УЧЕБНИК ПО ПАЛЕОБОТАНИКЕ

ЭЛЕМЕНТЫ БОТАНИКИ. КЛЕТКИ И ТКАНИ. Эпидерма. Хлорофиллоносная паренхима или хлоренхима

Растения представлены чрезвычайно разнообразными организмами, от мельчайших одноклеточных размером в 0,001 мм, до великанов-деревьев высотой более 100 м. Существуют растения, состоящие из многих миллиардов различных клеток, и наряду с ними есть формы, организм которых представлен одной гигантской клеткой величиной в несколько десятков сантиметров. Растения обитают в воздухе, воде, глубоких слоях земной коры и, конечно, на поверхности нашей планеты.

Растения, состоящие из одной клетки, называются одноклеточными. Такие растения часто ведут одиночный образ жизни, но нередко образуют колонии, где клетки сохраняют самостоятельность питания и размножения. Есть растения, состоящие из многих совершенно одинаковых клеток, и растения с разнообразными клетками, выполняющими различные функции. Тело растения, состоящее из одинаковых клеток, выполняющих одни и те же функции, называется слоевищем или талломом. Такое устройство свойственно крупным многоклеточным водорослям и грибам; вместе с одноклеточными растениями они называются низшими (Tallophyta). Многоклеточные растения, построенные из групп различных клеток и тканей, называются высшими (Cormophyta). В громадном большинстве это обитатели суши.

КЛЕТКИ

Клетки растений несколько отличаются от клеток животных организмов. По форме клетки растений можно разделить на паренхимные — многогранные или почти

округлые, и прозенхимные — вытянутые в одном направлении так, что у них длина всегда больше ширины.

Величина клеток очень различна. В большинстве клетки измеряются единицами и десятками микрометров, но известны клетки, достигающие десятков миллиметров (волокна хлопчатника, рами, конопли и др.).

Структура клетки очень сложна. Снаружи растительная клетка одета оболочкой, внутри находится протоплазма, состоящая из цитоплазмы с вакуолями и пластидами; в ее центральной части помещается ядро, состоящее из оболочки, ядрышка, ядерного сока и хромосом. Изучение клеток производится при помощи электронного микроскопа, дающего увеличение в 150 000—200 000 раз. Основу цитоплазмы составляют белки и углеводы, находящиеся в коллоидальном состоянии. Большое значение имеет содержание рибонуклеиновой (РНК) и дезоксири- бонуклеиновой (ДНК) кислот. Цитоплазма живой клетки находится в постоянном движении. Пластиды сообщают растениям зеленую (хлорофилл) или оранжево-красную окраску. Зеленые хлоропласты выполняют функцию фотосинтеза.

ТКАНИ

Органы высших растений состоят из групп клеток, имеющих одинаковое, строение и выполняющих одну функцию. Они называются тканями. У высших растений различаются следующие ткани: образовательная, покровная, основная, проводящая, выделительная, механическая,воздушная. Принцип классификации тканей очень прост: все органы растений состоят из основной ткани, она содержит внутри себя проводящую ткань и одета покровной тканью.

Образовательная (меристематическая) ткань разделяется на первичную и вторичную (камбий). Клетки первичной меристемы возникают в самом начале развития растения, еще в стадии проростка, и находятся на верхушке стебелька и на самом кончике корня. Вторичная меристема (камбий) обеспечивает рост растений в толщину. Клетки этой ткани размещаются внутри пучков проводящей ткани и по периферии многолетних стеблей ( 1, 5).

В случаях ранения растения здесь же из различных живых паренхиматических клеток возникают меристема- тические клетки, заживляющие повреждение. Все клетки образовательной ткани живые паренхиматические, они имеют тонкие стенки и крупные ядра, при своем развитии превращаются в клетки любой ткани. Этому способствует их активность и способность легко делиться.

Покровная ткань выполняет функцию защиты растений от высыхания и механических воздействий. Она представлена эпидермой, пробкой и коркой. Эпидерма (или кожица) состоит обычно из одного, реже двух слоев плоских живых клеток и покрывает листья, зеленые стебли, молодые корни. Клетки эпидермы содержат цитоплазму и ядро, но лишены хлорофилла. Часть стенки клетки эпидермы, выходящая на поверхность, пропитывается жировым воскоподобным веществом — кутином. Слой кути- на называется кутикулой. На эпидерме водных растений кутикула отсутствует. Для газообмена и испарения служат устьица. Устьицами называются отверстия между клетками эпидермы, через которые проходят газы и пары воды. Клетки, окаймляющие отверстие устьица (они называются замыкающими), при недостатке воды и уменьшении внутреннего давления смыкаются (состояние плазмолиза), при избытке воды — расходятся (состояние тургора). Устройство устьиц показано на  1 и 2.

Эпидерма часто несет волоски, восковой налет и различные утолщения ( 3), способствующие защите растения от сухости или, наоборот, от излишней влажности.

Эпидерма только на листьях сохраняется в течение всей их жизни. На стеблях у многолетних растений уже в конце первого вегетационного периода эпидерма заменяется клетками пробки, возникающими из подстилающей эпидерму паренхимы. Клетки пробки мертвые, толстые стенки их непроницаемы для воды и воздуха ( 4). С течением времени растение вырабатывает новые слои пробки, и тогда старые клетки отделяются от живых тканей стебля в виде сухих чешуй, отмирают и сбрасываются. Это хорошо видно на стволах таких растений, как платаны (чинары). Эти клетки принадлежат к ткани, называемой коркой. Она дает возможность стволам очищаться от поселившихся на них грибков, лишайников, насекомых.

Основная ткань представлена деятельными клетками паренхимы, составляющими основу корня, стебля, листьев. Они образуются из первичной меристемы конуса роста ( 5—6). В центральной части стволов древесных растений основная паренхима сохраняется в виде остаточного элемента — сердцевины. К ней, как радиусы, подходят сердцевинные лучи, также состоящие из клеток основной ткани. Они снабжают сердцевину питательными веществами.

Большую роль клетки основной ткани (хлорофиллоносная паренхима или хлоренхима) выполняют в листьях, где они содержат хлорофилл и в процессе фотосинтеза вырабатывают питательные вещества. Не меньшее значение имеют клетки основной ткани, составляющие всасывающую ткань корневых волосков и присосков растений-паразитов.

Проводящая ткань состоит из прозенхиматических клеток, выполняющих две функции: передачу воды с растворенными минеральными веществами от корней к

листьям и органических соединений от листьев к корням. Поэтому проводящая ткань состоит из двух групп клеток. К первой относятся клетки, проводящие воду. Они лишены протоплазмы и внутри пустые. Эти клетки образуют древесину (ксилему). Вторая группа клеток передает к корням органические вещества, выработанные листьями. Эти клетки наполнены протоплазмой и формируют в стеблях растений луб (флоэму). Клетки древесины не у всех растений одинаковы. У наиболее высокоорганизованных (покрытосеменных) растений древесина состоит из клеток, называемых сосудами или трахеями. Высота сосудов достигает 10 см, а у некоторых растений и более. Для укрепления стенок сосудов они снабжены специальными утолщениями — спиральными, лестничными, кольчатыми. Трахеи располагаются вертикальными рядами, и у них разрушаются поперечные перегородки, что дает возможность для свободного тока воды.

У голосеменных растений, например, хвойных, клетки, проводящие воду, называются трахеидами. Они имеют веретеновидную "форму с замкнутыми концами. Длина их 1 — 10 мм ( 7). Вода проходит через специальные отверстия в стенках трахеид — окаймленные поры. Отверстия окружены утолщенными валиками, за что и получили свое название. Из-за того, что вода проходит от клетки к клетке как бы через множество мельчайших сит, ток воды у голосеменных растений медленнее, чем у покрытосеменных. С этим связан менее сильный рост голосеменных. Проводящие клетки с окаймленными порами (трахеиды) появились у растений на ранних ступенях развития. От них, в результате эволюции, произошли трахеи. Ископаемая сосудистая древесина является доказательством существования высокоразвитого растения и отвечает сравнительно молодому геологическому возрасту, не древнее мелового периода. Луб (флоэма) состоит из мелких живых клеток. Протоплазма их лишена ядер, а целлюлозные стенки пронизаны порами, за что они получили название ситовидных трубок. Через поры у соседних клеток происходит обмен питательными веществами, насыщающими протоплазму. Ситовидные трубки менее долговечны, чем клетки древесины, срок их жизни около года.

Выделительная ткань. В отличие от животных у растений нет органов выделения. Отработанные вещества не образуют больших масс. При помощи волосков и железок, расположенных на листьях и стеблях, наружу выделяются излишние для растения эфирные масла, нектары и вода. Кроме того, в особых клетках и межклеточных пространствах (млечниках) скапливаются и сохраняются смолы, эфирные масла и дубильные вещества.

Механическая ткань. К этой ткани относятся клетки, придающие твердость и гибкость растению. Они возникают из первичной меристемы или камбия. К механической ткани относятся три группы клеток: колленхима, склеренхима и каменистые клетки. Колленхима состоит из живых клеток с утолщенной целлюлозной оболочкой. Утолщение стенок клеток бывает по углам (уголковая колленхима) и по тангентальным стенкам (пластинчатая колленхима). Клетки колленхимы сопровождают проводящие пучки.

Склеренхима состоит из толстостенных прозенхимных клеток, часто называемых механическими волокнами. Они встречаются в лубе (флоэме), и тогда именуются лубяными волокнами, и в древесине, где называются либ- риформом. Склеренхима способствует гибкости стеблей и стволов и является сырьем для текстильной промышленности, использующей механические волокна льна, конопли, кенафа. Каменистые клетки (склериды) создаются утолщением стенок вплоть до полного отмирания протоплазмы. Из каменистых клеток состоит скорлупа плодов ореховых и косточковых растений. Каменистые клетки имеются и в мякоти плодов груши ( 8).

Воздушная ткань (аэренхима) объединяет каналы и межклеточные пространства, проводящие воздух. Они встречаются в стеблях высших растений (злаки, членисто- стебельные) и в слоевищах водорослей, а также в воздушных и дыхательных корнях наземных растений.

Высшие растения характеризуются большим разнообразием формы, величины, образа жизни. В теле высших растений выделяют основные органы: стебель, корень, лист, несущие определенные функции.