Ткани растений — структура, классификация и основные функции

Автор статьи Вислобоков Н.А.

Ткань – это совокупность клеток, имеющих общее происхождение, положение и выполняющих общую функцию. Перед тем как разбираться во всем разнообразии тканей высших растений, следует вспомнить строение растительной клетки и ее отличия от животных клеток. Клетки высших растений состоят из клеточной оболочки (клеточной стенки), протопласта (ядра и цитоплазмы) и вакуоли с клеточным соком. В цитоплазме находятся различные органеллы – рибосомы, пластиды, митохондрии, аппарат Гольджи и т.д. Отличительными чертами растительной клетки является наличие целлюлозной клеточной стенки, большой центральной вакуоли с клеточным соком, а также присутствие пластид в цитоплазме. Запасным веществом растительных клеток в отличие от животных является крахмал, а деление клеток происходит с образованием фрагмопласта.

Для просмотра таблицы прокрутите страницу вправо

Строение растительной клетки. 1 – плазмалемма; 2 – пластида; 3 – клеточная стенка; 4 – цитоплазма; 5 – митохондрия; 6 – плазмодесма; 7 – комплекс Гольджи (диктосомы); 8 — эндоплазматическая сеть; 9 — оболочка ядра; 10 – ядрышко; 11 – ядро; 12 – тонопласт (оболочка вакуоли); 13 – вакуоль.

Ткани высших растений можно классифицировать по-разному. Так, можно различать простые и сложные ткани. Простые ткани сложены одинаковыми клетками. Например, к простым тканям относятся склеренхима, паренхима и хлоренхима. Сложные ткани состоят из разных клеток (проводящих, механических, запасающих). Примерами сложных тканей могут служить флоэма и ксилема. Также ткани можно разделить по происхождению на первичные и вторичные – образовавшиеся в результате деятельности первичных или вторичных меристем соответственно (например, первичная ксилема и вторичная ксилема). Говоря о разнообразии тканей высших растений, чаще всего прибегают к классификации, основанной на их функциях в организме растения. Так, ткани растений разделяют по выполняемым ими функциям на следующие группы:

• покровные (эпидерма, пробка);
• механические (склеренхима, колленхима);
• ассимилирующие (хлоренхима);
• поглощающие (ризодерма, веламен);
• проводящие (ксилема, флоэма);
• запасающие (запасающая паренхима);
• основные (основная паренхима);
• образовательные (апикальная меристема, камбий, феллоген);
• секреторные (железистые волоски, смоляные ходы);
• вентиляционные (аэренхима).

Виды тканей у высших растений

Выделяют следующие виды тканей растений:

• образовательные (меристема);
• покровные;
• механические;
• проводящие;
• основные;
• выделительные.

Все эти ткани имеют свои особенности строения и отличаются друг от друга выполняемыми функциями.

Строение растительных тканей: эпидерма

В ее состав, как правило, входит один слой сомкнутых структурных элементов. При этом межклеточное пространство отсутствует. Эпидерма достаточно легко снимается и представляет собой прозрачную тонкую пленку. Это живая ткань, включающая в себя постепенный слой протопласта с ядром и лейкопластами, крупной вакуолью. Последняя занимает практически всю клетку. Наружная стенка структурных элементов эпидермы более утолщенная, а внутренние и боковые – тонкие. Последние имеют поры. Основной задачей эпидермы является регуляция транспирации и газообмена. Осуществляется она в большей степени через устьица. Неорганические соединения и вода проникают сквозь поры. У разных растений клетки эпидермы отличаются размерами и формой. Многие однодольные культуры имеют структурные элементы, вытянутые в длину. Большинство двудольных насаждений обладают извилистыми боковыми стенками. Это повышает плотность их соединения друг с другом. Строение эпидермиса в верхней и нижней части листа различно. Снизу больше устьиц, чем сверху. У водных растений с листьями, плавающими на поверхности (кувшинки, кубышки), есть свои особенности. У них устьица присутствуют только на верхней части пластинки. А вот у растений, полностью погруженных в воду, данные формирования отсутствуют.

Образовательная ткань растений

Образовательная ткань – это ткань, из которой образуются все другие ткани растения. Она состоит из особых клеток, способных к многократному делению. Именно из этих клеток состоит зародыш любого растения.

Эта ткань сохраняется и у взрослого растения. Она располагается:

ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой

• 1. Корень
• 2. Ткани растений
• 3. Покровная ткань растений
• 4. Внешнее строение листа

• в кончике корня и на верхушке стебля (обеспечивает рост растения в высоту и а корня в длину) – верхушечная образовательная ткань;
• внутри стебля (обеспечивает рост растения в ширину, его утолщение) – боковая образовательная ткань – камбий;
• вставочная образовательная тканей имеется в междоузлиях стебля некоторых растений (злаки)

Устьица

Это высокоспециализированные формирования в эпидерме. Устьица состоят из 2-х замыкающих клеток и щели – образования между ними. Структурные элементы имеют полулунную форму. Они регулируют размер щелевидного образования. Оно, в свою очередь, может закрываться и открываться в соответствии с тургорным давлением в замыкающих элементах в зависимости от концентрации в атмосфере диоксида углерода и прочих факторов. В течение дня устьичные клетки принимают участие в фотосинтезе. В этот период тургорное давление высокое, и щелевидное образование открыто. Ночью же оно, наоборот, закрыто. Такое явление отмечается и в засушливое время, и при увядании листьев. Оно обусловлено способностью устьиц запасать внутри влагу.

Покровная ткань растений

Покровная ткань относится к защитным тканям. Она необходима для того, чтобы защищать растение от резких перепадов температуры, от излишнего испарения воды, от микробов, грибов, животных и от всякого рода механических повреждений.

Покровные ткани растений образованы клетками, живыми и мертвыми, способными пропускать воздух, обеспечивая необходимый для роста растения газообмен.

Строение покровной ткани растений таково:

• сначала расположена кожица или эпидерма, которая покрывает листья растения, стебли и наиболее уязвимые части цветка; клетки кожицы живые, эластичные, они защищают растение от излишней потери влаги;
• далее находится пробка или перидерма, которая также располагается на стеблях и корнях растения (там, где образуется слой пробки, кожица отмирает); пробка защищает растение от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Также выделяют такой вид покровной ткани как корка. Эта самая прочная покровная ткань, пробка в данном случае образуется не только на поверхности, но и в глубине, причём верхние ее слои потихоньку отмирают. По сути, корка состоит из пробки и мёртвых тканей.

Рис.2 Корка – вид покровной ткани растения

Для дыхания растения в корке образуются трещинки, на дне которых располагаются специальные отростки, чечевички, через которые и происходит газообмен.

Эволюционный процесс

Появление у растительных организмов органов и тканей связано с изменением среды обитания. Водоросли не имеют специализированных покровов. Дело в том, что все их клеточки находятся в одинаковых условиях:

• освещенность;
• температура;
• питание;
• газообмен и т. д.

Все клетки водорослей имеют хлоропласты и способны производить органические вещества из неорганических, обеспечивая тем самым полноценное питание организма. Однако после выхода на сушу предкам современных высших растений пришлось столкнуться с иными условиям.

Так, кислород и двуокись углерода им пришлось получать из воздуха, а воду необходимо было добывать из земли.

Новая среда обитания оказалась неоднородной. В результате им пришлось решать большое количество проблем:

• сохранение спор;
• создание опоры для защиты от ветра и дождя;
• поглощение влаги из земли;
• защита от высыхания.

Для этого растениям пришлось сформировать органы и специализированные покровы.

Проводящие ткани растений

Проводящая ткань обеспечивает транспорт воды с растворенными в ней веществами.

Эта ткань образует две транспортные системы:

• восходящую (от корней к листьям);
• нисходящую (от листьев ко всем остальным частям растений).

Восходящая транспортная система состоит из трахеид и сосудов (ксилема или древесина), причем сосуды более совершенны с точки зрения функции, чем трахеиды.

В нисходящих системах ток воды с продуктами фотосинтеза проходит по ситовидным трубкам (флоэма или луб).

Главные функции

Для лучшего восприятия материала учащимися 5 классов на биологии можно заполнить таблицу тканей растений и их функций.

Благодаря появлению тканей и разделению функций между клетками растения после выхода на сушу смогли адаптироваться к новым условиям жизни и продолжили развиваться.

Основная ткань

Основная ткань или паренхима – является основой всего растения. В неё погружены все остальные виды тканей. Это живая ткань и выполняет она разные функции. Именно из-за этого выделяются разные её виды (информация о строении и функциях разных видов основной ткани представлена в таблице ниже).

Рис. 3 Основная ткань или паренхима растения

Особенности запасающей паренхимы

Клетки этой ткани характеризуются как средние по размеру. Их стенки обычно тонкие, но могут быть и утолщенными.

Функция запасающей паренхимы — хранение питательных веществ. В качестве таковых в большинстве случаев служит крахмал, инулин, а также другие углеводы, а иногда — белки, аминокислоты и жиры.

Находится ткань такого типа в зародышах семян однолетних растений, а также в эндосперме. У многолетних трав, кустов, цветов и деревьев запасающая ткань может находиться в луковицах, клубнях, корнеплодах, а также в сердцевине стебля.

Аэренхима

Воздухоносная ткань представляет собой структуру с достаточно развитыми межклетниками в различных органах. Больше всего она характерна для болотистых, водных и прибрежно-водных культур, чьи корни находятся в бедном кислородом иле. Воздух доходит до нижних органов при помощи передаточных органов. Кроме этого, сообщение между межклетниками и атмосферой осуществляется посредством своеобразных пневматод. За счет аэренхимы удельный вес растения снижается. Этим, по всей видимости, объясняется способность водных культур поддерживать вертикальное положение, а листьев – находиться на поверхности.

Выделительные волокна

Секреторные ткани – специальные образования, обладающие способностью выделять либо изолировать в себе капельножидкую среду и продукты метаболизма. Последние именуются секретами. Если они выходят из растения, то в этом участвуют ткани наружной секреции, а если остаются внутри – соответственно, участвуют внутренние структуры. Формирование жидких продуктов связано с активностью мембран и комплекса Гольджи. Секреты этого типа предназначены для защиты растений от уничтожения животными, повреждений болезнетворными микроорганизмами или насекомыми. Внутрисекреторные структуры представлены в форме смоляных ходов, идиобластов, эфиромасличных каналов, млечников, вместилищ для выделений, железок и прочего.

Колленхима

Она представляет собой простую первичную опорную ткань с живым клеточным содержимым: цитоплазмой, ядром, иногда хлоропластами. Выделяют три категории колленхимы: рыхлую, пластинчатую и уголковую. Такая классификация проводится в соответствии с характером утолщений клеток. Если оно по уголкам, то структура уголковая, если параллельно поверхности у стебля и достаточно равномерно, то это пластинчатая колленхима. Сформирована ткань из основной меристемы и располагается под эпидермой на расстоянии в один или несколько слоев от нее.

Разновидность группы клеток

В биологии различают следующие типы растительной ткани: образовательные, представленные меристемой, основные (паренхима), проводящие (для процесса вегетации и развития), механические (обеспечивают опору и прочность растений) и выделительные.

Характеристика образовательного типа

Внутреннее содержимое клеток включает хлоропласты, функция которых заключается в обеспечении процесса фотосинтеза. Он очень важен для растений в плане дополнительного источника энергии, дыхания и глюкозы. Функцию фотосинтеза выполняет вытянутая, цилиндрообразная столбчатая клетка.

Простые группы клеточных элементов состоят из равнозначных по внешнему виду и функциям элементов. К ним относятся различные ткани. Сложные представлены неодинаковыми по форме и функциям клеточными соединениями, например, покровными или проводящими. В процессе высокой эволюции совершенные ткани возникли у отдельных видов растительности.

Образовательная ткань, именуемая меристемой, в переводе с греческого означает делимый. Эти клетки живые, с тонкой структурой стенок, а также с небольшим уровнем целлюлозы, большим ядром. Их выделяет частое деление. Меристемы дают начало всем клеточным структурам остальных типов тканей, усиливают рост растительности.

Виды образовательной ткани:

• Верхушечная (апикальная). Основа расположена в области деления корня и зоне нарастания на верхней части, макушке отростка. Она стимулирует рост в длину, на каждом побеге и корневых отростках формируется специфическая меристема.
• Боковая. Находится по всей длине в середине стебля или корневых отростков, охватывает их среднюю часть. Камбий встречается в основном у деревьев, а иногда у трав.
• Вставочная. Ее также называют интеркалярной структурой, которая содержится в междоузлиях злаковых культур или хвощей, обеспечивает рост, после которого меристема прекращает свое существование и становится постоянной структурой.
• Первичная. Образуется в зачатках, стимулирует их рост, развитие. Закладывается в верхней части корешка и стебля.
• Вторичная. Возникает из первичной структуры, осуществляет нормальный рост в толщину растительности.

Каждая клетка растительного организма несет установленную функцию. Совокупность различных взаимодействующих тканей формирует органы.

Паренхима и покровные структуры

Особенную структуру представляют эпителиальные клетки, являющиеся основными элементами внутреннего состояния растений. Паренхима (основная ткань) расшифровывается как «налитое ядром», составляет основную часть всех составных элементов растений. Она заполняет пространства между проводящими и механическими тканями, присутствует во всех органах. В состав паренхимы входят живые клетки с истонченными стенками или большими пространствами между клетками.

Отдельные структуры выполняют выделение химических соединений из растений. При разных обстоятельствах регулируют способность к делению, и создают пробковый камбий, а также прочие образования, классы растений.

Классификация паренхимы:

• Ассимиляционная, хлорофиллоносная (хлоренхима). В этой клеточной структуре происходит фотосинтез из живых клеток, состоящий из хлоропластов. Они распространены в листьях и стеблях. Такой процесс носит название мезофилл, может запасать хлорофилл.
• Запасающая. Имеется в стебле, корнях. Иногда возникают отдельные пласты. Запасающую паренхиму составляют прозрачные клетки с высоким количеством дополнительных элементов. Клеточные структуры содержат лейкопласты и иногда хромопласты. Запасающие вещества представлены белками, углеводами и жирами.
• Воздухоносная группа (аэренхима). Это ткань, имеющая большие межклеточные вещества, заполненные кислородом, в которых происходят функции обмена газом и их перенесения по тканям. Распространены чаще всего у водных растений.
• Водоносная. Содержит клетки, удерживающие влагу. Такая разновидность свойственна для растущих в засушливых зонах представителей флоры.

Покровные ткани отделяют органы растений от окружающей среды. Их главной задачей является защита растений от ее отрицательного воздействия. Ткань бывает первичной (дерма, кожица) и вторичной.

Эпидерма состоит из одного или нескольких слоев прозрачных живых клеток, образуется из верхушечной меристемы. Основные клетки плотно прилегают и делятся. Их наружная стенка утолщена и насыщена минеральными веществами.

Особенность этого вида заключается в отсутствии хлоропластов в листьях, с помощью которых происходит фотосинтез и в присутствии лейкопластов. Из эпидермы часто образуются волоски. Они имеют неодинаковое строение, могут относиться к разным функциям — защите от перегрева или поедания животными.

Вторичная ткань — это пробка и кора. Такой тип покровной ткани заменяет эпидерму, образуется в толщах коры. Пробка сберегает внутренние живые клетки от потери жидкости, перепадов температуры, проникновения различных бактерий, организмов.

После многоразового созревания слоев пробки и гибели живых клеток между ними формируется кора, включающая дополнительные низшие слои.