Урок№32. Лабораторная работа. Изучение особенностей строения растений-хищников

Полная версия 46 (час) лабораторных работ с видеоматериалами

Тип урока – комплексное применение ЗУН учащихся

Метод обучения — основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.

Формы организации деятельности учащихся

Форма организации работы	Особенности, признаки	В каком случае выбираем ту или иную форму на теоретическом обучении	В каком случае выбираем ту или иную форму на практическому обучении
Парная	Когда преподаватель организует выполнение работы парами: сильный учащийся – слабый учащийся. Или два равных по успеваемости.	1.В ходе актуализации опорных знаний, когда предстоящая работа требует серьезного предварительного осмысления. Пары учащихся обсуждают предстоящее задание. 2.В ходе лабораторно-практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи. Во время проведения итогов возможна организация взаимной оценки работ.	1.В ходе вводного инструктажа, когда предстоящая практическая работа требует серьезного осмысления, пары учащихся обсуждают предстоящее задание. 2.В ходе практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи. 3.В ходе заключительного инструктажа возможна организация оценки работы

 

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ В БИОЦЕНОЗАХ

Основу возникновения и существования любого биоценоза со­ставляют отношения организмов, их связи, в которые они всту­пают друг с другом, населяя один и тот же биотоп.

Можно выделить следующие взаимоотношения

Конкуренция — взаимоотношения между организмами одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция), соревнующимися за одни и те же ресурсы внешней среды, при недостатке последних.

Хищничество — способ добывания пищи и питания живот­ных (редко растений), при котором они ловят, умертвляют и по­едают других животных.

Паразитизм — форма взаимоотношений двух различных организмов, принадлежащих к разным видам, носящая антагонистический характер, когда один организм использует другой в качестве среды обитания или источника пищи.

Комменсализм — форма взаимосуществования, при которой один из партнеров системы питается остатками или продуктами выделения другого (хозяина), не при­чиняя последнему вреда.

Синойкия — форма симбиоза, разновидность комменсализ­ма; совместное проживание двух организмов разных видов, по­лезное для одного и безразличное для другого

Мутуализм — форма симбиоза, взаимовыгодное сожительство разных видов.

Зоохория— форма межвидовых взаимоотношений, при которых животные содействуют растениям в распространении семян и плодов.

В.Н. Беклемишев классифицирует все межвидовые отношения живых организмов на следующие типы:

1.Трофические связи, которые возникают при питании одного вида другим (либо живыми организмами, либо мертвыми остат­ками).

2.Топические связи. Тип связи, при котором вид изменяет ус­ловия жизни другого.

3.Форические связи. Это участие одного вида в распростра­нении другого. Перенос семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией.

4.Фабрические связи. Это тип взаимоотношений, при котором вид использует для постройки своих сооружений другой вид, продукты его жизнедеятельности или мертвые остатки.

Большой интерес представляют высшие растения, питающие­ся органическим азотом. Эта группа растений получила название насекомоядных. Все насекомоядные растения являются обитате­лями болот. Во флоре ХМАО-Югры встречаются различные виды росянок, пузырчатка. Листья росянки снабжены железистыми волосками, которые выделяют липкую жидкость, к ней прилипа­ют мелкие насекомые — комары, мухи. При прилипании насекомо­го пластинка листа свертывается, и растение начинает выделять гидролитические ферменты, разлагающие белки. В болотистых водоемах обитает пузырчатка. Она имеет характерные пузыре­видно измененные листья, в такой пузырек проникают мелкие рачки, которые затем перевариваются растением.

 

 

 

Цель работы: изучение особенностей морфологического и анатомического строения насекомоядных растений (росянки, пузырчатки).

 

 

Материалы и оборудование: микроскоп; предметные и по­кровные стекла; препаровальные иглы; безопасные лезвия; герба­рий насекомоядных растений; фиксированные препараты насеко­моядных растений

 

Ход работы. Рассмотрите гербарные и фиксированные образ­цы насекомоядных растений и сделайте их морфологическое опи­сание: размеры, морфологию листьев, опушенность, особенности строения цветка, стебля, корней. Затем сделайте поперечные сре­зы листьев в бузине и рассмотрите анатомию листа, обратите внимание на строение фотосинтезирующих тканей, а также про­водящей системы. Сделайте зарисовки растений, подпишите ор­ганы растений, зарисуйте анатомическое строение листьев, от­метьте особенности строения. На основе полученных наблюде­ний сделайте выводы.

 

Контрольные вопросы

 

1.Объясните, что такое насекомоядность.

2.С чем связано появление данного типа питания у растений?

3.Для насекомоядных организмов характерен автотрофный или ге­теротрофный тип питания?

4.Каковы особенности морфологического строения насекомоядных растений?

5. Назовите анатомические особенности строения листьев изучен­ных видов.

 

Растения хищники

 

 

 

 

Удивительные растения хищники

 

 

 

 

5 ХИЩНЫХ РАСТЕНИЙ, КОТОРЫЕ ЕДЯТ ЖИВОТНЫХ

 

 

 

Ресурсы:

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ Н.А. Иванова, Т. В. Сторчак, Э.Р. Юмагулова

(Учебно-методическое пособие)

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

— http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

 

Тема 2 Строение растений в связи с условиями жизни. Адаптации к среде

Все ныне существующие организмы представляют собой отобран­ные в процессе эволюции формы, наиболее приспособленные к усло­виям существования.

Цель занятия: уяснить пути и формы адаптации к экологичес­ким факторам, особенности морфологических адаптаций растений к среде.

Адаптация — эволюционно выработанное и наследственно зак­репленное свойство организма осуществлять нормальную жизнедея­тельность в условиях действия динамических факторов среды. Адап­тации к среде осуществляется сочетанием трех путей: активного, пассивного и избежанием неблагоприятных воздействий. Адаптации бывают морфологические, физиологические и поведенческие. У рас­тений чаще отмечаются морфологические и физиологические адаптации.

Растения разных экологических групп представляют собой удоб­ный объект для демонстрации адаптаций анатомических и морфологи­ческих структур организма к экологическим факторам среды. Заня­тия не требуют сложного оборудования и подготовки.

Материалы и оборудование: флороглюцин (0,5-1% раствор в 50%-ном растворе спирта), судан Ш, соляная кислота, глицерин, набор новых лезвий, пинцеты, препаровальные иглы, предметные и покровные отекла, фильтровальная бумага полосками, микроскопы, фиксированные в 75%-ном растворе спирта листья и стебли растений.

Методические рекомендации к проведению занятия. Рекомендуется употреблять острые лезвия для безопасных бритв. Объект (лист или стебель) держат вертикально, зажимая тремя пальцами левой руки; лезвие — горизонтально, в правой руке. Срез делают косым, скользящим движением, независимо от направле­ния. Срез должен быть как можно более тонким, прозрачным. Мягкие листья и мелкие объекты рекомендуется вставлять в расщеп кубика из картофеля или в сердцевину черной бузины и делать через них срез вместе с объектом. Рекомендуется сделать подряд несколько срезов разными участками лезвия. Снять срезы с лезвия мягкой кисточкой или иглой, поместить в каплю воды на предметное стекло. Во избежание пузырьков воздуха в препарате, лезвие и лист предва­рительно смачивают водой и переносят в каплю возможно быстрее. На срезы, находящиеся в капле воды на предметном стекле, капнуть раствором флороглюцина. Через 1,5-2 мин оттянуть реактив фильт­ровальной бумагой, добавить 1-2 капли дымящей соляной кислоты. После покраснения одревесневших оболочек, снова оттянуть фильтровальной бумагой реактив и нанести 1-2 капли глицерина, накрыть покровным стеклом и изучить под микроскопом.

Проводить реак­цию на столике микроскопа нельзя во избежание его порчи парами соляной кислоты.

Для окрашивания кутикулы один из срезов следует поместить в каплю раствора судана III.

Задание I. Сравнение анатомических особенностей растений из

разных мест обитания

Материал: рдест курчавый (подводный стебель и листья), кле­вер луговой, алоэ, стрелолист (стебель), камыш озерный.

Выполнение работы. Приготовить поперечные срезы частей растений. Для рдеста выбирать участки в центральной части листа, У листа алоэ срезать краевую часть с участком прилегающих тканей. Рассмотреть поперечные срезы. Заполнить в тетради таблицу по форме таблицы 2.

Рис.3. Анатомические особенности гидатофитов и гидрофитов:

I — поперечный разрез стебля камыша; 2 — участок по­перечного среза листа рдеста плавающего

Рис.6. Поперечный срез светового и теневого листа

(по И. С.Михайловской, 1977)

Таблица 2 — Анатомические особенности разных растений

Характеристика растений	Рдест	Клевер	Алоэ	Стрелолист	Камыш
Толщина эпидермиса с кутикулой
Развитие механической ткани
Число слоев, величина и форма клеток палисадной ткани
Степень развития губчатой паренхимы
Аэренхима
Положение устьиц
Наличие волосков на поверхности листа
Условия обитания
Морфологическая группа растений

Письменно ответить на вопросы:

— в каких особенностях анатомического строения выражена приспособленность водных растений к среде?

• в каких признаках выражается ксероморфность растения?

• чем объяснить различия в строении листьев двух ксерофитных растений — ковыля и алоэ?

• какое экологическое значение имеет положение устьиц?

Задание 2. Анализ анатомического строения растений сфагновых

болот

Материалы: фиксированные в спирте (с глицерином) листья брусники, багульника, ветвистые молодые корешки клюквы, гербарные образцы этих растений.

Выполнение работы. Приготовить поперечные срезы листьев брусники и багульника. Окрасить Суданом Ш. Рассмотреть под микроскопом. Отметить степень развития кутикулы, волосков эпидермиса, механической и губчатой ткани, межклетников (воздухоносных по­лостей), положение устьиц (заглубленное, приподнятое или вровень с эпидермисом), их относительное количество.

Письменно ответить на вопросы:

• каковы условия водоснабжения, минерального питания и аэрации растений сфагновых болот?

• какие признаки растений-ксерофитов можно отметить в строении листьев багульника, брусники?

• можно или нельзя считать листья этих растений типично ксероморфными?

• какие черты строения листьев багульника и брусники отра­жают приспособленность их к основным факторам среды?

• можно ли на основании ксероморфности листьев растения делать безошибочные заключения о его ксероморфности?

• какие из факторов среды в наибольшей мере влияют на раз­витие ксероморфных признаков листьев?

Задание 3. Сравнение теневых и световых листьев одного растения

Материал: живые или фиксированные в спирте листья сирени, липы, собранные с наружной освещенной части кроны и внутри кроны, гербарные образцы этих же листьев.

Выполнение работы. Сравнить внешний вид теневых и световых листьев, обратить внимание на степень развития жилок, толщину и окраску листа. Сделать поперечные срезы, обработать флороглюцином и Суданом Ш. Рассмотреть под микроскопом, отмечая относитель­ную толщину листовой пластинки, степень развития эпидермы, кути­кулы, механической, палисадной и губчатой тканей, степень разви­тия межклетников. Дополнительно приготовить препараты эпидермы с нижней стороны листа, подсчитать число устьиц в поле зрения,

Составить и заполнить таблицу, внеся в нее названия исследуемых листьев и характеристики отдельных признаков строения лис­тьев: толщины листа, строения эпидермы, губчатой, палисадной, ме­ханической тканей, межклетников, развития жилок.

Письменно ответить на вопросы:

• в чем адаптивный смысл наличия у одного и того же растения одновременно и теневых и световых листьев?

• у каких видов деревьев можно предполагать большой диа­пазон различий между теневыми и световыми листьями: белой акации, дуба, бука, лещины? Объясните почему.

• можно ли ожидать таких же различий в структуре листьев травянистых растений? У каких видов и форм в большей мере?

• станут ли теневые листья световыми, если удалить за­теняющую их часть кроны дерева?

• когда и чем определяется световая или теневая структура в онтогенезе листа?

Органы, ткани и клеточная структура растений – неживая жизнь

Рис. 1 Роголистник, растение, простая структура которого описывается как слоевище и имеет очень слабо организованную структуру.

Большинство исследователей считают растения монофилетической группой, происходящей от зеленых водорослей. Все растения считаются «истинно многоклеточными», хотя есть некоторые представители с очень слабой клеточной специализацией и очень рудиментарной структурой тканей и органов (рис. 1). Большинство растений, которые наблюдает большинство людей, являются «сосудистыми растениями», монофилетической группой, название которой относится к определенным типам клеток и тканей, которыми они обладают. Остальные растения, несосудистые растения (мхи, печеночники и роголистники), часто объединяют в группу. Однако группировка организмов на основе того, чего им не хватает, обычно бесполезна в филогенетическом смысле, и уж точно не в данном случае: несосудистые растения не образуют «естественной группировки». Более того, ни одна из трех групп не связана с сосудистыми растениями более тесно, чем другие. Таким образом, группу растений лучше всего разделить на четыре единицы (обычно на уровне типов): мхи, печеночники, роголистники и сосудистые растения.

Мхи, печеночники и роголистники мелкие, часто менее сантиметра в высоту, но могут распространяться на значительную площадь. Они различаются по форме и демонстрируют три основных плана тела, которые не соответствуют филогенетическим группам. Они описаны ниже.

Несосудистые растения и все растения чередуются между двумя стадиями: гаплоидная форма, образующая гаметы (гаметофит), и диплоидная, образующая споры форма (спорофит) (глава 11). У всех несосудистых растений гораздо чаще встречаются гаметофиты из-за их большего размера и продолжительности жизни. Когда они присутствуют, спорофиты часто кажутся придатком гаметофита, которым они в структурном смысле и являются. Для сосудистых растений доминирует растение-спорофит (намного крупнее у более долгоживущих), и стадия гаметофита здесь будет рассмотрена лишь кратко, но будет описана более полно при рассмотрении пола и размножения (главы 13 и 14).

• Структура гаметофита несосудистого растения
  • Простые таллоидные формы
  • Сложные таллоидные формы
  • Формы «Стебель и лист»
• Несосудистые спорофиты растений
• Структура спорофита сосудистых растений
  • Органы, ткани и типы клеток
  • специализированные органы
  • специальные типы ячеек

Гаметофиты несосудистых растений

Простые таллоидные формы

Слоевище относится к форме тела, в которой отсутствуют органы и ткани и которая является относительно аморфной, часто встречающейся в виде уплощенного листа. У всех роголистников (рис. 1) и у некоторых печеночников форма гаметофита представляет собой простой слой клеток толщиной в несколько клеток, часто достаточно тонкий, чтобы слоевище было прозрачным. Внутри слоевища нет клеточной специализации, хотя на нижней поверхности образуются одноклеточные ризоиды, прикрепляющие слоевище к субстрату. В этих клетках отсутствует хлорофилл, и поэтому они должны получать питание от фотосинтезирующих клеток, расположенных выше.

Сложные таллоидные формы

Рис. 2. Поперечный срез сложной таллоидной печеночницы

Эта форма присутствует только в группе печеночников. Как и у предыдущей формы, здесь нет явных органов, кроме тех, которые связаны с половым или бесполым размножением (см. Marchantia . Слоевище состоит из уплощенных листов, которые распространяются по субстрату (почве, камням или стволам и ветвям деревьев, листьям) и обычно раздваиваются, расщепление надвое. Слоевище часто имеет толщину более 20 клеток и имеет различимые слои. Имеется верхняя «кожа» (эпидермис), покрытая кутикулой и часто регулярно перфорированная порами. Поры образованы бочкообразными скоплениями клетки, которые охватывают эпидермис и, по крайней мере, у некоторых форм, способны закрывать поры в сухих условиях.Под эпидермисом находится пористый слой клеток, т. е. клетки не плотно упакованы и между ними есть воздушные промежутки. Этот слой имеет обильные хлоропласты. Как правило, самые большие воздушные пространства находятся ниже пор. Пористая природа верхнего слоевища — это особенность, которая также присутствует в листьях большинства сосудистых растений и играет важную роль в обеспечении диффундирования углекислого газа к фотосинтезирующим клеткам. . Нижние слои слоевища менее пористые и имеют клетки, лишенные хлорофилла. Нижний эпидермис часто продуцирует ризоиды, т. е. часть клеток имеет нитевидные отростки, прикрепляющие организм к субстрату. Структуры, связанные с бесполым размножением (чашечки гемм), и структуры, связанные с половым размножением (антеридиофоры и архегониофоры), иногда наблюдаются отходящими от верхней поверхности (см. Marchantia), их строение и функции будут обсуждаться далее в этой главе.

Форма стебля и листа

Эта форма встречается у большинства мхов и многих печеночников. Организм имеет цилиндрический «стебель», к которому прикреплены небольшие плоские придатки, «листья», длина которых обычно не превышает двух миллиметров и которые увеличивают площадь поглощения света.

Рис. 3. Форма «стебель и лист» почти всех мхов и многих печеночников состоит из стебля, на котором рождается множество маленьких «листьев».

«Листья» обычно не имеют кутикулы и имеют толщину всего в одну клетку, хотя листья мха обычно утолщены с большим количеством клеток вдоль их центральной линии, образуя нерв (costa). Стебель часто имеет диаметр менее 2 мм и обычно не имеет клеточной специализации. В редких случаях у некоторых видов мхов встречаются клетки (гидроиды), которые специализируются на транспортировке воды, будучи удлиненными и полыми (т. между ячейками. Точно так же некоторые мхи обладают клетками (лептоидами), которые обладают свойствами, облегчающими транспорт углеводов. Хотя гидроиды и лептоиды функционируют аналогично типам клеток сосудистых растений, в них отсутствует лигнин, и они не считаются сосудистой тканью. Они представляют собой конвергентную эволюцию, а не тесную связь между сосудистыми растениями и несколькими мхами, которые ими обладают.

Подобно сосудистым растениям (см. главу 10), ориентация стеблей сильно влияет на «внешний вид» растения. Большинство «стеблевых и листовых» печеночников и многие мхи распростерты, идя в основном параллельно субстрату, на котором они растут. Но многие мхи имеют вертикально ориентированные стебли, что придает им совсем другой вид. Также аналогично форме сосудистых растений, мхи и печеночники различаются по частоте ветвления: некоторые виды демонстрируют незначительное ветвление или не ветвятся (встречаются в виде одиночных прямостоячих стеблей), а другие демонстрируют обширное ветвление.

Рис. 4. Мох с распростертым ростом, с горизонтально идущими стеблями и редкими ветвями. Рис. 5  Еще один мох без вертикальных стеблей и с обширным и регулярным ветвлением, образующим папоротникообразную форму. Рис. 6. «Листья и стебель» двух мхов: ярко-зеленый мох прямостоячий, неразветвленный, высотой 3-4 см с листьями длиной почти 1 см. Желто-зеленый мох также имеет структуру «листья и стебель», но растение распростертое, а листья намного меньше, как у печеночника, показанного ниже. Рис. 7 Листо-стеблевая форма печеночника листовидного. «Листья» имеют размер ~ 2 мм и прикреплены к цилиндрическому стеблю диаметром 1 мм. Это всего лишь одна из трех форм роста, обнаруженных в группе печеночников, остальные представляют собой простые и сложные таллоидные формы. У большинства листовых печеночников наблюдается стелющийся рост.

Спорофиты несосудистых растений

Рис. 8. Спорофиты мха Polytrichium . Они растут из верхушек «лиственных» зеленых гаметофитов. На переднем плане светло-коричневые новые спорофиты (загар), только что появившиеся из верхушек гаметофитов.

Диплоидная спорообразующая форма (спорофит) всех несосудистых растений возникает из формы, производящей гаметы (гаметофит), обычно недолговечна и иногда полностью погружена в ткань гаметофита. Хотя иногда они зеленые и фотосинтезирующие, у них нет уплощенных частей для увеличения фотосинтетического поглощения света, и они должны зависеть от углеводов в гаметофите в течение части или всего своего существования. У роголистников спорофит представляет собой тонкий цилиндр, который расщепляется в продольном направлении от кончика для высвобождения спор. У печеночников и мхов наиболее распространенной формой спорофита является «шар на палочке» с примерно сферической структурой, образующей споры (спорангий), на конце стебля, которая в большинстве случаев служит для поднятия спорангиев в более высокое положение, предположительно. для помощи в рассеивании спор. Однако у некоторых печеночников (например, Marchantia) и мхов (например, Sphagnum) именно структура на гаметофите фактически обеспечивает возвышение. Спорангий открывается для высвобождения спор, разделяясь (печеночники) или через отверстие (мхи), размер которого регулируется зубцами, которые двигаются в ответ на влажность, закрывая отверстие во влажных условиях. У некоторых печеночников спорофит чрезвычайно мал, и хотя он не возвышается, его ножка образуется в приподнятом зонтиковидном органе (архегониофоре).

Органы, ткани и клетки сосудистых растений

Хотя несосудистые растения явно успешны, существуют и процветают в большинстве наземных местообитаний, на их размер и активность влияет их ограниченная способность расти вверх. Эта неспособность была преодолена с появлением у сосудистых растений одревесневших клеточных стенок, способных противостоять силе тяжести, и появлением сосудистых тканей, обладающих типами клеток, делающими возможным дальний транспорт воды и углеводов. Сосудистая ткань позволила наземным автотрофам существовать как две взаимосвязанные сущности, необходимые друг для друга: структура, поглощающая воду и питательные вещества, и структура, осуществляющая фотосинтез. Три органа сосудистых растений, корни, стебли и листья, отражают основную биологию наземных автотрофов: листья получают солнечный свет и осуществляют фотосинтез, чтобы «кормить» организм, корни исследуют почву и получают воду и питательные вещества, необходимые для фотосинтеза. и роста, а стебли соединяют фотосинтетическую часть с влаго- и питательной частью, а также служат для эффективного распределения листьев в воздушной среде. Каждый из этих трех органов обладает тремя основными тканями: «кожей» (кожной тканью), транспортной тканью (сосудистой тканью) и основной тканью (все остальные ткани, заполняющие промежутки между кожной тканью и сосудистой тканью).

Рис. 9 Поперечное сечение листа, показывающее три основные ткани (кожную, сосудистую и наземную ткани) и несколько различных типов клеток определяется, прежде всего, на основе следующих признаков, обобщенных в таблице 1.

1. Является ли клетка живой или мертвой в момент зрелости . Ряд типов растительных клеток важны для функционирования организма только после того, как они умерли. В частности, клетки, важные для водного транспорта, для структурной целостности (предотвращения падения растения при дуновении ветра) и для механической защиты, часто мертвы, когда они выполняют эти функции. Очевидно, что клетка функционирует до того, как умрет, но ее самый значительный вклад в организм в целом вносится, когда она мертва. Эти клетки «умирают молодыми» в результате запрограммированной клеточной гибели, т. е. в этих клетках срабатывает генетическая программа, которая заставляет их умирать «самостоятельно». Хотя клетки живут только в течение короткого периода времени по сравнению с жизнью организма, они способствуют долголетию растения в течение длительного периода после своей смерти и тем самым способствуют его эволюционному успеху.
2. Характеристики клеточной стенки. Все растительные клетки имеют так называемую первичную клеточную стенку, описанную в главе 3. Она состоит из микрофибрилл целлюлозы, встроенных в матрицу из гемицеллюлозы и пектинов, молекул, которые связывают микрофибриллы целлюлозы друг с другом, а также поглощают воду, образуя гель. Первичная клеточная стенка присутствует по мере роста клетки, и когда клетка расширяется, стенка уступает давлению, существующему внутри клетки. Клетка перестает расти, когда клеточная стенка становится жесткой и больше не поддается давлению, возникающему внутри нее. В этот момент некоторые клетки откладывают особый тип материала клеточной стенки, называемый вторичной клеточной стенкой, внутри первичной клеточной стенки. Поскольку клетка не растет, чем больше вторичной клеточной стенки откладывается, тем меньше становится пространство внутри клеточной стенки. Когда клетка погибает, это пространство, где раньше находился цитозоль (обычно с крупной вакуолью), называется люменом. Как и первичная клеточная стенка, вторичная клеточная стенка содержит микрофибриллы целлюлозы, но они встроены в матрицу лигнина, а не гемицеллюлозы и пектина. Лигнин представляет собой сложный полимер, состоящий из фенольных звеньев. В отличие от первичной клеточной стенки, вторичная клеточная стенка обладает значительной прочностью на сжатие и не нуждается в клеточной мембране и повышенном давлении воды внутри клетки, чтобы клетка сопротивлялась сжатию (подробности этого процесса обсуждаются в главе 22). Уничтожение растительных клеток только с первичными клеточными стенками резко влияет на их структурную целостность (приготовление шпината ярко демонстрирует влияние уничтожения растительных клеток на форму растения). Клетка со вторичной клеточной стенкой остается жесткой даже после того, как она умерла и мембрана исчезла. Стебли кукурузы остаются прямостоячими даже после того, как растение погибнет, благодаря клеткам с вторичными клеточными стенками. Лигнин — это материал, который делает некоторые растения древесными, жесткими и жесткими, но недревесные растения (например, кукуруза) могут содержать одревесневшие клетки, важные структурно. Растения или их части (например, шпинат и многие другие листья) с клетками, имеющими только первичную клеточную стенку, называются травянистыми и гораздо менее устойчивы к силам, создаваемым гравитацией или ветром. Такие растения/части растений теряют всю структурную целостность, если клеточная мембрана разрушается или если потерянная вода не восполняется (см. рис. 9).в главе 3).
3. Форма ячейки . Растительные клетки бывают самых разных форм. Многие клетки имеют круглую или почти круглую форму или прямоугольную форму, причем их длинные размеры в два-десять раз превышают короткие. Другие клетки очень удлиненные, их длина в 1000 раз превышает их диаметр. Как правило, длинная ось клеток проходит в том же направлении, что и длинная ось растения, то есть вверх и вниз по стеблю/корню.

Эти функции описаны ниже. Конкретные типы клеток будут рассмотрены более подробно при рассмотрении функционирования этих тканей.

Таблица 1. Типы сосудистых растительных клеток. Обратите внимание, что некоторые исследователи классифицируют волокна, трахеиды и элементы сосудистой трубки как типы клеток склеренхимы. Точно так же некоторые исследователи считают ситовидные клетки и элементы ситовидных трубок типами клеток паренхимы.

Тип ячейки	Клеточная стенка	Форма	Жить при наступлении срока погашения?
Паренхима	Как правило, только первичные, но иногда со второстепенными стенками	Круглые, прямоугольные, как правило, не удлиненные	Да
Колленхима	Только первичная, но обычно она значительно утолщена, часто в углах ячейки	Удлиненный	Да
Склеренхима	Толстая вторичная стенка с очень маленьким просветом	Переменная	№
Волокна (иногда считающиеся разновидностью склеренхимы)	Толстая вторичная стенка с очень маленьким просветом	Удлиненный	№
Трахеиды	Вторичная стенка, отложенная различными узорами или иногда равномерно	Удлиненные, со значительным просветом, клетки не расположены стопкой встык, а перекрываются	№
Элементы труб сосудов (элементы труб сосудов)	Вторичная стенка, отложенная различными узорами или иногда равномерно	Удлиненные с большим просветом; несколько клеток укладываются друг на друга, образуя сосуды 90–109	нет
Элементы ситовой трубки	Только основной	Удлиненные с большим просветом; несколько ячеек укладываются друг на друга, образуя ситовидные трубки	Да
Ячейки сита	Только основной	Удлиненные, с относительно большим просветом, перекрывающиеся клетки, не сложенные друг в друга	да

Рис. 10 Поперечные срезы стволовой ткани, демонстрирующие различные типы клеток Рис. 11. Сравнение двух типов клеток ксилемы, трахей слева и трубчатых элементов сосудов справа.

Слева: Трахеиды представляют собой удлиненные клетки со вторичной стенкой и большим просветом. Клетки перекрывают друг друга вдоль длинной оси растения. Отдельные ячейки не выстроены в стопки

Справа: Трубчатые элементы сосудов также представляют собой удлиненную ячейку со вторичной стенкой, но они уложены друг на друга, верхняя часть одной ячейки находится непосредственно под нижней частью следующей ячейки . Соединение между клетками имеет отверстия, образующие «перфорационную пластинку». Название стопки ячеек — сосуд. Отдельные ячейки сосуда называются элементами трубки сосуда или элементами трубки сосуда. В целом, трубчатые элементы сосудов короче и имеют больший диаметр, чем клетки трахеид.

И трубчатые элементы сосуда, и трахеи имеют толстые клеточные стенки, но различаются по диаметру (трубчатые элементы сосуда больше). На поперечном срезе трудно различить два типа клеток. Однако в продольном сечении трубчатые элементы сосуда различимы из-за их укладки друг на друга. Дополнительные различия будут учитываться при обсуждении водного транспорта.

Рис. 12. Поперечные срезы стволовой ткани, показывающие различные типы клеток.

Специализированные органы сосудистых растений

Три основных органа сосудистых растений — это корни, стебли и листья, но обычно эти органы специализированы для выполнения определенных функций и не выглядят «типичными». Наиболее легко наблюдать из них стебли, предназначенные для репродуктивных структур: цветки покрытосеменных и шишки хвойных, клабхаусы. Как правило, эти специализированные стебли имеют специализированные листья, которые могут быть признаны или не признаны таковыми. Эти структуры более подробно рассматриваются в главах 14 и 15, посвященных воспроизведению. Стебли, а также корни часто модифицируют для хранения углеводов, причем модификация обычно включает простое увеличение структуры, т. е. корень моркови, стебель кольраби, листья, образующие луковицы. Часто специализированная структура изготавливается особым образом, т.е. картофель представляет собой видоизмененные стебли, но они образуются под землей, лук и капуста представляют собой круглые структуры, образованные густо растущими листьями либо над землей (капуста), либо под землей (лук). Садоводам знакомы такие конструкции: клубнелуковицы — это увеличенные стебли, луковицы — стебли с увеличенными листьями, клубни — подземные стебли. Некоторые из этих особенностей обсуждаются в главе 10, посвященной формам сосудистых растений, а также в информационных бюллетенях по организмам картофеля, плаунов и хвощей.

Защитные конструкции (шипы и колючки) могут изготавливаться в виде специализированных стеблей или специализированных систем ответвлений.

Несколько других типов клеток

Камеры охраны

Защитные клетки — это особые клетки, встречающиеся попарно в эпидермисе листьев сосудистых растений. Защитные клетки работают, открывая поры, называемые устьицами в листе, которые позволяют проникать углекислому газу. Защитные клетки меняют форму по мере того, как они поглощают (или теряют) воду и создают или сбрасывают давление. Изменения формы вызывают появление или исчезновение отверстия в пространстве между парой замыкающих клеток (обсуждается в главе 22)

Споры, сперма и яйцеклетка

Как было показано в предыдущей главе, эти клетки связаны с сексом и размножением. Иногда они имеют особые черты строения, но наиболее значимыми являются их способности и потенциал. Они встречаются в большинстве рассматриваемых здесь групп и рассматриваются далее в главе 11 и других главах, посвященных репродукции, а также в информационных бюллетенях организмов.

Изображения несосудистых растений («мохообразных»):

• Отличный сайт с множеством изображений мохообразных:
  • https://digitalcommons.mtu.edu/bryophyte-ecology/
• Австралийский сайт по мохообразным:
  • https://www. anbg.gov.au/bryophyte/index.html
• Хорошее обсуждение и изображения печеночников:
  • https://www.anbg.gov.au/bryophyte/what-is-liverwort.html
• Изображения мхов и лишайников Огайо:
  • https://ohiomosslichen.org/MossID4.html
• Изображения мхов и печеночников Иллинойса:
  • https://www.illinoiswildflowers.info/mosses/moss_index.html#snk_liverwort
• Замечательная история древней окаменелости прототакситов, которая может быть силурийской окаменелостью печеночника:
  • http://coo.fieldofscience.com/2010/02/prototaxites-giant-that-never-was.html

Веб-сайты с превосходными изображениями клеток и тканей семенных растений:

• Лаборатория Остина Маузета Техасского университета Содержание
• Ботанические ресурсы Университета Висконсина 
• «Увидеть скрытые микроскопические чудеса Царства растений» Михаила Грешко. Хорошие изображения клеток растений (и некоторых водорослей).
  • https://www.nationalgeographic.com/science/article/photography-plants-cells-diatoms-xylem-phloem-microscope
• Ткани и органы растений из библиотеки изображений биологических наук Беркширского муниципального колледжа. Слайды по анатомии растений.
  • http://blogs.berkshirecc.edu/bccoer/plants/
• Таблицы анатомии растений от BibliOdyssey. Ботанические карты.
  • http://bibliodyssey.blogspot.com/2012/12/plant-anatomy-charts.html

Media Attributions

• Phaeoceros_laevis © Benutzer:Oliver_s находится под лицензией CC BY-NC-SA (Attribution NonCommercial ShareAlike)
• 0012
• Клетка сосудистые растения © Berkshire Community College Bioscience Image Library находится под лицензией CC0 (Creative Commons Zero)
• wikimedia.org/wiki/File:Herbaceous_Dicot_Stem_Collenchyma,_Sclerenchyma_and_Parenchyma_in_Cucurbita_(37411748021).jpg»> Клетки с различной толщиной стенок © Berkshire Community College Bioscience Image Library лицензирована по лицензии CC0 (Creative Commons Zero)
• типы клеток © Berkshire Community College Bioscience Image Library лицензирована по лицензии Public Domain понять растения и их полезные свойства, о которых забывают

  Когда в Университете Невады в Рино становится теплее, студенты стекаются в самое популярное место кампуса: исторический Квадрат. Здесь студенты устанавливают гамаки, чтобы расслабиться, бросают фрисби, а друзья садятся на сочную траву, чтобы наверстать упущенное и понежиться на солнце. Однако с научной точки зрения квадроцикл рассматривается с другой точки зрения. Деревья, окружающие Quad, и трава, покрывающая территорию, на 70 процентов состоят из материала клеточных стенок.

  В секции биохимии Медицинского факультета Говарда Университета Ян Уоллес, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии, и его группа студентов работают над изучением клеточной стенки растений и ее преимуществ.

  {{RelatedPrograms}}

  «Можно подумать, что клеточные стенки важны для нашей повседневной жизни, но мы все о них знаем, а на самом деле мы только начинаем понимать, как растения решают построить клеточную стенку во-первых, — сказал Уоллес. «Но что менее ясно, так это то, как растения решают производить больше или меньше материала клеточных стенок при изменении условий окружающей среды или развития».

  Стенка растительной клетки определяет все: от размера растительной клетки до формы, которую она в конечном итоге приобретет. Эти полимеры важны не только для роста растений, но и люди имеют тесную связь с материалом клеточных стенок растений. Это то, что человек носит, и даже стол, за которым он сидит. Он также используется в качестве топлива и скармливается кормовым животным.

  В ходе своего исследования Уоллес и его команда студентов начали «убирать» понимание того, как влияют на стенки клеток растений, и принимать соответствующие решения. В исследовании участвуют бывшие техники КассаДи Кетелаар и Хосе Вильялобос, которые недавно получили стипендию Национального научного фонда для выпускников. Другими соавторами являются Стаффан Перссон из Мельбурнского университета, Австралия, и Клара Санчес-Родригес из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.

  Эти клеточные стенки в основном состоят из полисахаридов, которые представляют собой самые распространенные биологические молекулы на планете. Команда поняла, что в белки, которые синтезируют эти полисахариды клеточной стенки, в них вводится фосфор, что является обычной регуляторной модификацией, которая происходит с белками. Это привело к тому, что лаборатория обнаружила первый фермент, непосредственно фосфорилирующий белок в этом комплексе.

  Лаборатория Уоллеса смогла связать биосинтез клеточной стенки с основными механизмами роста растений с помощью этой «фосфорегуляторной» системы.

  С прикладной точки зрения, если лишить белок способности принимать фосфор, растение будет производить больше целлюлозы, что приведет к увеличению его размеров. Выяснив этот фундаментальный элемент науки, лаборатория Уоллеса смогла манипулировать генетически податливым растением, чтобы проверить и доказать эту теорию.