Меню

Что относятся к механическим тканям растения

Что относятся к механическим тканям растения

Тема: Механические ткани

Материалы. Черешки свежего листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris), герани (Geranium pratense), стебель тыквы (Cucurbita pepo), семена фасоли (Phaseolus); постоянные микропрепараты: «Поперечный срез стебля льна (Linum usitatissimum)», «Продольный срез стебля льна (Linum usitatissimum)»; 96%-ный спирт, хлор-цинк-йод, сернокислый анилин.

С развитием растений, в их органах образуются специализированные механические ткани, обладающие высокой прочностью. Эти ткани усиливают противодействие всего растения или его органов, прежде всего излому или разрыву.

Механические ткани в связи с выполняемыми функциями называют также опорными или арматурными. Высокая прочность этих тканей достигается утолщением клеточных оболочек. К механическим тканям относятся колленхима и склеренхима.

Колленхима состоит из живых толстостенных клеток. Они содержат протопласт со всеми органеллами, способными к возобновлению меристематической активности. Наиболее характерную особенность этой ткани составляет структура первичных клеточных оболочек. Кроме целлюлозы они содержат большое количество пектина и гемицеллюлозы, но в них нет лигнина. Поскольку пектиновые вещества гидрофильны, оболочки клеток колленхимы богаты водой. Поэтому на срезах оболочки выглядят блестящими. Полагают, что сильная оводненность оболочек способствует их растяжению.

Утолщения оболочек колленхимы распределены неравномерно. По форме утолщения оболочек выделяют три типа колленхимы: 1) уголковая — утолщения локализуются в углах клеток; 2) пластинчатая — утолщены тангентальные стенки клеток; 3) рыхлая — характерна наличием межклетников между слившимися участками соседних клеток (сочетаются функции опоры и газообмена) (рис. 50).

Рис. 50. Поперечный срез через механическую ткань стебля — колленхиму:

А — рыхлая; Б — пластинчатая; В — уголковая.

1 — первичная оболочка, 2 — утолщенная оболочка, 3 — межклетник, 4 — протопласт.

Колленхима служит для укрепления растущих органов. Она находится в тех частях органов, где расположены сочные, а также растущие ткани: стеблях, черешках, средних жилках листьев, реже цветоножках и плодоножках.

Склеренхима состоит из клеток с равномерно утолщенными и одревесневшими вторичными оболочками, а содержимое клеток отмирает после окончательного формирования оболочек. Обычно склеренхима размещается в органах глубже колленхимы среди паренхимных или проводящих тканей. По форме клеток различают два основных типа склеренхимы — волокна и склереиды.

Волокна встречаются в различных частях растения. У двудольных волокна особенно характерны для проводящих тканей. Они имеют форму сильно вытянутых в длину (прозенхимных) клеток, заостренных на концах. Обычно они имеют толстые стенки и узкую полость. Различают древесинные волокна (волокна либриформа) и лубяные волокна.

Древесинные волокна входят в состав древесины (ксилемы), лубяные в состав луба (флоэмы).

Склереидами называют склеренхимные клетки, не обладающие формой волокон. Обычно эти клетки имеют толстостенные вторичные оболочки, сильно одревесневшие и снабженные многочисленными, чаще всего простыми порами. Склереиды очень сильно варьируют по форме. Они могут быть изодиаметрическими или слегка удлиненными — каменистые клетки или брахисклереиды; палочковидные или макросклереиды; звездчатые — астросклереиды и др.

Волокна и склереиды располагаются в органах растений группами или поодиночке. В последнем случае их называют идиобластами.

Задание 1. Приготовить временный микропрепарат поперечного среза черешка свежего листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris) в капле воды. Рассмотреть под микроскопом уголковую колленхиму. Обратить внимание на форму клеток, толщину их оболочек, наличие хлоропластов. Сделать рисунок (рис. 51).

Последовательность работы. При малом увеличении видно, что выступающие ребра черешка заполнены блестящей мелкоклеточной тканью, похожей на сетку из чередующихся белых и темных пятен. При большом увеличении легко различить белые блестящие утолщения стенок, связанные между собой тонкими, часто ели заметными участками. Утолщения не только заполняют углы клетки, но вдаются в ее полость округлыми выступами, так что полость клетки принимает форму неправильного ромба или пяти-, шестиугольника с вогнутыми сторонами. На препарате она темного цвета. Пользуясь микрометренным винтом, рассмотреть срединную пластинку внутри утолщений и таким образом восстановить первоначальную форму клеток с четырьмя-шестью углами. Если для среза был взят живой материал, то в клетках колленхимы видно живое содержимое с хлоропластами. Зарисовать несколько клеток колленхимы, обозначить утолщенную стенку клетки и полость клетки.

Рис. 51. Колленхима черешка листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris):

А — при малом увеличении; Б — при большом увеличении.

1 — полость клетки, 2 — утолщенная клеточная оболочка.

Задание 2. Изучить состав клеточных оболочек колленхимы в черешке свеклы (препарат из задания 1). Пронаблюдать действие 96% спирта и реактива хлор-цинк-йода на оболочку.

Последовательность работы. Используя микропрепарат из предыдущего задания с правой стороны от покровного стекла, добавить каплю 96% спирта, а с левой — отсосать его излишки фильтровальной бумагой. Через несколько минут рассмотреть под микроскопом. Убедиться в том, что прежде блестящие утолщения оболочки колленхимы заметно сжались. Далее подействовать на срез хлор-цинк-йодом (стенки клеток колленхимы примут фиолетовую окраску). Объяснить сжатие утолщенных мест оболочек при действии спирта, и каким веществом обусловлено окрашивание оболочки хлор-цинк-йодом в фиолетовый цвет.

Задание 3. Приготовить два временных микропрепарата поперечных срезов стебля тыквы (Cucurbita pepo): 1 — в капле хлор-цинк-йода, 2 — в капле сернокислого анилина. Изучить строение колленхимы и склеренхимы. Сделать рисунок (рис. 52).

Последовательность работы. На первом микропрепарате найти расположенные под эпидермой толстостенные (неравномерно утолщенные) окрашенные в синий цвет клетки колленхимы. Определить тип утолщения оболочек клеток колленхимы. Немного передвинуть микропрепарат к центру и рассмотреть несколько рядов, расположенных кольцом плотно сомкнутых многоугольных клеток с равномерно утолщенными оболочками склеренхимы.

На втором микропрепарате эта ткань окрашена в золотисто-желтый цвет от действия сернокислого анилина. Объяснить, почему оболочки этих двух типов механических тканей окрашены по-разному. Обратить внимание на глубину расположения их в стебле. На схематичном рисунке обозначить колленхиму и склеренхиму.

Читайте также:  Приспособление растений к свету и воде

Рис. 52. Колленхима (1) и склеренхима (2) в стебле тыквы (Cucurbita pepo).

Задание 4. Приготовить временные микропрепараты поперечного и продольного срезов стебля герани (Geranium pratense) в капле сернокислого анилина (рис. 53). Изучить строение древесинных волокон и сделать рисунки.

Последовательность работы. Рассмотреть при малом увеличении микроскопа поперечный срез. На некотором расстоянии от поверхности стебля найти лимонно-желтое кольцо механической ткани, представленной древесинными волокнами (склеренхима). При большом увеличении видны клетки, плотно прилегающие друг к другу и лишенные живого содержимого. Стенки этих клеток утолщены равномерно, кое-где они пронизаны поровыми каналами. При медленном движении микрометренного винта можно заметить слоистость стенок и тонкую темную полоску между стенками двух соседних клеток. Это срединная пластинка .

Рис. 53. Древесинные волокна стебля герани (Geranium pratense):

А-Б — в поперечном разрезе; В — в продольном разрезе.

1 — оболочка клетки, 2 — простая пора, 3 — полость клетки.

Рассмотреть второй микропрепарат (продольный срез). Найти на нем древесинные волокна. Обратить внимание на форму клеток, цвет и толщину их оболочек. Объяснить изменение цвета клеточных оболочек древесинных волокон при действии сернокислого анилина. В продольном разрезе древесинные волокна очень длинные и часто не помешаются в поле зрения микроскопа. Концы этих клеток большей частью заострены благодаря наклонному положению поперечных стенок. Это прозенхимные клетки. В боковых стенках видны поровые каналы. Зарисовать волокна в продольном и поперечном сечении.

Задание 5. Рассмотреть лубяные волокна на постоянных микропрепаратах поперечного и продольного срезов стебля льна (Linum usitatissimum) (рис. 54). Сравнить их с древесинными волокнами стебля герани. Сделать рисунок.

Рис. 54. Лубяные волокна стебля льна (Linum usitatissimum):

А — продольный срез; Б — поперечный срез.

1 — оболочка, 2 — полость клетки.

Последовательность работы. Под эндодермой в стебле льна расположены плотные группы толстостенных, сравнительно крупных клеток, округлых или многогранных, причем в более толстых местах среза стенки их остались белыми и блестящими, а в тонких местах пропитались хлор-цинк-йодом и приняли фиолетовую окраску. Это лубяные волокна перициклического происхождения. Пользуясь микрометренным винтом, можно увидеть слоистость стенок. Внутрь от лубяных волокон расположен тонкий слой флоэмы. Зарисовать отдельные клетки лубяных волокон в продольном и поперечном сечении.

Задание 6. Приготовить временный микропрепарат поперечного среза семени фасоли (Phaseolus) в области семенной кожуры. Окрасить срез сернокислым анилином. Рассмотреть и зарисовать склереиды (рис. 55).

Последовательность работы. На поперечном срезе семени фасоли хорошо различается два слоя склереид. Наружная часть семенной кожуры представлена сплошным слоем макросклереид. У субъэпидермальных склереид (внутренний слой) вторичное утолщение развито на антиклинальных стенках. Обратить внимание на форму клеток, цвет; толщину и расположение утолщений оболочек склереид. Зарисовать отдельные склереиды, обозначив оболочку и полость. Сравнить склереиды семенной кожуры фасоли с каменистыми клетками плода груши (рис. 14).

Рис. 55. Склереиды в семенной кожуре фасоли (Phaseolus):

А — наружная часть семенной кожуры на поперечном срезе; Б — отдельные склереиды.

1 — оболочка, 2 — полость.

1. Каковы характерные признаки механической ткани?

2. В чем отличие структуры клеток колленхимы от клеток склеренхимы?

3. Почему колленхима свойственна молодым органам растения?

4. Что такое склеренхима? На какие типы она делится?

5. В чем отличие древесинных и лубяных волокон?

6. Каковы особенности структуры склереид?

7. Какое значение имеет высокая оводненность оболочек клеток колленхимы?

Источник

Механические ткани растений

«В природе все мудро продумано и устроено, всяк должен заниматься своим делом, и в этой мудрости — высшая справедливость жизни» — Леонардо да Винчи.

Механические ткани это опора и каркас растения, как скелет у человека. Они пронизывают все части растения, для того чтобы растение было способно противостоять смещению центра тяжести: нагрузкам на сжатие, изгиб и растяжение.

Отметьте, что механические ткани возникли у первых наземных растений — псилофитов (риниофитов) — называемых «пионеры суши». Именно они, покинув водную среду, первыми ощутили всю силу земного притяжения и смогли противостоять ей с помощью механических тканей.

Классифицируют механические ткани на основе микроскопической картины: выделяют ткани с равномерно утолщенными клеточными стенками и неравномерно утолщенными.

Колленхима имеет неравномерно утолщенные клеточные стенки, в основе которых находятся полисахариды: целлюлоза, гемицеллюлозы. Важно отметить, что клетки колленхимы являются хлорофиллоносными, то есть способны к фотосинтезу, так что в подземных частях растения колленхима не встречается. Эта ткань подразделяется на следующие составляющие:

Клетки в виде шестиугольников, клеточная стенка их утолщена в углах, а между углами стенки тоньше, поэтому данная ткань относится к неравномерно утолщенным. Встречается в стеблях щавеля, гречихи, тыквы — двудольных растений, в крупных жилках листа, черешках листьев.

Характерна для молодых стеблей многих деревьев. В отличие от уголковой колленхимы клетки имеют форму параллелепипеда, вытянуты параллельно поверхности стебля, их наружные и внутренние стенки утолщены.

На раннем этапе развития клетки данной ткани разъединяются в углах с последующим образованием межклетников (пространства в тканях растения), имеются в стеблях красавки, мать-и-мачехи, горца земноводного.

Это мертвые клетки, их живое содержимое чаще всего отмирает. Склеренхима встречается в органах высших растений, по сравнению с колленхимой прочнее, выдерживает большие нагрузки. Ядро и цитоплазма клеток разрушаются, особое вещество пропитывает клеточную стенку этой ткани — лигнин, по химическому строению это смесь ароматических полимеров. Склеренхима представлена двумя типами тканей:

    Склеренхимные волокна

Читайте также:  Однолетние растения открытого грунта это

Представлены вытянутыми и заостренными клетками, форма которых называется «прозенхимная». Клетки плотно прилежат друг к другу, их оболочка очень прочная, клеточные стенки утолщены равномерно. Волокна встречаются во всех органах растения в виде тяжей, могут быть рассеянны в проводящей ткани, собираться в группы или идти сплошным цилиндрическим кольцом.

Касательно нахождения их в проводящей ткани имеется момент, требующий внимания. В зависимости от того, где можно их найти названия разные: в ксилеме (древесине) — древесинные волокна (либриформ), в флоэме (луб) — лубяные волокна (камбиформ). В случае возникновения волокон на месте перицикла, название они получают соответствующее — перициклические волокна.

В текстильной промышленности широко используются не одревесневшие лубяные волокна, к примеру — льна. Из них получают разные ткани, широко применяемые в быту. Так что обязательно отметьте их хозяйственное значение.

Стенки этих клеток сильно одревесневшие, могут быть пропитаны кремнеземом, известью, кутином. В случае, если диаметр клеток одинаковый (плоды груши) их также называют каменистые клетки (брахисклереиды). Палочковидные склереиды встречаются в семенах бобовых. Остеосклереиды имеют расширение на обоих концах клетки, встречаются в листьях чая. В листьях камелии cклереиды приобретают удивительную форму, напоминающую звезду, они называются астросклереидами.

Как вы уже убедились, склереиды представляют собой мертвые клетки самых различных форм, обнаруживаются во многих органах растения.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Механическая ткань растений: особенности строения и функции

Так же, как и у животных, в телах растений имеются различные ткани. Из них построены органы, которые, в свою очередь, формируют системы. Структурная единица в целом все та же — клетка.

Однако ткани растений и животных различаются между собой и по строению, и по выполняемым функциям. Поэтому попробуем разобраться, что собой представляют эти структуры у представителей флоры. Более подробно рассмотрим, что такое механическая ткань растений.

Ткани растений

Всего можно выделить 6 групп тканей в растительном организме.

  1. Образовательная включает в себя раневые, верхушечные, боковые и вставочные типы. Предназначена для восстановления структуры растений, различного вида роста, принимает участие в формировании других тканей, образует новые клетки. В зависимости от выполняемой функции становится понятно, где будут локализованы участки с образовательной тканью: черешки листьев, междоузлия, кончик корня, верхняя часть стебля.
  2. Основная состоит из разных видов паренхимы (столбчатая, воздухоносная, губчатая, запасающая, водоносная), а также фотосинтезирующей части. Функция соответствует названию: запасание воды, накопление запасных питательных веществ, фотосинтез, газообмен. Локализация в листьях, стеблях, плодах.
  3. Проводящие ткани — ксилема и флоэма. Основное назначение — транспортировка минеральных веществ и воды к листьям и стеблю и обратная доставка питательных соединений к местам накопления. Располагаются в сосудах древесины, специализированных клетках луба.
  4. Покровные ткани включают в свой состав три основных разновидности: это пробка, корка, эпидерма. Роль их в первую очередь — защитная, а также транспирация и газообмен. Расположение в теле растения: поверхность листьев, коры, корня.
  5. Выделительные ткани осуществляют выработку сока, нектаров, продуктов метаболизма, влаги. Располагаются в специализированных структурах (нектарниках, млечниках, волосках).
  6. Механическая ткань растений, ее строение и функции будут рассмотрены ниже подробнее.

Механические ткани: общая характеристика

Сложные и неоднородные погодные условия, климатический катарсис, не всегда мягкие перепады природы — от всего этого человека защищает жилище. И часто таким убежищем для животных становятся именно растения. А кто же спасет их самих? Благодаря чему они способны выдерживать и шквальный ветер, и землетрясения, извержения вулканов и град, снегопады и тропические ливни? Оказывается, выстоять им помогает включенная в состав структура — механическая ткань.

Такая структура не всегда равномерно распределена у одного и того же растения. Также неодинаково ее содержание и у разных представителей. Но в той или иной степени она есть у всех. Механическая ткань растений имеет свое особое строение, классификацию и выполняемые функции.

Функциональная значимость

Одно название данной структуры говорит о роли и значении, которое она имеет для растений,- механическая прочность, защита, опора. Часто механическая ткань приравнивается к арматуре. То есть это своеобразный скелет, остов, придающий опору и прочность всему растительному организму.

Данные функции механической ткани чрезвычайно важны. Благодаря их наличию растение способно переносить сильнейшие погодные ненастья, при этом сохраняя целостность всех частей. Часто можно видеть, как деревья раскачиваются от сильных порывов ветра. Однако не ломаются, проявляя чудеса пластичности и прочности. Это происходит благодаря тому, что работают механические свойства тканей. Также можно видеть и устойчивость кустарников, высоких трав, полукустарников, небольших деревьев. Все они удерживаются в нормальном состоянии, словно стойкие оловянные солдатики.

Конечно, это объясняют особенности строения клеточных структур и разновидности механических тканей. Можно разделить их на группы.

Классификация

Различают три главных типа таких структур, каждая из которых имеет свои особенности строения механической ткани.

  1. Колленхима.
  2. Склеренхима.
  3. Склереиды (часто рассматривается как часть склеренхимы).
Читайте также:  Уход за посевами ячменя и защита растений

Каждая из перечисленных тканей может формироваться как из первичной, так и из вторичной меристемы. Все клетки механической ткани имеют толстые прочные клеточные стенки, что во многом и объясняет способность выполнять перечисленные функции. Содержимое каждой клетки может быть как живым, так и мертвым.

Колленхима и ее строение

Эволюция данного типа структуры идет от основных тканей растений. Поэтому чаще всего колленхима содержит пигмент хлорофилл и способна к осуществлению фотосинтеза. Формируется данная ткань только в молодых растениях, выстилая их органы сразу под покровной, иногда чуть глубже.

Обязательное условие для колленхимы — тургор клеток, только в этом случае она способна выполнять возложенные на нее функции арматуры, опоры. Такое состояние возможно, так как все клетки данной ткани — живые, растущие и делящиеся. Оболочки очень утолщенные, однако сохраняются поры, через которые и происходит забор влаги и установка определенного тургорного давления.

Также строение механических тканей данного типа подразумевает несколько типов сочленения клеток. По этому признаку принято выделять три вида колленхимы.

  1. Пластинчатая. Клеточные стенки утолщены достаточно равномерно, располагаются плотно друг к другу, параллельно стеблю. Вытянутые по форме (пример растения, содержащего этот тип ткани,- подсолнечник).
  2. Уголковая колленхима — оболочки утолщены неравномерно, в углах и середине. Смыкаются между собой именно этими частями, образуя небольшие пространства (гречиха, тыква, щавель).
  3. Рыхлая — название говорит за себя. Клеточные стенки утолщенные, но соединение их — с большими межклеточными пространствами. Часто выполняет фотосинтезирующую функцию (красавка, мать-и-мачеха).

Еще раз следует указать на то, что колленхима — это ткань только молодых, одногодовалых растений и их побегов. Основные места локализации в теле растения — черешки и главные жилки, в стебле по бокам в форме цилиндра. Данная механическая ткань содержит только живые, неодревесневшие клетки, не препятствующие росту растений и их органов.

Выполняемые функции

Помимо фотосинтезирующей, можно назвать также функцию опоры как основной. Однако она играет не такую большую роль в этом, как склеренхима. Тем не менее прочность колленхимы на разрыв сравнима с прочностью металлов (алюминия, например, и свинца).

Кроме того, функции механической ткани данного типа объясняются также способностью формировать вторичные одревесневающие оболочки в старых органах растений.

Склеренхима, типы клеток

В отличие от колленхимы, клетки данной ткани имеют чаще всего одревесневшие оболочки, сильно утолщенные. Живое содержимое (протопласт) со временем отмирает. Часто клеточные структуры склеренхимы пропитываются особым веществом — лигнином, повышающим их прочность во много раз. Прочность на излом у склеренхимы сравнима с параметрами строительной стали.

Основные типы клеток, входящих в состав такой ткани, следующие:

  • волокна;
  • склереиды;
  • структуры, входящие в состав проводящих тканей, ксилемы и флоэмы — лубяные волокна и древесинные (либриформа).

Волокна представляют собой удлиненные и заостренные кверху прозенхимные структуры с сильно утолщенными и одревесневшими оболочками, пор очень мало. Локализуются в местах окончания ростовых процессов растения: междоузлиях, стебле, центральной части корня, черешках.

Лубяные и древесинные волокна имеют большое значение как сопровождающие проводящих тканей, окружающие их.

Особенности строения механической ткани склеренхимы состоят в том, что все клетки мертвые, с прочно сформировавшейся древесной оболочкой. Все вместе они дают колоссальную устойчивость растениям. Формируется склеренхима из первичной меристемы, камбия и прокамбия. Локализуется в стволах (стеблях), черешках, корнях, цветоножках, цветоложе, плодоножках и листьях.

Роль в растительном организме

Выполняемая функция механической ткани склеренхимы очевидна — обеспечение целостного крепкого каркаса, обладающего достаточной прочностью, эластичностью и силой, чтобы выдерживать динамические и статические воздействия со стороны массы кроны (у деревьев) и природных катаклизмов (у всех растений).

Функция фотосинтеза для склеренхимных клеток нехарактерна вследствие отмирания их живого содержимого.

Склереиды

Данные структурные элементы механической ткани образуются из обычных тонкостенных клеток путем поэтапного отмирания протопласта, склерификации (одревеснения) оболочек и их многократного утолщения. Развиваются такие клетки двумя способами:

  • из основной меристемы;
  • из паренхимы.

Убедиться в прочности и жесткости склереид можно, обозначив места их локализации в растениях. Из них состоит скорлупа орехов, косточки плодов.

По форме эти структуры могут быть весьма различны. Так, выделяют:

  • короткие округлые каменистые клетки (брахисклереиды);
  • разветвленные;
  • сильно удлиненные — волокнистые;
  • остеосклереиды — по форме напоминают человеческие берцовые кости.

Часто такие структуры встречаются даже в мякоти плодов, что защищает их от поедания различными птицами и животными. Склереиды всех типов составляют особенности механических тканей, помогают им выполнять опорные функции.

Значение для растений

Роль таких клеток заключается не только в арматурных функциях. Также склереиды помогают растениям:

  • защищать семена от перепадов температур;
  • не допускать поражения плодов бактериями и грибами, а также укусами животных;
  • формировать в комплексе с другими механическими тканями полноценный устойчивый механический каркас.

Присутствие механических тканей у разных растений

Распределение таких типов тканей неодинаково у различных представителей флоры. Так, например, меньше всего склеренхимы содержат низшие водные растения — водоросли. Ведь для них функцию опоры играет вода, ее давление.

Также не слишком одревесневают и запасаются лигнином тропические растения, все представители влажных мест обитания. А вот обитатели засушливых условий механическими тканями обзаводятся по максимуму. Это отражается и в их экологическом названии — склерофиты.

Колленхима больше характерна для однолетних двудольных представителей. Склеренхима же, напротив, большей частью формируется в однодольных многолетних травах, кустарниках и деревьях.

Источник