Тема: Механические ткани

Материалы. Черешки свежего листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris), герани (Geranium pratense), стебель тыквы (Cucurbita pepo), семена фасоли (Phaseolus); постоянные микропрепараты: "Поперечный срез стебля льна (Linum usitatissimum)", "Продольный срез стебля льна (Linum usitatissimum)"; 96%-ный спирт, хлор-цинк-йод, сернокислый анилин.

С развитием растений, в их органах образуются специализированные механические ткани, обладающие высокой прочностью. Эти ткани усиливают противодействие всего растения или его органов, прежде всего излому или разрыву.

Механические ткани в связи с выполняемыми функциями называют также опорными или арматурными. Высокая прочность этих тканей достигается утолщением клеточных оболочек. К механическим тканям относятся колленхима и склеренхима.

Колленхима состоит из живых толстостенных клеток. Они содержат протопласт со всеми органеллами, способными к возобновлению меристематической активности. Наиболее характерную особенность этой ткани составляет структура первичных клеточных оболочек. Кроме целлюлозы они содержат большое количество пектина и гемицеллюлозы, но в них нет лигнина. Поскольку пектиновые вещества гидрофильны, оболочки клеток колленхимы богаты водой. Поэтому на срезах оболочки выглядят блестящими. Полагают, что сильная оводненность оболочек способствует их растяжению.

Утолщения оболочек колленхимы распределены неравномерно. По форме утолщения оболочек выделяют три типа колленхимы: 1) уголковая - утолщения локализуются в углах клеток; 2) пластинчатая - утолщены тангентальные стенки клеток; 3) рыхлая - характерна наличием межклетников между слившимися участками соседних клеток (сочетаются функции опоры и газообмена) (рис. 50).

Рис. 50. Поперечный срез через механическую ткань стебля - колленхиму:

А - рыхлая; Б - пластинчатая; В - уголковая.

1 - первичная оболочка, 2 - утолщенная оболочка, 3 - межклетник, 4 - протопласт.

Колленхима служит для укрепления растущих органов. Она находится в тех частях органов, где расположены сочные, а также растущие ткани: стеблях, черешках, средних жилках листьев, реже цветоножках и плодоножках.

Склеренхима состоит из клеток с равномерно утолщенными и одревесневшими вторичными оболочками, а содержимое клеток отмирает после окончательного формирования оболочек. Обычно склеренхима размещается в органах глубже колленхимы среди паренхимных или проводящих тканей. По форме клеток различают два основных типа склеренхимы - волокна и склереиды.

Волокна встречаются в различных частях растения. У двудольных волокна особенно характерны для проводящих тканей. Они имеют форму сильно вытянутых в длину (прозенхимных) клеток, заостренных на концах. Обычно они имеют толстые стенки и узкую полость. Различают древесинные волокна (волокна либриформа) и лубяные волокна.

Древесинные волокна входят в состав древесины (ксилемы), лубяные в состав луба (флоэмы).

Склереидами называют склеренхимные клетки, не обладающие формой волокон. Обычно эти клетки имеют толстостенные вторичные оболочки, сильно одревесневшие и снабженные многочисленными, чаще всего простыми порами. Склереиды очень сильно варьируют по форме. Они могут быть изодиаметрическими или слегка удлиненными - каменистые клетки или брахисклереиды; палочковидные или макросклереиды; звездчатые - астросклереиды и др.

Волокна и склереиды располагаются в органах растений группами или поодиночке. В последнем случае их называют идиобластами.

Задание 1. Приготовить временный микропрепарат поперечного среза черешка свежего листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris) в капле воды. Рассмотреть под микроскопом уголковую колленхиму. Обратить внимание на форму клеток, толщину их оболочек, наличие хлоропластов. Сделать рисунок (рис. 51).

Последовательность работы. При малом увеличении видно, что выступающие ребра черешка заполнены блестящей мелкоклеточной тканью, похожей на сетку из чередующихся белых и темных пятен. При большом увеличении легко различить белые блестящие утолщения стенок, связанные между собой тонкими, часто ели заметными участками. Утолщения не только заполняют углы клетки, но вдаются в ее полость округлыми выступами, так что полость клетки принимает форму неправильного ромба или пяти-, шестиугольника с вогнутыми сторонами. На препарате она темного цвета. Пользуясь микрометренным винтом, рассмотреть срединную пластинку внутри утолщений и таким образом восстановить первоначальную форму клеток с четырьмя-шестью углами. Если для среза был взят живой материал, то в клетках колленхимы видно живое содержимое с хлоропластами. Зарисовать несколько клеток колленхимы, обозначить утолщенную стенку клетки и полость клетки.

Рис. 51. Колленхима черешка листа свеклы обыкновенной (Beta vulgaris):

А - при малом увеличении; Б - при большом увеличении.

1 - полость клетки, 2 - утолщенная клеточная оболочка.

Задание 2. Изучить состав клеточных оболочек колленхимы в черешке свеклы (препарат из задания 1). Пронаблюдать действие 96% спирта и реактива хлор-цинк-йода на оболочку.

Последовательность работы. Используя микропрепарат из предыдущего задания с правой стороны от покровного стекла, добавить каплю 96% спирта, а с левой - отсосать его излишки фильтровальной бумагой. Через несколько минут рассмотреть под микроскопом. Убедиться в том, что прежде блестящие утолщения оболочки колленхимы заметно сжались. Далее подействовать на срез хлор-цинк-йодом (стенки клеток колленхимы примут фиолетовую окраску). Объяснить сжатие утолщенных мест оболочек при действии спирта, и каким веществом обусловлено окрашивание оболочки хлор-цинк-йодом в фиолетовый цвет.

Задание 3. Приготовить два временных микропрепарата поперечных срезов стебля тыквы (Cucurbita pepo): 1 - в капле хлор-цинк-йода, 2 - в капле сернокислого анилина. Изучить строение колленхимы и склеренхимы. Сделать рисунок (рис. 52).

Последовательность работы. На первом микропрепарате найти расположенные под эпидермой толстостенные (неравномерно утолщенные) окрашенные в синий цвет клетки колленхимы. Определить тип утолщения оболочек клеток колленхимы. Немного передвинуть микропрепарат к центру и рассмотреть несколько рядов, расположенных кольцом плотно сомкнутых многоугольных клеток с равномерно утолщенными оболочками склеренхимы.

На втором микропрепарате эта ткань окрашена в золотисто-желтый цвет от действия сернокислого анилина. Объяснить, почему оболочки этих двух типов механических тканей окрашены по-разному. Обратить внимание на глубину расположения их в стебле. На схематичном рисунке обозначить колленхиму и склеренхиму.

Рис. 52. Колленхима (1) и склеренхима (2) в стебле тыквы (Cucurbita pepo).

Задание 4. Приготовить временные микропрепараты поперечного и продольного срезов стебля герани (Geranium pratense) в капле сернокислого анилина (рис. 53). Изучить строение древесинных волокон и сделать рисунки.

Последовательность работы. Рассмотреть при малом увеличении микроскопа поперечный срез. На некотором расстоянии от поверхности стебля найти лимонно-желтое кольцо механической ткани, представленной древесинными волокнами (склеренхима). При большом увеличении видны клетки, плотно прилегающие друг к другу и лишенные живого содержимого. Стенки этих клеток утолщены равномерно, кое-где они пронизаны поровыми каналами. При медленном движении микрометренного винта можно заметить слоистость стенок и тонкую темную полоску между стенками двух соседних клеток. Это срединная пластинка .

Рис. 53. Древесинные волокна стебля герани (Geranium pratense):

А-Б - в поперечном разрезе; В - в продольном разрезе.

1 - оболочка клетки, 2 - простая пора, 3 - полость клетки.

Рассмотреть второй микропрепарат (продольный срез). Найти на нем древесинные волокна. Обратить внимание на форму клеток, цвет и толщину их оболочек. Объяснить изменение цвета клеточных оболочек древесинных волокон при действии сернокислого анилина. В продольном разрезе древесинные волокна очень длинные и часто не помешаются в поле зрения микроскопа. Концы этих клеток большей частью заострены благодаря наклонному положению поперечных стенок. Это прозенхимные клетки. В боковых стенках видны поровые каналы. Зарисовать волокна в продольном и поперечном сечении.

Задание 5. Рассмотреть лубяные волокна на постоянных микропрепаратах поперечного и продольного срезов стебля льна (Linum usitatissimum) (рис. 54). Сравнить их с древесинными волокнами стебля герани. Сделать рисунок.

Рис. 54. Лубяные волокна стебля льна (Linum usitatissimum):

А - продольный срез; Б - поперечный срез.

1 - оболочка, 2 - полость клетки.

Последовательность работы. Под эндодермой в стебле льна расположены плотные группы толстостенных, сравнительно крупных клеток, округлых или многогранных, причем в более толстых местах среза стенки их остались белыми и блестящими, а в тонких местах пропитались хлор-цинк-йодом и приняли фиолетовую окраску. Это лубяные волокна перициклического происхождения. Пользуясь микрометренным винтом, можно увидеть слоистость стенок. Внутрь от лубяных волокон расположен тонкий слой флоэмы. Зарисовать отдельные клетки лубяных волокон в продольном и поперечном сечении.

Задание 6. Приготовить временный микропрепарат поперечного среза семени фасоли (Phaseolus) в области семенной кожуры. Окрасить срез сернокислым анилином. Рассмотреть и зарисовать склереиды (рис. 55).

Последовательность работы. На поперечном срезе семени фасоли хорошо различается два слоя склереид. Наружная часть семенной кожуры представлена сплошным слоем макросклереид. У субъэпидермальных склереид (внутренний слой) вторичное утолщение развито на антиклинальных стенках. Обратить внимание на форму клеток, цвет; толщину и расположение утолщений оболочек склереид. Зарисовать отдельные склереиды, обозначив оболочку и полость. Сравнить склереиды семенной кожуры фасоли с каменистыми клетками плода груши (рис. 14).

Рис. 55. Склереиды в семенной кожуре фасоли (Phaseolus):

А - наружная часть семенной кожуры на поперечном срезе; Б - отдельные склереиды.

1 - оболочка, 2 - полость.

1. Каковы характерные признаки механической ткани?

2. В чем отличие структуры клеток колленхимы от клеток склеренхимы?

3. Почему колленхима свойственна молодым органам растения?

4. Что такое склеренхима? На какие типы она делится?

5. В чем отличие древесинных и лубяных волокон?

6. Каковы особенности структуры склереид?

7. Какое значение имеет высокая оводненность оболочек клеток колленхимы?

8. Что такое идиобласты?