Анатомия растений

Окрашивание

Гистологические срезы окрашивают, чтобы облегчить наблюдение и анализ различных клеточных компонентов.

Красящие вещества и методы окрашивания применяются в зависимости от того, какие структуры легче наблюдать. Наиболее распространенными красителями, используемыми в ботанике, являются сафранин «О», быстрый зеленый FCF, гематоксилин, оранжевый G, анилиновый синий и толуидиновый синий. Выбор того или иного красителя зависит от ионного сродства красителя к окрашиваемой структуре.

Также можно использовать контрастные пятна, такие как комбинация сафранина «О» и быстрого зеленого FCF. Сафранин окрашивает кутин в красный цвет, одревесневшие стенки, ядрышки, хроматин и конденсированные танины, а суберин в красновато-коричневый цвет. Пока FCF окрашивает целлюлозные стенки, они выглядят синеватыми, а цитоплазма приобретает пурпурно-зеленый оттенок.

С другой стороны, ткани, окрашенные толуидиновым синим, варьируются от темно-синего / красноватого до светло-синего / розового.

Пластиды

Пластиды — самые крупные (после ядра) цитоплазматические органоиды, присущие только клеткам растительных организмов. Они не найдены только у грибов. Пластиды играют важную роль в обмене веществ. Они отделены от цитоплазмы двойной мембранной оболочкой, а некоторые их типы имеют хорошо развитую и упорядоченную систему внутренних мембран. Все пластиды едины по происхождению.

Хлоропласты — наиболее распространённые и наиболее функционально важные пластиды фотоавтотрофных организмов, которые осуществляют фотосинтетические процессы, приводящие в конечном итоге к образованию органических веществ и выделению свободного кислорода. Хлоропласты высших растений имеют сложное внутреннее строение.

Строение хлоропласта

Размеры хлоропластов у разных растений неодинаковы, но в среднем диаметр их составляет 4-6 мкм. Хлоропласты способны передвигаться под влиянием движения цитоплазмы. Кроме того, под воздействием освещения наблюдается активное передвижение хлоропластов амебовидного типа к источнику света.

Хлорофилл — основное вещество хлоропластов. Благодаря хлорофиллу зелёные растения способны использовать световую энергию.

Лейкопласты (бесцветные пластиды) представляют собой чётко обозначенные тельца цитоплазмы. Размеры их несколько меньше, чем размеры хлоропластов. Более и однообразна и их форма, приближающая к сферической.

Строение лейкопласта

Встречаются в клетках эпидермиса, клубнях, корневищах. При освещении очень быстро превращаются в хлоропласты с соответствующим изменением внутренней структуры. Лейкопласты содержат ферменты, с помощью которых из излишков глюкозы, образованной в процессе фотосинтеза, в них синтезируется крахмал, основная масса которого откладывается в запасающих тканях или органах (клубнях, корневищах, семенах) в виде крахмальных зёрен. У некоторых растений в лейкопластах откладываются жиры. Резервная функция лейкопластов изредка проявляется в образовании запасных белков в форме кристаллов или аморфных включений.

Хромопласты в большинстве случаев являются производными хлоропластов, изредка — лейкопластов.

Строение хромопласта

Созревание плодов шиповника, перца, помидоров сопровождается превращением хлоро- или лейкопластов клеток мякоти в каратиноидопласты. Последние содержат преимущественно жёлтые пластидные пигменты — каратиноиды, которые при созревании интенсивно синтезируются в них, образуя окрашенные липидные капли, твёрдые глобулы или кристаллы. Хлорофилл при этом разрушается.

Вакуоль

Вакуоль — важнейшая составная часть растительных клеток. Она представляет собой своеобразную полость (резервуар) в массе цитоплазмы, заполненную водным раствором минеральных солей, аминокислот, органических кислот, пигментов, углеводов и отделённую от цитоплазмы вакуолярной мембраной — тонопластом.

Цитоплазма заполняет всю внутреннюю полость только у самых молодых растительных клеток. С ростом клетки существенно изменяется пространственное расположение вначале сплошной массы цитоплазмы: у неё появляются заполненные клеточным соком небольшие вакуоли, и вся масса становится ноздреватой. При дальнейшем росте клетки отдельные вакуоли сливаются, оттесняя к периферии прослойки цитоплазмы, в результате чего в сформированной клетке находится обычно одна большая вакуоль, а цитоплазма со всеми органеллами располагаются около оболочки.

Водорастворимые органические и минеральные соединения вакуолей обусловливают соответствующие осмотические свойства живых клеток. Этот раствор определённой концентрации является своеобразным осмотическим насосом для регулируемого проникновения в клетку и выделения из неё воды, ионов и молекул метаболитов.

В комплексе со слоем цитоплазмы и её мембранами, характеризующимися свойствами полупроницаемости, вакуоль образует эффективную осмотическую систему. Осмотически обусловленными являются такие показатели живых растительных клеток, как осмотический потенциал, сосущая сила и тургорное давление.

Строение вакуоли

История

Около 300 г. до н.э. Теофраст написал несколько трактатов о растениях, из которых сохранились только два: « Исследование растений» (Περὶ φυτῶν ἱστορία) и «Причины растений» (Περὶ φυτῶν αἰτιῶν). Он разработал концепции морфологии и классификации растений, которые не выдержали научного изучения эпохи Возрождения .

Швейцарский врач и ботаник Гаспар Баухин ввел биномиальную номенклатуру в систематику растений . Он опубликовал Pinax theatri botanici в 1596 году, который первым использовал это соглашение для обозначения видов. Его критерии классификации включали естественные отношения или «сходства», которые во многих случаях были структурными.

В конце 1600-х годов анатомия растений превратилась в современную науку. Итальянский врач и микроскопист Марчелло Мальпиги был одним из двух основоположников анатомии растений. В 1671 году он опубликовал свою Anatomia Plantarum , первое крупное достижение в физиогамии растений со времен Аристотеля . Другим основателем был британский врач Неемия Грю . Он опубликовал «Идею философской истории растений» в 1672 году и «Анатомию растений» в 1682 году. Грю приписывают признание растительных клеток, хотя он называл их «пузырьками» и «пузырями». Он правильно определил и описал половые органы растений (цветы) и их части.

В восемнадцатом веке Карл Линней установил таксономию, основанную на структуре, и его ранние работы были связаны с анатомией растений. Хотя точный структурный уровень, который должен считаться научно обоснованным для сравнения и дифференциации, изменился с ростом знания, основные принципы были установлены Линнеем. В 1753 году он опубликовал свой главный труд » Виды плантарум» .

В 1802 году французский ботаник Шарль-Франсуа Бриссо де Мирбель опубликовал « Трактат по анатомии и физиологии растений» (« Трактат по анатомии и физиологии растений» ), положивший начало науке цитологии растений .

В 1812 году Иоганн Якоб Пол Молденхауэр опубликовал Beyträge zur Anatomie der Pflanzen , в котором описывались микроскопические исследования тканей растений.

В 1813 году швейцарский ботаник Огюстен Пираме де Кандоль опубликовал « Теорию élémentaire de la botanique» , в которой утверждал, что анатомия растений, а не физиология, должна быть единственной основой для классификации растений. Используя научную основу, он установил структурные критерии для определения и разделения родов растений.

В 1830 году Франц Мейен опубликовал « Фитотомию» , первый всеобъемлющий обзор анатомии растений.

В 1838 году немецкий ботаник Матиас Якоб Шлейден опубликовал « Вклад в фитогенез» , в котором утверждалось, что «все низшие растения состоят из одной клетки, а высшие растения состоят из (многих) отдельных клеток», тем самым подтверждая и продолжая работу Мирбель.

Немецко-польский ботаник Эдуард Страсбургер описал митотический процесс в растительных клетках и далее продемонстрировал, что новые клеточные ядра могут возникнуть только в результате деления других ранее существовавших ядер. Его Studien über Protoplasma была опубликована в 1876 году.

Готлиб Хаберланд , немецкий ботаник, изучал физиологию растений и классифицировал ткани растений по функциям. Исходя из этого, в 1884 году он опубликовал « Physiologische Pflanzenanatomie» (« Физиологическая анатомия растений» ), в котором описал двенадцать типов тканевых систем (абсорбционных, механических, фотосинтетических и т. Д.).

Неемия Грю , отец анатомии растений

Британские палеоботаники Данкинфилд Генри Скотт и Уильям Кроуфорд Уильямсон описали структуры окаменелых растений в конце девятнадцатого века. Исследования Скотта по ископаемой ботанике были опубликованы в 1900 году.

Следуя книге Чарльза ДарвинаПроисхождение видов», канадский ботаник Эдвард Чарльз Джеффри , изучавший сравнительную анатомию и филогению различных групп сосудистых растений , применил теорию к растениям, используя форму и структуру растений, чтобы установить ряд эволюционных линий. Он опубликовал свою «Анатомию древесных растений» в 1917 году.

Развитие сравнительной анатомии растений возглавила британский ботаник Агнес Арбер . Она опубликовала « Водные растения: исследование водных покрытосеменных растений» в 1920 г., « Однодольные растения: морфологическое исследование в 1925 г.» и «Зерновые: исследование злаков, бамбука и травы» в 1934 г.

После Второй мировой войны , Эзау опубликованы, анатомии растений (1953), который стал окончательным учебник по структуре завода в университетах Северной Америки и в других местах, это было еще в печати в 2006 г. Она последовала с ее анатомии семян заводы в 1960 г.

Ядро

Ядро — самая заметная и обычно самая крупная органелла клетки. Оно впервые было подробно исследовано Робертом Броуном в 1831 году. Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. По форме оно достаточно изменчиво: может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным.

Ядро играет значительную роль в жизни клетки. Клетка, из которой удалили ядро, не выделяет более оболочку, перестаёт расти и синтезировать вещества. В ней усиливаются продукты распада и разрушения, вследствие этого она быстро погибает. Образование нового ядра из цитоплазмы не происходит. Новые ядра образуются только делением или дроблением старого.

Внутреннее содержимое ядра составляет кариолимфа (ядерный сок), заполняющая пространство между структурами ядра. В нём находится одно или несколько ядрышек, а также значительное количество молекул ДНК, соединённых со специфическими белками — гистонами.

Строение ядра

Дальнейшее чтение

Общие

• Crang, RC; Lyons-Sobaski, S .; Wise, RR (2018) Анатомия растений: концептуальный подход к изучению семенных растений . Спрингер, Нью-Йорк, 725 стр.
• Имс, Артур Джонсон; МакДэниелс, Лоуренс Х. (1947). Введение в анатомию растений 2-е изд. McGraw-Hill, Нью-Йорк, ссылка (1-е изд., 1925 г., ссылка ).
• Исав, Катерина (1965). Анатомия растений 2-е изд. Вили, Нью-Йорк.
• Мейценхеймер, Р. История анатомии растений . Университет Майами, ссылка .

Специализированный

• Катлер, Д.Ф. Грегори, М .; Рудалл, П. (ред.) (1960-2014). Анатомия однодольных . 10 томов. Издательство Оксфордского университета.
• Goffinet, B .; Бак, WR; Шоу, Дж. (2008). Морфология, анатомия и классификация Bryophyta. В: Goffinet, B .; Шоу, Дж. (Ред.). Биология мохообразных , 2-е изд. Cambridge University Press, стр. 55–138 (1-е изд., 2000 г., ссылка ).
• Джеффри, EC (1917). Анатомия древесных растений . Чикаго, Издательство Чикагского университета, .
• Меткалф, CR; Мел, Л. (1957). Анатомия двудольных: листья, стебель и древесина в отношении таксономии, с примечаниями об экономическом использовании . 2 тт. Оксфорд: Clarendon Press. 1500 с., Ссылка (2 изд., 1979-1998 гг., 4 т.).
• Schoute, JC (1938). Анатомия. В: Verdoorn, F. (ed.). Руководство по птеридологии . Мартинус Нийхофф, Гаага. С. 65–104. ссылка .
• Schweingruber, FH; Börner, A .; Шульце, Э. (2011-2013). Атлас анатомии стеблей трав, кустарников и деревьев . Vol. 1, 2011, ссылка . Vol. 2, 2013, ссылка . Шпрингер-Верлаг, Берлин, Гейдельберг.

Обзор меристем

Меристемы представляют собой скопления мелких клеток с плотной цитоплазмой и пропорционально крупными ядрами, которые действуют как стволовые клетки у животных. То есть одна клетка делится, в результате чего образуются две клетки, из которых одна остается меристематической, а другая подвергается дифференцировке и вносит свой вклад в организм растения (рис. 36.3). Таким образом, популяция клеток меристемы постоянно обновляется. Молекулярно-генетические данные подтверждают гипотезу о том, что стволовые клетки животных и клетки меристемы растений могут также иметь общие пути экспрессии генов. Например, и меристема растений, и стволовые клетки животных имеют общий ген ретинобластомы, который определяет, продолжает ли клетка делиться или дифференцироваться. Удлинение как корня, так и побега происходит в результате повторных делений клеток и последующего удлинения клеток, продуцируемых апикальными меристемами. У древесных растений боковые меристемы увеличивают диаметр корней и побегов.

Покровная ткань

Покровная ткань составляет наружные слои растения и содержит эпидермальные клетки, которые выделяют восковое покрытие. Это восковое покрытие, кутикула, предотвращает чрезмерную потерю воды из растения в процессе транспирации. В то время как основной задачей покровной ткани является защита, она также выполняет множество других специализированных функций в зависимости от конкретного органа, в котором она расположена.

В листьях покровная ткань содержит специализированные защитные клетки, которые составляют структуры, называемые устьицами. Устьица облегчают газообмен в листе. Углекислый газ (СО₂) для фотосинтеза и кислород (О₂) диффундируют в/из листа через устьица. Устьица также имеют решающее значение для транспорта воды по ксилеме. Устьичное отверстие приводит к испарению воды из листа. Это создает отрицательное давление, которое тянет за собой столб воды по ксилеме. Испарение воды из устьиц является основной движущей силой для переноса воды через тело растения. В корнях эпидермальные клетки имеют специализированную структуру, облегчающую поглощение воды и питательных веществ – основные функции корня. У некоторых клеток эпидермиса корня есть длинные мембранные расширения, называемые корневыми волосками, которые увеличивают площадь поглощающей поверхности. Эпидермис корня также взаимодействует с симбиотическими грибами, которые образуют микоризы, увеличивающие поглощение питательных веществ.

Функциональная анатомия растений.

Лекции читает зав.каф. высших растений, д.б.н., профессор А.К. Тимонин.

Взаимоотношения структуры и функции — главный вопрос функциональной анатомии. Ее значение для развития эволюционной теории. Общие закономерности морфогенеза растений.

Понятия о развитии, росте и дифференциации растений. Меристемы, их строение, значение в жизни растений и классификация. Постоянные ткани и тканевые комплексы.

Полифункциональность вегетативных органов растений: корня, листа, стебля. Растение как целостная структурно-функциональная система.

Корень как орган поглощения воды и минерального питания. Адаптивный характер анатомической структуры корня. Меристема. Понятие о покоящемся центре. Корневой чехлик, корневые волоски, их образование и функции. Проводящий пучок. Первичное и вторичное строение корня.

Строение и функции побега. Органогенная и гистогенная роль апикальной меристемы. Фазы ее развития. Почка как зачаток побега.

Лист как орган фотосинтеза, транспирации и дыхания. Анатомия листовых пластинок растений с С-3 и С-4 типами фотосинтеза. Мезофилл, его типы. Проводящая система листьев. Строение мелких жилок, их участие в загрузке ассимилятами. Эпидерма. Значение кутикулы, ее строение. Устьичный аппарат как функционально единый комплекс замыкающих и околоустьичных клеток. Типы устьичных аппаратов. Механизм работы устьица. Влияние внешних условий на анатомическую структуру листа. Продолжительность жизни листьев, их старение и опадение.

Стебель как орган передвижения веществ на далекие расстояния и осуществления механической функции. Апикальный и интеркалярный рост стебля. Анатомо-топографические зоны. Анатомическая связь листа и стебля. Строительно-механические принципы в строении стеблей.

Многолетний стебель древесного растения. Общая схема строения.

Ксилема (древесина) и флоэма (луб) как сложные ткани. Функционально-морфологические системы этих тканей: проводящая, механическая, живая (паренхимная), взаимосвязь этих систем. Строение и развитие проводящих элементов ксилемы и флоэмы. Функциональные особенности ксилемной и флоэмной паренхимы.

Большой жизненный цикл растения, его фазы и продолжительность. Моно- и поликарпические растения. Развитие и строение семени. Семенная кожура (спермодерма), ее строение и биологическое значение. Физиологический покой семян. Твердосемянность. Типы прорастания семян. Всход, проросток, развитие надземных побегов и корневой системы.

Литература:

Основная:

1. Гамалей Ю.В. Флоэма листа. Л.: Наука, 1990. 144 с.
2. Гамалей Ю.В., Куликов Г.В. Развитие хлоренхимы листа. Л.: Наука, 1978. 192 с.
3. Курсанов А.Л. Транспорт ассимилятов в растениях. М.: Наука, 1976, гл. 1, 2. 646 с.
4. Данилова М.Ф. Структурные основы поглощения веществ корнем. Л.: Наука, 1974. 206 с.
5. Эсау К. Анатомия растений. М.: Мир, 1969. 564 с.

Дополнительная:

1. Васильев А.Е. Функциональная морфология секреторных клеток растений. Л.: Наука, 1977. 208 с.
2. Васильев А.Е. и др. Ботаника. Морфология и анатомия растений. М.: Просвещение, 1988. 480 с.
3. Воронин Н.С. Эволюция первичных структур в корнях растений. // Учен. зап. Калужск. гос. пед. ин-та, 1964, 13: 3-179
4. Лотова Л.И. О классификации меристем. // Вестн. МГУ, сер. биол., 1977, 2: 64-75.
5. Лотова Л.И. Структурная эволюция ситовидных элементов высших растений // Биол. науки, 1985, 5: 19-29.
6. Лотова Л.И. Об онтогенетической и функциональной взаимосвязи структурных элементов лептома // Биол. науки, 1986, 6: 6-16.
7. Лотова Л.И. Морфолого-функциональные аспекты эволюции проводящего аппарата высших растений // Бюлл. Моск. о-ва испытат. прир. Отд. биол. 1989, 94, 2: 92-102.
8. Мирославов Е.А. Структура и функция эпидермы листа покрытосеменных. Л.: Наука, 1974. 120 с.
9. Раздорский В.Ф. Архитектоника растений. М.: Сов. наука, 1955. 432 с.
10. Синнот Э. Морфогенез растений. М.: ИЛ, 1963.

Составитель: Л.И. Лотова, профессор кафедры высших растений.

Поддержка сайта: Кочетова Галина

Слайды и текст этой презентации

Слайд 2Анатомия растений – раздел ботаники (биологии), изучающий строение растений

на клеточном и тканевом уровне организации живой материи (т.е. внутреннюю

структуру органов растений)Разделы:Растительная клетка, или цитология растенийРастительные ткани, или гистологияАнатомия органовМетоды: Изучение анатомической структуры растений осуществляется методами световой и электронной микроскопии Становлению и развитию цитологии способствовали достижения в области морфологии с появлением микроскопической техники, в области химии (биохимии), молекулярной биологии, экспериментальные методы и создание электронного микроскопа

1837):

1) клетка – основная единица строения и развития всех живых

организмов, наименьшая единица живого;
2) клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
3) размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
4) в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системе регуляции.

2 типа:
прокариотические
и
эукариотические

Слайд 5

Многообразие форм растительных клеток сводят к двум основным типам

клеток:
паренхимным и прозенхимным

Слайд 6Особенности строения растительной клетки (отличия от клеток других организмов):

1)

наличие пластид;
2) жесткая клеточная стенка, состоящая из целлюлозы;
3) вакуоль

(или система вакуолей);
4) отсутствие центриолей;
5) основное резервное вещество в клетках растений – крахмал

Слайд 8
Типичная растительная клетка

Слайд 9
Движение цитоплазмы (циклоз): А – вращательное; Б – струйчатое;1-

цитоплазма, 2 – ядро с ядрышками,3 – хлоропласты, 4 –

клеточная стенка, 5 — вакуоль

3 – полисомы, 4 – клеточная мембрана, 5 – эндоплазматический

ретикулум, 6 – митохондрия, 7 – микрофиламенты

Слайд 11
 Строение биологической мембраны

Слайд 12Строение аппарата Гольджи (А) и
образование отдельного пузырька в

крупном масштабе (Б):
1 – пузырьки Гольджи, 2 – цистерны, 3

– каналы аппарата Гольджи,4 – развивающийся пузырек

Слайд 13Взаимодействие и функционирование
эндоплазматической сети и аппарата Гольджи

Слайд 15Схема строения рибосомы, сидящей на мембране ЭР:1 – малая

субъединица, 2 – иРНК, 3 – тРНК, 4 – аминокислота,

5 – большая субъединица, 6 – мембрана ЭР, 7 – полипептидная цепь (синтезируемая белковая молекула)

Слайд 16
Производные протопласта
Вакуоль(часть клетки, ограниченная тонопластом и заполненная клеточным соком)

Слайд 17Виды крахмалаА – ассимиляционный крахмал в клетках листа мха

(Mnium)Б – транзиторный в клетках влагалища стебля фасоли (Phaseolus)В –

запасной в клетках клубня картофеля (Solanum)

и выполняемым функциям, а также имеющих общее происхождение

Структурные подразделения

Это схема анатомии растения с обозначениями структурных частей растений и корней. 1. Система стрельбы. 2. Корневая система. 3. Гипокотиль. 4. Терминальный бутон. 5. Листовая пластинка. 6. Междоузлия. 7. Подмышечная почка. 8. Черешок. 9. Стебель. 10. Узел. 11. Нажмите root. 12. Корневые волоски. 13. Верхушка корня. 14. Корневая крышка

В некоторых исследованиях анатомии растений используется системный подход, организованный на основе деятельности растения, такой как перенос питательных веществ, цветение, опыление, эмбриогенез или развитие семян. Другие более классически делятся на следующие структурные категории:

Сосудистые ткани из крыжовника (слева) и виноградной ветви (справа) от Гру анатомии растений

Кончик корня

Анатомия цветов, включая изучение чашечки , венчика , андроцеции и гинецея.

, включая изучение клеток эпидермиса , устьиц и палисадных клеток.

Анатомия стебля, включая и сосудистые ткани , почки и

Анатомия плода / семени, включая строение семяпочки , , околоплодника и дополнительных плодов

Дерево анатомии, в том числе структуры коры , Корк , Xylem , флоэма , камбий , и ветви воротнике

Анатомия корня, включая строение , , энтодермы

Гистохимические тесты

Гистохимические тесты используются для выявления молекул или семейств молекул, присутствующих в исследуемой ткани, и оценки их распределения в тканях »на месте”.

Эти тесты могут выполняться с использованием химических реакций для обнаружения свободных или конъюгированных углеводов и ферментативных гистохимических тестов, в которых клеточная ферментативная активность обнаруживается даже после химической фиксации ткани.

Конечный результат этого набора методов заканчивается оценкой гистологического среза, подготовленного с помощью инструментов микроскопии. Могут использоваться сканирующие или просвечивающие микроскопы. Многие из этих признаков очень мелкие (ультраструктурные или микроморфологические).

Другие методы включают мацерацию тканей растений для разделения их компонентов и наблюдения за ними по отдельности. Примером этого является мацерация таких тканей, как дерево, что облегчает наблюдение за элементами трахеи и других структур и их подробный анализ.

Механическая ткань

Механическая ткань выполняет множество различных функций, включая фотосинтез, хранение и структурную поддержку. Она составляет большую часть структуры растения и состоит из трех типов клеток: паренхимы, колленхимы и склеренхимы.

Клетки паренхимы – наименее специализированные клетки растения. Они отвечают за производство и хранение питательных веществ. Фотосинтез происходит в хлоропластах клеток паренхимы листьев. Клетки паренхимы стеблей, корней и плодов имеют структуры, которые хранят крахмал. Большинство развивающихся растительных клеток структурно сходны с клетками паренхимы. В процессе дифференциации они становятся специализированными по форме и функциям и теряют способность к делению. Зрелые клетки паренхимы обычно не делятся, но сохраняют способность делиться и дифференцироваться в различные типы клеток и тканей в случае повреждения растения.

Клетки колленхимы и склеренхимы обеспечивают структурную поддержку растения. Они имеют толстые, но гибкие клеточные стенки и обеспечивают структурную поддержку вновь образованным частям растения, не ограничивая его рост. Клетки колленхимы укладываются друг на друга и ориентируются прядями прямо под эпидермисом молодой структуры. Относительно мягкая клеточная стенка позволяет клеткам колленхимы удлиняться по мере роста структуры.

С другой стороны, клетки склеренхимы обеспечивают поддержку зрелых растительных структур. Подобно клеткам колленхимы, они имеют очень толстые клеточные стенки. Однако клеточные стенки склеренхимы содержат лигнин, молекулу, которая делает их твердыми. Это обеспечивает прочность клеточной стенки, но ограничивает способность клеток удлиняться и расти. Поскольку клетка склеренхимы функционирует исключительно для обеспечения структурной поддержки, многие клетки склеренхимы фактически мертвы при функциональной зрелости. Клеточная мембрана, протоплазма (цитоплазма) и органеллы исчезают, оставляя только жесткую клеточную стенку.

Жизнедеятельность растительного организма

Растение — живой организм, для которого характерны особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, раздражимость, развитие и воспроизведение. Основные метаболические процессы — фотосинтез, кислородное дыхание, корневое питание, водный обмен (Рис. 5).

Рис. 5. Жизнедеятельность растений

Фотосинтез происходит в зеленых клетках. Суть процесса — преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений. В превращениях веществ и усвоении энергии велика роль зеленого пигмента хлорофилла. Конечные продукты — сахар и крахмал.

Почвенное питание — процесс поглощения корнем воды с растворенными минеральными веществами. Неорганические соединения необходимы растениям для синтеза углеводов и белков, нуклеиновых кислот, АТФ. Недостаток питательных веществ приводит к минеральному голоданию растительного организма.

Клеточное дыхание у растений — процесс окисления органических соединений до углекислого газа и воды. Кислород поступает во все органы на свету и в темноте. Фотосинтез протекает только в зеленых клетках на свету. Дыхание, фотосинтез и водный обмен тесно связаны. Недостаток света, кислорода, воды отрицательно сказывается на жизнедеятельности растительного организма.

Боковые меристемы

Многие травянистые растения (то есть растения с мясистыми, а не древесными стеблями) демонстрируют только первичный рост, но у других также наблюдается вторичный рост, что может привести к значительному увеличению диаметра. Вторичный рост достигается боковыми меристемами — периферическими цилиндрами меристемной ткани внутри стеблей и корней, которые увеличивают обхват (диаметр) голосеменных и большинства покрытосеменных. Боковые меристемы образуются из основной ткани, которая происходит из апикальных меристем. Однодольные являются основным исключением (рисунок 36.5).

Несмотря на то, что вторичный рост увеличивает обхват у многих недревесных растений, его влияние наиболее заметно у древесных растений, у которых есть две боковые меристемы. В коре древесного стебля находится пробковый камбий — боковая меристема, которая способствует образованию внешней коры дерева. Прямо под корой находится сосудистый камбий — боковая меристема, которая производит вторичную сосудистую ткань. Сосудистый камбий образуется между ксилемой и флоэмой в сосудистых пучках, добавляя вторичную сосудистую ткань с обеих сторон. Ксилема добавляется внутрь сосудистого камбия, а флоэма — снаружи.

Вторичная ксилема является основным компонентом древесины. Вторичная флоэма очень близка к наружной поверхности древесного стебля. Удаление коры дерева повреждает флоэму и может в конечном итоге убить дерево. Ткани, образованные из боковых меристем, которые составляют большую часть ствола, ветвей и более старых корней деревьев и кустарников, известны как вторичные ткани и все вместе называются вторичным растительным телом.