Лабораторна робота №5

Тема: МЕХАНІЧНІ ТА ПРОВІДНІ ТКАНИНИ

Мета: Вивчити особливості будови механічних та провідних тканини тканин, сформувати вміння застосовувати набуті знання з теми “Клітина” стосовно рослинних тканин.

Завдання:

- розуміти зв’язок будови механічних і провідних тканин з їхніми функціями;

- знати і вміти визначити первинні та вторинні механічні і провідні тканини, особливості будови провідних пучків одно- і дводольних рослин;

- вміти виготувати тимчасові препарати, показавши складові провідних пучків рослин.

Об'єкти:

1. Луб'яні волокна льону – Linum usitatissimum L.

2. Плоди груші дикої, або лісової – Рyrus соmmunis L.

3. Стебло соняшника однорічного– Неlianthus аnnuus L.

4. Стебло кукурудзи – Zea mays L.

Обладнання і матеріали: мікроскопи МБР-1 або Біолам, скальпелі, леза, лупи, готові мікропрепарати стебла кукурудзи, таблиці тощо.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

МЕХАНІЧНІ ТКАНИНИ

Механічні тканини в рослинному організмі відіграють опорну функцію. Тому їх нерідко називають арматурними (підтримуючими), скріплюючими тканинами. Особливістю їх є потовщення клітинних оболонок.

Залежно від характеру потовщення клітинних оболонок розрізняють три типи механічних тканин:

— коленхіму з частковим потовщенням клітинної оболонки,

— склеренхіму,

— склереїди або кам'янисті клітини.

Коленхіма – первинна «жива» механічна тканина. Розміщена головним чином у стеблах, що ростуть, черешках і листках дводольних рослин. Утворена живими, витягнутими в довжину клітинами, часто містить хлоропласти. Клітинні стінки нерівномірно потовщені. Міцність коленхіми обумовлена тургором її клітин. Додаткову міцність їй надають нерівномірно потовщені стінки клітин.

Рис. 5.1. Типи коленхіми на поперечних зрізах: а – пластинчаста осоту жовтого шорсткого; б – кутова буряка звичайного; 1 – пристінний шар цитоплазми; 2 – ядро; 3 – вакуоля; 4 – кутове потовщення

Склеренхіма і склереїди складені з неживих клітин, які мають потовщені клітинні оболонки по всьому периметру, просочені лігніном. Завдяки цьому досягається висока міцність і пружність цих тканин.

Склеренхіма – «мертва» механічна тканина. Клітини з рівномірно потовщеними, часто здерев'янілими стінками. Протопласт відмирає рано, і опорну функцію виконують мертві клітини, які називають волокнами. Луб’яні волокна склеренхіми - довгі вузькі прозенхімні клітини, довжина яких у багато разів перевищує ширину. Волокна мають товсті стінки і дуже вузьку порожнину. Міцність стінок підвищується тому, що фібрили целюлози проходять в них гвинтоподібно, а напрямок витків в шарах чергується. Назовні від камбію формуються луб'яні волокна, а всередину від камбію – деревинні волокна. Волокна можуть розміщуватися у вигляді суцільного кільця, окремими тяжами і поодиноко. Луб'яні волокна надають стеблу гнучкості і міцності. Міцність волокон порівнюють із міцністю сталі. 

А Б

Рис. 5.2. Склеренхіма: А – луб'яні волокна; Б– деревинні волокна: 1– рівномірно потовщена стінка; 2 – порожнина клітини; 3 – пори; 4 – загострені кінці

Склереїди (кам’янисті клітини) - мертві клітини з товстими здеревілими оболонками. Форма різноманітна – округлі, розгалужені, химерної форми. Рівномірно потовщені шаруваті стінки пронизані порами. Можуть бути просочені вапном, кремнеземом і кутином. Живий вміст відмирає. Розміщені у різних органах рослин: плодах, листках, стеблах (поодиноко або групами).

ПРОВІДНІ ТКАНИНИ

Рослини мають два полюси живлення – повітряне та ґрунтове. Корені вбирають воду з розчиненими у ній мінеральними речовинами, які переміщуються по стеблу до місць споживання – висхідний потік. У листки надходить вуглекислий газ і вода. За допомогою хлорофілу з участю енергії сонячного світла та в процесі фотосинтезу утворюються органічні сполуки, які транспортуються в низхідному напрямі до місць споживання та відкладаються про запас (у насінні, плодах, бульбах, цибулинах, кореневищах, серцевинних променях і в серцевині деревини).

Провідні тканини (усі провідні елементи) утворюються прокамбієм і камбієм. Отже, вони бувають первинними і вторинними.

На спилі стовбура дерева, серед інших шарів, можна виділити 2 шари, по яких переміщуються речовини: деревина і луб.

До складу деревини входять судини (трахеї) і трахеїди, по яких вода і мінеральні речовини з ґрунту піднімаються вгору.

До складу лубу входять ситоподібні трубки, по яких органічні речовини переміщуються з листків (де вони утворюються) вниз.

Рис. 5.3. Схема руху речовин по провідних елементах стебла рослин

Вода і розчинені в ній мінеральні солі переміщуються по трахеїдах і трахеях (судинах). Трахеїди еволюційно старші одноклітинні провідні елементи, характерні для голонасінних і примітивних покритонасінних, мають облямовані пори. Досконалішими є трахеї, характерні для покритонасінних і деяких високоорганізованих голонасінних.

Рис. 5.4. Типи трахеїд: а – спіральна; б – пориста з облямованими порами на радіальних стінках

Судини на відміну від трахеїд – це багатоклітинні, як і трахеїди, мертві утворення. За характером вторинних потовщень вони бувають кільчасті, спіральні, кільчасто-спіральні, драбинясті, пористі. Найдосконалішими і еволюційно молодими є драбинясті та пористі судини. В індивідуальному розвитку рослин вони представлені останніми, а першими закладаються кільчасті та спіральні судини.

Рис. 5.5. Типи судин: а – кільчасті; б – спіральні; в – драбинясті; г – пористі; д – сітчасті

Судини і трахеїди разом з основною тканиною – ксилемною паренхімою та механічною тканиною – утворюють ксилему, або деревину.

Ксилема (деревина) – комплексна провідна тканина судинних рослин, що проводить воду і мінеральні солі вгору - від коренів до листків.

Склад:

- трахеїди і трахеї, або судини (провідні елементи) – клітини з кільчастими і спіральними потовщеннями стінок (дальній транспорт речовин)

- Механічні клітини (волокна лібриформу),

- паренхімні клітини (основна тканина; ближній транспорт речовин).

Стінки всіх клітин ксилеми здерев'янілі. Справжня ксилема властива всім папоротеподібним, голонасінним і квітковим рослинам. Ксилеми багатолітніх стебел і коріння називається переважно деревиною.

Первинна ксилема виникає з прокамбію. Найперші її елементи – трахеїди і судини – називається протоксилемою, ті що виникають дещо пізніше сходові і пористі – метаксилемою. Вторинна ксилема утворюється з камбію.

Органічні речовини, утворені в процесі фотосинтезу, переміщуються у низхідному напрямі, від листків до кореня та місць їхнього використання по ситоподібних трубках із клітинами-супутницями. Ситоподібні трубки мають поперечні ситовидні пластинки у вигляді ситечок, які сприяють рівномірному потоку асимілятів. Між собою вони з'єднані поперечними перетинками з великою кількістю пор на стінках, подібних до ситечок.

Рис. 5.6. Відрізок ситовидної трубки гарбуза (а) і поперечний зріз ситовидної трубки (б): 1 – клітина-супутниця; 2 – ситовидна пластинка; 3 – протопласт ситовидної трубки, що згорнувся під час препарування

Ситоподібні трубки і клітини-супутниці разом з основною тканиною – флоемною паренхімою та механічною тканиною – луб'яними волокнами – формують флоему.

Флоема (луб) – комплексна провідна тканина судинних рослин, що проводить органічні речовини у низхідному напрямку.

Склад:

— ситоподібні трубки (основні клітини флоеми), які є без'ядерними, тому біля них знаходяться клітини-супутники. Вони послідовно з'єднані між собою поперечними ділянками стінок – ситоподібними пластинками, що мають велику кількість пор, чим нагадують сито.

— провідні елементи,.

— клітини основної та механічної тканин,

— луб'яні волокна.

Ксилема і флоема утворюють провідні пучки (у разі пучкового типу будови стебла) або залягають суцільними масивами при безпучковому типі будови стебла.

У двосім'ядольних рослин між флоемою і ксилемою є камбій, завдяки чому формуються відкриті провідні пучки, властиві для двосім'ядольних рослин.

В односім'ядольних рослин камбій відсутній, в результаті чого формуються закриті провідні пучки.

Типи провідних пучків:

1. Якщо одна ділянка флоеми прилягає до іншої ділянки ксилеми, то такий пучок називається колатеральним.

2. Якщо ж до ділянки ксилеми з обох боків прилягає флоема – зовнішня і внутрішня, то виникає біколатеральний провідний пучок (гарбуз).

3. Якщо флоема оточена кільцем ксилеми (кореневище півника) або ксилема оточена кільцем флоеми (кореневище орляка), то такі провідні пучки називаються концентричними.

4. У первинній будові кореня тип провідного пучка радіальний.

5. Якщо відсутня флоема або ксилема, то виникає неповний провідний пучок.

ХІД РОБОТИ

1. КОРОТКО ЗАКОНСПЕКТУВАТИ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: коленхіма, склеренхіма, склереїди, судини, трахеї, трахеїди, ксилема (деревина), сидоподібні трубки, флоема (луб), типи провідних пучків.

2. За допомогою роздаткового матеріалу вивчити особливості будови коленхіми і склеренхіми. Схематично замалювати типові клітини (рис. 5.1, 5.2).

3. За допомогою самостійно виготовленого препарату плоду груші лісової вивчіть особливості будови склереїд. Побачене замалюйте (рис. 5.7).

Методика виготовлення препарату склереїд плоду груші

Візьміть добре протерте предметне скло і покладіть упоперек на пенал. Нанесіть на нього краплину води. З м'якуша плоду груші вилучіть горішкоподібні кам'янисті утворення, кілька їх помістіть між двома предметними скельцями і розітріть у борошно, здавлюючи скельця і потираючи їх одне об одне. Візьміть частину цієї маси і покладіть у краплину води на предметне скло. Накрийте об'єкт покривним скельцем. Приготовлений таким чином препарат покладіть на предметний столик і закріпіть затискачами.

Мікроскопічне дослідження препарату. Спочатку при малому, а потім при великому збільшенні мікроскопа розгляньте і вивчіть особливості будови склереїд (кам'янистих клітин) плоду груші, їх легко помітити в полі зору: на вигляд вони сріблястого кольору, зібрані групами по 8– 20 клітин багатокутної, нерідко видовженої паренхімної форми. Особливістю їх є надмірне потовщення клітинної оболонки по всьому периметру. При маніпулюванні мікрогвинтом у клітинних оболонках досить чітко виявляється шаруватість. Клітинна оболонка не суцільна, а в окремих місцях переривається численними поровими каналами, які з'єднуються з такими сусідніми клітинами. Центральну частину клітини займає відмерлий протопласт у молодих клітин або порожнина в стиглому віці. Другою характерною рисою склереїд є просоченість їх оболонок солями щавелевокислого кальцію, внаслідок чого клітини кам'яніють, звідси їх назва кам'янисті клітини.

Рис. 5.7. Кам'янисті клітини плоду груші: 1 – порожнина клітини; 2 – шарувате потовщення; 3 -пори; 4– клітини м'якуша

4. Використовуючи самостійно виготовлений препарат поздовжнього розрізу стебла соняшника вивчіть і зарисуйте будову провідних тканин (рис. 5.8).

Препарат спочатку роздивіться і вивчіть при малому, а потім при великому збільшенні мікроскопа. Добре помітно, що ззовні стебло вкрито одношаровим епідермісом, а далі в напрямку до середини, за ділянкою механічної тканини розміщені ситовидні трубки. Їх можна розпізнати за плазмолізованими тяжами цитоплазми, які розширюються до ситовидних пластинок. Між ситовидними трубками лежать вузенькі клітини-супутниці. Кожному членику ситовидної трубки відповідає кілька клітин-супутниць, розміщених в один вертикальний ряд.

Рис. 5.8. Відкритий колатеральний провідний пучок стебла соняшника: 1– ділянка склеренхіми; 2 – вторинна флоема; 3 – камбій; 4 – вторинна ксилема

5. На готовому препараті поперечного зрізу стебла кукурудзи вивчіть і зарисуйте будову колатерального закритого провідного пучка (рис. 5.9).

На поперечному розрізі стебла кукурудзи при малому збільшенні знайдіть провідний пучок із чітким зображенням, пересуньте його в центр поля зору і переведіть на велике збільшення. Флоему провідного пучка можна розпізнати по ситоподібних трубках, а ксилему – по чотирьох великих судинах у вигляді різного розміру кіл і за порожниною розриву. Між ксилемою і флоемою камбію немає, це закритий провідний пучок, характерний для односім'ядольних рослин.

Рис. 5.9. Закритий колатеральний провідний пучок стебла кукурудзи: 1 – ситовидні трубки; 2 – клітини-супутниці; 3 – флоемна паренхіма (1, 2, З– первинна флоема); 4– пористі судини; 5– спіральна судина; 6 - кільчаста судина; 7 – ксилемна паренхіма; 8 - порожнина розриву (4, 5, 6, 7, 8 – первинна ксилема); 9 – склеренхімне кільце; 10 – тонкостінна основна паренхіма

Висновки:

1. Механічні тканини сформувались у процесі еволюції як необхідність надати стійкості рослинному організму в умовах наземного існування. Механічні тканини еволюціонували від куткової коленхіми до склереїд, забезпечуючи розвиток рослинного організму у складі різних систематичних груп.

2. Висхідний і низхідний транспорт речовин у рослині забезпечують провідні тканини – судини, трахеїди та ситовидні трубки із клітинами супутницями.

3. Провідні тканини, а також основні та механічніими об'єднані у складі провідних пучків. Останні можуть бути закриті, відкриті, колатеральні, біколатеральні, радіальні та концентричні.

Завдання для самоконтролю:

1. Що спільного і відмінного у коленхіми та склеренхіми?

2. Назвіть ознаки спільності та відмінності коленхіми і склереїд.

3. Назвіть ознаки, завдяки яким коленхіма залишається живою тканиною.

4. Назвіть механічну тканину, властиву для вторинної кори.

5. Назвіть типи механічних тканин та їх виявленість в органах рослин.

6. Які види коленхіми ви знаєте і в яких рослин?

7. Що спільного і відмінного у коленхіми та склеренхіми?

8. Назвіть ознаки спільності та відмінності коленхіми і склереїд.

9. Назвіть ознаки, завдяки яким коленхіма залишається живою тканиною.

10. Назвіть механічну тканину, властиву для вторинної кори.

11. Яка механічна тканина входить до складу деревини граба, дуба?

12. Чому механічну тканину уподібнюють до кістяка людини?

13. Яка тканина забезпечує опірність рослини на згин?

14. Завдяки якій тканині розрізняють тверді і м'які деревні породи?