в центре, окруженную флоэмой. Вместе ткани ксилемы и флоэмы образуют сосудистую систему растений.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Ксилема и флоэма : Ксилема и ткань флоэмы составляют транспортные клетки стеблей. Направление транспортировки воды и сахара через каждую ткань показано стрелками.

Ксилема — это ткань, отвечающая за поддержку растения, а также за хранение и транспортировку воды и питательных веществ на большие расстояния, включая перенос водорастворимых факторов роста от органов синтеза к органам-мишеням.Ткань состоит из сосудистых элементов, проводящих клеток, известных как трахеиды, и поддерживающей ткани-наполнителя, называемой паренхимой. Эти ячейки соединены встык, образуя длинные трубки. Сосуды и трахеиды в зрелом возрасте мертвы. Трахеиды имеют толстые вторичные клеточные стенки и сужаются на концах. Именно толстые стенки трахеид обеспечивают опору для растения и позволяют ему достигать внушительной высоты. Высокие растения обладают селективным преимуществом, поскольку они могут достигать нефильтрованного солнечного света и распространять свои споры или семена дальше, расширяя, таким образом, их ареал.Вырастая выше других растений, высокие деревья бросают тень на более низкие растения и ограничивают конкуренцию за воду и драгоценные питательные вещества в почве. У трахеид нет концевых отверстий, как у сосудов, но их концы перекрываются друг с другом, и есть пары ямок. Пары ям позволяют воде проходить горизонтально от ячейки к ячейке.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Трахеиды и элементы сосудов : Трахеиды (вверху) и элементы сосудов (внизу) — это водопроводящие клетки ткани ксилемы.

Ткань флоэмы отвечает за транслокацию, то есть перенос растворимых органических веществ, например сахара. Вещества перемещаются по элементам сита, но присутствуют и другие типы клеток: клетки-компаньоны, клетки паренхимы и волокна. Торцевые стенки, в отличие от членов сосудов в ксилеме, не имеют больших отверстий. Однако торцевые стенки заполнены небольшими порами, по которым цитоплазма простирается от клетки к клетке. Эти пористые соединения называются ситчатыми пластинами. Несмотря на то, что их цитоплазма активно участвует в передаче пищевых материалов, члены ситовидных трубок не имеют ядер в зрелом возрасте.Активность ситовых трубок контролируется клетками-компаньонами через плазмодесматы.

Ткани растений. Сосудистый. Атлас гистологии растений и животных.

Сосудистые растения, в отличие от несосудистых растений, имеют специализированные ткани для транспортировки воды, неорганических и органических веществ. Эти ткани известны как сосудистые ткани: ксилема и флоэма, которые появились около 450 миллионов лет назад, когда растения заселили землю. Ксилема переносит большое количество воды, а также неорганических и органических соединений от корней к листьям, в то время как флоэма переносит органические вещества, синтезированные в органах тела растений, таких как листья и запасающие ткани, к остальной части растения.

С физиологической точки зрения растениям нужны сосудистые ткани для увеличения их размера за счет распределения воды и органических веществ, но они также играют роль в поддержке надземной части растения, включая стебель, ветви и органы, такие как листья, цветы и плоды, а также дают прочность к корням. Различные части тела растения могут общаться между собой, посылая значимые молекулы, такие как некоторые фитогормоны, через сосудистую систему.

Сосудистые ткани возникают в разных частях растения на разных стадиях развития.Во время первичного роста растения ксилема и флоэма происходят из меристемы прокамбия. Протоксилема и протофлоэма возникают сначала как на эмбриональной, так и на постэмбриональной стадиях, но они постепенно заменяются метаксилемой и метафлоэмой, которые представляют собой зрелую сосудистую систему в органах, которые демонстрируют только первичный рост. Если имеет место вторичный рост, вторичная ксилема и вторичная флоэма происходят из сосудистой меристемы камбия, в то время как метафлоэма и метаксилема становятся нефункциональными.

Организация сосудистых тканей разнообразна в зависимости от органа, возраста и изучаемых видов.Например, они по-разному организованы в корнях по сравнению с побегами, а также есть различия в одном и том же органе (например, листьях) разных видов. Сосудистые ткани сложны и состоят из нескольких типов клеток, некоторые из которых изучаются как важные эволюционные признаки. Большинство клеточных типов сосудистых тканей продуцируются одними и теми же меристематическими клетками. Вот почему ксилема и флоэма физически близки друг к другу.

Сосудистые пучки в побегах и корнях известны как стелы, и в зависимости от организации существуют разные типы стел.Когда сосудистый пучок расположен в виде сплошного цилиндра, он известен как протостела, но если он образует полый цилиндр с паренхимой внутри, стела называется сифоностелой. Эустела, разновидность сифоностелы, похожа на цилиндр с прерывистыми стенками и изолированными сосудистыми пучками (см. Рисунок).

Паттерны организации ксилемы и флоэмы в сосудистых пучках (изменено из Furuta et al., 2014).

XYLEM отвечает за транспортировку и распределение воды и минеральных солей, которые в основном поступают из корней, хотя он также переносит некоторые органические и сигнальные молекулы.Кроме того, это основная ткань для механической поддержки растений при вторичном росте. Это древесина деревьев и некоторых растений.

Ксилема состоит из четырех типов клеток: а) сосудистые элементы и б) трахеиды представляют собой сито, проводящие клетки или трахеальные элементы, в) клетки паренхимы работают как накапливающие и связывающие клетки, и г) склеренхима и склереиды как опорные клетки.

Метаксилема и метафлоэма.

Элементы трахеи (a и b) представляют собой клетки, содержащие лигнин в своей толстой и твердой вторичной клеточной стенке.Эти клетки теряют свое цитоплазматическое содержимое после дифференцировки. Утолщения вторичных клеточных стенок образуют различные структуры в зависимости от типа клеток, так что трахеиды и сосудистые элементы идентифицируются при световой микроскопии по морфологии этих утолщений, которые образуют кольцевые, спиральные, сетчатые или точечные структуры. М. Мальпиги назвал проводящие клетки трахеями из-за сходства между морфологией этих клеток и формой трахеальных трубок насекомых.

Элементы сосуда (а) представляют собой клетки большего диаметра с более уплощенными концами, чем трахеиды.Они соединяются в продольном направлении друг с другом, образуя трубки или сосуды. Вода проходит по симпластическому пути внутри клетки. Помимо прохождения ямок в боковых стенках, вода в основном переходит из одной ячейки в другую через отверстия в поперечных стенках ячейки, расположенные на обоих концах ячейки. Сосудистые элементы являются основными проводящими клетками ксилемы покрытосеменных.

Трахеиды (б) составляют второй тип проводящих клеток сосудистых растений.Это единственный трахейный элемент у птеридофитов и голосеменных растений. Покрытосеменные имеют как трахеиды, так и сосудистые элементы. Трахеиды — удлиненные, веретеновидные, плотно расположенные клетки. Вода проходит внутриклеточно и переходит от одной клетки к другой посредством симпластического транспорта через окаймленные ямки, расположенные в боковых стенках клеток и в перекрывающихся стенках на концах клеток. Поскольку трахеиды не имеют перфорационных пластин, они не проводят столько воды, сколько элементы сосудов. Кроме того, трахеиды имеют более толстые клеточные стенки и меньший внутренний объем, чем элементы сосудов.У хвойных растений трахеиды имеют очень большие и круглые ямки или ареолы с внутренней структурой, известной как тор, которая представляет собой овальное утолщение клеточной стенки. Тор может регулировать поток воды, пересекающий ареолу.

Считается, что в процессе эволюции трахеиды возникли из волокон склеренхимы и что они филогенетически старше элементов сосудов. У некоторых хвойных деревьев трахеиды выполняют роль запасающих клеток.

Основные отличия сосудистых элементов от трахеид.

Клетки паренхимы (c) организованы в проводящих тканях двумя способами: радиально и аксиально. Клетки радиальной паренхимы образуют ряды или лучи, перпендикулярные поверхности органа, тогда как группы клеток осевой паренхимы расположены продольно в ксилеме, причем их больше во вторичной ксилеме (см. Ниже). Клетки радиальной паренхимы имеют удлиненную форму, параллельную оси луча, и связаны между собой многочисленными плазмодесмами, которые позволяют транспортировать вещества.У хвойных растений лучи однорядные или двухрядные, т. Е. Состоят из одного или двух рядов ячеек, тогда как у покрытосеменных обычно многорядные с множеством рядов ячеек, иногда с разными типами ячеек. Как правило, в ксилеме хвойных растений меньше клеток паренхимы по сравнению с ксилемой покрытосеменных. Лучи ксилемы переходят в лучи флоэмы. Это так, потому что отдельные клетки сосудистого камбия могут дифференцироваться в клетки радиальной паренхимы ксилемы или флоэмы.Клетки радиальной паренхимы флоэмы различить труднее, чем клетки ксилемы. Клетки осевой паренхимы обычно контактируют с проводящими клетками и демонстрируют различные модели распределения в зависимости от вида. Клетки осевой паренхимы более многочисленны во флоэме, чем в ксилеме.

Клетки паренхимы выполняют множество функций, таких как хранение углеводов (крахмала), воды или азота, а также облегчение связи между ксилемой и флоэмой.

Волокна склеренхимы и склереиды (d) обеспечивают поддержку и защиту.

Типы клеток первичной ксилемы покрытосеменных. Вторичная ксилема и вторичная флоэма.

Первичная ксилема — это первый тип ксилемы во время развития органа растения. Это может быть протоксилема или метаксилема. Во-первых, протоксилема развивается из меристемы прокамбия. Во время роста органа протоксилема полностью созревает и исчезает позже под действием механических сил сжатия, возникающих при росте органа. Вторичная стенка проводящих клеток протоксилемы, сосудистых элементов и трахеид сначала показывает кольцевидные утолщения, которые позже становятся геликоидальными.Поскольку протоксилема формируется вблизи апикальных меристем, она является основным поставщиком воды в эти меристемы. Метаксилема появляется после протоксилемы, когда орган увеличивается и созревает после замедления роста, и развивается из фасцикулярного камбия. Их клетки имеют больший диаметр, чем у протоксилемы, а клеточные стенки проводящих клеток сначала имеют сетчатые утолщения, а затем перфорированные утолщения. Метаксилема — это зрелая ксилема в органах, которые не подвергаются вторичному росту.

Вторичная ксилема образуется из сосудистого камбия в органах с вторичным ростом. Вместе с вторичной флоэмой это зрелая проводящая ткань у растений с вторичным ростом.

PHLOEM , также известный как ткань сита или луб, состоит из живых клеток. Его основная роль заключается в транспортировке и распределении органических молекул, синтезируемых фотосинтезом или мобилизованных из хранящих тканей, а также сигнальных молекул, таких как гормоны.

Флоэма состоит из большего количества типов клеток, чем ксилема.Есть проводящие и непроводящие клетки. Проводящие клетки — это ситовые клетки и ситовые трубки, которые являются живыми клетками, но без ядра. Первичная клеточная стенка утолщена отложениями каллозы. Непроводящие клетки — это клетки паренхимы, которые включают многочисленные клетки-компаньоны. Есть также поддерживающие клетки, связанные с флоэмой, такие как волокна склеренхимы и склереиды.

Ячейки сита длинные и имеют заостренные концы, сообщающиеся друг с другом сбоку первичными полями пор, которые образуют области сита.Функционально и морфологически ситовидные клетки связаны с типом специализированных паренхиматозных клеток, называемых клетками Страсбургера (альбумин), которые присутствуют в голосеменных. Ситчатые клетки — единственный проводящий элемент во флоэме голосеменных растений и папоротников.

Ситовые пробирки — типичные проводящие клетки покрытосеменных. Они представляют собой уплощенные ячейки, расположенные продольными рядами, которые сообщаются друг с другом через ситчатые пластины, расположенные в торцевых (поперечных) стенках. Ситчатые пластины имеют поры большого размера, которые обеспечивают прямое соединение между соседними цитоплазмами.Ситовые пробирки также имеют ситчатые области в боковых стенках, которые представляют собой разрывы первичной клеточной стенки, которые обеспечивают сообщение с соседними ситчатыми трубками и с соседними клетками паренхимы. Ситчатые трубки являются основным проводящим элементом у покрытосеменных.

Клетки-компаньоны — это клетки паренхимы, тесно связанные с проводящими клетками флоэмы. Они необходимы для поддержания метаболизма ситовых пробирок, поскольку ситовые пробирки не имеют ядра и имеют уменьшенную цитоплазму. Клетки-компаньоны имеют большое ядро, а цитоплазма содержит многочисленные и обильные органеллы, что свидетельствует о высокой скорости метаболизма.Однако они не хранят крахмал. Клетки-компаньоны и проводящие клетки дифференцируются от одних и тех же меристематических клеток. Только покрытосеменные показывают клетки-компаньоны. Клетки, связанные с проводящими клетками голосеменных, известны как клетки Страсбургера (альбумин) с функциями, аналогичными клеткам-компаньонам.

Клетки паренхимы связаны с флоэмой. Они работают как хранилища веществ, переносимых самой флоэмой. У некоторых видов есть другие клетки, специализирующиеся на секреции.Взаимодействие между клетками паренхимы и проводящими клетками является сильным, и когда проводящие клетки умирают, клетки паренхимы также погибают. В первичной флоэме клетки паренхимы вытянуты и расположены вертикально, тогда как во вторичной флоэме есть осевая паренхима с удлиненными и вертикально расположенными клетками и радиальная паренхима с изодиаметрическими клетками.

Волокна склеренхимы и склереиды также находятся во флоэме, выполняя поддерживающую и защитную роль.

Основные типы клеток флоэмы покрытосеменных растений.

Первичная флоэма — это первая флоэма, которая функционирует в развивающихся органах. Первичная флоэма может быть протофлоэмой и метафлоэмой. Первой появляется протофлоэма, а позже — метафлоэма. Протофлоэма образуется из меристемы прокамбия. Протофлоэма содержит плохо развитые у покрытосеменных ситчатые элементы, а у голосеменных и папоротников ситчатые клетки также слабо развиты. Клетки-компаньоны встречаются редко или отсутствуют. Метафлоэма заменяет протофлоэму во время развития, обычно, когда орган перестает расти.Метафлоэма происходит из фасцикулярной меристемы камбия и содержит ситчатые трубки и ситовидные клетки, которые толще и длиннее, чем в протофлоэме, и всегда содержат клетки-компаньоны. Ситчатые трубки имеют ситчатые пластины. Метафлоэма — это функциональная проводящая ткань у растений с первичным ростом.

Вторичная флоэма возникает из сосудистой меристемы камбия у растений с вторичным ростом. Хорошо развиты проводящие клетки, а также клетки-компаньоны, присутствуют как осевая, так и радиальная паренхима.В отличие от ксилемы, вторичные клетки флоэмы не синтезируют вторичную клеточную стенку, поэтому они являются живыми клетками. Однако в цитоплазме ситовых элементов может отсутствовать ядро, микротрубочки и рибосомы, а границу между вакуолью и остальной цитоплазмой нелегко наблюдать. У активно растущих деревьев мало вторичной флоэмы, участвующей в проводимости. Ситчатые элементы недолговечны, обычно в течение года, и раздавливаются новыми клетками, которые дифференцируются из сосудистого камбия.

Библиография

Furuta KM, Hellmann E, Helariutta Y. 2014. Молекулярный контроль клеточной спецификации и дифференцировки клеток во время прокамбиального развития. Ежегодный обзор биологии растений. 65: 607-638.

Сосудистая ткань — обзор

B МОДЕЛИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СОСУДИСТОЙ НИТИ

Сосудистые ткани анатомически уникальны среди растительных тканей в том смысле, что клетки должны быть точно связаны, чтобы ткани могли выполнять свои функции.Уникальность организации сосудистой ткани особенно очевидна в высокоупорядоченном рисунке прожилок на листьях. Листья Arabidopsis образуют иерархический сетчатый рисунок жилкования с образованием центральной первичной жилки с последующим последовательным базипетальным добавлением вторичных жилок и, наконец, жилок более высокого порядка (Kang and Dengler, 2002; Mattsson et al. , 1999). Из 266 образцов Arabidopsis только два показали заметные различия в структуре жилок.Этот хорошо законсервированный и относительно легко визуализируемый паттерн вен у Arabidopsis облегчил идентификацию ряда мутантов, полезных для изучения образования сосудистой ткани (Candela et al. , 1999). Однако молекулярный процесс, посредством которого образуются структуры жилок в развивающемся листе, остается в значительной степени нерешенным.

Sachs (1969) предположил, что образование вены регулируется ауксином, когда он течет по вене. Эта концепция привела к формулировке гипотезы канализации (Sachs, 1981) (рис.4Б). Модель включает механизм обратной связи, в котором дифференцировка увеличивает способность клеток передавать сигнал, который вызывает эту дифференцировку. Следовательно, сигнал, вызывающий дифференцировку вены, переносится полярным образом и «канализуется» в узкие нити (Sachs, 2003), в которых по крайней мере часть сигналов д. Быть ауксином (Sachs, 1981). Гипотеза канализации дополнительно подтверждается экспериментами, показывающими, что образование жилок листа зависит от ауксина и его поляризованного транспорта (Mattsson et al., 1999; Sieburth, 1999).

Концепция канализации была первоначально разработана путем моделирования Митчисоном (Mitchison, 1980, 1981). Поскольку модель включает механизм обратной связи, параметр процесса транспортировки будет изменяться в зависимости от потока ауксина. Нити, отводящие ауксин из ткани, имеют высокий поток, но с низкой концентрацией ауксина. При начальном однородном потоке ауксина развитие этих цепей может быть вызвано небольшими случайными изменениями в концентрациях ауксина или локальным применением ауксина в выбранных точках.Нити повышенного потока ауксина впоследствии дифференцируются в вены. Митчисон далее предположил, что существует пространственный паттерн локализованных источников в листе и что этот паттерн постоянно меняется по мере роста листа (Mitchison, 1980). Это предположение позволило, в частности, смоделировать образование венозных петель. Недавние данные с использованием молекулярных маркеров также подтверждают локализацию источников ауксина (Aloni et al. , 2003).

Несмотря на экспериментальные данные и теоретическое моделирование, подтверждающие гипотезу канализации, все еще остается неясным, может ли канализация полностью объяснить формирование рисунка жилок на листьях.Например, в то время как гипотеза канализации может объяснить открытые паттерны ветвления, она может быть не в состоянии объяснить сеть малых вен (Nelson and Dengler, 1997). Более того, на самой ранней стадии формирования рисунка вены образование средней жилки становится акропетальным (Scarpella et al. , 2004). Акропетальный паттерн образования средней жилки кажется очевидным конфликтом с направлением потока ауксина, который направлен от дистальной части листа к его основанию (Dengler, 2001). Открытие мутантов с прерывистым жилкованием, но с относительно нормальной архитектурой жилок, еще больше усилило сомнения относительно канализации (Koizumi et al., 2000). В результате модель реакции-диффузии была предложена в качестве альтернативного механизма (Koch and Meinhardt, 1994; Koizumi et al. , 2000; Meinhardt, 1976).

Модель реакции-диффузии основана на взаимодействии двух или более диффундирующих веществ (Koch and Meinhardt, 1994). Локальные потоки активатора, такого как ауксин, могут запускать петлю положительной обратной связи, в которой клетки с высокой концентрацией активатора будут подвергаться сосудистой дифференцировке. Дифференцированные клетки удаляют субстрат, от которого зависит выработка активатора.Как следствие, дифференцировка смещает максимум активатора в соседнюю клетку, которая впоследствии дифференцируется. Модель реакция-диффузия также часто рассматривается в более общем смысле как процесс, в котором два или более диффундирующих вещества взаимодействуют с образованием паттерна (Koizumi et al. , 2000; Nelson and Dengler, 1997).

Однако ограничение реакционно-диффузионной гипотезы состоит в том, что она предполагает диффузионный транспорт активатора, тогда как транспорт активатора, такого как ауксин, является полярным (Sachs, 1981).Чтобы сослаться на другое исключение, белок PIN1 имеет полярную позицию на плазматической мембране (Gälweiler et al. , 1998; Steinmann et al. , 1999). Измененный паттерн вен, наблюдаемый в присутствии ингибиторов транспорта ауксина или у мутантов pin1 , указывает на то, что полярный транспорт важен для формирования паттерна вен (Mattsson et al. , 1999; Sieburth, 1999). Были идентифицированы мутанты, у которых жилы прерываются. Кроме того, мутанты, у которых жилки прерываются, но архитектура жилкования сохраняется, как у дикого типа, также являются аргументом против гипотезы канализации.Это происходит потому, что прерывность, наблюдаемая у мутантов, по-видимому, является результатом дефектов формирования паттерна на ранней стадии, а не дефектами дифференцировки (Carland et al. , 1999; Koizumi et al. , 2000). Между тем, два исследования с использованием компьютерного моделирования (Rolland-Lagan and Prusinkiewicz, 2005) или показывающие локализацию PIN1 у мутантов с прерывистым, но с явно нормальным рисунком вен подтверждают существование механизма канализации у мутантов с прерывистыми цепями вен (Scarpella et al. ., 2006).

Сосудистые ткани | Encyclopedia.com

Все живые клетки нуждаются в воде и питательных веществах. Если организм состоит из одной клетки или если его тело состоит всего из нескольких клеток, вода и питательные вещества легко перемещаются по организму путем диффузии. Однако диффузия, как правило, слишком медленная, чтобы даже небольшие растения могли удовлетворить свои потребности в воде и питательных веществах. В случае растений эта проблема была решена с развитием специализированной системы для быстрой и эффективной транспортировки воды и питательных веществ на большие расстояния.Эта специализированная клеточная сеть представляет собой сосудистую тканевую систему; растения с сосудистыми тканями относятся к сосудистым растениям.

Сосудистая тканевая система состоит из двух различных типов тканей: ксилемы и флоэмы. Хотя и ксилема, и флоэма образуют непрерывную тканевую систему по всему телу растения, эти две ткани выполняют разные функции. Ксилема является основной тканью, проводящей воду и минералы, а флоэма — основной тканью, проводящей пищу.

В отличие от системы кровообращения животных, сосудистая ткань растений не рециркулирует воду.Вместо этого вода совершает одностороннее путешествие от почва поднимается вверх через тело растения и теряется в атмосферу в результате испарения. Водное путешествие происходит в ткани ксилемы. Напротив, ткань флоэмы транспортирует растворенные сахара (пищу) из регионов, где сахара производятся или хранятся (источники), в регионы, где сахара необходимы для метаболических процессов (приемники). Флоэма переносит сахар от источника к приемнику. Источники включают фотосинтетические ткани, обычно листья, из которых производят сахар, и запасающие органы (утолщенные стебли или корни, такие как корень сахарной свеклы).

Сосудистые растения

Растения с сосудистой тканью, не требующие прилегания к влажной поверхности почвы, могут вырасти высокими, вытягивая свои сложные стебли и листья на сухой воздух. Сосудистая ткань, наряду с некоторыми другими важными характеристиками растений, позволила растениям колонизировать поверхность Земли. Сегодня на нашей планете обитает огромное разнообразие сосудистых растений, включая такие разные формы, как папоротники, секвойи, дубы и орхидеи.

Сосудистая ткань развивается во всех органах — корнях, стеблях и листьях — тела растения.В первичном теле растения сосудистая ткань отличается от первичной меристемы, прокамбия. Ткани ксилемы и флоэмы, которые отличаются от прокамбиальной ткани, называются первичной ксилемой и первичной флоэмой. У растений со вторичным ростом сосудистая ткань дифференцируется от боковой меристемы, сосудистого камбия, образуя вторичную ксилему и вторичную флоэму. Вторичная ксилема — это знакомый продукт: древесина.

Ксилема: водопроводящая сосудистая ткань

Ксилема представляет собой сложную ткань, состоящую из нескольких различных типов клеток.Эта ткань включает клеток паренхимы, клеток, волокна и два типа клеток, специализирующихся на транспорте воды и минералов: трахеид, и члены сосудов. В совокупности трахеиды и члены сосудов называются трахеальными элементами.

Трахеида возникла первой, появившись в летописи окаменелостей около 420 миллионов лет назад, задолго до членов сосуда. Большинство бессемянных сосудистых растений, таких как папоротники, и шишковидных семенных растений, таких как сосны, имеют только трахеиды. Хотя члены сосудов развивались независимо несколько раз и присутствуют у некоторых бессемянных сосудистых растений, члены сосудов обычно связаны с цветоносными семенными растениями.

Трахеиды менее специализированы, чем члены судов. Трахеиды появляются первыми в летописи окаменелостей; Предполагается, что члены и волокна сосудов произошли от трахеид. Менее специализированная трахеида обеспечивает как водопроводящие, так и укрепляющие свойства в одной клетке. У растений с волокнами и членами сосудов волокна специализируются на укреплении растительной ткани, а члены сосудов специализируются на проводимости воды.

Разработка.

Зрелые элементы трахеи — это мертвые, трубчатые клетки.Только клеточные стенки остаются неповрежденными в конце процесса дифференцировки; протопласт полностью удаляется, остается полая ячейка. Независимо от того, возникают ли трахеальные элементы из меристематических клеток прокамбия или позже в развитии из сосудистого камбия, паттерн развития и созревания трахеальных элементов сходен.

Одним из первых признаков того, что меристематическая клетка станет трахеарным элементом, является удлинение клетки; зрелые трахеарные элементы длиннее, чем ширина.Удлиняющиеся клетки имеют тонкие первичные клеточные стенки; но по мере того, как клетки удлиняются, дополнительные соединения клеточной стенки откладываются внутри первичной стенки. Дополнительное отложение стенки формирует вторичную клеточную стенку. Один из составов вторичной стенки — это комплексный полимер , полимер , называемый лигнином. Одревесневшая клеточная стенка непроницаема для воды. Чтобы обеспечить транспорт воды от клетки к клетке, многочисленные области первичной клеточной стенки остаются свободными от отложений вторичной стенки.Области без второстепенных стен называются ямами. Структура ямок и рисунок ямок на стенках трахеальных элементов специфичны для разных видов растений и являются полезными признаками при идентификации растений.

Поток воды в трахеальных элементах.

Ямки соседних клеток выровнены друг с другом, позволяя воде проходить от трахеарного элемента к трахеальному элементу. Вода проходит через выровненные ямы, потому что две смежные первичные стенки и средняя пластинка , скрепляющая две клетки вместе, состоят из сложных углеводов, проницаемых для воды, таких как целлюлоза и пектин.Выровненная пара ямок называется парой ям, а первичные стенки и средняя пластина пары ям называются мембраной ямки.

Хотя мембраны ямок проницаемы для воды, они действительно оказывают некоторое сопротивление потоку воды между ячейками. В элементах сосуда процесс созревания включает растворение торцевых стенок с образованием перфорационных пластин. Перфорационные пластины представляют собой полностью открытые участки стенок ячеек, не оказывающие сопротивления потоку воды. Элементы сосуда соединены встык, образуя трубы, называемые сосудами.Вода, поступающая в сосуд из окружающих клеток паренхимы, трахеид или других сосудов, должна проходить через ямки в боковых стенках сосудов; но, оказавшись внутри сосуда, вода может беспрепятственно течь по всей длине этого сосуда.

Поскольку у элементов сосудов нет торцевых стенок, движущихся воду с меньшим сопротивлением, они считаются более эффективными проводниками воды, чем трахеиды. Однако есть компромисс. Если в сосуде образуется воздушный пузырь, он может расшириться и заполнить весь сосуд. Судно с воздухом больше не может работать на водном транспорте.Поскольку вода должна проходить через мембраны ямок пар ямок при переходе от трахеиды к трахеиде, пузырьки воздуха не могут проходить между соседними трахеидами. Ямочные мембраны являются эффективными барьерами для пузырьков воздуха, задерживая пузыри внутри одной трахеиды.

Армирование вторичных стен.

В первичной ксилеме избирательное отложение вторичной стенки создает различные структуры клеточных стенок в элементах трахеи. В первых сформированных трахеальных элементах первичной ксилемы отложение вторичной стенки имеет тенденцию происходить в виде кольцевых (называемых кольцевыми) или спиральных (спиральных) полос вокруг клетки.По мере того как первичное тело растения продолжает удлиняться, клетки с кольцевидными или спиралевидными утолщениями растягиваются. Эти клетки часто выходят за рамки функциональной полезности. Позже, но еще в период первичного роста, лестнично-лестничный (скалярная), сетчатая (сетчатая) или ямчатая вторичная структура стенок может развиваться. С увеличением количества отложений вторичной стенки элементы трахеи становятся более прочными и менее устойчивыми к растяжению. Следовательно, скалярно-образные, сетчатые и ямчатые элементы трахеи обычно обнаруживаются в органах, которые перестали растягиваться.

Одревесневшие вторичные стенки и пары ямок трахеальных элементов и перфорационные пластины членов сосудов обеспечивают эффективное отведение воды через ткань сосудов. Вода и растворенные минералы, поступающие из внешней среды — обычно влажной почвы — перемещаются вверх через ткань ксилемы корней в стебли и, наконец, в листья. Внутри листьев вода испаряется с поверхности клеток и теряется в окружающей среде в виде водяного пара. Испарение воды с поверхности растения называется транспирацией.Вода буквально подтягивается к элементам трахеи во время транспирации. Вытягивание, вызванное испарением, растягивает водородные связи между соединенными молекулами воды, в результате чего столб воды находится под напряжением (отрицательное давление). Одревесневшие клеточные стенки трахеальных элементов достаточно прочны, чтобы противостоять натяжению, предотвращая внутренний коллапс клеток во время движения воды.

Флоэма: сосудистая ткань, проводящая пищу

Ткань флоэмы представляет собой сложную ткань, состоящую из клеток паренхимы, волокон и одного из двух типов клеток, проводящих пищу.Элементы ситовой трубки и ситовые ячейки являются проводящими пищу клетками и вместе называются ситовыми элементами. Элементы ситчатой ​​трубки, соединенные встык, образуют ситчатую трубку. Ситчатые клетки эволюционировали до ситовидных трубок и менее специализированы. Семенные растения с шишками имеют ситчатые клетки, а более продвинутые цветковые семенные растения имеют сито-трубчатые элементы.

Сетчатые элементы представляют собой длинные узкие ячейки с первичными стенками ячеек. Во время дифференцировки элемент сита претерпевает значительные протоплазматических изменений, включая потерю его ядра и вакуолярной мембраны.Кроме того, клетка теряет рибосомы, комплекс Гольджи и систему цитоскелета, но клеточная мембрана остается неповрежденной. Рядом с клеточной мембраной сеть гладких эндоплазматического ретикулума выстилает клетку, а несколько пластид и митохондрий остаются нетронутыми.

Участки сита.

Отличительной чертой ситовых элементов являются ситчатые поверхности. Область сита — это скопление пор в стенке элемента сита. Эти поры позволяют материалам перемещаться от ячейки к ячейке.В ячейках сита торцевые стенки перекрываются, и, хотя области сита встречаются на всех поверхностях стен, они сосредоточены на перекрывающихся областях стенок. Элементы сита-трубка имеют два типа ситчатых участков. Ситчатые пластины — это специализированный тип ситовой поверхности с относительно большими порами. Большинство ситовых пластин располагаются на торцевых стенках ситовых трубок с участками сита с относительно меньшими порами на боковых стенках ячеек. Сложность ситовой пластины варьируется. Некоторые элементы с сит-трубкой имеют составные ситчатые пластины с несколькими ситчатыми участками на круто наклонной торцевой стенке.Элементы сита-трубки с составными ситовыми пластинами считаются менее специализированными, чем элементы сит-трубы с простыми ситовыми пластинами и горизонтальными торцевыми стенками. Поры простых ситовых пластин относительно шире, чем поры составных пластин, а более широкие поры увеличивают связь между ячейками.

В отличие от трахеальных элементов ксилемы, жидкое содержимое ситовых элементов во флоэме находится под положительным давлением, а движение сахаров и других веществ через ситовые элементы направляется перепадами давления.Поскольку содержимое ячеек находится под давлением, ситовые элементы требуют способа герметизации ячеек, чтобы предотвратить потерю клеточного содержимого при повреждении или гибели ситового элемента. Одно блокирующее вещество — каллоза. Каллоза — это углевод, который выстилает поры ситовых участков и ситовых пластин; он может быстро расширяться, заполняя поры и блокируя потерю содержимого клеток. Некоторые сито-трубчатые элементы цветковых растений содержат белковое вещество, называемое Р-белком. («P» означает флоэма.) P-белок, по-видимому, выстилает поры ситовых пластинок в живых клетках и закупоривает поры поврежденных клеток.Хотя функция P-белка неизвестна, он может служить дополнительным методом блокировки пор сита и предотвращения потери содержимого клеток при повреждении.

Клетки-компаньоны и белковые клетки.

Есть два типа специализированных ячеек, связанных с элементами сита. Элементы сита-трубки всегда связаны с клетками-компаньонами. Обе клетки происходят из одной и той же меристематической клетки и соединены многочисленными, хорошо развитыми плазмодесматическими соединениями . Клетки-компаньоны, вероятно, обеспечивают систему доставки и поддержки безъядерных элементов ситовидных трубок.С сетчатыми клетками связаны специализированные клетки паренхимы, называемые белковыми клетками. Белковые клетки могут выполнять ту же функцию для ситовидных клеток, что и клетки-компаньоны для сит-трубчатых элементов.

Несосудистые растения

Большинство организмов, которые мы автоматически классифицируем как растения, например розы и кукуруза, имеют систему сосудистой ткани и называются сосудистыми растениями. Однако у таких растений, как мхи, отсутствует эта высокоразвитая транспортная система, и они классифицируются как несосудистые растения.

Неформально несосудистые растения называются мохообразными и включают три группы растений: печеночники, роголистники и мхи.Несосудистые растения специализируются на поглощении влаги, эффективно перемещая воду по своей поверхности за счет капиллярного действия. Во многих из этих небольших растений есть дополнительная внутренняя проводящая ткань, которая обеспечивает эффективную проводимость воды и пищи. Ткань, проводящая мохообразные, состоит из двух специализированных типов клеток: гидроидных, проводящих воду, и лептоидов, проводящих пищу. Гидроиды представляют собой удлиненные клетки с тонкими первичными клеточными стенками и без зрелых протопластов. Лептоиды представляют собой клетки удлиненной формы, но их боковые стенки толстые.Торцевые стенки лептоидов содержат многочисленные плазмодесмы, которые могут увеличиваться, образуя небольшие поры. В зрелом возрасте ядра лептоидов дегенерируют. Поскольку в проводящей ткани мохообразных, очевидно, отсутствует лигнин, она не считается истинной сосудистой тканью.

см. Также Анатомия растений; Клетки специализированные; Корнеплоды; Ткани; Транслокация; Движение воды.

Дебора К. Канингтон

Томас Л. Рост

Библиография

Каттер, Э.G. Анатомия растений. Часть I: Клетки и ткани , 2-е изд. Менло-Парк, Калифорния: Addison-Wesley Publishing Company, 1978.

Исау, К. Анатомия семенных растений , 2-е изд., Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1977.

Fahn, A. Анатомия растений , 4-е изд., Оксфорд: Pergamon Press, 1990.

Маузет, Джеймс Д. Анатомия растений. Menlo Park, CA: Benjamin / Cummings Publishing Company, 1988.

Как большие деревья, такие как секвойи, получают воду от корней до листьев?

На прошлой неделе мы представили общий план того, как деревья поднимают воду.Дональд Дж. Мерхо из питомника «Монровия» со штаб-квартирой в Азуза, Калифорния, предоставил более подробный ответ:

«Вода часто является самым ограничивающим фактором для роста растений. Поэтому растения разработали эффективную систему для поглощения, перемещения, хранения и использования воды. Чтобы понять водный транспорт в растениях, сначала необходимо понять, как устроены растения. Растения содержат обширная сеть каналов, которая состоит из тканей ксилемы и флоэмы.Этот путь транспортировки воды и питательных веществ можно сравнить с сосудистой системой, которая транспортирует кровь по всему телу человека.Как и сосудистая система человека, ткани ксилемы и флоэмы простираются по всему растению. Эти проводящие ткани начинаются в корнях и пересекают стволы деревьев, разветвляясь на ветви, а затем разветвляясь еще дальше на каждый лист.

«Ткань флоэмы состоит из живых удлиненных клеток, которые соединены друг с другом. Ткань флоэмы отвечает за перемещение питательных веществ и сахаров (углеводов), производимых листьями, в метаболически активные участки растения (требующие сахара для энергии и роста).Ксилема также состоит из удлиненных клеток. Как только клетки образуются, они умирают. Но клеточные стенки остаются нетронутыми и служат отличным трубопроводом для транспортировки воды от корней к листьям. Одно дерево будет иметь множество ксилемных тканей или элементов, проходящих через дерево. Каждый типичный сосуд ксилемы может иметь диаметр всего несколько микрон.

«Физиология поглощения и транспорта воды тоже не такая сложная. Основной движущей силой поглощения и транспорта воды в растение является транспирация воды из листьев.Транспирация — это процесс испарения воды через специальные отверстия в листьях, называемые устьицами. Испарение создает отрицательное давление водяного пара, развивающееся в окружающих клетках листа. Как только это происходит, вода втягивается в лист из сосудистой ткани, ксилемы, чтобы заменить воду, которая вышла из листа. Это притяжение воды или напряжение, которое происходит в ксилеме листа, будет распространяться вниз через остальную часть ксилемного столба дерева и в ксилему корней из-за сил сцепления, удерживающих вместе молекулы воды. по бокам ксилемной трубки.(Помните, что ксилема представляет собой непрерывный столб воды, который простирается от листа к корням.) Наконец, отрицательное давление воды, возникающее в корнях, приведет к увеличению поглощения воды из почвы.

«Теперь, если транспирация листа уменьшается, как это обычно бывает ночью или в пасмурную погоду, падение давления воды в листе не будет таким большим, и, следовательно, будет меньше потребность в воде (меньшее натяжение). Потеря воды листом (отрицательное давление воды или вакуум) сравнима с всасыванием на конце соломинки.Если создаваемый таким образом вакуум или всасывание достаточно велик, вода поднимется вверх через соломинку. Если у вас соломинка очень большого диаметра, вам потребуется больше всасывания, чтобы поднять воду. Точно так же, если у вас очень узкая соломинка, потребуется меньшее всасывание. Эта корреляция возникает в результате связной природы воды по сторонам соломинки (сторонам ксилемы). Из-за узкого диаметра трубки ксилемы степень давления воды (вакуум), необходимая для продвижения воды через ксилему, может быть легко достигнута за счет нормальной скорости транспирации, которая часто возникает у листьев.»

Алан Дикман — директор учебной программы факультета биологии Орегонского университета в Юджине. Он предлагает следующий ответ на этот часто задаваемый вопрос:

«Оказавшись внутри клеток корня, вода попадает в систему взаимосвязанных клеток, которые составляют древесину дерева и простираются от корней через ствол и ветви к листьям. Научное название древесной ткани — ксилема; состоит из нескольких типов ячеек.Клетки, которые проводят воду (вместе с растворенными минеральными питательными веществами), длинные и узкие и больше не являются живыми, когда они работают в водном транспорте. Некоторые из них имеют открытые отверстия в верхней и нижней части и сложены более или менее как бетонные канализационные трубы. Другие ячейки сужаются на концах и не имеют целых отверстий. Однако у всех есть ямки в стенках клеток, через которые может проходить вода. Вода перемещается из одной ячейки в другую, когда между ними существует разница в давлении.

«Поскольку эти клетки мертвы, они не могут принимать активное участие в перекачивании воды.Может показаться возможным, что живые клетки в корнях могут создавать высокое давление в клетках корня, и в ограниченной степени этот процесс действительно происходит. Но обычный опыт подсказывает нам, что вода в древесине не находится под положительным давлением — на самом деле, она находится под отрицательным давлением или всасыванием. Чтобы убедиться в этом, подумайте, что происходит, когда дерево спиливается или когда в стволе просверливается отверстие. Если бы в штоке было положительное давление, можно было бы ожидать, что из него выйдет струя воды, что случается редко.

«На самом деле всасывание, которое существует внутри водопроводящих клеток, возникает из-за испарения молекул воды из листьев. Каждая молекула воды имеет как положительные, так и отрицательные электрически заряженные части. В результате молекулы воды имеют тенденцию прилипать друг к другу; Из-за этой адгезии вода образует округлые капли на гладкой поверхности, а не растекается в полностью плоскую пленку. Когда одна молекула воды испаряется через поры в листе, она оказывает небольшое притяжение на соседние молекулы воды, снижая давление в водопроводящие клетки листа и вытягивающие воду из соседних клеток.Эта цепочка молекул воды простирается от листьев до корней и даже простирается от корней до почвы. Итак, простой ответ на вопрос о том, что продвигает воду от корней к листьям, заключается в том, что это делает энергия солнца: тепло от солнца заставляет воду испаряться, приводя в движение водную цепь ».

Обновлено 8 февраля 1999 г.


Хэм Кейлор-Фолкнер — профессор лесного хозяйства в колледже сэра Сэндфорда Флеминга в Линдси, Онтарио.Вот его объяснение:

Изображение: CHERYL MATTHEWS, Humboldt Redwoods Interpretive Association

REDWOOD TREES. Старовозрастные секвойи, такие как эти гиганты из Рокфеллерского леса в государственном парке Гумбольдт Редвудс в Калифорнии, достигают высоты 100 метров и более.

Чтобы превратиться в высокие самонесущие наземные растения, деревья должны были развить способность переносить воду из почвенного источника в крону — расстояние по вертикали, которое в некоторых случаях составляет 100 метров и более ( высота 30-ти этажного дома).Чтобы понять это эволюционное достижение, необходимо знать структуру древесины, некоторые биологические процессы, происходящие внутри деревьев, и физические свойства воды.

Вода и другие материалы, необходимые для биологической активности деревьев, переносятся по стволу и ветвям в тонких полых трубках в ксилеме или древесной ткани. Эти трубки называются сосудами у лиственных или лиственных деревьев (те, которые теряют листья осенью) и трахеидами у хвойных или хвойных деревьев (те, которые сохраняют большую часть своей недавно сформированной листвы в течение зимы).Элементы сосуда соединяются встык через перфорационные пластины с образованием трубок (называемых сосудами), длина которых варьируется от нескольких сантиметров до многих метров в зависимости от вида. Их диаметр колеблется от 20 до 800 мкм. Вдоль стенок этих сосудов есть очень маленькие отверстия, называемые ямами, которые позволяют перемещать материалы между соседними сосудами.

Трахеиды хвойных пород намного меньше, редко превышают пять миллиметров в длину и 30 микрон в диаметре.У них нет перфорированных концов, и поэтому они не соединяются встык с другими трахеидами. В результате ямки на хвойных деревьях, также обнаруживаемые по длине трахеид, играют более важную роль. Они — единственный способ, с помощью которого вода может перемещаться из одной трахеиды в другую, когда она движется вверх по дереву.

Для перемещения воды через эти элементы от корней к кроне должен образоваться непрерывный столб. Считается, что эта колонна возникает, когда дерево является недавно проросшим саженцем, и поддерживается на протяжении всей жизни дерева двумя силами: одна выталкивает воду от корней, а другая подтягивает воду к кроне.Толчок осуществляется двумя действиями, а именно капиллярным действием (стремление воды подниматься в тонкой трубке, потому что она обычно течет вдоль стенок трубки) и корневым давлением. Капиллярное действие — второстепенный компонент толчка. Давление на корни обеспечивает большую часть силы, толкающей воду, по крайней мере, на небольшой путь вверх по дереву. Давление на корни создается за счет перемещения воды из резервуара в почве в ткань корня путем осмоса (диффузия по градиенту концентрации). Этого действия достаточно, чтобы преодолеть гидростатическую силу водяного столба и осмотический градиент в случаях, когда уровень воды в почве низкий.

Капиллярное действие и давление корней могут поддерживать столб воды высотой от двух до трех метров, но более высокие деревья — фактически все деревья в зрелом возрасте — очевидно, требуют большей силы. У некоторых более старых экземпляров, включая некоторые виды, такие как Sequoia , Pseudotsuga menziesii и многие виды тропических дождевых лесов, полог находится на высоте 100 метров или более над землей! В этом случае дополнительной силой, которая тянет столб воды вверх по сосудам или трахеидам, является эвапотранспирация, потеря воды из листьев через отверстия, называемые устьицами, и последующее испарение этой воды.Поскольку вода теряется из клеток листа в результате транспирации, устанавливается градиент, при котором движение воды из клетки увеличивает ее осмотическую концентрацию и, следовательно, ее давление всасывания. Это давление позволяет этим клеткам всасывать воду из соседних клеток, которые, в свою очередь, забирают воду из соседних клеток и так далее — от листьев к веточкам, от ветвей к стеблям и вниз к корням, поддерживая постоянное притяжение.

Изображение: ГЭРИ АНДЕРСОН, Университет Южного Миссисипи

ТИПЫ КСИЛЕМ. Некоторые элементы сосуда имеют полную перфорацию ( 1 ), а другие не имеют торцевых стенок ( 2 ). Трахеиды ( 3 ) имеют перекрывающиеся стенки и ямки.

Для поддержания непрерывной колонки молекулы воды также должны иметь сильное сродство друг к другу. Эта идея называется теорией сплоченности. На самом деле вода обладает огромной силой сцепления. Теоретически это сцепление оценивается в 15 000 атмосфер (атм).Однако экспериментально оказалось, что оно намного меньше — всего от 25 до 30 атм. Предполагая атмосферное давление на уровне земли, девяти атм более чем достаточно, чтобы «подвесить» столб воды в узкой трубке (трахеидах или сосудах) на вершине 100-метрового дерева. Но необходима большая сила, чтобы преодолеть сопротивление потоку и сопротивление поглощению корнями. Тем не менее, многие исследователи продемонстрировали, что сила сцепления воды более чем достаточна для этого, особенно когда ей помогает капиллярное действие в трахеидах и сосудах.

В заключение, деревья включились в круговорот, в котором вода циркулирует от почвы до облаков и обратно. Они способны поддерживать воду в жидкой фазе до их общей высоты, поддерживая столб воды в небольших полых трубках, используя корневое давление, капиллярное действие и силу сцепления воды.

Марк Витош, ассистент программы в области лесного хозяйства в Университете штата Айова, добавляет следующую информацию:

Изображение: ТИХИЙ ЛЮТЕРАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

XYLEM. Вода перемещается от корней дерева к его кронам через эту проводящую ткань.

В деревьях происходит множество различных процессов, которые позволяют им расти. Один из них — это движение воды и питательных веществ от корней к листьям навеса или верхним ветвям. Вода — строительный блок живых клеток; это питательный и очищающий агент, а также транспортная среда, которая позволяет распределять питательные вещества и углеродные соединения (пищу) по всему дереву.Прибрежные секвойи, или Sequoia sempervirens , могут достигать высоты более 300 футов (или приблизительно 91 метра), что является огромным расстоянием для перемещения воды, питательных веществ и соединений углерода. Чтобы понять, как вода движется по дереву, мы должны сначала описать путь, по которому она идет.

Вода и минеральные питательные вещества — так называемый сокодвиг — перемещаются от корней к вершине дерева в слое древесины, находящемся под корой. Заболонь состоит из проводящей ткани, называемой ксилемой (состоящей из небольших трубчатых клеток).Между лиственными (дуб, ясень, клен) и хвойными (красное дерево, сосна, ель, пихта) существуют большие различия в структуре ксилемы. В древесине лиственных пород вода движется по дереву в клетках ксилемы, называемых сосудами, которые выстроены встык и имеют большие отверстия на концах. Напротив, ксилема хвойных деревьев состоит из замкнутых клеток, называемых трахеидами. Эти ячейки также выстроены встык, но в части прилегающих к ним стенок есть отверстия, которые действуют как сито. По этой причине вода движется быстрее через более крупные сосуды лиственных пород, чем через более мелкие трахеиды хвойных пород.

И сосудистые, и трахеидные клетки позволяют воде и питательным веществам перемещаться вверх по дереву, тогда как специализированные лучевые клетки пропускают воду и пищу горизонтально через ксилему. Все клетки ксилемы, несущие воду, мертвы, поэтому они действуют как труба. Ткань ксилемы находится во всех годичных кольцах (древесине) дерева. Не все виды деревьев имеют одинаковое количество годовых колец, которые активны в движении воды и минеральных питательных веществ. Например, у хвойных деревьев и некоторых лиственных пород может быть несколько годичных колец, которые являются активными проводниками, тогда как у других пород, таких как дубы, функционирует только годичное кольцо текущего года.

Эта уникальная ситуация возникает из-за того, что ткань ксилемы дуба имеет очень большие сосуды; они могут быстро переносить много воды, но также могут быть легко повреждены из-за замерзания и образования воздушных карманов. Удивительно, что 200-летний живой дуб может выжить и расти, опираясь только на очень тонкий слой ткани под корой. Остальные 199 годичных колец в основном неактивны. Однако в прибрежных секвойях ксилема в основном состоит из трахеид, которые медленно перемещают воду к вершине дерева.

Изображение: PURDUE UNIVERSITY

STOMATA. Эти поры в листьях позволяют воде выходить и испаряться — процесс, который помогает вытягивать больше воды через дерево от его корней.

Теперь, когда мы описали путь, по которому вода проходит через ксилему, мы можем поговорить о задействованном механизме. Вода обладает двумя характеристиками, которые делают ее уникальной жидкостью. Во-первых, вода прилипает ко многим поверхностям, с которыми она контактирует.Во-вторых, молекулы воды также могут сцепляться или держаться друг за друга. Эти две особенности позволяют воде вытягиваться, как резиновая лента, по маленьким капиллярным трубочкам, таким как клетки ксилемы.

У воды есть энергия для выполнения работы: она переносит химические вещества в растворе, прилипает к поверхностям и делает живые клетки тургорными, наполняя их. Эта энергия называется потенциальной энергией. В состоянии покоя чистая вода имеет 100 процентов своей потенциальной энергии, которая по соглашению равна нулю. Когда вода начинает двигаться, ее потенциальная энергия для дополнительной работы уменьшается и становится отрицательной.Вода перемещается из областей с наименьшей отрицательной потенциальной энергией в области, где потенциальная энергия более отрицательная. Например, самый отрицательный водный потенциал в дереве обычно находится на границе раздела лист-атмосфера; наименьший отрицательный водный потенциал находится в почве, где вода проникает в корни дерева. По мере того, как вы поднимаетесь по дереву, водный потенциал становится более отрицательным, и эти различия создают притяжение или напряжение, которое поднимает воду вверх по дереву.

Ключевым фактором, который помогает создать приток воды вверх по дереву, является потеря воды из листьев в результате процесса, называемого транспирацией.Во время транспирации водяной пар выходит из листьев через маленькие поры или отверстия, называемые устьицами. Устьица присутствуют в листе, поэтому внутрь может проникать углекислый газ, который листья используют для производства пищи посредством фотосинтеза. Потеря воды во время транспирации создает более отрицательный водный потенциал в листе, который, в свою очередь, забирает больше воды на дерево. В общем, потеря воды листьями — это двигатель, который тянет воду и питательные вещества вверх по дереву.

Как вода может выдержать напряжение, необходимое для того, чтобы подняться на дерево? Уловка заключается, как мы упоминали ранее, в способности молекул воды так сильно прилипать друг к другу и к другим поверхностям.Учитывая эту силу, потеря воды на верхушке дерева из-за испарения обеспечивает движущую силу, чтобы подтягивать воду и минеральные питательные вещества вверх по стволам деревьев, таких же могущественных, как секвойи.

Исходный ответ опубликован 1 февраля 1999 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *