Усі лабораторні роботи. 6-11 класи

Лабораторна робота № 13

Будова тканин рослинного організму

Мета: узагальнити й систематизувати знання про будову та функції тканин рослинного організму.

Обладнання та матеріали: світловий мікроскоп, постійні препарати покривної, провідної, механічної, твірної та основної тканини рослин; мікрофотографії цих тканин.

Хід роботи

1. Підготуйте мікроскоп до роботи.

2. При малому збільшенні мікроскопа знайдіть на препаратах клітини твірної тканини кореня. Розгляньте цю тканину при великому збільшенні мікроскопа. Замалюйте побачене.

3. При малому збільшенні мікроскопа знайдіть на препаратах клітини епідерми листка. Розгляньте цю тканину при великому збільшенні мікроскопа. Замалюйте побачене.

4. Розгляньте препарат поперечного зрізу багаторічного дерев’янистого стебла. Знайдіть пробку та інші елементи кори, ситовидні трубки, камбій, судини, а також серцевину, річні кільця. Замалюйте побачене.

5. Порівняйте всі розглянуті препарати з малюнками.

Виконання роботи

Тканини рослин поділяють на:

— Твірні (меристематичні);

— Покривні;

— Механічні;

— Провідні;

— Основні (паренхіма).

Твірні тканини, або меристеми, є ембріональними тканинами. Вони беруть участь в утворенні всіх постійних тканин і тим самим формують рослину, а також визначають її тривале зростання. Клітини твірної тканини тонкостінні, багатогранні, щільно зімкнені, з густою цитоплазмою, з великим ядром і дуже дрібними вакуолями. Вони здатні ділитися у різних напрямках.

За походженням меристеми бувають первинні та вторинні. Первинна меристема становить зародок насінини, а у дорослої рослини зберігається на кінчику коренів і верхівках пагонів, що робить можливим їх наростання в довжину. Подальше розростання кореня і стебла вшир (вторинний ріст) забезпечується вторинними меристемами (камбію). За розташуванням у тілі рослини розрізняють верхівкові (апікальні), бічні (латеральні), вставні (інтеркалярні) та ранові (травматичні) меристеми.

Рис. 1. Твірна тканина кінчика кореня: 1 — твірна тканина; 2 — кореневий чохлик

Прикладом твірної тканини є розглянута під мікроскопом зона поділу кореня, яка розташована під кореневим чохликом. Її клітини діляться у двох напрямках. З більшості формуються різні тканини кореня, з меншої кількості — клітини кореневого чохлика, що виконує захисну функцію.

Покривні тканини розташовуються на поверхні всіх органів рослини. Вони виконують, головним чином, захисну функцію — захищають рослини від механічних пошкоджень, проникнення мікроорганізмів, різких коливань температури, зайвого випаровування і т. п. Залежно від походження розрізняють три групи покривних тканин: епідерміс, перидерму і кірку.

Епідерміс (епідерми, шкірка) — первинна покривна тканина, розташована на поверхні листя та молодих зелених пагонів. Вона складається з одного шару живих, щільно зімкнених клітин, що не мають хлоропластів. Оболонки клітин звичайно звивисті, що обумовлює їх міцне змикання. Зовнішня поверхня клітин цієї тканини часто одягнена кутикулою або восковим нальотом, що є додатковим захисним пристосуванням. У епідермі листів і зелених стебел є продихи, які регулюють транспірацію і газообмін рослини.

Рис. 2. Епідерміс листка: 1 — клітини продиху; 2 — клітини епідермісу; 3 — хлоропласти

Перидерма — вторинна покривна тканина стебел і коріння, що змінює епідерміс у багаторічних (рідше однорічних) рослин. Її утворення пов’язане з діяльністю вторинної меристеми — фелогену (коркового камбію), клітини якого діляться і диференціюються у відцентровому напрямку (назовні) в пробку (фелему), а в доцентровому (всередину) — в шар живих паренхімних клітин (фелодерму). Корок, фелоген і фелодерма становлять перидерму.

Клітини корку просякнуті жироподібною речовиною — суберином — і не пропускають воду і повітря, тому вміст клітини відмирає і вона заповнюється повітрям. Багатошаровий корок утворює своєрідний чохол стебла, надійно захищає рослину від несприятливих впливів навколишнього середовища. Для газообміну і транспірації живих тканин, що лежать під корком, в останній є особливі просвіти — сочевички; це розриви, заповнені пухко розташованими клітинами.

Кірка утворюється у дерев і чагарників на зміну корку. У більш глибоких тканинах кори закладаються нові ділянки фелогену, що формують нові шари корку. Внаслідок цього зовнішні тканини ізолюються від центральної частини стебла, деформуються і відмирають. На поверхні стебла поступово утворюється комплекс мертвих тканин, що складається з декількох шарів корку і відмерлих ділянок кори. Товста кірка служить більш надійним захистом для рослини, ніж пробка (корок).

Прикладом покривних тканин є розглянутий під мікроскопом епідерміс листка. Переважна частина цих клітин сплощені, не містять хлоропластів. Є спеціалізовані клітини продихового апарату, який бере участь у газообміні й транспірації рослини. Це замикаючі клітини продихів, вони мають специфічну вигнуту форму і містять хлоропласти.

Механічні тканини забезпечують міцність органів рослин. Вони складають каркас, що підтримує всі органи рослин, протидіючи їх зламу, стисненню, розриву. Основними характеристиками будови механічних тканин є потужне потовщення і одеревіння їх оболонок, тісне змикання між клітинами, відсутність перфорацій у клітинних стінках.

Механічні тканини найбільш розвинені в стеблі, де вони представлені лубовими і деревинними волокнами. У коренях механічна тканина зосереджена в центрі органу.

Залежно від форми клітин, їх будови, фізіологічного стану та способу потовщення клітинних оболонок розрізняють два види механічної тканини: коленхіму і склеренхіму.

Коленхіма представлена живими паренхімними клітинами з нерівномірно потовщеними оболонками, що роблять їх особливо добре пристосованими для зміцнення молодих зростаючих органів. Зазвичай коленхіма розташовується окремими тяжами або безперервним циліндром під епідермою молодого стебла і черешків листя, а також оточує жилки в листках дводольних. Іноді коленхіма містить хлоропласти.

Склеренхіма складається з витягнутих клітин з рівномірно потовщеними, часто здеревілими оболонками, вміст яких відмирає на ранніх стадіях. Ця тканина широко представлена у вегетативних органах наземних рослин і складає їх осьову опору. Розрізняють два типи склеренхімних клітин: волокна і склереїди. Волокна — це довгі тонкі клітки, зазвичай зібрані в тяжі або пучки (наприклад, луб’яні або деревинні волокна). Склереїди — це округлі мертві клітини з дуже товстими здеревілими оболонками. Ними утворені насіннєва шкірка, шкаралупа горіхів, кісточки вишні, сливи, абрикоси; вони надають м’якоті груш характерний крупчастий характер.

Провідні тканини забезпечують пересування води та розчинених у ній поживних речовин по рослині. Розрізняють два види провідної тканини — ксилему (деревину) і флоему (луб).

Ксилема — це головна водоносна тканина вищих судинних рослин, забезпечує пересування води з розчиненими в ній мінеральними речовинами від коренів до листя та інших частин рослини (висхідний потік). Вона також виконує опорну функцію. До складу ксилеми входять трахеїди і трахеї (судини), деревинна паренхіма і механічна тканина.

Трахеїди представляють собою вузькі, сильно витягнуті в довжину мертві клітини із загостреними кінцями і здеревілими оболонками. Трахеї (судини) — це порожні трубки, що складаються з окремих члеників, розташованих один над одним. У члениках на поперечних стінках утворюються наскрізні отвори, або ці стінки повністю руйнуються, завдяки чому швидкість потоку розчинів по судинах багаторазово збільшується. Оболонки судин просочуються лігніном і надають стеблу додаткову міцність.

Флоема проводить органічні речовини, синтезовані в листі, до всіх органів рослини (низхідний потік). Вона складається із ситовидних трубок з клітинами-супутницями, паренхіми і механічної тканини. Ситовидні трубки утворені живими клітинами, розташованими одна над іншою. Їх поперечні стінки пронизані дрібними отворами, утворюють ніби сито. Клітини ситовидних трубок позбавлені ядер, але містять у центральній частині цитоплазму, тяжі якої через наскрізні отвори в поперечних перегородках проходять в сусідні клітини. Вони, як і судини, тягнуться по всій довжині рослини. Клітини-супутниці з’єднані з члениками ситовидними трубками численними плазмодесмами і, мабуть, виконують їх частину функцій (синтез ферментів, утворення АТФ).

Ксилема і флоема знаходяться у тісній взаємодії одна з одною і утворюють в органах рослини особливі комплексні групи — провідні пучки.

Основна тканина, або паренхіма, складається з живих, зазвичай тонкостінних клітин, які складають основу органів (звідки і назва тканини). У ній розміщені механічні, провідні та інші постійні тканини. Основна тканина виконує ряд функцій, у зв’язку з чим розрізняють асиміляційну (хлоренхіму), запасаючу, повітроносну (аеренхіму) і водоносну паренхіму.

Клітини асиміляційної тканини містять хлоропласти і виконують функцію фотосинтезу. Основна маса цієї тканини зосереджена в листках, менша частина — в молодих зелених стеблах.

У клітинах запасаючої паренхіми відкладаються білки, вуглеводи та інші речовини. Вона добре розвинена у стеблах деревних рослин, в коренеплодах, бульбах, цибулинах, плодах і насінні. У рослин пустельних місць існування (кактуси) і солончаків в стеблах і листках є водоносна паренхіма, що служить для накопичення води. У водних і болотних рослин розвивається особливий тип основної тканини — повітроносна паренхіма, або аеренхіма. Клітини аеренхіми утворюють великі повітроносні міжклітинники, по яких повітря доставляється до тих частин рослини, зв’язок яких з атмосферою утруднений.

Практично всі типи рослинних тканин можна побачити на зрізі гілки багаторічної рослини. На препараті добре помітні покриви, кора, камбій, деревина і серцевина. Кора складається з кірки, коркового шару первинної кори і лубу. Вона істотно вужча, ніж шар деревини, що знаходиться нижче, і відокремлюється від неї шаром твірної тканини — камбію. За рахунок цього шару відбувається ріст стебла в товщину. Більша кількість клітин камбію перетворюється на деревину, менша — на луб.

На поверхні знаходиться кірка, далі корковий шар — багатошарова тканина, яка складається з мертвих клітин, що мають товсті оболонки, непроникні для води і повітря. Поверхневі шари кори, в першу чергу, виконують захисну функцію. Тут же формуються сочевички на місці, де в епідермісі були продихи. При цьому, якщо продихи перебували на стеблі в невеликій кількості, то сочевички утворюються під кожним продихом; якщо ж їх було багато, то тільки під деякими. На відміну від продихів, сочевички не можуть відкриватися і закриватися, а на зиму закупорюються спеціальними речовинами. Основна їх функція — обмін газів між внутрішньою частиною стебла і навколишнім повітрям.

Нерівномірне утворення корку і особливості розтріскування кори із зростанням стовбура призводять до складного і різноманітного рельєфу поверхні.

Далі розташовується первинна кора. Її клітини живі і відіграють роль депо поживних речовин.

Луб — внутрішня частина кори. Він складається з провідної, основної (паренхіма) та механічної (луб’яні волокна) тканин. Головний провідний елемент лубу — ситовидні трубки, утворені довгими живими Клітинами, розташованими строго одна над одною. Вони проводять речовини, синтезовані в листках, до частин рослини, розташованих нижче, аж до коренів. У місцях поєднання цих клітин є безліч дрібних отворів (нагадує сито). Вони зібрані в пучки, між якими знаходяться паренхімні клітини й луб’яні волокна. Їх основні функції — захист і підтримка поруч розташованих тканин.

Деревина складається з провідної, основної та механічної тканин, перша з яких виконує транспортну, інші — опорну функції. У клітинах основної тканини також можуть накопичуватися різні речовини. Провідна тканина складається із судин, які побудовані з мертвих клітин з потовщеними здеревілими оболонками і не мають перегородок.

Розподіл клітин камбію змінюється протягом року. Їх приріст за рік по товщині стебла називається річним кільцем. Воно складається зі світлішої та темнішої частин, відповідно ранньої (весняної) деревини (клітини якої відносно тонкостінні з широким просвітом) і пізньої (річної) деревини (з вужчим просвітом і товстими стінками). За кількістю річних кілець можна підрахувати вік спиляної гілки. У центрі зрізу знаходиться серцевина. Вона утворена переважно живими тонкостінними клітинами основної тканини, які схожі за будовою на клітини первинної кори. Між цими шарами може існувати зв’язок у вигляді серцевинних променів, по яких відбувається горизонтальний транспорт речовин у стовбурі. Клітини серцевини є тимчасовим депо запасних поживних речовин. Крім того, у відмерлих клітинах, розташованих усередині серцевини, накопичуються продукти виділення.

Рис. 3. Поперечний зріз трирічного стебла дерева: 1 — перидерма з залишками шкірки; 2 — сочевички; 3 — первинна кора; 4 — луб; 5 — камбій; 6 — деревина; 7 — серцевина; 8 — річне кільце; 9 — серцевинний промінь