Анатомическая структура стебля. Вторичное строение стебля Какой комплекс присущ только вторичному строению стебля

На стеблях и корнях после отмирания клеток покровных тканей первичного происхождения функции покровной ткани выполняют уже более сложные образования, обычно возникающие путем соответствующих изменений тканей, расположенных вслед за первичными покровными тканями.

Эта вновь образовавшаяся система тканей носит название перидермы . Даже путем поверхностного исследования легко обнаружить определенное различие в покровах побегов первого и последующих за ним вегетационных периодов. Прежде всего окраска покровов становится бурой или темной, поверхность надземных побегов большинства растений при образовании перидермы покрывается отчетливо различимыми бугорками, наподобие бородавок, - чечевичками , а с некоторых побегов начинает слущиваться старая покровная ткань. При этом на надземных побегах и на корнях образуется перидерма одинакового типа; на обнаженных корнях образуются даже чечевички.

Перидерма состоит из трех тканей, следующих друг за другом от наружной поверхности органа к внутренним частям его. Наружная из этих тканей и есть собственно покровная ткань, называемая пробкой , или феллемой , за ней следует слой вторичной меристемы - пробковый камбий, или феллоген, и затем самая внутренняя ткань системы вторичной покровной ткани - феллодерма . Феллема и феллодерма могут быть одно- и многослойными, а феллоген всегда однослойный.

Пробка состоит из таблитчатых плеток, расположенных строгими радиальными рядами, оболочки ее клеток подвергаются опробковению и плотно, без межклетников, сомкнуты между собой. Клетки пробки мертвые. Пробковый камбий представляет собой ряд тонкостенных плоских паренхимных клеток, заполненных деятельным протопластом. Клетки пробкового камбия образуют как самую пробку, так и следующую ковнутри от него феллодерму, которая состоит из вполне жизнедеятельных клеток, мало отличимых от паренхимы коры органа.

Клетки пробки во взрослом состоянии или пусты и наполнены воздухом, или же содержат буроватую массу; клетки же феллодермы содержат хлоропласты, накапливают крахмал и вообще обладают всеми свойствами нормальной живой паренхимной растительной клетки.

Перидерма может возникнуть в различных слоях коры: в эпидермисе и субэпидермальном слое, а также в различных более глубоких слоях коровой паренхимы и в эндодерме. После соответствующей цитологической перестройки клетки инициального ряда, большей частью по всей окружности осевого органа, периклинально делятся. Из двух образовавшихся слоев клеток внутренний дифференцируется обычно как феллодерма и далее не делится, а наружный снова делится тангентальными перегородками. В результате этого второго деления феллогена образуется слой феллемы (наружный), а внутренний продолжает действовать как феллоген, делясь периклинально и откладывая все новые слои клеток. Часто эти слои откладываются только наружу, дифференцируясь затем как элементы пробки, а внутренняя зона перидермы - феллодерма - остается однослойной.

Феллоген делится иногда и антиклинально. За счет таких делений увеличивается число радиальных рядов клеток перидермы, что обеспечивает правильное соотношение тканей в разрастающихся в поперечнике осевых органах.

Все клетки, расположенные кнаружи от пробковой ткани, отмирают, так как пробка изолирует их от водопроводящей системы и от кислорода, необходимого для дыхания. Заложение перидермы у вишни, например, происходит в эпидермисе, у смородины - в самом внутреннем слое первичной коры, поэтому у смородины после образования перидермы наружные слои коры отмирают и слущиваются. Не всегда пробковый камбий откладывает кнаружи только такие клетки, которые быстро опробковевают. У некоторых растений, например, у бересклета европейского, настоящие пробковые клетки чередуются с рядами клеток, у которых оболочки не опробковели, а одревеснели. Такие клетки называются пробковидными , а ткань, составленная из них, - феллоидной . Феллоидная ткань встречается редко и у различных растений достигает различной мощности. Присутствие пробковидных клеток содействует слущиванию пробки отдельными кусочками.

Многие растения характеризуются тем, что на их осевых органах в качестве вторичной покровной ткани образуется только одна перидерма, т. е. комплекс тканей, отлагаемых однажды возникшим феллогеном (серая ольха, черемуха, платан, эвкалипт и др.). Но есть также немало растений, у которых пробковый камбий в известном возрасте осевого органа отмирает и вместо него в более глубоких слоях коры возникает новый пробковый камбий. Затем, после некоторого периода деятельности, отмирает и этот слой феллогена, а на смену ему возникает опять новый феллоген.

Так как феллоген всегда откладывает кнаружи от себя слои пробковых клеток, обусловливающих отмирание всех тканей, на поверхности органов нередко образуются солидные массивы из отмерших тканей. Такой комплекс разнообразных отмерших тканей, отрезанных повторно возникающими слоями феллогена, называется коркой . Корка образуется у большинства деревьев умеренного пояса (дуб, береза, сосна, лиственница и др.). Внешне ветки и стволы деревьев, образующих корку, отличаются от веток и стволов деревьев, покрытых только перидермой, где пробковый камбий лишь приостанавливает свою деятельность на холодные периоды года, а не возникает периодически вновь. У стволов с перидермой, лишь однажды начавшей образовываться, поверхность гладкая на большом пространстве от верхушки до основания ствола. Только у самого основания ствола очень старых деревьев на коре появляются трещины. У растений же, образующих корку, трещины на коре распространяются значительно выше.

Итак, у деревьев, образующих корку, перидерма возникает в толще коры несколько раз, постепенно отрезая все глубже и глубже ряд анатомических элементов коры. Последние отмирают и засыхают вместе с изолировавшими их от внутренних живых элементов коры полосками пробковой ткани. Если новообразование перидермы идет не по всей окружности ствола или корня, а лишь местами, то корка формируется неправильными кусками. Такая корка называется чешуйчатой и возникает у большинства растений.

Значительно реже развивается кольцеобразная корка . Такая корка создается лишь в том случае, если каждая вновь возникающая перидерма, кольцом опоясывая ствол, периодически отрезает цилиндрические участки коры. Правильная кольцеобразная корка образуется у виноградной лозы, а также у пузыреплодника (Physocarpus).

Так как перидерма заключает в себе феллоген, действующий активно лишь в течение вегетационного периода, а зимой менее активно, пробка, отложенная в различные периоды вегетации, убывает различной. Вследствие этого возникает годичная слоистость массива пробковой ткани. Однако хорошо выраженная послойность пробки встречается редко.

Образование пробки происходит не только у древесных, но и у некоторых травянистых растений. Особенно часто перидерма у травянистых растений возникает в подсемядольном колене, а также на корнях. Иногда на подсемядольном колене эпидермис, отрезанный от коры образовавшейся пробкой, слущивается (садовая лебеда, - обычное сорное растение, произрастающее на Кавказе). Довольно хорошо пробка выражена на корнях некоторых зонтичных (морковь). Хорошо известна пробка на клубнях картофеля. Формирование пробки происходит не только у двудольных и голосеменных, но и у однодольных. У однодольных, способных к вторичным утолщениям стебля, возникает даже настоящая перидерма (драцены, юкки).

Пробковая ткань возникает также в тех местах, где было ранение. В таких случаях образуется так называемая раневая пробка , имеющая вид настоящей перидермы. Например, после вырезания из листьев лавровишни кусочков ткани раны заживают в течение двух недель, а на обнаженных краях ран образуется перидерма. Если сделать надрез в коре дерева, то по краям разрезанных мест возникает распространяющаяся вглубь и по обнаженной поверхности раны перидерма.

Перидерма развивается при опадении листьев осенью, закрывая остающиеся рубцы, а также при опадении цветочных побегов (например, у конского каштана), плодов и веток (укороченные побеги сливы, веточки вяза, тополя, каркаса, а в некоторые годы - дуба).

При соответствующих условиях перидерма может возникать почти на всех органах растений. Она образуется не только в стеблях, корнях, листьях, но и в плодах (Яблоки, груши). Мощность перидермы варьирует от весьма тонких пленок до массивов ткани солидной толщины.

Пробковая ткань и вообще весь комплекс тканей перидермы защищает орган не только от излишней потери воды, но и от различных микроорганизмов, бактерий и грибов, разрушающих растительные ткани. Вполне возможна и механическая защитная роль пробки. Она не только вполне заменяет эпидермис с его кутикулой, но в ней защитные свойства выражены более сильно.

Пробковая ткань еще более непроницаема для газо- и парообмена, чем эпидермис, поэтому для сообщения внутренних тканей с наружной воздушной средой существуют особые приспособления, по функциям несколько сходные с устьицами, называемые чечевичками. Чечевички возникают различно в зависимости от глубины заложения перидермы. У растений с перидермой, получающей начало или в эпидермальных клетках, или в ближайших к эпидермису слоях коры (вишня, сирень), чечевички располагаются под устьицами. При этом, если устьиц на побеге немного, то под каждым из них образуется по чечевичке, при большой густоте устьиц чечевички образуются лишь под некоторыми устьицами. При расположении устьиц тесными группами чечевички могут возникать непосредственно под такими группами устьиц. Чечевички закладываются или одновременно с началом формирования перидермы, или же несколько раньше, и тогда формирование перидермы начинается от мест заложения чечевичек.

Чечевички являются частью перидермы. У различных растений они возникают в разные периоды существования побега в зависимости от продолжительности жизнедеятельного состояния эпидермиса. Нередко начало отмирания эпидермиса служит побудительной причиной заложения перидермы; на соответствующем этапе развития перидерма вызывает изоляцию поверхностных тканей, которые поэтому отмирают.

Образование чечевички начинается с того, что лежащие под устьицами клетки коры делятся, теряют хлорофилл и превращаются в округлые, рыхло соединенные клетки, протопласт которых вскоре после деления отмирает. Эти клетки образуют характерное скопление, называемое выполняющей тканью чечевички . По мере накопления клеток выполняющей ткани эпидермис, подстилаемый ими, разрывается, и эти клетки частично выпячиваются наружу. Новообразование выполняющих клеток происходит вследствие деятельности образовательной ткани, непосредственно связанной с феллогеном перидермы. У некоторых растений выполняющая ткань состоит из клеток, столь слабо связанных друг с другом, что они имеют вид порошка (побеги черешни, корни тутового дерева). От высыпания эти клетки предохраняет особая закрывающая ткань , тоже образуемая феллогеном. Как и выполняющая ткань, она пронизана межклетниками в виде радиально идущих ходов этой ткани. При значительном накоплении выполняющих клеток слой закрывающей ткани прорывается, выполняющие клетки высыпаются, и на месте старой закрывающей ткани из образовательного слоя чечевички возникает новый слой закрывающей ткани. Несмотря на присутствие наполненных воздухом межклетников, клетки закрывающей ткани соединены между собой значительно прочнее, чем клетки выполняющей ткани.

Если перидерма закладывается в более глубоких слоях коры (смородина, барбарис), то под устьицами не происходит никаких новообразований, а чечевички залягаются непосредственно в феллогене. При опадении отмерших участков коры чечевички обнажаются. У растений, образующих толстую, но не сразу опадающую, а лишь растрескивающуюся корку, чечевички развиваются в местах, обнаженных трещинами. В случаях образования корки чечевички закладываются каждый раз вновь из нового феллогена. У растений, не образующих корки, раз заложенная чечевичка может существовать несколько лет. Осенью образовательная ткань такой чечевички может отложить вместо выполняющих клеток пробку, закупоривающую чечевичку. Весной опять развивается выполняющая ткань, разрывающая пробковую пленку. Слой закрывающей ткани подобен слою пробковой ткани чечевички. Разница заключается лишь в степени опробковения оболочек клеток, составляющих эти ткани.

Чечевички очень распространены, но есть растения, не имеющие их: это преимущественно лианы, например, виноградная лоза. Аэрация тканей побегов этих растений, по-видимому, осуществляется благодаря тому, что каждый год обнажаются свежие участки коры, более проницаемые для воздуха, чем пробка.

В заключение следует добавить, что похожие на чечевички образования формируются и на плодах (бородавкоподобные пятнышки на яблоках, сливах и пр.).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

1. Переход стебля ко вторичному строению.

Во многих случаях первичного строения стебля оказывается недостаточно. Для осуществления жизнедеятельности растению, особенно многолетнему, необходимы дополнительные проводящие и механические элементы, а также лучшая поверхностная защита. Поэтому у многих растений происходит переход ко вторичному строению стебля.

У разных растений этот переход осуществляется по-разному., но в целом, существует 2 основных типа перехода: полный и неполный .

1. Полный переход характерен, в основном, для древесных растений. При полном переходе закладываются и работают две вторичные меристемы: камбий и феллоген .

А) в первичной коре закладывается феллоген и формирует перидерму. Эпидерма отмирает.

Б) в центральном цилиндре между флоэмой и ксилемой закладывается камбий и формирует вторичную флоэму и вторичную ксилему.

Т.о., при полном переходе изменяются все 3 зоны первичного стебля. Первичная кора частично разрушается, а стела сильно трансформируется, эпидерма отмирает.

2. Неполный переход характерен для некоторых травянистых растений. Закладывается только одна меристема – камбий , изменяется только центральный цилиндр, а первичная кора и эпидерма остаются без изменения.

Камбий обычно возникает из остатков прокамбия, но иногда из слабо дифференцированных паренхимных клеток.

Большинство клеток камбия прозенхимные, заострённые на концах. Одной своей плоской (широкой) стороной эти клетки обращены внутрь, к ксилеме, другой – наружу, к флоэме. Боковыми стенками клетки камбия смыкаются друг с другом.

Деление клеток камбия происходит тангентально, в двух направлениях, параллельно поверхности плоских сторон. После деления, одна из дочерних клеток сохраняет способность к повторным делениям (инициальная), а другая может ещё разделиться только 1-2 раза, но судьба её производных предрешена. Если они находятся со стороны ксилемы, то превращаются в элементы ксилемы, а если со стороны флоэмы, то в элементы флоэмы.

Камбиальная зона – зона недифференцированных и делящихся клеток имеет толщину до нескольких миллиметров. Однако, истинных инициалей имеется только один слой. У некоторых деревьев инициали камбия сохраняют жизнеспособность до нескольких тысяч лет.

Кроме вытянутых вдоль стебля веретеновидных клеток в камбии есть короткие лучевые инициали, дающие начало лубодревесинным паренхимным лучам.

В зависимости от исходного типа центрального цилиндра у разных растений, различают несколько способов перехода ко вторичному строению.

1. При сплошном типе центрального цилиндра между флоэмой и ксилемой возникает камбий и формирует сплошное кольцо вторичной флоэмы и ксилемы. Тип центрального цилиндра не меняется. Характерен в основном для деревьев.

2. При пучковом типе центрального цилиндра могут быть различные варианты:

а) камбий возникает сплошным кольцом:

1а. И пучковый и межпучковый камбий формируют вторичную флоэму и ксилему. Тип центрального цилиндра из пучкового становится сплошным. Характерен, в основном, для деревьев.

2а. Пучковый камбий формирует вторичную флоэму и ксилему, а межпучковый – склеренхиму. Тип центрального цилиндра остаётся пучковым, но пучки соединены слоем склеренхимы (напр., у клевера).

3а. Пучковый камбий формирует вторичную флоэму и ксилему, а межпучковый – паренхиму и дополнительные вторичные пучки (напр., у подсолнечника).

4а. Пучковый камбий формирует вторичную флоэму и ксилему, а межпучковый – паренхиму сердцевинных лучей. Тип центрального цилиндра не меняется.

б) возникает только пучковый камбий и формирует вторичную флоэму и ксилему, утолщая пучки.

У однодольных камбий не возникает совсем и остаётся первичное строение. У ряда древесных однодольных (пальмы, драцены и др.) вторичное строение формируется за счёт особой меристемы, возникающей вне проводящих пучков и образующей дополнительные пучки.

2. Вторичное строение стеблей древесных растений.

У древесных растений откладывается больше элементов ксилемы, чем флоэмы, поэтому, по объёму в стволе древесина (ксилема) преобладает (0,9 всего объёма ствола).

Т.о., на поперечном срезе ствола древесных растений чётко видны следующие слои: 1. Вторичная кора

2. Древесина

3. Между древесиной и корой имеется прослойка камбия

4. У молодых деревьев в центре стебля некоторое время

сохраняется сердцевина.

1. Вторичная кора – это все слои клеток выше камбия. Вторичная кора имеет сложное гистологическое строение.

В её состав входят: перидерма, остатки первичной коры , сохраняющиеся какое-то время, а затем входящие в состав корки, остатки первичной флоэмы, луб (вторичная флоэма).

Луб (вторичная флоэма) имеет сложное строение. Он образуется камбием и состоит из элементов двух систем: вертикальной и горизонтальной (радиальной). К вертикальной системе относятся ситовидные трубки с клетками спутницами и вертикальные тяжи лубяной паренхимы (мягкий луб), а также лубяные волокна (твёрдый луб). Лубяные волокна расположены слоями, а между ними, под их защитой, находятся прослойки мягкого луба. У многих растений (например, липа), эти чередующиеся прослойки имеют вид трапеций.

К горизонтальной системе относятся паренхимные клетки, образующие лубяную часть паренхимных лучей. По ним в радиальном направлении циркулируют газы и различные запасные вещества.

Основная функция луба: проведение органических веществ (нисходящий ток), который осуществляют ситовидные трубки. Кроме того, лубяные волокна луба выполняют механическую функцию (гибкость и упругость), а паренхима – запасающую функцию.

Так как стебель постоянно нарастает в толщину за счёт работы камбия, то кора всё дальше отодвигается от центра и при этом испытывает два типа нагрузок: 1) на растяжение по окружности; 2) сдавливание в радиальном направлении.

На первый вид нагрузок луб отвечает тем, что живые паренхимные клетки лучей сильно разрастаются (подвергаются дилатации), такие лучи имеют вид треугольников, обращённых вершинами к камбию (так называемая дилатационная паренхима).

Второй вид нагрузок (сжатие в радиальном направлении) приводит к тому, что проводящие элементы быстро теряют способность к проведению веществ, так как клетки их сдавливаются и отмирают. Лишь у некоторых деревьев (напр. у липы) они способны работать несколько лет (обычно один сезон). На смену им камбий каждый год образует новые проводящие элементы. Т.о, зона проведения в лубе очень тонкая, толщиной 1-2 мм и находится около камбия.

2. Древесина (вторичная ксилема). Составляет основную массу вторичного стебля. Значение её огромно как для самого растения, так и для человека, поэтому не случайно, есть целый раздел анатомии растений, посвящённый изучению строения древесины.

Строение древесины покрытосеменных достаточно сложно. Большая часть её клеток функционирует в мёртвом состоянии. В её составе, так же как и в лубе, есть две системы элементов: горизонтальные и вертикальные.

К горизонтальным элементам относятся в первую очередь сердцевинные паренхимные лучи (первичные и вторичные, полностью образованные камбием). Они обеспечивают связь внутренних слоёв с наружными и с корой.

К вертикальным элементам относятся: сосуды , трахеиды , древесные волокна (либриформ) и различные промежуточные элементы (волокнистая трахеида, перегородчатое волокно и др). Имеются также вертикальные тяжи паренхимных клеток.

Так как древесина состоит в основном из мёртвых клеток с одревесневшими оболочками, то она выполняет основную механическую функцию (твёрдость и жёсткость). Вторая функция древесины – водопроводящая , которая обеспечивается сосудами и трахеидами (восходящий ток). Третья функция - запасающая , так как в составе древесины довольно много клеток живой паренхимы.

Как и в лубе, из-за деформаций в результате роста стебля в толщину и некоторых других причин, водопроводящую функцию в древесине выполняют слои, расположенные около камбия. Они обычно имеют светлую окраску, толщину в несколько сантиметров и называются заболонь . Молодые водопроводящие элементы работают несколько лет, а затем сдавливаются вновь образующимися слоями и оттесняются к центру стебля. Клетки паренхимы, окружающие сосуды и трахеиды прорастают в них через поры, образуя тиллы (выросты клеток паренхимы) и закупоривают сосуд (тиллозис древесины ). В тиллах откладываются различные вещества, в том числе смолы, танины, которые часто окрашивают центральную часть древесины в более тёмный цвет. Такая центральная, часто окрашенная, часть древесины, выполняющая запасающую и механическую функцию называется ядро . (Хорошо заметна, например, у дуба – ядровая древесина. Если ядро по цвету не отличается от заболони – спелая древесина (груша, осина, ель и др.)).

В древесине хорошо видны годичные кольца.

Ткань – это устойчивый комплекс клеток, обладающих одним или несколькими сходными признаками: физиологическими, морфологическими, топографическими и общностью происхождения.

Существуют различные классификации тканей, наиболее распространенно деление их по анатомо-физиологическому признаку , выделяют 6 групп:

1. образовательные (меристемы)

2. покровные

3. механические

4. проводящие

5. основные

6. выделительные

Ткани, обладающие полифункциональностью и неоднородностью строения клеток, называют сложными . Например, кожица (эпидерма), выполняет защитную функцию, но также участвует в газообмене и транспирации.

Ткани, состоящие из одинаковых по строению и функциям клеток, называют простыми , например, механическая ткань колленхима, запасная ткань эндосперм и др.

Наряду с анатомо-физиологической существует и онтогенетическая классификация тканей, основанная на их происхождении. По этой классификации ткани делят на первичные и вторичные .

Первичные ткани (эпидерма, колленхима, склеренхима, ассимилирующая ткань, эпиблема) представляют собой непосредственные производные меристемы (образовательной ткани), находящейся на верхушке побега и в кончике корня, а также специализированной меристемы – прокамбия (первичная ксилема, первичная флоэма).

Ко вторичным относят ткани, возникающие при утолщении стебля и корня. Это производные камбия (вторичная ксилема и флоэма), феллогена (пробка, феллодерма, чечевички) и др. Вторичные ткани свойственны не всем растениям, их нет у мхов, современных хвощей, плаунов, папоротников, а из покрытосеменных – у большинства однодольных. Мощное развитие вторичных тканей, главным образом, древесины и луба, характерно для древесных.

2. Образовательные ткани.

Процессы роста у растений сосредоточены в определенных зонах тела растения, где находятся долго сохраняющие способность к делению ткани – меристемы , состоящие из очень тонкостенных клеток представляющих собой изодиаметрические многогранники, не разделенные межклетниками.

Клетка меристемы характеризуется следующими особенностями:

1. она имеет крупное ядро, занимающее около половины ее объема, в ядерной оболочке много пор, ее (ядерной оболочки) мембрана участвует в образовании эндоплазматической сети.

2. в гиалоплазме много диффузно расположенных рибосом.

3. клетка имеет пропластиды с немногочисленными тилакоидами стромы, митохондрии и диктиосомы.

4. вакуоли мелкие и их немного.

5. плазмалемма хорошо выражена.

6. соседние клетки соеденины плазмадесмами, они расположены более или менее диффузно.

Такое строение свойственно клеткам верхушечных меристем.

Меристемы, образующие проводящие ткани, – прокамбий и камбий – состоят из клеток прозенхимной формы. В поперечном сечении клетки прокамбия многоугольные, клетки камбия – более или менее прямоугольные, иногда почти квадратные. И те, и другие имеют крупные вакуоли.

Из первоначально однородных меристематических клеток возникают в результате клеточной дифференцировки различные по строению и функциям клетки остальных тканей. К делению, как правило, они не способны. Поэтому в отличие от образовательных все прочие ткани называют постоянными .

Клеткам меристем свойственно дифференцированное , или неравное деление . Клетка митотически делится на 2: одна из них остается истинной клеткой меристемы, а другая, поделившись один или несколько раз, образует клетки, вскоре приступающие к дифференциации. Не все клетки меристемы обладают одинаковой митотической активностью. В связи с этим в ней выделяют инициальные клетки и их производные, от которых инициальные клетки могут отличаться формой, более крупными размерами, степенью вакуолизации. Меристемы могут сохраняться очень долго, в течение всей жизни растения (у некоторых деревьев несколько тысяч лет).

Классификация меристем.

В зависимости от происхождения различают первичные и вторичные меристемы.

Первичные меристемы (промеристемы). Происходят непосредственно из меристемы зародыша, развивающегося из зиготы, и обладают способностью к делению изначально.

Стебель.

В типичных случаях это - осевой полисимметричный орган неограниченного роста, несущий листья и почки; увеличение в длину происходит путем верхушечного и вставочного роста, ветвление и из наружных тканей (экзогенно).

Стебель обеспечивает связь между листьями и корнями, обусловливает образование мощной ассимиляционной поверхности листьев и наилучшее размещение их по отношению к свету, служит вместилищем запасных продуктов. Стебли (как и корни) древесных растений могут достигать возраста 4 - 6 тыс. лет (мамонтово и драконово деревья). У некоторых трав возраст стебля ограничен всего 30 - 45 днями (растения-эфемеры).

Макроскопическое строение.

Форма поперечного сечения стебля чаще всего бывает цилиндрической, но у травянистых растений встречаются стебли трехгранные (осоки), четырехгранные (яснотковые), крылатые (чина лесная), плоские (рдест).

Длина стеблей колеблется в больших пределах: от 280 - 300 м (лазящие стебли ротанговых пальм) до 1,5 мм (водное растение вольфия).

Микроскопическое строение.

Наземные условия обитания, более разнообразные и контрастные, чем почвенные, обусловили более сложное и многообразное строение стебля по сравнению с корнем.

Первичное строение . На верхушке стебля расположена первичная меристема (конус нарастания). На уровне зачаточных листьев закладывается прокамбий, формирующий первичную флоэму и ксилему. Наружу от прокамбия обособляется первичная кора, внутрь - сердцевина. Поверхностный слой клеток конуса нарастания дифференцируется в эпидерму. Так возникает первичное строение. При первичном строении ткани стебля, как и корня, делят на два комплекса: первичную кору, покрытую эпидермой, и центральный цилиндр.

Первичную кору составляют следующие ткани: механическая, расположенная под эпидермой; паренхима, значительная часть клеток которой содержит хлоропласта; эндодерма - внутренний слой первичной коры, клетки которого часто содержат крахмальные зерна, и тогда его называют крах мало поеным влагалищем.

Наружный слой центрального цилиндра называют перициклом. Он состоит из одного или нескольких рядов паренхимных клеток, из которых могут возникать вторичные меристемы - камбий и феллоген, придаточные корни и почки. Иногда перицикл наряду с паренхимой содержит и склеренхиму (перициклические волокна). Внутрь от перицикла располагаются проводящие ткани, возникающие из прокамбия. В центре расположена сердцевина, состоящая из крупноклеточной тонкостенной паренхимы, где могут откладываться запасные продукты.

У голосеменных и двудольных покрытосеменных прокамбий закладывается отдельными тяжами, расположенными по окружности. Следовательно, проводящие ткани при первичном строении также располагаются отдельными пучками по окружности и разделены участками паренхимы, образующими первичные сердцевинные лучи. У однодольных тяжи прокамбия, а также дифференцирующиеся из него сосудисто-волокнистые пучки располагаются произвольно по всей толще центрального цилиндра, включая сердцевину.

Вторичное строение . Как и у корня, оно связано с возникновением вторичной меристемы - камбия, поэтому бывает только у голосеменных и двудольных покрытосеменных. Камбий закладывается в центральном цилиндре между первичной флоэмой и первичной ксилемой. Он образуется из прокамбия и паренхимы первичных сердцевинных лучей. В центробежном направлении камбий дифференцируется во вторичную кору, состоящую из вторичной флоэмы (вторичного луба) с типичными для нее элементами: ситовидными трубками, сопровождающими клетками, лубяными волокнами, лубяной паренхимой, а также из паренхимы сердцевинных лучей. В центростремительном направлении камбий откладывает вторичную древесину, состоящую из сосудов, трахеид, древесинных волокон, древесинной паренхимы, а также паренхимы сердцевинных лучей. Элементов вторичной древесины обычно откладывается намного больше, чем элементов вторичной коры. В результате деятельности камбия стебель разрастается в толщину. При переходе во вторичное строение первичная кора стебля продолжает функционировать и отмирает не сразу, как у корня. Таким образом, при вторичном строении стебель состоит из эпидермы, или пробки, первичной и вторичной коры, камбия, вторичной и первичной древесины, сердцевины.

Структурное разнообразие вторичного строения стеблей обусловлено разнообразием первичной структуры, а также особенностями деятельности камбия. Наиболее широко распространены следующие типы вторичного строения стебля: непучковое, переходное, пучковое.

При непучковом строении прокамбий закладывается цилиндром и вскоре преобразуется в камбий. Следовательно, и при первичном, и при вторичном строении элементы флоэмы и ксилемы располагаются также сплошным цилиндром. Этот тип строения свойствен древесным растениям (хвойным и лиственным), а также некоторым травянистым (подмаренник, ипомея, лен и др.).

У сосны в центре стебля находится небольшой участок тонкостенных паренхимных клеток - сердцевина. К периферии от нее располагается древесина (ксилема), занимающая большую часть стебля. Она состоит из трахеид, образующих концентрические, слои — годичные кольца. Годичное кольцо возникает из-за периодичности функционирования камбия, который весной дифференцируется в тонкостенные трахеиды с большой полостью, выполняющие проводящую функцию, а летом и осенью - в толстостенные трахеиды с малой полостью, выполняющие в основном механическую функцию. В древесине повсюду, но преимущественно в осенних участках годичных колец, расположены смоляные ходы. Массив трахеид пересекают по радиусу сердцевинные лучи, состоящие из одного ряда живых паренхимных клеток. По ним осуществляется передвижение веществ в горизонтальном направлении.

Таким образом, древесина сосны, как и других хвойных, имеет достаточно однородную и поэтому примитивную организацию: ни сосудов, ни древесинных волокон нет, а древесинная паренхима представлена только клетками сердцевинных лучей и эпителиальными клетками смоляных ходов.

Между древесиной и вторичной корой расположен камбий. Вторичная кора состоит из вторичной и первичной флоэмы и перициклической зоны. Между ситовидными клетками находятся более крупные округлые клетки лубяной паренхимы. Сердцевинные лучи и во флоэме состоят из одного ряда клеток, однако более крупных, чем в ксилеме. Снаружи от вторичной коры располагаются крупные клетки паренхимы первичной коры, среди которых заметны большие смоляные ходы.

Пробку составляют слои клеток с тонкими опробковевающими стенками, чередующиеся со слоями клеток с толстыми одревесневающими стенками.

Стебель липы имеет типичное для древесных двудольных растений строение. В центре расположен небольшой участок сердцевины, состоящий из тонкостенной паренхимы. Сердцевина окружена толстым слоем древесины. На границе с сердцевиной древесина образует небольшие выступы. Это участки первичной древесины, состоящие в основном из кольчатых и спиральных сосудов. Вторичная древесина, как и у сосны, имеет годичные кольца, весенние участки которых состоят из сосудов преимущественно с большим диаметром, летне-осенниеиз сосудов малого диаметра с преобладанием трахеид и древесинных волокон.

Вокруг древесины находится камбий, за которым располагаются участки флоэмы в виде трапеций, состоящие из слоев ситовидных трубок с сопровождающими клетками и лубяной паренхимы, чередующихся со слоями лубяных волокон. Между участками флоэмы находятся широкие сердцевинные лучи, сужающиеся в древесине до одного ряда клеток. За флоэмой и сердцевинными лучами - перициклическая зона из чередующихся по кругу групп лубяных волокон (против участков флоэмы) и паренхимы (против сердцевинных лучей). Участки флоэмы, паренхима сердцевинных лучей и перициклическая зона составляют вместе вторичную кору.

Снаружи от вторичной коры начинается первичная кора. К перициклической зоне примыкает эндодерма, которая у древесных растений выражена слабо и почти не отличается от следующей за ней паренхимы, состоящей из крупных клеток, в которых нередко имеются друзы оксалата кальция. Снаружи от паренхимы расположены пластинчатая колленхима и перидерма.

У некоторых растений (дуб, тис и др.) с возрастом в более старой части древесины накапливаются продукты обмена веществ - дубильные соединения, смолы, камеди, соли, в связи с чем она приобретает темный цвет. Это так называемая ядровая древесина. Светлый же слой древесины, расположенный ближе к коре, называют заболонью.

У стебля льна на поверхности расположены крупные клетки эпидермы, покрытые кутикулой. За эпидермой лежит небольшой слой мелких клеток хлорофиллоносной паренхимы коры. Первичная кора заканчивается волнистым рядом более крупных клеток эндодермы. Внутрь от эндодермы находятся плотные группы толстостенных крупных клеток, округлых или многогранных. Это лубяные волокна перициклического происхождения, ради которых и возделывают лен. Далее к центру расположен тонкий слой флоэмы, а за ней - камбий. Вторичная ксилема состоит из крупных пористых сосудов, трахеид и древесинных волокон. На границе с сердцевиной расположены мелкие кольчатые и спиральные сосуды первичной ксилемы. Ксилему пересекают сердцевинные лучи из паренхимных клеток с одревесневающими стенками. Сердцевина состоит из крупноклеточной паренхимы, которая в центре разрушается, образуя полость.

При переходном строении прокамбий закладывается отдельными тяжами, первичное строение пучковое. Камбий образуется из прокамбия и паренхимы первичных сердцевинных лучей. Пучковый камбий дифференцируется в элементы вторичной флоэмы и ксилемы. Межпучковый камбий дифференцируется, так же как и пучковый, в элементы флоэмы и ксилемы и образует новые пучки, расположенные между прежними. Постепенно те и другие разрастаются и могут сливаться. В результате деятельности межпучкового камбия в более старой части стебля появляется сплошной слой древесины и луба. Такое строение имеют травянистые растения (подсолнечник, топинамбур, бодяк и др.).

У стебля подсолнечника снаружи расположена эпидерма с крупными многоклеточными волосками, под ней находится механическая ткань - колленхима, а под колленхимой - небольшой слой паренхимы первичной коры, заканчивающийся извилистым слоем эндодермы. В паренхиме имеются схизогенные смоляные ходы. Таким образом, первичная кора состоит из колленхимы, основной паренхимы, эндодермы.

Внутрь от первичной коры расположен центральный цилиндр. Он начинается перициклической зоной, состоящей из участков склеренхимы, чередующихся по кругу с тонкостенной паренхимой. Тяжи склеренхимы расположены не произвольно, а в комплексе с коллатеральными проводящими пучками, они прилегают к флоэмной части пучка. Пучки открытые, расположены равномерно по окружности стебля. Несколько вогнутая зона пучкового камбия, выходя за пределы пучка, формирует выпуклую дугу межпучкового камбия. Широкая зона камбия - свидетельство активной его деятельности. Действительно, за два месяца стебель подсолнечника утолщается в 8 - 10 раз. Межпучковый камбий возникает из паренхимы сердцевинных лучей после того, как из прокамбия сформируются проводящие пучки и начинается деятельность пучкового камбия. Межпучковый камбий образует элементы нового проводящего пучка: ксилему к центру стебля и флоэму к его периферии. Постепенно новые и старые пучки разрастаются и сливаются. В результате деятельности межпучкового камбия образуются сплошной слой ксилемы с острыми выступами, вдающимися в сердцевину, и сплошной слой флоэмы. Крупноклеточная паренхима сердцевины составляет основную массу стебля.

При пучковом строении различие заключается в деятельности камбия. Пучковый камбий преобразуется в элементы вторичных флоэмы и ксилемы, межпучковый - только в паренхиму, образующую сердцевинные лучи. Таким образом, и при вторичном строении сохраняется пучковое расположение проводящих тканей. Такое строение можно наблюдать у ряда травянистых растений (кирказон, тыква, чистотел и др.).

У стебля кирказона эпидерма покрыта слоем кутикулы. Под ней расположена колленхима, чаще пластинчатая, иногда уголковая. Паренхима состоит из крупных тонкостенных клеток. В некоторых из них имеются кристаллы оксалата кальция в виде друз. Заканчивается первичная кора эндодермой.

Клетки наружного слоя центрального цилиндра - склеренхимы перициклического происхождения - на поперечном разрезе многоугольные, плотно прилегают друг к другу, стенки их толстые, пронизаны простыми порами. Внутренняя граница кольца склеренхимы волнистая, над пучками она приподнимается, между пучками опускается.

Коллатеральные проводящие пучки расположены в один ряд по кругу. Флоэма отличается от окружающей ее паренхимы более мелкими клетками. Она состоит из ситовидных трубок, сопровождающих клеток и тонкостенной лубяной паренхимы. Первичная флоэма, расположенная в наружной части пучка, деформирована. Вторичная ксилема, образованная камбием, включает сосуды большого диаметра (сетчато-пористые), древесинные волокна и древесинную паренхиму. Первичная ксилема, расположенная на границе с сердцевиной, состоит из небольшого числа кольчатых и спиральных сосудов малого диаметра и трахеид.

В пучке между ксилемой и флоэмой лежит камбиальная зона. Пучки разделены первичными сердцевинными лучами. На более поздних фазах роста в паренхиме сердцевинных лучей также образуется камбий. Тяжи межпучкового камбия примыкают к пучковому камбию, образуя сплошной камбиальный цилиндр. Межпучковый камбий дифференцируется только в паренхиму сердцевинных лучей.

Сердцевина состоит из рыхло расположенных паренхимных клеток. В некоторых из них также есть друзы.

Структура стеблей у травянистых двудольных растений более разнообразная, чем у деревьев и кустарников, что служит показателем их высокой специализации. К особенностям строения стеблей травянистых растений в отличие от древесных надо отнести: отсутствие или слабое развитие феллогена, значительную паренхиматизацию, ослабление деятельности камбия, редукцию механических и отчасти проводящих тканей.

Особенности строения стебля однодольных покрытосеменных . Как и корень, стебель имеет лишь первичное строение. Тип строения пучковый. Сосудисто-волокнистые пучки закрытые. На поперечных срезах они как бы беспорядочно рассеяны по всей основной паренхиме. Отчетливая граница между первичной корой и центральным цилиндром часто отсутствует. Для обеспечения механической прочности стебля наряду со склеренхимой пучков служат утолщенные и одревесневающие стенки клеток эпидермы и паренхимы. Хотя у однодольных камбий не образуется, некоторые из них (в основном древесные лилейноцветные) имеют вторичное утолщение за счет возникшего из перицикла кольца утолщения.

У стебля ржи под эпидермой расположен слой механической ткани, прерываемый участками хлорофиллоносной паренхимы. Над ней в эпидерме можно заметить устьичные аппараты. В более старых участках стебля стенки клеток хлорофиллоносной паренхимы одревесневают, как и стенки клеток эпидермы. В механической ткани, ближе к границе с основной паренхимой, находятся небольшие проводящие пучки. В основной паренхиме более крупные закрытые коллатеральные проводящие пучки располагаются в шахматном порядке в два, реже в три ряда. Первичная кора не выражена. В центре стебля сердцевина не сохраняется. При увеличении толщины стебля за счет роста клеток она разрывается и образуется полость, свойственная стеблям большинства злаков. Такой стебель называют соломиной.

Стебель кукурузы не имеет полости. Он заполнен основной паренхимой, по всей толщине пронизанной проводящими пучками. Под эпидермой расположен тонкий слой механической ткани. Первичная кора, как и у ржи, не выражена. Проводящие пучки закрытые коллатеральные. Во флоэме нет лубяной паренхимы, ситовидные трубки и сопровождающие клетки на поперечном срезе имеют вид сеточки. Ксилема содержит 3 - 5 сосудов, из них два крупных. Под сосудами имеется полость. Ксилема полуобъемлет флоэму. Пучок окружен слоем склеренхимы.

Библиография:

Конспект лекций кандидата биологических наук Суркова Виктора Александровича.

В типичных случаях стебель имеет цилиндрическую форму и радиальную симметрию. Стебель отличается высокой специализацией тканей, которые на поперечном разрезе располагаются кругами.В стебле различают первичное и вторичное строение. Первичное строение формируется в конусе нарастания. Все ткани стебля при этом являются производными первичной меристемы. Вторичное строение, если оно есть, складывается позже. Оно формируется за счёт деятельности вторичной боковой меристемы – камбия и феллогена.

У двудольных и голосеменных растений первичное строение наблюдается в молодых стеблях; впоследствии оно сменяется вторичным.В стеблях чётко выражены три зоны: эпидерма, первичная кора, центральный цилиндр (стела), занимающий всю остальную часть стебля. Эпидерма имеет типичное строение. Она дифференцируется раньше других тканей. Первичная кора сложена колленхимой и паренхимой. В первичной коре могут развиваться воздухоносные полости и вместилища выделений. Самый внутренний слой первичной коры состоит из плотно расположенных клеток, заполненных зёрнами крахмала. Центральный цилиндр состоит из перицикла, проводящей системы и сердцевины, которая может разрушаться и на её месте образуется воздухоносная полость. У большинства двудольных открытые проводящие пучки расположены кольцом вокруг сердцевины.Развитие вторичного строения стебля. Проводящие пучки растений способны к вторичному утолщению. Поэтому началом вторичных изменений в стебле является заложение межпучкового камбия. Он образуется в сердцевинных лучах путём деления клеток основной паренхимы. Затем камбий распространяется вглубь сердцевинного луча. Межпучковый и пучковый камбий образуют сплошное кольцо.Основные типы вторичного роста двудольных растений: Различают три основных типа вторичного роста: пучковый (кирказон), непучковый (подсолнечник) переходный (липа).

В первом случае первичные проводящие ткани образуют систему обособленных пучков, разделённых широкими сердцевинными лучами. Вторичные проводящие ткани образует пучковый камбий, а межпучковый камбий – лучевую паренхиму. Образующиеся вторичные ткани оттесняют первичные к периферии пучка, но первичный план строения сохраняется.

Во втором случае первичные проводящие ткани образуют систему обособленных пучков, но вторичные проводящие ткани формируются пучковым и межпучковым камбием, поэтому образуется сплошной цилиндр вторичных проводящих тканей.В третьем случае первичные проводящие ткани образуют почти непрерывный проводящий цилиндр, так как межпучковые лучи очень узкие. И вторичные проводящие ткани откладываются камбием таким же образом.У стебля, так же как и у корня, ниже конуса нарастания в зоне зачаточных листьев происходит дифференциация клеток первичной меристемы и образуется первичное строение. У голосеменных и большинства двудольных покрытосеменных вслед за этим появляется латеральная меристема – камбий, в виде сплошного камбиального цилиндра, образующий вторичные проводящие ткани и обуславливающий таким образом рост стебля в толщину.У древесных растений камбий образуется из сплошного кольца прокамбия и на всем протяжении дифференцируется в элементы флоэмы и ксилемы. Так возникает непучковое, или сплошное строение.

Происхождение камбия у травянистых двудольных растений может быть различным. У одних растений он возникает очень рано из сплошного кольца прокамбия, вслед за появлением первичных элементов ксилемы и флоэмы. В этом случае образуется непучковое строение стебля. У других растений прокамбий закладывается тяжами и камбий возникает не только из прокамбия, но и из паренхимы между уже сформировавшимися проводящими пучками. В этом случае образуется либо пучковое, либо переходное строение стебля.Пучковое строение будет в том случае, если межпучковой камбий дифференцируется только в паренхиму. Пучки располагаются на одинаковом расстоянии от поверхности стебля. Пучки у двудольных бывают частными и общими. Пока пучок следует вниз по стеблю, не сливаясь с другими пучками, его называют частным, или листовым следом. Эти пучки отделены от соседних пучков паренхимными тканями. Когда частные пучки соприкасаются друг с другом, то границы между ними исчезают, и образуется общий пучок.Переходное строение образуется в том случае, если межпучковой камбий, так же как и пучковой, образует гистологические элементы флоэмы и ксилемы. Лишь у немногих травянистых двудольных не образуется сплошной камбиальный цилиндр, а камбий находится только внутри пучков, между которыми расположена паренхима. У таких растений стебель не может сильно утолщаться. У травянистых двудольных растений выделяют первичную кору и видоизмененный центральный цилиндр (стела). Феллоген у них либо слабо развит, либо отсутствует. Первичная кора в процессе развития изменяется мало, только становится тоньше в результате растяжения. Центральный цилиндр включает ткани, возникающие из перицикла, остатки первичной флоэмы и вторичную флоэму, камбий, вторичную и остатки первичной ксилемы и сердцевину. Механические ткани редуцированы.