§ 0—2. Характеристика строения и функций тканей растений

Разнообразие тканей

Для клеток растений характерно наличие некоторых специфических особенностей строения. Так, в отличие от клеток животных они имеют клеточную стенку, состоящую из целлюлозы, содержат вакуоли и хлоропласты. Запасным питательным веществом в клетках растений является крахмал. Дифференциация тела на ткани и органы у растений явилась результатом их приспособления к наземным условиям среды. Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. После выхода на сушу у растений в зависимости от выполняемой функции сформировались следующие виды тканей: образовательные (меристемы), покровные, проводящие, механические и основные (паренхимы). По строению ткани бывают простые и сложные. Простые ткани состоят из одного типа клеток, а сложные включают клетки разных типов. Общая характеристика тканей растений приведена в таблице.

Таблица. Общая характеристика строения, местоположения и функций тканей растений

Далее рассмотрим более подробно характеристику вышеуказанных тканей. 

Образовательные ткани

Образовательные ткани (меристемы) по происхождению бывают первичные и вторичные. Ткань зародыша, сохранившаяся у взрослого растения, называется первичной меристемой, а образовательная ткань, появившаяся в течение жизни растения, — вторичной меристемой. Первичные меристемы находятся на верхушке стебля (конус нарастания), на кончике корня (зона деления), в узлах злаковых (вставочная меристема), в стебле и корне (прокамбий, перицикл). К вторичным меристемам относятся камбий, пробковый камбий (феллоген). Вторичные меристемы имеются у голосеменных и двудольных покрытосеменных растений.

По расположению в органах растения меристемы разделяют на верхушечные (апикальные), боковые (латеральные) и вставочные (интеркалярные). К верхушечным меристемам относятся зона деления корня и конус нарастания стебля. За счет их происходит рост корня и стебля в длину.

К боковым меристемам относятся камбий, пробковый камбий (феллоген), перицикл.

Камбий формирует вторичные проводящие ткани, за счет чего происходит рост стебля и корня в толщину.

Пробковый камбий закладывается под эпидермисом на стебле и в верхней части корня у древесных растений в виде одного слоя клеток и формирует покровные ткани — перидерму (пробку) и корку.

Перицикл представлен одним (реже несколькими) слоем клеток, окружающих проводящие ткани (центральный цилиндр) корня. В нем закладываются боковые и придаточные корни. У травянистых растений перицикл в молодых стеблях может формировать механические ткани (склеренхиму), выделительные структуры (млечные или смоляные ходы).

Вставочная меристема обеспечивает вставочный рост стебля злаковых в длину.

Покровные ткани

Покровные ткани возникли при выходе растений на сушу. У древесных растений с возрастом они изменяются в такой последовательности:

эпидермис (кожица) → перидерма → корка.

Эпидермис (кожица) — первичная покровная ткань, состоящая из одного слоя живых, не имеющих хлоропластов клеток. Эпидермис покрывает все органы проростков и травянистых растений. У многолетних древесных растений эпидермис покрывает листья, молодые побеги и корень, за исключением зоны проведения. Транспирация и газообмен через эпидермис происходят с помощью устьиц. Каждое устьице состоит из двух бобовидных клеток (замыкающие клетки), содержащих хлоропласты. Между клетками имеется устьичная щель, которая может открываться или закрываться в зависимости от обеспеченности растения влагой. На корнях в зоне всасывания наружные оболочки клеток эпидермиса образуют выросты — корневые волоски, обеспечивающие всасывание воды и минеральных веществ. Эпидермис с корневыми волосками называется ризодермой (эпиблемой).

К осени эпидермис на стеблях молодых побегов у голосеменных и древесных покрытосеменных заменяется вторичной покровной тканью — перидермой. Она формируется за счет пробкового камбия (феллогена), который закладывается под эпидермисом в виде одного слоя клеток. Клетки феллогена делятся в продольном направлении и кнаружи образуют многослойную мертвую ткань — пробку, а внутрь откладывают клетки, которые формируют феллодерму. Феллоген, феллодерма и пробка в совокупности составляют перидерму. Газообмен и транспирация через перидерму происходят с помощью чечевичек — разрывов в пробке, заполненных рыхло расположенными клетками паренхимы. На корнях древесных растений в зоне проведения эпидермис также заменяется перидермой.

На стеблях старых древесных растений в результате неоднократной более глубокой закладки пробкового камбия в паренхиме коры формируется несколько слоев перидермы. Изолированные между слоями перидермы клетки паренхимы коры отмирают, и образуется сложная многослойная мертвая ткань — корка. Корка не может растягиваться, и при росте стебля в толщину в ней образуются глубокие трещины, через которые происходит газообмен и транспирация. 

Проводящие ткани

Проводящие ткани относятся к сложным тканям, так как состоят из нескольких видов клеток. В зависимости от особенностей строения и выполняемой функции различают два вида проводящих тканей — это ксилема и флоэма. У древесных растений ксилему еще называют древесиной, а флоэму — лубом.

Ксилема обеспечивает транспорт воды и минеральных веществ из корня ко всем органам растения (восходящий ток) с помощью проводящих элементов. У моховидных проводящие элементы отсутствуют, их функцию выполняют специализированные клетки стебля. У плауновидных, хвощевидных, папоротниковидных и голосеменных проводящие элементы представлены трахеидами — удлиненными и косо заостренными с двух сторон клетками, стенки которых пронизаны порами. Они располагаются друг над другом и обеспечивают относительно медленный транспорт воды и минеральных веществ. Проводящие элементы ксилемы у покрытосеменных растений представлены преимущественно сосудами (трахеями). Сосуды состоят из цилиндрических клеток, не имеющих поперечных перегородок. Они расположены друг над другом и образуют сквозной канал, обеспечивающий быстрый ток воды и минеральных веществ. Стенки сосудов и трахеид одревесневшие и дополнительно придают органам прочность. Ксилема включает не только проводящие элементы, но и механическую ткань (древесные волокна — склеренхиму), осуществляющую опорную функцию, и запасающую ткань — древесную паренхиму.

Флоэма обеспечивает транспорт органических веществ из листьев ко всем органам растения (нисходящий ток). В наибольшей степени органические вещества оттекают к семенам, плодам и запасающим органам. Проводящими элементами флоэмы являются ситовидные трубки, состоящие из живых клеток, расположенных друг над другом. В этих клетках имеется цитоплазма, но отсутствует ядро. Цитоплазмы соседних клеток сообщаются друг с другом через особые мелкие отверстия в поперечных стенках, напоминающих сито (ситовидные пластинки). У покрытосеменных рядом с ситовидными трубками располагаются клетки-спутницы, имеющие ядра и выполняющие вспомогательные функции. В состав флоэмы, как и в состав ксилемы, кроме проводящих элементов входит механическая ткань (лубяные волокна — склеренхима) и запасающая ткань — лубяная паренхима.

Проводящие элементы ксилемы и флоэмы в совокупности с лубяными волокнами и лубяной паренхимой формируют сосудисто-волокнистые проводящие пучки, которые проникают во все органы растения. В листьях их называют жилками. 

Механические ткани

Механические ткани в растении образуют своего рода «внутренний скелет», поддерживающий все остальные ткани и препятствующий их излому или разрыву. Выделяют два вида механических тканей: колленхима и склеренхима. Колленхима представлена в органах молодого растения и придает им упругость. У взрослых растений она сохраняется только в черешках листьев и обеспечивает их ориентацию в пространстве по отношению к солнцу. Колленхима состоит из живых клеток с неравномерно утолщенными оболочками, содержащими пектиновые вещества, которые способны набухать за счет поглощения воды. Со временем колленхима заменяется склеренхимой.

Склеренхима образована двумя видами мертвых клеток: волокнами (древесными и лубяными) и склереидами (каменистыми клетками). Волокна представлены длинными клетками с заостренными концами, стенки которых пропитаны лигнином. Древесные волокна входят в состав ксилемы у покрытосеменных и придают растениям прочность. У остальных растений они отсутствуют, и их функцию выполняют трахеиды. Лубяные волокна входят в состав флоэмы и придают растениям упругость. Стенки склереид пропитаны кремнеземом. Такие клетки встречаются в скорлупе орехов, в косточках (вишня, слива, абрикос) или в мякоти некоторых плодов.

Основные ткани

Основные ткани (паренхима) в органах растения заполняют пространство между другими тканями и могут выполнять разные функции в зависимости от особенностей строения. Паренхима состоит из крупных, рыхло расположенных клеток. В связи с выполняемыми функциями выделяют следующие виды паренхимы: ассимиляционную (хлоренхиму), запасающую, воздухоносную (аэренхиму), водоносную.

Ассимиляционная паренхима содержит хлоропласты и выполняет функцию фотосинтеза. Она содержится во всех зеленых частях растений. Запасающая паренхима состоит из крупных тонкостенных живых клеток, в которых накапливаются питательные вещества: крахмальные (картофель) или белковые (пшеница) зерна, капли жира (подсолнечник). Она хорошо развита в плодах, семенах и запасающих органах. В воздухоносной паренхиме (аэренхиме) имеются большие межклетники (полости), в которых запасается воздух, участвующий в газообмене и обеспечивающий плавучесть растений. Аэренхима содержится во всех органах водных растений, в дыхательных корнях болотных растений. Водоносная паренхима накапливает в межклетниках запас воды и хорошо развита в листьях и стеблях растений засушливых мест. 

Проверим знания