Эволюция проводящих тканей кратко

Обновлено: 02.07.2024

Появление тканей и органов растений. Появление тканей и органов в эволюции растений было связано с выходом на сушу. У водорослей отсутствуют органы и специализированные ткани, так как все их клетки находятся в одинаковых условиях (температурный режим, освещённость, минеральное питание, газообмен). Каждая клетка водоросли обычно содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.

Однако, выйдя на сушу, предки современных высших растений попали в совершенно иные условия: кислород, необходимый для дыхания, и углекислый газ, используемый для фотосинтеза, растения должны были получать из воздуха, а воду – из почвы. Новая среда обитания не была однородной. Возникли проблемы, которые надо было решать: защита от высыхания, поглощение воды из почвы, создание механической опоры, сохранение спор. Существование растений на границе двух сред – почвы и воздуха – привело к возникновению полярности: нижняя часть растения, погружаясь в почву, поглощала воду с растворёнными в ней минеральными веществами, верхняя часть, оставаясь на поверхности, активно фотосинтезировала и обеспечивала всё растение органическими веществами. Так появились два основных вегетативных органа современных высших растений – корень и побег.

Такое расчленение тела растений на отдельные органы, усложнение их структуры и функций происходило постепенно в процессе длительной эволюции растительного мира и сопровождалось усложнением тканевой организации.

Первой появилась покровная ткань, обеспечившая защиту растения от высыхания и повреждений. Подземная и наземная части растения должны были иметь возможность обмениваться различными веществами. Вода с растворёнными в ней минеральными солями поднималась вверх из почвы, а органические вещества перемещались вниз, к подземным частям растения, не способным к фотосинтезу. Это требовало развития проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. В воздушной среде надо было противостоять силам гравитации, выдерживать порывы ветра – это потребовало развития механической ткани.

У высших растений различают вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы. Вегетативными органами высших растений являются корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают фотосинтез и дыхание, рост и развитие, поглощение и проведение в теле растения воды и растворённых в ней минеральных солей, транспорт органических веществ, а также участвуют в вегетативном размножении.

Генеративные органы – это спорангии, спороносные колоски, шишки и цветки, образующие плоды и семена. Они появляются в определённые периоды жизни и выполняют функции, связанные с размножением растений.

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Изучая ткани растений все понимают, что по растению происходит транспорт веществ, но многие ученики путаются в том, что такое ксилема, что такое флоэма? На флоэму и ксилему делятся ведущие ткани, основной функцией которых является

проведение по растению воды и растворенных в ней органических и неорганических веществ. Именно проводящие ткани образуют систему, связывает все органы растения. Высокодифференцированные проводящие ткани есть только в так называемых сосудистых растений, в мохообразных и низших растений их нет. Сложнее построена система проводящих тканей у покрытосеменных. По ксилеме осуществляется транспорт воды и минеральных солей от корня ко всем другим органам, а флоэме транспорт воды и органических веществ от листьев к корню.

Ксилема - механическая ткань делится на сосуды и трахеиды. Сосуды - длинные пустотелые трубки образованы из вертикального ряда паренхимных клеток. Трахеиды - удлиненные мертвые клетки без цитоплазмы. Флоэма - механически специализированная ткань. Включает ситовидные трубки - вертикальный ряд удлиненных живых клеток с целлюлозной оболочкой, на поперечных стенках много отверстий - перфораций.

Проводящие ткани растений вместе с механическими тканями образуют сосудисто-волокнистые пучки.

Таким образом, изучая биологию растений, мы уже знаем, что наибольшее эволюционного развития ведущая система достигла именно в цветочных. Она более совершенна, чем у голосеменных, папоротникообразных или иных групп высших растений. На сегодняшний день некоторые современные наиболее примитивные двудольные, вымершие (беннетиты) и ныне существующие примитивные голосеменные (саговники) имеют не сосуды, а трахеиды.

Лишь в некоторых цветковых растений сохранилась бессосудистых ксилема. Но в большинстве из них рядом с трахеид имеются еще и сосуды, которые являются основными водопроводными элементами. В отличие от трахеид каждый членик сосуда, т.е. каждый клеточный элемент, имеет сквозные отверстия - перфорации. Примитивные членики сосудов очень похожи своей веретенообразной формой и заостренными концами на трахеиды. Они достаточно длинные, узкие, тонкостенные, в поперечном разрезе угловатые и не имеют конечной стенки. Боковые стенки таких сосудов имеют еще лестничной пористость, а перфорационная пластинка, есть место столкновения и слияния двух соседних члеников, состоит из многочисленных (100-150) лестничной перекладин, которые чередуются с продольными перфорациями. Еще в XIX в .. учеными было доказано, что лестничной перфорация члеников сосудов возникла лестничной пористости трахеид в результате исчезновения замыкающих пленок пор в местах соединения расположенных один стенок соседних трахеид. В эволюционном смысле от лестничной трахеиды до членика сосуда с лестничной перфорацией лишь один шаг, потому сосуды и возникли в разных линий развития цветковых растений независимо и гетерохронно. Они возникли совершенно независимо у двудольных и однодольных. Преобразование лестничной трахеид в членики сосудов - один из ярких примеров параллельной эволюции.

Как и все другие структурные элементы, членики сосудов в процессе эволюции совершенствуются. Их длина постепенно уменьшается, они становятся шире и в большинстве случаев приобретают более толстых стенок. Сечение на поперечном срезе становится округлым, лестничной боковые поры заменяются более или менее ограничена порами, которые сначала размещаются в горизонтальных рядах - противная пористость, а затем их размещения становится поочередным в виде косых рядов - поочередная пористость. Конечные стенки на первых этапах эволюции еще совсем косые, позже они становятся ярко выражены и постепенно приобретают поперечного положения, т.е. размещаются под прямым углом к длине сосуда. По мере укорочения длины и увеличение диаметра члеников сосудов отверстия в лестничной перфорационной пластинке расширяются, количество перекладин уменьшается, и в конце концов после исчезновения всех поперечников образуется одна большая перфорация. Ее называют простой и она является наиболее совершенным типом сквозного отверстия между члениками сосудов, так как сопротивление току жидкости сведено к минимуму.

Выше, наиболее совершенным типом члеников сосудов является короткий бочонкоподибний членик, ширина которого больше длины. Эволюция члеников сосудов является примером приспособительной эволюции и завершающим кульминационным типом конечного звена в цепи структурных преобразований.

На более ранних стадиях эволюции ситоподибних трубок все ситоподибни участки данного членика одинаковы, но затем начинают выделяться участки с более развитыми каллознимы трубками. Такие, более специализированные ситоподибни участки обычно локализуются на определенных стенках члеников, чаще всего на конечных. Части стенки, несущие такие специализированные ситоподибни участки называются ситоподибнимы пластинками.

Ситоподибна пластинка может состоять из нескольких ситоподибних участков с лестничной, сетчатым или иным их размещением. Такая пластинка называется сложной. Если ситоподибна пластинка состоит только из одной ситоподибнои участка, ее называют простой.

Примитивные формы ситоподибних трубочек состоят из довольно длинных узких и заостренных члеников с косыми конечными стенками и более или менее одинаковыми ситоподибнимы участками на конечных и боковых стенках. Подобно конечным стенкам члеников сосудов, конечные стенки члеников ситоподибних трубочек в процессе эволюции постепенно имеют меньший наклон и в конце концов становятся поперечными, т.е. размещаются под прямым углом к боковым стенкам. Одновременно с этим происходит постепенная локализация ситоподибних участков на конечных стенках. При этом сложные ситоподибни пластинки переходят в простые, более приспособленные для транспорта ассимилянтов в растении. Этот процесс аналогичен превращению лестничной перфорации члеников сосудов в простую. В обоих случаях совершенствуется механизм перемещения жидкостей.

В процессе эволюции цветковых растений происходило уменьшение длины и увеличение диаметра члеников ситоподибних трубок, которое привело к образованию коротких и широких бочонкоподибних образований, которые встречаются в высокоспециализированных сосудов. Наблюдается определенная корреляция в эволюции ситоподибних трубок и сосудов, и как правило, уровень специализации ситоподибних трубочек соответствует уровню развития сосудов.

Проводящая система цветковых растений достигла наиболее высокого уровня эволюционного развития. Проводящая система у цветковых растений оказалась значительно более совершенной, чем у голосеменных, а тем более у папоротников и других групп высших растений. Некоторые из наиболее примитивных представителей ныне живущих двудольных, такие, как виды семейства винтеровых ( Winteraceae) и роды троходендрон ( Trohodendron ) и тетрацентрон ( Tetracentron ), по строению проводящей системы мало чем отличаются от примитивных представителей голосеменных типа современных саговниковых или вымерших беннеттитовых. У названных родов нет сосудов, а имеются только трахеиды. В протокселеме эти трахеиды с кольчатыми и спиральными утолщениями, в метаксилеме обычно лестничные. Иногда отсутствие сосудов у травянистых растений – явление вторичное ( у рясковых ).

Как и все другие структурные элементы, членики сосудов в процессе эволюции совершенствуются. Длина их постепенно уменьшается, они становятся шире и в большинстве случаев приобретают более толстые стенки. Сечение их на поперечном срезе становится округлым, лестничные боковые поры заменяются более или менее округлыми окаймлёнными порами, которые располагаются сначала в горизонтальных рядах ( супротивная поровость ), а затем расположение их становится очередным, в виде косых рядов. Возникают ясно выраженные конечные стенки, на первых этапах эволюции ещё очень косые. Постепенно они принимают поперечное положение, то есть располагаются под прямым углом к длине сосуда. По мере укорочения длины и увеличения диаметра члеников сосуда отверстия в лестничной перфорационной пластинке расширяются, число перекладин уменьшается, и в конце концов после исчезновения всех перекладин образуется одна большая перфорация, называемая простой, простая перфорация – это наиболее совершенный тип сквозного отверстия между члениками сосудов, так как сопротивление току жидкости сведено здесь к минимуму. Высшим, наиболее совершенным типом членика сосуда является короткий бочонкообразный членик, ширина которого превосходит его длину. Эволюция члеников сосудов – один из самых ярких и наиболее документированных примеров приспособительной эволюции. Это также пример эволюционного ряда, который завершается кульминационным типом, представляющим собой конечное звено в цепи структурных преобразований.

Эволюция ситовидных трубок цветковых растений также начинается с очень примитивных типов, близких к ситовидным клеткам голосеменных. Членики ситовидных трубок отличаются от ситовидных клеток голосеменных главным образом наличием ясно выраженных ситовидных участков, представляющих собой более тонкие места ( углубления ) первичной стенки, пронизанные порами, через которые протопласты соседних члеников сообщаются посредствам связующих тяжей. Предполагают, что поры обычно возникают из каналов плазмодесм путем их ферментативного “рассверливания”. Эти ситовидные участки представляют собой видоизменённые первичные поровые поля обыкновенных паренхимных клеток. Связующие тяжи ситовидных участков значительно толще плазмодесм первичных поровых полей, и, кроме того, каждая пора в ситовидном участке обычно содержит маленький каллозовый цилиндр, через который проходит тяж ( каллоза – полисахарид, состоящий из остатков глюкозы, соединенных в спиральную цепочку ). У голосеменных связующие тяжи ещё тонкие и похожи на обыкновенные плазмодесмы, но у цветковых растений они достигают значительной толщины. В процессе эволюции происходит постепенное утолщение связующих тяжей и окружающих их каллозовых трубок.

На более ранних стадиях эволюции ситовидных трубок все ситовидные участки данного членика одинаковы, но затем начинают выделяться участки с более развитыми каллозовыми трубками. Такие, более специализированные ситовидные участки данного членика одинаковы, но затем начинают выделяться участки с более развитыми каллозовыми трубками. Такие, более специализированные ситовидные участки обычно локализуются на определенных стенках члеников, чаще всего на конечных. Части стенки, несущие такие, более специализированные ситовидные участки, называются ситовидными пластинками. Ситовидная пластинка может состоять из нескольких или многих ситовидных участков ( с лестничным, сетчатым или иным их расположением ). Такая пластинка носит название сложной. Если ситовидная пластинка состоит из одного ситовидного участка, её называют простой.

Наиболее примитивные формы ситовидных трубок состоят из довольно длинных узких и заостренных члеников с очень косыми конечными стенками и с более или менее одинаковыми ситовидными участками на конечных и боковых стенках. Подобно конечным стенкам члеников сосудов, конечные стенки члеников ситовидных трубок в процессе эволюции постепенно принимают все менее наклонное положение и в конце концов часто становится поперечным, то есть располагаются под прямым углом к боковым стенкам. Одновременно с этим происходит постепенная локализация ситовидных участков на конечных стенках. При этом сложные ситовидные пластинки переходят в простые, более приспособленные для транспорта ассимилятов в растении. Этот процесс аналогичен превращению лестничной перфорации члеников сосудов в простую. В обоих случаях совершенствуется механизм передвижения жидкостей.

Наконец, в процессе эволюции цветковых растений происходило уменьшение длины и увеличение диаметра члеников ситовидных трубок, что, однако не привело здесь к тем очень коротким и широким бочонкообразным отдельностям, которые встречаются у высокоспециализированных сосудов.

Наблюдается определенная корреляция в эволюции ситовидных трубок, и, как правило, уровень специализации ситовидных трубок соответствует уровню развития сосудов.

Заключение.

У большинства двудольных листья состоят из пластинки и черешка. Иногда пластинки разделены на листочки. Устьица обычно более многочисленны на нижней стороне листа. Основная ткань, или мезофилл, листа является специализированной фотосинтезирующей и у мезофитов дифференцирована на палисадную и губчатую паренхиму. Она обильно пронизана межклетниками и жилками, то есть проводящими пучками, состоящими из флоэмы и ксилемы и окруженными паренхиматозными обкладками. Ксилема обычно расположена на верхней стороне жилки, а флоэма на нижней.

У большинства однодольных, включая злаки, лист состоит из пластинки и влагалища, охватывающего стебель. Листья С3- и С4- злаков имеют существенные анатомические различия. Наиболее значительным из них является присутствие у С4- и отсутствие у С3- видов кранц-анатомии, то есть такого строения, при котором клетки мезофилла и обкладки располагаются вокруг проводящих пучков двумя концентрическими слоями.

Листья образуются в периферической зоне апекса побега, и их положение на стебле отражается в особенностях расположения в нем проводящей системы. Их рост детерминированный, то есть относительно непродолжителен, тогда как у вегетативных апексов побега он может быть неограниченным, или недетерминированным. У многих видов листья, выросшие при высокой освещенности, мельче и толще развившихся при относительном затенении. Первые называются световыми, вторые – теневыми.

У многих растений опадению листьев предшествует формирование у основания черешка отделительной зоны.

Использованная литература.

1. К. Эсау “Анатомия растений“. М : - “Мир”. 1969

2. “Жизнь растений” (под ред. А.Л. Тахтаджян). М : “Просвещение”. 1980

3. “Жизнь растений” (под ред. М.М. Голлербах). М : “Просвещение”.1977

4. Богданова. Биология. М., 1991

5. Серебряков И.Г., “Морфология вегетативных органов высших растений”. М., 1952

6. П. Рейвн, Р. Эверт, С. Айкхорн. “Современная ботаника”

Заключение.

У многих растений опадению листьев предшествует формирование у основания черешка отделительной зоны.

Сложнейшее устройство растительного организма поражает. Для понимания внутренней работы растений ботаники делят их на взаимосвязанные части — ткани.Сегодняшний урок поможет разобраться в удивительном многообразии тканей растений.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Ткани — совокупность клеток с единым происхождением, функциями и строением. Ткани появились из-за потребностей вышедших на сушу растений.

Виды тканей растений

Ткани растений бывают простыми и сложными. Клетки в простых тканях выполняют одну основную функцию, а в сложных берут на себя дополнительные задачи. Примером простых тканей служит меристема, сложных — ксилема и флоэма.

Классификация по функциям и строению тканей растений:

Но это ещё не всё. Даже в рамках одного вида тканей клетки различаются, поэтому классификацию дополняют подвиды.

Образовательная ткань

Образовательная ткань растений— родители: из них развиваются остальные ткани. Клетки недифференцированной ткани делятся множество раз и тем самым обеспечивают рост растения в длину и толщину.

Узнать клетки образовательной ткани не составляет труда: это скопления близко расположенных клеток с мелкими стенками и вакуолями и без запаса дополнительных веществ. Лишний груз этим клеткам не нужен, ведь их единственная функция — деление.

По топографической классификации меристемы делят на:

Верхушечные;
Боковые;
Вставочные;
Раневые.

Благодаря апикальным тканям растение растёт в длину, а благодаря латеральным — в толщину. Благодаря интеркалярным меристемам происходит рост у оснований междоузлий. Раневые ткани приходят на помощь там, где растение повреждено.

Схема распределения меристем 1. Апикальная, 2. Латеральная, 3. Интеркалярная, 4. Раневая.

Основная ткань

Основная ткань растений — дом: между её клетками расположены другие ткани. Судя по названию, основная ткань составляет основу растений. Как части одного строения, клетки основной ткани выполняют разнообразные задачи, поэтому их делят на подвиды:

Ассимиляционная (хлоренхима);
Основная (типичная);
Запасающая;
Воздухоносная (аэренхима);
Поглощающая.

В общем виде клетки этого вида ткани состоят из живых клеток с тонкими стенками. Далее строение зависит от выполняемой задачи.

Ассимиляционная паренхима отвечает за фотосинтез и газообмен: клетки по размеру средние, имеют много хлоропластов. Типичная ткань заполняет пустые места: в клетках нет хлорофилла. Запасающая паренхима хранит вещества: в клетках этой ткани откладываются крахмальные зёрна, белковые гранулы и липидные капли.Воздухоносная ткань есть у растений, которые живут в водных пространствах: клетки аэренхимы находятся на расстоянии друг от друга, имеют межклетники, которые заполнены воздухом. Поглощающая паренхима отвечает за всасывание воды через корневые волоски: клетки крупные, содержат в вакуолях специальное слизистое вещество.

Паренхима клубня картофеля

Проводящая ткань

Проводящая ткань растений— лифт: по этим клеткам перемещается вода и разнообразные вещества. Если лифт движется вверх, его называют ксилемой, если вниз — флоэмой.

Дополнительная функция древесины заключается в опоре растения. Древесина образуется из клеток камбия и находится ближе к центральной части растения.

К составным частям ксилемы относят трахеиды, трахеи (сосуды), древесинные волокна и паренхима. Трахеиды и трахеи выполняют проводящую функцию, а волокна и паренхима — механическую.

Трахеиды — мёртвые клетки скошенной формы. У этих клеток есть одревесневшая оболочка, нет цитоплазмы. В стенках трахеид расположены поровые мембраны, через которые перемещается вода с растворёнными минеральными веществами. По трахеидам жидкость протекает медленно.

Трахеи —пустые трубки, которые разделены на членики. Эти клетки узкие и вытянутые с частично сохранёнными участками цитоплазмы. Боковые стенки члеников одревесневают,

а поперечные разрушаются и образуют сквозные проёмы — перфорации. Трахеи высокопроницаемы, поэтому по таким отверстиям вода перемещается быстрее, чем по поровым мембранам.

Второй тип проводящей ткани — флоэма.

Луб находится под корой.

Ситовидные трубки — скопление клеток, которые срастаются с помощью пластинок. Клетки ситовидных трубок живые, продолговатые, неодревесневшие. Ядро разрушается в начале формирования трубок. Клетки имеют стенки, в которых расположены мельчайшие отверстия, напоминающие сито. Дыры соседних клеток соединяют длинные жгуты цитоплазмы, через которые проходят вещества. Беспорядочный поток веществ регулируют клетки-спутницы, которые размещаются возле трубок. Также клетки-спутницы берут на себя другие функции: продукцию необходимых ферментов и энергии.

Ситовидные клетки есть у папоротникообразных и голосеменных. У этих клеток нет специальных клеток-спутниц.

Внутреннее строение стебля

Покровная ткань

Покровная ткань растений— крыша и стены: эти клетки размещаются на протяжении поверхности растения.

Первичная ткань — эпидерма, которая покрывает листья и плоды. Клетки эпидермиса живые. Оболочка изгибистая, что обеспечивает прилегание клеток. Снаружи все клетки покрыты толстой кутикулой. Задачи эпидермиса сводятся к защите, регуляции газообмена через устьица и транспирации.

Вторичная ткань — перидерма, которая приходит на смену эпидерме. Клетки перидермы мёртвые, насыщенные жироподобным веществом — суберином. Перидерма состоит из феллогена (пробкового камбия), феллемы (пробки) и феллодермы (подпитывающей ткани). Феллоген, разрастаясь, синтезирует к поверхности феллему, а внутрь — феллодерму. Перидерма придаёт дополнительную защиту растению. Газообмен происходит через чечевички.

Третичная ткань — ритидом, который создаётся в результате отложения слоёв перидермы. Ритидом — группа мёртвых клеток, которая состоит из деформированных мёртвых участков коры и слоёв феллемы. Корка обеспечивает максимальную защиту.

Механическая ткань

Механическая ткань растений— каркас: эти клетки поддерживают форму растения. Благодаря прочным механическим тканям растения дают отпор разрыву. Такая ткань развивается из верхушечной меристемы, а также в результате работы камбия. Различают два вида механической ткани: колленхима и склеренхима.

Колленхима укрепляет молодые органы, располагаясь под кожицей. Клетки колленхимы живые, эластичные. Неровно утолщённая неодревеневшая клеточная стенка содержит пектин и гемицеллюлозу, что помогает клеткам растягиваться.

Склеренхима обладает большей прочностью, поэтому обеспечивает осевую опору растения.

Волокна — длинные клетки с крупными оболочками, собранные в пучки. В ксилеме располагаются древесинные волокна, а во флоэме — лубяные.

Склереиды — различные по морфологии клетки с одревесневшими стенками. Склереиды бывают палочковидные, удлинённые и звёздчатые. Такие клетки образуют скорлупу и косточки.

Механическая ткань: А – каменистые клетки, Б – клетки колленхимы, В – волокна склеренхимы

Выделительная ткань растений

Выделительная ткань — сточная труба: через эти клетки уходят продукты метаболизма. Различают ткани секреторные и экскреторные.

К экскреторным тканям относят железистые волоски, нектарники и гидатоды. Железистые волоски выделяют на поверхность минеральные соли, нектарники — нектар, а гидатоды — воду и соли. Процесс выделения гидатодами воды при низкой транспирации называется гуттацией.

В секреторных тканях продукты метаболизма накапливаются в отдельных вместилищах. Такие ткани бывают схизогенными и лизогенными. Схизогенные вместилища — межклетники, которые заполнены выделительными веществами. Лизогенные вместилища — скопления клеток, которые разрушаются после накопления веществ.

К выделительным тканям внутренней секреции относят смоляные каналы, идиобласты и млечники. Смоляные каналы накапливают смолу, идиобласты — танины, эфирные масла, а млечники — млечный сок.

Появление тканей у растений

В водной среде мягкие условия, поэтому водоросли имеют только клетки, а не развитые ткани. Потребность в организованных скоплениях клеток возникла, когда растительные организмы вышли в наземную среду. Первыми водные пространства покинули древние растения — псилофиты, у которых появилась важная проводящая ткань.

У мхов появляется единственная ткань — основная, основной задачей которой становится фотосинтез. Папоротники к паренхиме добавляют хорошо развитую проводящую ткань. У голосеменных развиваются все виды тканей: основная, проводящая, образовательная, покровная, механическая и выделительная. Ткани покрытосеменных растений достигают наивысшего развития.

Читайте также: