Анатомія рослин

Анатомія рослин, розділ ботаніки, присвячений вивченню зовнішньої та внутрішньої будови рослин. Основний об'єкт цієї науки - т.з. судинні рослини, що володіють спеціалізованої водопроводящей тканиною - ксілемой. До них відносяться плауни, хвощі, папороті, голонасінні і покритонасінні (квіткові) рослини.

Історичний аспект. Перші анатомічні опису рослин зустрічаються в працях Теофраста (3 ст. до н.е.). Він розрізняв такі структурні частини, як корінь, стебло, гілка, квітка і плід, а головними рослинними тканинами вважав кору, деревину і серцевину. Ці подання до загальних рисах збереглися до сьогоднішнього дня. Коли Р. Гук у 1665 за допомогою сконструйованого їм мікроскопа відкрив клітку, це створило нові можливості для вивчення анатомії рослин. Грю в 1682 у своїй чудово ілюстрованої роботі описав мікроскопічне будову різних рослинних структур, угледівши в ньому схожість з переплетенням ниток в тканині. Х.фон Моль у 1831 простежив хід провідних пучків в стеблах, коренях і листках. К. Саніо в 1863 з'ясував походження камбію і показав, яким чином щорічно утворюється новий циліндр ксілеми і флоеми (тканини, по якій у рослині транспортуються органічні речовини). У 1877 Антон де Барі опублікував свій класичний труд Порівняльна анатомія вегетативних органів явнобрачних і папоротей (Vergleichende Anatomie der Vegetationsorgane der Phanerogamen und Farne), в якому підсумував весь накопичився на той час матеріал з цього питання. У 20 ст. розвиток анатомії рослин йшло особливо бурхливими темпами і було нерозривно пов'язане із загальним прогресом біологічних наук, обумовленим появою нових методів дослідження.

При надзвичайному зовнішньому різноманітності рослин їхні клітини мають схожу пристрій. Щоб зрозуміти внутрішню будову організму, необхідно познайомитися із загальною організацією його клітин і з особливостями різних їх типів.

Клітка. Рослинна клітина складається з драглистому протоплазми, оточеній жорсткою оболонкою (клітинною стінкою), а остання -- головним чином з секретується протоплазми целюлози і пектинових речовин. У багатьох клітинах після завершення їх зростання на внутрішній стороні вихідної (первинної) клітинної стінки відкладається т.зв. вторинна. Протоплазма - це суміш води, білків, цукрів, жирів, кислот, солей і багатьох інших речовин. Розподілені в правильних співвідношеннях по різних частинах клітини, вони забезпечують протікання біохімічних процесів, тобто життєвих функцій. Під мікроскопом видно, що протоплазма підрозділяється на ядро і цитоплазму, в якої знаходяться пластиди. Ядро - це більш-менш сферичне тільце, оточене подвійною мембраною. Воно координує хімічні процеси в клітині і містить її спадковий матеріал. Цитоплазма - в'язка речовина, що містить складну мережу структур і більші освіти, в т.ч. властиві тільки рослинам пластиди. У безбарвних пластидах (лейкопласти) запасаються живильні речовини, у зелених (хлоропластах) йде фотосинтез цукрів. У старих клітинах центральну частину займає вакуолю - оточене мембраною скупчення водянистої рідини, в якій розчинені різні речовини. При це протоплазма відтіснена на периферію у вигляді тонкого шару, що примикає до клітинній стінці. Від клітин з описаним вище будовою ведуть своє походження всі інші їх види, що зустрічаються в рослинах.

Тканини. Рослинний організм підрозділяється на спеціалізовані зони, або частини, особливості яких визначаються типами і взаєморозташуванням клітин, що входять до їх складу. Такі ділянки називаються тканинами. Згідно з класичним визначенням, тканини різняться походженням, структурою та функціями. Проте вони не завжди чітко відмежувати один від одного, не обов'язково однорідні, а їхні функції можуть частково збігатися. Це надзвичайно ускладнює класифікацію тканин, тому в наш час все частіше говорять просто про різних зонах рослини. У такому топографічному сенсі на поперечному зрізі стебла і кореня судинного рослини від периферії до центру зазвичай можна розрізнити наступні концентричні зони: епідерміс (епідермо), кору, який проводить циліндр і (часто) центральну серцевину.

Корінь - Це безлистому частина рослини, що поглинає з грунту (або інший середовища) воду з розчиненими в ній поживними речовинами, утримує його в субстраті, а іноді служить головним запасаючих органом, наприклад у моркви або буряка. Топографічно в ньому чітко видно епідерміс, кора і стела (осьовий, або центральний, циліндр); вони ростуть в результаті поділу та диференціювання клітин апікальною (верхівковою) меристеми. Меристема називають групи клітин, що зберігають здатність до поділу та освіти спеціалізованих клітин (вже не діляться). Апікальний меристема відокремлює з поверхні кореневої чохлик, що оберігає її від механічних пошкоджень в ході просування кінчика кореня крізь грунт. Ділення, ріст і диференціювання клітин - це послідовні процеси, які дозволяють розрізняти за вертикалі наступні зони: кореневої чохлик, апікальні меристем, зону розтягування і зону дозрівання. В них простежуються різні стадії формування епідермісу, кори і стели. Безпосередньо над зоною розтягування епідермальні клітини утворюють довгі циліндричні вирости - кореневі волоски. Вони збільшують усмоктувальну поверхню кореня.

Стела складається з первинної ксілеми та первинної флоеми, початок яким дає апікальною меристема. Ксілема знаходиться ближче до центру і утворює радіально сплощені промені, які чергуються з тяжами флоеми. Серцевина в корінні здебільшого відсутня, але у однодольних зустрічається частіше, ніж у дводольних. Бічні корені закладаються в шарі меристематичних клітин (періцікле) на поверхні стели і пробивають собі шлях назовні через кору. У коріння, здатних рости в товщину (вдруге товщати), між ксілемой і флоемой розвивається шар вторинної меристеми - камбію. Поділ і диференціювання його клітин дають вторинну ксиліт (з внутрішньої сторони) і вторинну флоему (з зовнішньої). При посиленому росте в товщину епідерміс і кора розриваються і відмирають. До цього моменту у внутрішній частині первинної кори, перецікле або вторинної флоеме закладається корковий камбій (феллоген), утворює навколо кореня захисний шар пробки.

Стебло - Це осьова частина рослини, яка несе листя і репродуктивні органи. Він служить опорою надземним органам, забезпечує надходження в них води, а також транспорт синтезованих поживних речовин до коріння і в інші місця, де використовуються ці сполуки. Стебла можуть бути зеленими, як у кактусів, тобто здатними до фотосинтезу. Важливу роль відіграють вони і в запасанні поживних речовин, а нерідко служать для вегетативного розмноження, наприклад у цукрового очерету або картоплі.

Апікальний меристема. Верхівка стебла прикрита, як ковпачком, масою діляться недиференційованих клітин - апікальної меристеми, що утворює конус наростання. Тут виникають зачатки листків, які спочатку черепицеподібно налягають один на одного. Поступово проміжки між послідовно з'являються листям, розтягуючись, перетворюються на міжвузля, а ті місця, де листя відходять від зрілого стебла, стають вузлами.

Стела вивчена краще, ніж будь-яка інша частина рослини. Розрізняють два основних її типу. Протостела складається з суцільного тяжа ксілеми, оточеного флоемой; сіфоностела відрізняється тим, що ксілема утворює порожнистий циліндр, що оточує центральну серцевину. З еволюційної точки зору, протостела примітивніше. Вона характерна для стебел і коренів плаунів, деяких папоротей, перших наземних рослин (судячи по викопних залишках) і коріння насіннєвих видів. У всіх інших випадках зустрічається сіфоностела (з тими чи іншими модифікаціями).

Від стели в листя йдуть судинні пучки, називані листовими слідами. Над листовим слідом первинні ксілема і флоема не розвиваються. Тут в центральному циліндрі знаходяться т.зв. листові прориви (листові щілини), заповнені паренхіми. В еволюції судинних рослин простежується тенденція до збільшення висоти листових проривів, в результаті чого стела набуває вигляду ажурного циліндра з окремих судинних пучків. Це т.з. діктіостела. Вона часто зустрічається у трав'янистих насінних рослин. Подальша спеціалізація простежується у однодольних: судинні пучки такі численні, що вже не розташовуються циліндром навколо серцевини, а розсіяні по всій товщі стебла.

У всіх насінних рослин, за винятком однодольних і деяких високоспеціалізованих форм, між первинними ксілемой і флоемой формується камбій. У деревних порід помірної кліматичної зони щорічно протягом вегетаційного періоду утворюється добре помітне річне кільце ксілеми, що складається з двох шарів деревини - ранньої (весняної) і пізньою (літньою).

Лист за своїм внутрішнім будові абсолютно не схожий ні на стебло, ні на корінь. Зверху він покритий шаром епідермісу. Під ним знаходиться т.зв. палісадні мезофілл з одного або кількох шарів клітин, витягнутих перпендикулярно площині листа. Далі слід багатошаровий губчастий мезофілл, клітини якого утворюють тривимірну мережу з добре розвиненими міжклітинниками. Нижню поверхню листа покриває епідерміс, пронизаний продихи. Палісадні і губчастий мезофілл - це по суті видозмінена кора, а листові жилки - відгалуження стели. Листя ж можна вважати сплощеним і укороченими гілками.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.freehostia.com