Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 27. Транспортна система рослин: провідні тканини

Поміркуйте

Як ви гадаєте, чому вода в рослинах піднімається від коренів до листків проти сили тяжіння?

Згадайте

Будова стебла

Провідні пучки

Ксилема

Флоема

Транспірація

Провідні тканини рослин

Транспортування речовин у вертикальному напрямку у вищих рослин здійснюють провідні тканини — ксилема (деревина) і флоема (луб). По ксилемі проходить висхідний (від кореня до пагонів) рух води з розчиненими в ній мінеральними солями. Речовини, що утворюються в результаті фотосинтезу, переміщуються по флоемі від листків до інших частин рослини (стебла, кореня, квітки). Ксилема й флоема розташовані поряд і утворюють провідні пучки (мал. 27.1).

Будова ксилеми

Ксилема складається з власне провідних елементів, а також клітин основної (паренхіма) та механічної (волокна деревини) тканин. Провідні елементи ксилеми представлені трахеїдами і судинами. Обидва типи провідних елементів є витягнутими клітинами зі здерев’янілими оболонками. Ці клітини є мертвими і не містять протопластів, що значно полегшує транспорт речовин.

Трахеїди — це дуже довгі, розташовані у ряд клітини, у стінках яких є пори. Пересування води з клітини в клітину здійснюється крізь ці пори.

Судини — це більш спеціалізовані провідні елементи, що є довгими (від кількох сантиметрів до кількох метрів) порожнистими трубками. Ці трубки утворені одним рядом клітин — члениками судини. У місцях з’єднання члеників є перфорації — наскрізні отвори, крізь які здійснюється транспортування речовин. Переміщення розчинів судинами відбувається набагато швидше, ніж трахеїдами.

Мал. 27.1. Система провідних тканин вищих рослин

Механізми транспорту речовин по ксилемі

Ксилемою вода пересувається до листків, з яких випаровується крізь продихи. Цей напрямок руху розчинів називають висхідним потоком. Але судинами і трахеїдами розчини можуть транспортуватися не тільки вертикально, але й горизонтально — до живих клітин або сусідніх провідних елементів.

Підйом води по ксилемі відбувається здебільшого за рахунок транспірації — випаровування води листками. Унаслідок цього в кроні рослини виникає нестача води, і зневоднені клітини присмоктують воду з розташованих нижче судин ксилеми. Ця сисна сила піднімає воду в судинах зі швидкістю від 1 до 10 м/год. Друга важлива сила, яка бере участь у підйомі води,— кореневий тиск. Причиною кореневого тиску є різна концентрація розчинених мінеральних речовин у різних частинах рослини. Також підйому води в судинах сприяють капілярні ефекти — зчеплення полярних молекул води одна з одною та зі стінками судин.

Будова флоеми. Будова ситоподібних трубок

Основною частиною флоеми є ситоподібні провідні елементи — ситоподібні клітини і ситоподібні трубки (мал. 27.2). До її складу входять також клітини основної (паренхіма) та механічної (луб’яні волокна) тканин.

Ситоподібні клітини, на відміну від трахеїд ксилеми, є живими. Вони мають видовжену форму і пронизані наскрізними отворами, крізь які транспортуються речовини.

Ситоподібні трубки складаються з безлічі клітин-члеників. Наскрізні отвори двох сусідніх клітин утворюють ситоподібні пластинки, крізь які переміщуються розчини. Ці клітини живі, але в них немає ядер. Поруч з клітинами-члениками розташовані клітини-супутниці, які мають ядра і цитоплазму з органелами. Клітини-супутниці підтримують обмін речовин у клітинах-члениках ситоподібних трубок.

Мал. 27.2. Будова ситоподібної трубки

Переміщення речовин по флоемі

На відміну від ксилеми, органічні речовини можуть транспортуватися по флоемі й угору, і вниз. Майже 90 % усіх речовин, що переносяться, становить сахароза. Швидкість руху сахарози становить 20—100 см/год; за день по стовбуру великого дерева може переміститися кілька кілограмів цього вуглеводу.

Еволюція транспортної системи в рослин

Виникнення провідних тканин пов’язане з виходом рослин на суходіл, коли з'явилася необхідність доставки речовин від коренів до листків, і навпаки.

Ксилема. У процесі еволюції першими виникли трахеїди. Їх виявлено в перших примітивних наземних рослин. Судини з’явилися значно пізніше шляхом перетворення трахеїд. Сучасні спорові й голонасінні рослини здебільшого мають тільки трахеїди; судини в них відсутні (окрім деяких випадків). Майже в усіх покритонасінних рослин є й трахеїди, і судини.

Флоема. Ситоподібні клітини за будовою більш примітивні порівняно з багатоклітинними ситоподібними трубками. Вони є характерними для спорових і голонасінних рослин. У покритонасінних провідні елементи представлені більш ефективними ситоподібними трубками.

Виникнення судин ксилеми і ситоподібних трубок флоеми в покритонасінних рослин полегшило транспортування води, що виявилося важливим еволюційним пристосуванням до життя на суходолі.

Ключова ідея

Еволюційне виникнення провідних тканин пов'язане з виходом рослин на суходіл. Ксилема (трахеїди й судини) забезпечує висхідний рух води й мінеральних речовин. Підйом води по ксилемі відбувається за рахунок транспірації, кореневого тиску й капілярних ефектів. Флоема забезпечує переміщення речовин, утворених під час фотосинтезу, від листків до інших частин рослини.

Практична робота

Визначення інтенсивності транспірації та відносної транспірації ваговим методом

1. Помістіть листок пеларгонії з черешком у пробірку з водою, на поверхню якої тонким шаром нанесено олію. Зважте цю пробірку.

2. Через 30 хв іще раз зважте пробірку та визначте кількість води, що випарилася. Розрахуйте інтенсивність транспірації листкової пластинки.

3. Визначте інтенсивність транспірації вільної водної поверхні. Для цього налийте у чашку Петрі воду, зважте її, а потім через 30 хв повторіть зважування. Розрахуйте відносну транспірацію.

4. Сформулюйте висновок.

Запитання та завдання

1. Що спільного між трахеїдами і ситоподібними клітинами? У чому їхні відмінності? Як ви вважаєте, чи є в них спільний еволюційний «предок»? 2. Порівняйте швидкість транспорту речовин по флоемі та ксилемі. Як будова провідних елементів впливає на цю швидкість? 3. Чи обмежує провідна система висоту наземних рослин?