Анатомия морфология систематика растений

Морфология и анатомия растений

Все ныне живущие растения для удобства изучения подразделяют на две группы — низшие и высшие растения. По современным представлениям к низшим растениям относятся водоросли, а к высшим — все остальные. Тело низших растений, в отличие от высших, не дифференцировано, то есть оно не разделено на органы и ткани. Однородное тело низших растений называют таллом, илислоевище.

Дифференциация тела растений произошла в связи с их выходом на сушу. Попав в более контрастные условия окружающей среды, растения были вынуждены вырабатывать специальные приспособления для водоснабжения, защиты от высыхания и т.д. Тело растения разделилось на подземную и надземную части, выполняющие разные функции. Разделение функций привело к возникновению специализированных групп клеток — тканей и органов.

Органомназывают часть растения, имеющую определенное строение и выполняющую определенные функции. У растений различаютвегетативные(обеспечивают процессы питания, дыхания, защиты и вегетативного размножения) игенеративные(выполняют функцию полового размножения) органы. Основными вегетативными органами растений являются корень и побег (лист и стебель рассматриваются как части побега). У низших растений половыми органами (гаметангиями) являютсяантеридии (мужские) иовогонии(женские), у высших споровых —антеридии иархегонии . У высших семенных антеридии редуцированы, а архегонии имеются только у голосеменных. У цветковых растений цветок, плод и семя называют генеративными органами.

Глава 1. Особенности строения растительных клеток

Растения, как и все живые организмы, имеют клеточное строение. Они могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Клетка одноклеточного растения представляет собой целый организм и выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности. Чаще всего оно имеет форму близкую к шаровидной или яйцевидной. Клетки многоклеточных растений очень разнообразны. Они отличаются друг от друга формой, строением, размерами. Это связано с тем, что в многоклеточном организме клетки выполняют различные функции. Многообразие растительных клеток возникает в результате дифференциации однородных клеток зародыша. Размеры клеток большинства растений колеблются в переделах 10-1000 мкм. Форма клеток многоклеточных организмов может быть округлой, эллипсовидной, кубической, цилиндрической, звездчатой и т.д. Все многообразие форм прастительных клеток можно свести к двум основным типам:

• паренхимные клетки — клетки, имеющие форму изодиаметрического многогранника, то есть их размеры во всех трех измерениях приблизительно одинаковы;
• прозенхимные клетки — сильно вытянутые клетки, длина которых превышает их ширину и толщину в 5 и более раз (например, волокна льна имеют длину 0,2-4 см, а толщина не превышает 100мкм.

Несмотря на разнообразие, клетки растений имеют общий план строения (рис. 1). Растительная клетка имеет все органоиды, свойственные другим эукариотическим организмам (животные, грибы): ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи и т.д. Вместе с тем, она отличается от них наличием:

• прочной клеточной стенки;
• пластид;
• развитой системы постоянно существующих вакуолей.

Кроме того, в клетках большинства высших растений отсутствует клеточный центр с центриолями. Общий план строения эукариотической клетки рассматривается в разделе «Общая биология» В этой главе мы остановимся только на отличительных особенностях строения растительной клетки. Рис.1. Строение растительной клетки: 1 — аппарат Гольджи; 2 — свободно расположенные рибосомы; 3 — хлоропласт; 4 — межклеточное пространство; 5 — полирибосомы; 6 — митохондрия: 7 — лизосома; 8 — гранулироанный ЭПР; 9 — гладкий ЭПР; 10 — микротрбочки; 11 — пластиды; 12 — плазмодесмы; 13 — клеточная стенка; 14 — ядрышко; 15 — пора в ядерной оболочке; 16 — наружная цитоплазматическая мембрана; 17 — ядерная оболочка; 18 — гиалоплазма; 19 — тонопласт; 20 — вакуоль; 21 — ядро.

Источник

Морфология растений / Барабанов Е.И. Атлас по ботанике. Анатомия, морфология и систематика высших растений

5 6 7 1 2 3 4 Рис. 1.7. Структура целлюлозной клеточной стенки: 1 — фибриллы целлюлозы, 2 — микрофибриллы, 3 — мицеллы, 4 — цепочки молекул целлюлозы, 5 — межклеточный слой, 6 — слои вторичной стенки, 7 — первичная стенка

Глава 2 Характеристика тканей Ткани — это устойчивые, закономерно повторяющиеся комплексы клеток, сходные по происхождению, строению и приспособленные к выполнению одной или нескольких функций. Растительные ткани делят на несколько групп в зависимости от основной функции. 2.1. Образовательные ткани, или меристемы Обладают способностью к делению и формированию всех прочих тканей. Первичные меристемы. Первичные меристемы происходят непосредственно из меристемы зародыша и обладают способностью к делению. По положению в растении первичные меристемы могут быть: апикальными (верхушечными), интеркалярными (вставочными) и латеральными (боковыми). Апикальные (верхушечные) — это такие меристемы, которые располагаются у взрослых растений на верхушках стеблей и кончиках корней и обеспечивают рост тела в длину. У стеблей в конусе нарастания выделяют два меристематических слоя: тунику, из которой образуются покровная ткань и периферическая часть первичной коры, и корпус, из которого образуются внутренняя часть первичной коры и центральный осевой цилиндр ( рис. 2.1 ). В кончике корня различают три слоя: дерматоген, из которого образуется первичная покровно-всасывающая ткань — ризодерма; периблема, из которой развиваются ткани первичной коры, и плером, образующий ткани центрального осе- вого цилиндра. Вторичные меристемы. К вторичным относятся боковые и раневые меристемы. Боковые ( латеральные ) меристемы представлены камбием и феллогеном. Они формируются из промеристем (прокамбия) или постоянных тканей путем их дедифференцирования. Клетки камбия делятся перегородками, параллельными поверхности органа (периклинально). Из клеток, отложенных камбием наружу, развиваются элементы вторичной флоэмы, а из отложенных внутрь — вторичной ксилемы. Камбий ( см. главу 3 ), возникший из постоянных тканей путем

2.1. Образовательные ткани, или меристемы		15
а	1
		Рис. 2.1. Верхушка растущего
2	стебля, верхушка меристемы
	побега и кончик корня:
а — верхушка растущего стебля:
1 — точка роста, 2 — зачатки ли-
стьев, 3 — бугорки — зачатки бо-
ковых побегов;
б — верхушка меристемы побе-
га: 1 — конус нарастания, 2 — за-
чатки листьев, 3 — зачаток боко-
вой почки;
в — зоны корня (у проростка пше-
ницы): А — схема строения кор-
ня; Б — периферические клетки
отдельных зон при большом уве-
личении; 1 — корневой чехлик,
3	2 — калиптроген, 3 — корневые
	волоски, 4 — зона деления, 5 —
зона растяжения, 6 — зона всасы-
вания, 7 — зона проведения

б 1 в 2 3

16	Глава 2. Характеристика тканей
	1
2
3
4
5
6

Рис. 2.2. Перидерма и чечевичка ветки бузины: 1 — эпидерма, 2 — мертвые выполняющие клетки, 3 — живые выполняющие клетки, 4 — пробка, 5 — феллоген, 6 — феллодерма дедифференцирования, называют добавочным. По строению и функции он не отличается от камбия, возникшего из промеристем. Феллоген формируется из постоянных тканей, расположенных в субэпидермальных слоях (под эпидермой). Делясь периклинально, феллоген отделяет наружу будущие клетки пробки (феллемы), а внутрь — клетки феллодермы. Таким образом, феллоген формирует вторичную покровную ткань — перидерму ( рис. 2.2 ). Боковые меристемы залегают сбоку органов, располагаясь параллельно их поверхности, и обеспечивают рост осевых органов двудольных растений в толщину. 2.2. Механические ткани Механические ткани — это опорные (арматурные) ткани, образующие скелет растения и обеспечивающие его прочность, вследствие чего растение способно противостоять нагрузкам на растяжение, сжатие и изгиб. Различают механиче- ские ткани с равномерно и неравномерно утолщенными клеточными стенками. Колленхима. Это первичная по происхождению ткань, клетки которой имеют неравномерно утолщенные клеточные стенки. Различают уголковую, пластинчатую и рыхлую колленхиму ( рис. 2.3 ). Клеточная стенка колленхимы состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Клетки колленхимы являются хлорофиллоносными, поэтому в подземных органах не встречаются. Эволюционно

2.2. Механические ткани	17
2		1	3

4

5

Рис. 2.3. Типы колленхимы: 1 — эпидерма, 2 — рыхлая колленхима, 3 — уголковая колленхима, 4 — рыхлоугловая колленхима, 5 — уголковая колленхима в продольном разрезе колленхима возникла из паренхимы. Она формируется из основной меристемы и находится под эпидермой или на расстоянии одного (или нескольких) слоев от нее. Клетка уголковой колленхимы имеет форму вытянутого шестиугольного многогранника, у которого утолщение целлюлозной оболочки идет вдоль ребер, а на поперечном срезе утолщения клеточной стенки заметны по углам этого многогранника. Уголковая колленхима встречается по периферии стеблей двудольных растений (в основном травянистых), в черешках листьев и по обеим сторонам крупных жилок листа. Колленхима не препятствует росту органа, в котором она расположена, в длину.

18	Глава 2. Характеристика тканей

1 2 Рис. 2.4. Склеренхима герани: 1 — склеренхима на поперечном разрезе, 2 — склеренхима на продольном разрезе У клеток пластинчатой колленхимы, имеющей форму параллелепипеда, утолщены только тангентальные стенки (параллельные поверхности стебля). Она встречается, как правило, в стеблях древесных растений, но может быть и в травянистых (у стебля подсолнечника). Клетки уголковой и пластинчатой колленхим расположены плотно друг к другу, не образуя межклетников. Рыхлая колленхима имеет межклетники, а утолщенные клеточные стенки направлены в сторону этих межклетников. Склеренхимные волокна и склереиды. Механическая ткань, состоящая из клеток с одревесневшими (пропитанными лигнином) и равномерно утолщенными клеточными стенками, называется склеренхимой ( рис. 2.4 ). Ядро и цитоплазма

2.2. Механические ткани	19
1		2

3

4

Рис. 2.5. Развитие склереид: 1 — материнская клетка, 2 — наслоение вторичной оболочки, 3 — формирование ветвистых пор, 4 — формирование брахисклереид одревесневших клеток разрушаются. Склеренхимные волокна образуют ткань, состоящую из клеток вытянутой формы с заостренными концами и поровыми каналами в клеточных стенках. Клетки плотно примыкают друг к другу, и их оболочки обладают высокой прочностью. На поперечном срезе клетки многогранны. Если склеренхимные волокна встречаются в лубе (флоэме), то они называются лубяными волокнами (камбиформ) ( см. главу 3 ). Если волокна возникают на месте перицикла, то они называются перициклическими волокнами ( см. главу 3 ), а если в коре — коровыми. Склеренхимные клетки, не обладающие формой волокна, называются склереидами. Склереиды ( рис. 2.5 ) обычно возникают из клеток основной паренхимы в результате утолщения и лигнификации их клеточных стенок. Они имеют различную форму и встречаются во многих органах растения.

20	Глава 2. Характеристика тканей
	2.3. Проводящие ткани

Проводящие ткани обеспечивают восходящий и нисходящий ток растения. Восходящий ток — это ток минеральных солей, растворенных в воде, идущих от корней по стеблю к листьям. Восходящий ток осуществляется по сосудам и трахеидам ксилемы (древесины). Нисходящий ток — ток органических веществ, направляю- щийся от листьев к корням по ситовидным элементам флоэмы (луба). Проводящие элементы ксилемы. Наиболее древними проводящими элемен- тами ксилемы являются трахеиды — это вытянутые клетки с заостренными концами и одревесневшей клеточной стенкой ( рис. 2.6 ). Сосуды ( или трахеи ) представляют собой однорядный продольный тяж клеток, называемых члениками. В филогенезе членики трахеи произошли из трахеид. Благодаря перфорациям ( рис. 2.7 ) между члениками вдоль всего сосуда свободно осуществляется ток жидкости. Утолщения клеточных оболочек у сосудов, так же как и у трахеид, бывают кольчатыми, спиральными, лестничными, сетчатыми и по- ристыми ( рис. 2.8 ). Проводящие элементы флоэмы. У архегониальных растений, кроме мхов, проводящие элементы флоэмы представлены ситовидными клетками. На их продольных стенках имеются сквозные отверстия, напоминающие сито, и поэтому называемые ситовидными полями. У покрытосемянных растений в процессе эволюции сформировался второй тип проводящих элементов — ситовидные трубки. 1 2 200 мкм Рис. 2.6. Трахеиды (продольный срез сосны):

Источник