Использование тканей различных растений человеком реферат
Обновлено: 16.05.2024
Растительная ткань — группа клеток, имеющих общее происхождение, строение и приспособления к выполнению одной или нескольких функций. Классификация растительных тканей основана на анатомо-физиологических признаках.
Различают пять типов растительных тканей: образовательные, покровные, механические, проводящие, основные.
- Образовательная ткань. Клетки мелкие, быстро делятся, находятся в точках роста, осуществляют рост растения
- Покровная ткань. Клетки плотно прилегают друг к другу, находятся на границе с внешней средой, выполняют защитную функцию
- Механическая ткань. Клетки с толстыми стенками, находятся во всех частях растения, придают ему форму и выполняют защитную функцию
- Проводящая ткань. Клетки образуют сосуды и ситовидные трубки, находятся во всех частях растения, проводят питательные вещества по растению
- Основная ткань (паренхима). Клетки крупные, с тонкими стенками, находятся в корнях, плодах, стеблях, листьях растения, запасают питательные вещества
Тело высшего растения образовано клетками, которые отличаются друг от друга строением и функцией Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие свойственную им функцию, образуют растительную ткань.
Примеры типов растительных тканей
1. Образовательная ткань
Функция: эта растительная ткань обеспечивает рост и регенерацию растений.
| Примеры тканей и их расположение | Характеристика |
| Верхушечные (зародыш, конусы нарастания побегов и корней). Вставочные (в основаниях междоузлий). Боковые (камбий в многолетних побегах) | Состоят из мелких, плотно сомкнутых клеток с тонкими оболочками и крупными ядрами, другие органеллы на стадии формирования, вакуоли мелкие или вообще отсутствуют. Клетки постоянно делятся путём митоза. Дифференцируясь и специализируясь, они превращаются в клетки других тканей |
2. Покровная ткань
Функции: защищают растение от внешних неблагоприятных факторов: излишнего испарения, колебаний температуры,
проникновения микроорганизмов, механических повреждений и др.
| Примеры тканей и их расположение | Характеристика |
| Эпидермис (покрывает однолетние органы растений) | Клетки живые, плотно сомкнутые, с утолщёнными наружными-стенками; обычно располагаются в один слой. Выделяют на поверхность жироподобное вещество — кутин, формирующее кутикулу, которая защищает клетку от потерь влаги. Для регуляции газообмена и транспирации служат устьица — специализированные образования, состоящие из двух полулунных замыкающих клеток и устричной щели между ними |
| Пробка (сменяет по мере роста растения эпидермис) | Вторичная покровная ткань. Состоит из слоёв плотно сомкнутых мёртвых клеток с утолщёнными стенками, пропитанными жироподобными веществами. Для газообмена и транспирации в пробке присутствуют чечевички, заполненные рыхлой тканью из живых тонкостенных клеток. Пробка имеет малую теплопроводность и обеспечивает большую защиту растения от излишнего испарения и микроорганизмов |
| Корка (покрывает старые ветки, стволы и корни) | Комплекс мёртвых тканей, включающий слои пробки и иных отмерших между ними тканей. Для газообмена служат чечевички, расположенные на дне трещин. Является надёжной защитой от перегрева и ожогов |
3. Механическая ткань
Функции: придают растениям прочность, образуя каркас, поддерживающий все органы.
| Примеры тканей и их расположение | Характеристика |
| Колленхима (расположена под эпидермисом в виде тяжей вдоль жилок листьев) | Состоит из живых, вытянутых клеток с неравномерно утолщёнными стенками. Не мешает росту растения, т. к. сама способна расти |
| Склеренхима (луб, древесина) | Представлена волокнами вытянутых мёртвых клеток с равномерно утолщёнными стенками. Наиболее важными являются лубяные и древесные волокна, которые формируют основной каркас растения |
| Склереиды (встречаются в плодах) | Сферические клетки с равномерно утолщёнными стенками |
4. Проводящая ткань
Функции: эта растительная ткань служат для транспорта веществ по растению.
| Примеры тканей и их расположение | Характеристика |
| Ксилема (древесина) — осуществляет восходящий ток веществ по растению | Состоит из трахеид и сосудов, которые построены из расположенных друг над другом мёртвых клеток с неравномерно утолщёнными стенками и отверстиями в боковых частях |
| Флоэма (луб) — осуществляет нисходящий ток веществ по растению | Состоит из ситовидных трубок, которые образованы живыми клетками, расположенными одна над другой. Их поперечные стенки продырявлены в виде сита, через которое проходят тяжи цитоплазмы, ядра и другие органеллы разрушаются. Рядом с ними лежат живые клетки-спутницы, которые содержат ядра и участвуют в транспорте |
5. Основная ткань (паренхима)
Функции: занимает наибольший объём в организме растения, составляя основу органов.
| Примеры тканей и их расположение | Характеристика |
| Ассимиляционная, или хлоренхима (расположена под эпидермисом в листьях, молодых зелёных стеблях и плодах) | Фотосинтезирующая ткань, содержащая много хлоропластов. Различают столбчатую (осуществляет фотосинтез) и губчатую (отвечает за газообмен и транспирацию) ткань |
| Запасающая (запасающие органы — корнеплоды, клубни, плоды и т. и.) | Состоит из тонкостенных клеток, заполненных углеводами (крахмалом), белками и жирами. Растения засушливых мест обитания имеют водоносную паренхиму, запасающую воду |
| Воздухоносная (характерна для водных растений, испытывающих недостаток кислорода) | Ткань из тонкостенных клеток с большими воздухоносными межклетниками, сообщающимися с атмосферой через устьица или чечевички |
Характеристика клеток растений, находящихся в природных условиях. Понятие культуры тканей и культивирования каллусных клеток. Изучение метода индуцированного мутагенеза. Сферы применения культур растительных клеток. Процессы во вторичных метаболитах.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.04.2014 |
| Размер файла | 31,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Культивирование клеток и тканей растений - сравнительно молодая отрасль биотехнологии. Как известно, в природных условиях клетки растений находятся в тканях и органах, защищены от механических воздействий внешней среды.
Кроме того, эти клетки нуждаются во множестве компонентов минеральной и органической природы для метаболизма и роста, поэтому эксперименты культивирования этих клеток in vitrо в прошлом завершались неудачно. Сначала к минеральным средам добавляли экстракты растений или сыворотку, и лишь в 1922 году Роббинсу удалось на синтетической питательной среде осуществить рост меристемы кончиков корней томатов и кукурузы. Начало практического культивирования тканевых культур растительного происхождения можно отнести к 1955 г.
Растения являются незаменимым источником получения очень многих практически важных веществ. При этом следует подчеркнуть, что промышленное получение некоторых соединений, например, сердечных гликозидов, флавоноидов, кумаринов, эфирных масел достигается только путем выделения их из растительного сырья. Между тем возможности получения так называемых "метаболитов интереса" в достаточном количестве зачастую ограничены. Это связано с сокращением ресурсов некоторых ценных дикорастущих растений, принадлежностью многих лекарственных растений к группам эндемов, редким и исчезающим видам. В связи с этим большой интерес в качестве источника биологически активных веществ представляют культуры растительных клеток.
Использование данных методик - пример слияния высоких технологий, науки и экономически выгодного способа получения лекарственного сырья. Сбор дикорастущего сырья наносит вред экологической обстановке региона и всей планете в целом, а при неправильном сборе может и вовсе привести к вырождению зарослей. Культивировать целое растение также не практично если в качестве сырья используется, к примеру, только его корневища или корни. Это значит, что вся надземная часть в лучшем случае идёт на корм животным или просто выбрасывается. Культивирование изолированных клеток и тканей даёт возможность получать именно то сырьё которое необходимо, и кроме того позволяет увеличить количество и качество самих биологически активных веществ.
В самом общем смысле культура клеток и тканей - это искусственное in vitro индицирование делений клеток или выращивание в пересадочной культуре тканей, возникших путём пролиферации клеток изолированных сегментов разных частей растения.
Все объекты, культивируемые in vitro, выращиваются стерильными. Стерилизуются исходные кусочки ткани растений (экспланты), питательная среда, антисептически в специальных боксах стерильным инструментом проводятся манипуляции по выращиванию объектов. Сосуды в которых культивируются ткани и клетки, закрываются так, чтобы предотвратить инфицирование в течение продолжительного времени. В культуре тканей лекарственных растений можно выделить три главных направления: получение недифференцированной каллусной массы, создание источников генетического разнообразия форм растений, а так же клеточную селекцию и клональное микроразмножение растений. В природе каллусообразование - естественная реакция на повреждение растений. В культуре изолированных тканей при помещении экспланта (т. е., фрагмента ткани или органа) на питательную среду его клетки дедифференцируются, переходят к делению, образуя однородную недифференцированную массу - каллус. В асептических условиях каллус отделяют и помещают на поверхность агаризованной питательной среды для дальнейшего роста.
В результате получают культуру каллусной ткани, которую можно поддерживать неограниченно долго, периодически разделяя её на трансплантаты и пересаживая её на свежую среду. Каллусы легко образуются на эксплантах из различных органов и частей растений: отрезков стебля, листа, корня, проростков семян, фрагментов паренхимы, тканей клубня, органов цветка, плодов, зародышей и т. д.
Культивирование каллусных клеток проводят главным образом двумя способами: на агаризованных питательных средах или различных гелеобразующих подложках (силикагель, биогели, полиакриламидные гели, пенополиуретан и др.) и в жидкой питательной среде. В жидкой питательной среде каллус легко распадается на отдельные агрегаты клеток и даёт начало так называемой суспензионной культуре.
Каллусные клетки в культуре in vitro подвержены значительной генетической изменчивости. Изменчивость геномов может приводить к генетическим изменениям у растений - регенерантов, полученных из культуры каллусных клеток, клеточных суспензий или изолированных протопластов. Такие растения получили названия сомаклональных вариантов. Сомаклональные варианты, сохраняя основные свойства прототипа, часто выгодно отличаются от него устойчивостью к болезням, экологическим стрессам, а иногда несколько изменённой биосинтетической способностью и более высокой продуктивностью.
Неотселектированные недифференцированные клетки накапливают, как правило, незначительное, по сравнению с интактным растением, количество веществ специализированного обмена. Только благодаря правильно разработанной стратегии получения высокопроизводительных штаммов к настоящему времени получены культуры тканей, в которых содержание вторичных продуктов достаточно велико, чтобы служить лекарственным сырьем. Однако для многих культур неоднократные попытки различных исследователей определить условия накопления продуктов, характерных для родительских растений, были неудачными. Это касается, в частности, индукции морфинановых алкалоидов в культуре ткани Papaver somniferum, винбластина - в Catharanthus roseus, хинолиновых алкалоидов - в Cinchona ledgeriana, дигоксина - Digitalis lanata и др.
Чаще всего в клеточных культурах при длительном культивировании снижается или совсем теряется способность клеток накапливать соединения вторичного метаболизма из-за возникновения малоактивных, но более жизнеспособных вариантов. Снижение биосинтетического потенциала в культуре in vitro происходит из-за подавления дифференциации клеток и их специализации, т. е., в результате потери способности к реализации генетической информации, относящейся ко вторичному обмену.
Возможен случай постепенного (в течение нескольких лет) увеличения числа клеток со сниженным синтезом метаболитов. И, наконец, в случае полной нестабильности клетки популяции очень быстро теряют свой биосинтетический потенциал. Вопрос о стабильности и нестабильности тесно связан с изучением биологии клеток разных популяций.
В организме растения синтез метаболитов, их транспорт и отложение в запас находятся под строгим контролем развития. Часто эти события не только разведены во времени, но и происходят в разных органах растения. Клетка вне организма обычно не транспортирует метаболиты в соседние клетки или в питательную среду, хотя в ряде случаев это явление наблюдается (биосинтез алкалоидов в клеточных культурах мака).
На выход вторичных продуктов в культурах растительных клеток влияют многие факторы, однако все способы регуляции вторичного метаболизма в культуре in vitro можно разделить на две группы: физиологическая и генетическая регуляции синтеза вторичных метаболитов.
Подбор физических и химических условий культивирования является наиболее простым и часто применяемым подходом для повышения продуктивности. В основе физиологического регулирования процессов вторичного синтеза лежит изучение влияния факторов культивирования на рост и метаболизм клеток. Большое внимание уделяется таким факторам культивирования, как регуляторы роста, минеральные вещества, витамины, сахара, свет, аэрация, температура, а также иммобилизация клеток и обработка элиситорами. Во многих случаях эти работы привели к успеху, однако они выполняются эмпирически и поэтому длительны и трудоемки. К тому же следует оговориться, что несмотря на эффективность повышения уровня биосинтеза физиологическими методами, добиться количественно значимых изменений в недифференцированных клеточных культурах, сопоставимых с уровнем в интактном растении, лишь за некоторым исключением, не удается. Стимулирование же синтеза элиситорами носит, к сожалению, временный характер.
Более эффективной в этом плане является генетическая регуляция синтеза вторичного метаболизма в системе in vitro.
С использованием экспериментального мутагенеза стало возможным получение довольно продуктивных штаммов. С помощью этого метода в ИФР РАН был получен мутантный штамм Dioscorea deltoidea DM-0.5 (мутаген - N- нитрозометилмочевина, доза - 0.5 ммоль/ч) - сверх продуцент фуростаноловых гликозидов, высокая способность к синтезу - 6-8% в сухой массе клеток - сохранялась в течение длительного времени (около 30 лет).
В лаборатории биохимии и биотехнологии растений также получены значительные результаты по получению культур растительных клеток - продуцентов экдистероидов. В начале 90-х годов были получены каллусные культуры Serratula coronata и Ajuga reptans - продуценты экдистероидов. Полученные штаммы различались по степени соответствия интактным растениям по количественному составу экдистероидов и соотношению индивидуальных компонентов. Если в клеточных культурах S. Coronata наблюдали заметное снижение уровня биосинтеза по сравнению с интактными растениями (20-100 раз), то ряд каллусных культур A. Reptans по суммарному содержанию экдистероидов не уступал дикорастущим растениям. Для обеих клеточных культур была отмечена тенденция к снижению уровня синтеза экдистероидов с увеличением продолжительности культивирования, однако были выявлены штаммы и со стабильным уровнем синтеза. Среди длительно культивируемых каллусных культур S. Coronata и A. Reptans были выявлены штаммы с относительно высоким содержанием 20-гидроксиэкдизона (экдистероида, обладающего высоким тонизирующим и ранозаживляющим действием), из которых в 1999 г. нами были получены суспензионные культуры. Методы глубинного культивирования клеток высших растений в последние годы привлекают все больший интерес, поскольку этот метод обладает рядом преимуществ перед поверхностным культивированием (каллусными культурами): обеспечение одинаковых условий для всех клеток популяции, увеличение скорости их роста и биосинтетического потенциала, возможность автоматизации процессов.
Культуры клеток высших растений имеют две сферы применения:
1. Изучение биологии клетки, существующей вне организма, обуславливает ведущую роль клеточных культур в фундаментальных исследованиях по генетике и физиологии, молекулярной биологии и цитологии растений. Популяциям растительных клеток присущи специфические особенности: генетические, эпигенетические (зависящие от дифференцированной активности генов) и физиологические. При длительном культивировании гетерогенной по этим признакам популяции идет размножение клеток, фенотип и генотип которых соответствуют данным условиям выращивания, следовательно, популяция эволюционирует. Все это позволяет считать, что культуры клеток являются новой экспериментально созданной биологической системой, особенности которой пока мало изучены. Культуры клеток и тканей могут служить адекватной моделью при изучении метаболизма и его регуляции в клетках и тканях целого растения;
2. Культивируемые клетки высших растений могут рассматриваться как типичные микрообъекты, достаточно простые в культуре, что позволяет применять к ним не только аппаратуру и технологию, но и логику экспериментов, принятых в микробиологии. Вместе с тем, культивируемые клетки способны перейти к программе развития, при которой из культивируемой соматической клетки возникает целое растение, способное к росту и размножению.
Можно назвать несколько направлений создания новых технологий на основе культивируемых тканей и клеток растений:
1) Получение биологически активных веществ растительного происхождения:
- традиционных продуктов вторичного метаболизма (токсинов, гербицидов, регуляторов роста, алкалоидов, стероидов, терпеноидов, имеющих медицинское применение);
- синтез новых необычных соединений, что возможно благодаря исходной неоднородности клеточной популяции, генетической изменчивости культивируемых клеток и селективному отбору клеточных линий со стойкими модификациями, а в некоторых случаях и направленному мутагенезу;
- культивируемые в суспензии клетки могут применятся как мультиферментные системы, способные к широкому спектру биотрансформаций химических веществ. В результате биотрансформации получают уникальные биологически активные продукты на основе синтетических соединений или веществ промежуточного обмена растений других видов.
2) Ускоренное клональное микроразмножение растений, позволяющее из одного экпланта получать от 10000 до 1000000 растений в год, причем все они будут генетически идентичны.
3) Получение безвирусных растений.
4) Эмбриокультура и оплодотворение in vitro часто применяются для преодоления постгамной несовместимости или щуплости зародыша, для получения растений после отдаленной гибридизации. При этом оплодотворенная яйцеклетка вырезается из завязи с небольшой частью ткани перикарпа и помещается на питательную среду. В таких культурах можно также наблюдать стадии развития зародыша.
5) Антерные культуры - культуры пыльников и пыльцы используются для получения гаплоидов и дигаплоидов.
6) Клеточный мутагенез и селекция. Тканевые культуры могут производить регенеранты, фенотипически и генотипически отличающиеся от исходного материала в результате сомаклонального варьирования. При этом в некоторых случаях можно обойтись без мутагенной обработки.
7) Криоконсервация и другие методы сохранения генофонда.
8) Иммобилизация растительных клеток.
9) Соматическая гибридизация на основе слияния растительных протопластов.
10) Конструирование клеток путем введения различных клеточных оганелл.
11) Генетическая трансформация на хромосомном и генном уровнях.
Синтез вторичных метаболитов.
Вторичный метаболизм культивируемых клеток привлекает всё больше внимания исследователей, это обусловлено, прежде всего перспективностью промышленного использования культивируемых клеток растений для получения соединений специализированного обмена растений. Особую актуальность этот вопрос приобретает в связи с возрастающей остротой экологических проблем. В медицине 25% всех применяемых лекарств содержат соединения растительного происхождения. Если приплюсовать к этому потребности пищевой промышленности, парфюмерии, сельского хозяйства, то становится очевидной необходимость замены плантационного, а тем более дикорастущего сырья на гарантированно получаемую промышленным способом биомассу культивируемых клеток, содержащую необходимые соединения в достаточном количестве.
Как показал почти полувековой опыт исследования вторичных соединений в клеточных культурах растений (с 1940 года), для этого необходимо решение многих фундаментальных проблем биологии культивируемых клеток. растение мутагенез метаболит
Наиболее серьёзной из них является разработка стратегии контроля синтеза вторичных соединений в культивируемых клетках растений. До сих пор неясно, возможна ли разработка единой стратегии или она должна быть специфической для разных классов вторичных соединений, или же индивидуальной для каждого конкретного случая.
Список использованной литературы
1. Артамонов В.И. Биотехнология - агропромышленному комплексу. М.: Наука, 1999. 160 с.
2. Атанасов А. Биотехнология в растениеводстве. Новосибирск: ИЦ и Г СО РАН, 1993. 241 с.
3. Бекер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. М.: Агропромиздат, 1990. 334 с.
4. Биотехнология / Под ред. А.А. Баева. М.: Наука, 1994. 309 с.
5. Блинов А.Г. Бесклеточные белоксинтезирующие системы // Методы молекулярной генетики и генной инженерии. Новосибирск: Наука, 1990. С. 80-86.
6. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1994 г. 272 с.
7. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1994. 272 с.
8. Бутенко Р.Г. Культура клеток растений и биотехнология. М.: Наука, 1996. 286 с.
9. Валиханова Г.Ж. Биотехнология растений. Алматы: Конжык, 1996. 272 с.
10. Запрометов М.Н. Вторичный метаболизм и его регуляция в культурах клеток и тканей растений // Культура клеток растений. М.: Наука, 1991. С. 37-50.
11. Кирай З., Барабаш З. Результаты и перспективы использования биотехнологии в растениеводстве и защите растений // Международный агропромышленный журнал. 1990. №3. С. 7-10.
Подобные документы
Применение клеточных технологий в селекции растений. Использование методов in vitro в отдаленной гибридизации. Работы по культивированию каллуса с целью получения нового селекционного материала. Гибридизация соматических клеток и ее основные результаты.
реферат [28,6 K], добавлен 10.08.2009
Основные разновидности живых клеток и особенности их строения. Общий план строения эукариотических и прокариотических клеток. Особенности строения растительной и грибной клеток. Сравнительная таблица строения клеток растений, животных, грибов и бактерий.
реферат [5,5 M], добавлен 01.12.2016
Исследование особенностей вторичного обмена растений, основных методов культивирования клеток. Изучение воздействия биологически активных растительных соединений на микроорганизмы, животных и человека. Описания целебного действия лекарственных растений.
курсовая работа [119,9 K], добавлен 07.11.2011
Химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений, размножение и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Положения клеточной теории по М. Шлейдену и Т. Шванну.
презентация [1,3 M], добавлен 17.12.2013
Образование тканей из зародышевых листков (гистогенез). Понятие как стволовых клеток как полипотентных клеток с большими возможностями. Механизмы и классификация физиологической регенерации: внутриклеточная и репаративная. Виды эпителиальных тканей.
С самых древних времен человек освоил земледелие и скотоводство как основные виды хозяйственной деятельности. Все продукты, которые он получал в результате своего труда, использовались для пошива одежды, изготовления предметов быта и приготовления пищи.
Природа с самих истоков заботится о нас и дает все необходимое. Человек же со временем научился так широко использовать ее дары, что сегодня нет, наверное, ни одного представителя флоры, который бы не был задействован в какой-либо области хозяйственной деятельности людей.
Какие же растения в жизни человека играют самую большую и значимую роль? Попробуем разобраться в этом вопросе, охарактеризовав самые распространенные области применения растительных продуктов.
Области использования растений человеком
Из известных на сегодняшний день 340 тысяч видов человеком окультурено около 200 представителей флоры. Значительная часть собирается в диких местах обитания. Это, например, лекарственные травы.
Всего можно выделить несколько основных областей, в которых находят применение полезные растения для человека:
- медицина (как традиционная, так и альтернативная);
- пищевая промышленность (в том числе и кондитерская);
- текстильное производство;
- пошив одежды;
- химическое производство (получение красителей, различных сырьевых компонентов);
- декоративные цели (комнатные растения, обустройство и дизайн помещений, улиц города);
- ландшафтный дизайн;
- использование в качестве источника кислорода (в условиях космоса, к примеру);
- насаждения в полосах города для улучшения экологического состояния окружающей среды.
Таким образом, получается, что наиболее значимые для нормального качества жизни и сохранения здоровья человека области деятельности обеспечиваются сырьевым компонентом на основе растений. Это дает возможность утверждать, что переоценить роль флоры для людей сложно.
Полезные растения для человека
Таких очень много. Для каждой области использования свои. Например, в химической промышленности применяются растения, из которых получают природные красители. В этой же области использования находится гевея - дерево, млечный сок которого представляет собой натуральных каучук. Полезные свойства растений знакомы человеку издревле и широко им применяются.
Пищевая промышленность вообще не знает границ в использовании растительных продуктов: начиная от разных сортов пшеницы, ячменя, ржи и других зерновых и заканчивая культурными плодами и корнеплодами. Ведь все, что растет на наших огородах, используется в пищу. Ценные белки, жиры, углеводы, витамины, микро- и макроэлементы человек получает именно из растений: риса, гречихи, томатов, огурцов, капусты, картофеля, моркови, океанских водорослей и т. д. и т. п.
Растения в жизни человека играют и немаловажную эстетическую роль. Комнатные виды широко распространены и многочисленны. Помимо красоты, они несут в себе способности очищать и обновлять воздух помещения, впитывать и уничтожать вредные лучевые и электромагнитные воздействия, устранять отрицательную энергетику и чистить воздух от болезнетворных микробов. К таким растениям относятся:
- кактусы;
- сенполии;
- пеларгонии;
- бегонии;
- разные виды папоротников;
- молочаи и другие суккуленты и так далее.
Очень значимой является роль некоторых представителей флоры в текстильной промышленности. Вы знаете, как называются растения, которые "одевают" человека и дают ему полотенца, постельное белье, платки и другие продукты данной отрасли? К основным из них, выращиваемым масштабно, относятся хлопок и лен. Рассмотрим эти и некоторые другие виды подробнее.
Из каких растений делают ткани?
Существует несколько представителей флоры, в стеблях и листьях которых содержатся специальные лубяные волокна. Именно они идут на изготовление тканей. Что это за растения, которые "одевают" человека? К ним можно отнести:
- Разные виды льна.
- Коноплю.
- Кенаф.
- Абаку.
- Юкку.
- Агаву.
- Канатник.
- Джут.
- Сиду.
- Сесбанию.
- Рами.
- Кендырь.
Основная часть из них принадлежит к тропическим видам. Лен, сида, конопля и канатник произрастают в умеренных широтах.
Также важным представителем флоры для получения ткани является хлопчатник. В его семенах формируются тонкие белые волоски, которые образуют целые пуховые шарики. Вот из них-то и изготавливают самое распространенное, ценное и отличное по качеству волокно будущей ткани.
Хлопчатник в природе
В естественных условиях эта культура распространена очень широко в разных формах. Окультурил человек хлопчатник еще более 5 тысяч лет тому назад. И это неудивительно. Ведь 40% получаемых в мире тканей приходится как раз на хлопок.
Растение представляет собой достаточно высокие (до 200 см) стебельки кустарниковой формы. Листья некрупные, с рассеченной красивой листовой пластинкой. Цветок небольшой, неброской окраски (желтый, белый или кремовый). После отцветания изменяет свои цвета на красный, оранжевый или лиловый. На его месте формируется плод - коробочка, в которой созревают семена.
Один плод способен давать около 50 семян. При этом каждое семя формирует на себе до 15 тысяч тоненьких волосков, которые и используются для получения ткани. Вид созревшего плода очень интересен: коробочка раскрывается, и белые ватные пуховые шарики показываются наружу. В это время и происходит сбор урожая технической культуры на переработку в ткань.
Формы жизни
Хлопок - растение теплолюбивое, влаголюбивое и нежное. Недаром иногда его называют "дитя солнца". Выделяют следующие жизненные формы для него:
- древесные;
- кустарниковые;
- травянистые.
Каждая из них может быть однолетней, двухлетней или многолетней. Для получения тканей выращивают кустарниковую однолетнюю разновидность. В систематике относится к семейству Мальвовые.
Применение
Производство хлопка в мире составляет свыше 25 млн тонн ежегодно. Осуществляется оно в 80 странах. Основная область применения его, конечно же, - в качестве источника высококачественной, прекрасной по техническим характеристикам ткани.
Растения, которые "одевают" человека, безусловно, включают в свой перечень хлопок. Всем известно прекрасное качество хлопковой одежды, особенно если материал скомбинирован с другими добавками, улучшающими носкость и предотвращающими сильное смятие.
Как техническая культура хлопок возделывается очень давно. Раньше носить одежду из этого материала могли себе позволить только очень богатые люди. Сегодня это совсем не предмет роскоши, а вещи первой необходимости. Ткани из хлопчатника прочные, красивые, легко окрашивающиеся, мягкие и приятные к телу, износостойкие.
В технических целях
Также хлопок используют как основу для получения:
- искусственных волокон;
- пироксилина;
- целлулоида;
- лаков;
- динамита;
- бездымного пороха и так далее.
Лен в природе
Лучшие растения, которые "одевают" человека, включают в свой список еще и лен. В естественных условиях насчитывают примерно 330 видов этого представителя флоры. Самый распространенный - лен обыкновенный. Именно он используется для получения волокон.
Культура представляет собой травянистую форму до 1 метра в высоту. Стебли крепкие, но тонкие, листья ланцетные, цветок не крупный, а средних размеров, окраска венчика нежно-голубая, почти сиреневая. В диких условиях встречаются виды с ярко-желтыми, белыми цветками. Лен - растение (фото можно увидеть ниже), в природе достаточно часто встречающееся в умеренных широтах.
Основная ценность льна представлена в его стебле. Именно в нем созревают лубяные волокна, выделяемые человеком на собственные нужды. Сбор этих стеблей производится только после их полного созревания, то есть пожелтения.
Само растение весьма неприхотливо. Спокойно переносит низкие температуры и нехватку влаги, не атакуется вредителями из-за достаточно ядовитого вещества, содержащегося в составе стебля и листьев. Это делает выращивание льна очень удобным для людей.
Применение
Человеком используется не только стебель данного вида, но и другие части.
- Из льна получают льняное масло (медицина, косметология, технические цели).
- Вытяжки из растения применяются в медицине.
- Из льна изготавливают специализированные медицинские нити, перевязочные материалы (вату, бинты).
- Ткани из этого растения могут быть тонкими и кружевными, а могут отличаться чрезвычайной прочностью и грубостью (мешковина, парусина кораблей).
К тому же лен - растение (фото это наглядно демонстрирует) очень нежное, поэтому с эстетической точки зрения оно тоже очень даже пригодно для выращивания.
Как появились ткани у растений? Понятие о ткани
С появлением в истории Земли многоклеточных существ появилась возможность дифференциации их клеток. Первые признаки их различий наблюдаются у колониальных протист, например у вольвокса, похожего на шар. Его наружные клетки, снабжённые жгутиками, решают необходимые для жизни проблемы: питания, фотосинтеза, движения и др. Другие клетки вольвокса способны к размножению и основанию новых колоний.
Тело многоклеточных зелёных, не прикреплённых к субстрату водорослей построено из цепочки однотипных клеток. У прикреплённых водорослей нижняя часть клеток лишилась хроматофор с хлорофиллом и стала ризоидами (нити для прикрепления к субстрату), клетки верхней части осуществляют функции получения питания и размножения. Продвинутые бурые водоросли имеют специальные группы клеток, осуществляющие функции опоры и защиты. В их талломе есть фотосинтезирующие, проводящие и запасающие клетки. Но водоросли ещё не имеют настоящих тканей и органов.
Разнообразные сложные группы специализированных клеток появляются у высших наземных растений. Примитивные ткани имеют мхи, папоротники. Особенно развиты в этом плане цветковые растения. С выходом из воды им пришлось приспособиться ко многим вещам. Для сохранения влаги у них появилась кожица, для проведения веществ клетки объединились в трубки, в качестве защиты от ветра они приобрели опорные ткани. Став строго специализированными, многие клетки потеряли способность делиться. Поэтому у растений есть такие участки, где расположены молодые клетки, делящиеся и образующие новые ткани. От них зависит рост растения.
Ткани растений и всех живых организмов вообще — это комплексы из одинаковых или нескольких разных типов клеток, отвечающих за определённые функции. Если ткань состоит только из одинаковых клеток, то она называется простой, если она построена из нескольких разных клеток, то она именуется сложной. Как и ткани нашей одежды — одни защищают от холода, другие от дождя, третьи согревают, четвёртые смягчают прикосновения, так и у растений одна группа клеток защищает, другая проводит вещества, третья придаёт им прочность и др.
Какие основные типы тканей встречаются у растений?
Учёные-гистологи разделили все ткани по следующим признакам:
- особенности строения клеток,
- происхождение из той или иной образовательной ткани,
- работа, которую они осуществляют.
Опираясь на эти признаки, они выделили у растений 6 видов тканей: основные, выделительные, покровные, образовательные, проводящие и механические.
Образовательные растительные ткани
Их ещё называют меристемами. Они состоят из тонкостенных, мелких клеток с крупным ядром, содержат митохондрии, пропластиды и мелкие вакуоли. Их клетки делятся митотически и обеспечивают развитие и рост растений. Когда клетка удваивается, одна из них сохраняет способность к делению и остаётся меристематической, другая изменяется и становится частью какой-либо ткани. Меристемы подразделяют на две группы:
- первичные, или основные — происходящие из образовательных тканей зародыша, которые изначально способны к дифференцировке и делению. К ним относятся: верхушечные (апикальные), вставочныемеристемы и прокамбий;
- вторичные – появляющиеся из первичных образовательных или из других тканей, клетки которых по какой-то причине снова получают возможность делиться. К ним относят: камбий, образующийся из прокамбия или из почти не изменённой основной ткани, феллоген, или пробковый камбий, появляющийся из дифференцированных клеток паренхимы или эпидермы, раневые меристемы, которые восстанавливают повреждённые участки растений и развиваются из клеток, расположенных рядом с нарушенным участком.
Меристемы у растений находятся в определённых участках тела. По этой причине их делят на несколько групп:
- интеркалярные, или вставочные меристемы. Находятся в нижнем участке междоузлия стебля злаков (кукурузы, пшеницы и др.) или в точке опоры молодых листьев. Когда эти органы вырастают до предельного размера, клетки меристемы перестают делиться и становятся частью какой-либо ткани;
- апикальные,или верхушечные меристемы. Располагаются на верхушках (апексах) стебля и корня. Они обеспечивают рост осевых органов в длину. При ветвлении стебли и корни образуют боковые части, на которых появляются свои апикальные меристемы;
- латеральные,илибоковые меристемы. За счёт их деления стебель и побеги становятся толще. У голосеменных и двудольных растений боковая меристема — это камбий, у многих, но не у всех голосеменных и цветковых — феллоген, или пробковый камбий, из которого появляется феллема, или пробка.
Покровные ткани растений
Находятся снаружи, отграничивают внутреннюю часть растения от внешней среды, выполняя роль барьера. Главные функции покровной ткани:
— предохранять органы растения от солнечных ожогов, перегрева и высыхания, от повреждений и попадания микробов;
— участвовать в обмене веществ между внешней средой и организмом (всасывание, газообмен и испарение).
Среди покровных тканей выделяют первичные и вторичные:
- К первичным покровным тканям причисляют эпидерму и эпиблему.
- Эпиблема, или ризодерма — наружная ткань всасывающего участка корня. Состоит из клеток с густой цитоплазмой и тонкими стенками. Клетки ризодермы образуют выросты — корневые волоски, основная задача которых — всасывание из почвы воды с растворёнными минеральными веществами. Корневые волоски живут недолго, всего до 15 дней.
- Эпидерма, или кожица появляется из верхушечных меристем и защищает молодые растущие листья и стебли. Её клетки живые, плоские, прозрачные, расположенные плотно друг к другу и, как правило, лежащие в один слой. Их наружные стенки более толстые, чем все остальные. Эпидерма наземных растений снаружи покрыта кутикулой, состоящей из воскоподобного вещества — кутина. Кутикула защищает растение от переиспарения воды. У осоки, хвоща, злаков и др. кутикула содержит кремнезём.
Эпидерма — сложная ткань, помимо основных клеток в ней есть и другие. Одни из них составляют трихомы, или волоски. Встречаются одноклеточные, многоклеточные, реже чешуйчатые или ветвящиеся трихомы. Волоски снижают испарение, помогают растению цепляться за опоры, защищают от перегрева. Железистые трихомы накапливают и выделяют различные вещества.
Особенности строения покровной ткани в том, что в эпидерме растений есть группа специализированных клеток, образующих устьица. Через них происходит испарение воды и газообмен растений.
- Вторичная покровная ткань, илипробка. Уже к концу первого года жизни на поверхности стеблей растений эпидерма заменяется другой покровной тканью — феллемой, или пробковым камбием. Внешне это заметно по изменению окраски веток, они становятся буроватыми. Вторичные покровные ткани появляются в результате работы феллодермы, или пробкового камбия. Вначале их клетки живые, позже они покрываются слоем жироподобного вещества — суберина, препятствующего поступлению газов и жидкостей. Постепенно протопласт клетки отмирает, и полость заполняется белым порошком (у берёзы) или воздухом (у других деревьев). Пробка есть и на корнях, клубнях и корневищах. Газообмен перидермы осуществляется через чечевички, образующиеся из устьиц эпидермы. Чечевички берёзы похожи на чёрточки, у осины они имеют форму ромбов.
Паренхима, или основная ткань растений
Паренхима заполняет пространство внутри органов растения, располагаясь между другими тканями. Клетки основной ткани крупные, тонкостенные, живые, чаще округлые. В зависимости от того, какую работу они выполняют, существует несколько видов основных тканей.
- Ассимиляционная паренхима. Чаще всего встречается в молодых стеблях и листьях сразу под кожицей. В её тонкостенных клетках содержится много хлоропластов, поэтому её ещё называют хлоренхимой. Главная работа этого вида основных тканей — фотосинтез. Расположенную между двумя эпидермами листовой пластинки, хлоренхиму называют мезофиллом, она делится на столбчатый и губчатый мезофилл.
- Запасающая паренхима. Содержится в стеблях, клубнях, корнях, корнеплодах, плодах, луковицах и семенах растений. Её клетки крупные, округлые или многоугольные, запасают в вакуолях органические вещества.
- Водоносная паренхима. Клетки этого вида основной ткани организма накапливают в вакуолях воду. Водоносная паренхима есть у растений, запасающих воду впрок — у суккулентов, обитающих в засушливых местах. Кактусы копят влагу в стебле, алоэ — в листьях.
- Аэренхима (воздухоносная паренхима). Основной структурной единицей этой ткани являются межклетники. Они связаны с внешней средой при помощи чечевичек и устьиц. Аэренхима образует воздухоносные ходы и полости, при помощи которых доставляется воздух к тем частям растения, которые больше никак не могут сообщаться с атмосферой. Богаты аэренхимой корни и стебли водных растений.
Механические (опорные) ткани
В зависимости от способа нарастания стенок клеток и их формы различают два типа механической ткани: склеренхиму и колленхиму.
- Склеренхима. Состоит из мёртвых клеток: коротких (склереид) и длинных, с толстыми одревесневшими оболочками (волокон). Типичные волокна склеренхимы имеются в составе перицикла стеблей. Находятся они и в проводящих тканях: в лубе (флоэме) — лубяные волокна, в древесине (ксилеме) — древесные волокна, или либриформ. Волокна некоторых растений (конопля, лён) используются в текстильной промышленности, их оболочки не одревесневают и состоят из чистой целлюлозы. Склереиды (каменистые клетки) — это округлые или ветвистые ячейки с сильно утолщёнными древесными оболочками. Они придают ткани механические свойства. Из них состоит скорлупа орехов, косточки абрикоса, сливы и др.
- Колленхима. Первая по времени образования, состоит из живых клеток, вытянутых или округлых. Стенки клеток механической ткани собраны из целлюлозы или пектина, в местах соединений утолщены неодинаково. Колленхима способна обеспечивать упругость органов растения только при наличии в клетках достаточного количества воды. Встречается она в черешках, в растущих частях стебля, в листовых жилках и плодоножках. Имеет вид сплошного цилиндра или отдельных тяжей.
Выделительные ткани растений
Всем клеткам нужно удалять вредные и лишние вещества. У животных они выводятся наружу, у растений чаще накапливаются внутри в вакуолях, в полостях межклетников или в мёртвых клетках. У животных есть разные типы выделительной системы: трубочки, почки и др. У растений существуют только отдельные структуры для выделения веществ, они бывают внутренние и наружные. Основные свойства этих тканей — удаление и выведение веществ.
- Ткани наружной секреции — это гидатоды, выделительные и простые волоски, солевые железы, нектарники и пищеварительные желёзки. Железистые волоски появляются из клеток кожицы. Их строение очень разное. Они накапливают эфирные масла с растворёнными в них смолами. Нектарники выделяют сладкую жидкость (нектар) для привлечения животных-опылителей. Они чаще встречаются в цветках, но бывают и в других частях растения. Гидатоды удаляют лишнюю воду, если условия таковы, что другим способом убрать её не получается. Они есть у растений, живущих в условиях высокой влажности. Пищеварительные желёзки есть у хищных растений. Они выводят пищеварительные ферменты и кислоты, необходимые для переваривания жертвы. Солевые железы находятся в листьях растений, живущих на солончаках и солонцах. Они выводят на листья соли, которые потом смываются дождём. Солевые волоски сначала накапливают соли в одной из двух своих клеток, а потом удаляют вместе с клеткой.
- Ткани внутренней секреции. Накапливают вредные вещества, а не выводят их. Вокруг клеток, удерживающих яды, образуются отложения суберина, чтобы изолировать токсин от содержимого клетки. В зависимости от строения и происхождения различают несколько типов внутренних выделительных структур: млечники, идиобласты, лизигенные и схизогенные вместилища.
Проводящие ткани растений
В растении проводящие ткани (ксилема и флоэма) образуют особые структуры — проводящие пучки.
Вам будет интересно
Строение растений очень разнообразно и отличаются даже в пределах одного вида. Древнейшие представители флоры, многие…
В ботанике листья – это вегетативные органы, части побега сосудистых растений. В норме они развиваются…
Понятие о строение семян предполагает усвоение понятие об органах растений вообще. У растений, как и…
Стебель – это осевой вегетативный орган высших растений, часть побега, которая состоит из междоузлий и…
Корень – осевой вегетативный, в типичном случае подземный орган сосудистых растений. Он эволюционировал позднее побега…
Читайте также: