Проводящая система растения. Флоэма и ксилема. Центральный цилиндр корня

В растении имеется два основных пути для разных веществ. Первый путь - из корня наверх, в стебель и листья. Второй путь - из листьев вниз через стебель, к корню. Чтобы разобраться, как эти пути устроены, удобнее изучать не корень, а стебель растения - связующее звено между остальными органами. Поэтому разрежем стебель какого-нибудь древесного растения (рис. 3.1, А) и рассмотрим его строение.

Рис. 3.1. Проводящая система растения на примере стебля. А — объемная схема разрезанного кусочка стебля. Б — схема поперечного среза стебля. В — клеточное строение проводящих тканей. Условные обозначения: срдц - сердцевина; ксил - ксилема (на концах клеток и на боковых стенках показаны крупные и мелкие поры); камб - камбий; фло - флоэма; фя - клетки флоэмы, сохранившие ядра (на концах клеток и на боковых стенках показаны скопления мелких отверстий); фбезя - клетки флоэмы, утратившие ядра; внеш - внешние ткани стебля

В середине стебля (рис. 3.1, А, Б) находится довольно рыхлая ткань - сердцевина. Снаружи сердцевину охватывает проводящая ткань древесина (рис. 3.1, Б, В); ее научное название - ксилема, от греческого слова «ксилон» - «древесина» (родственное слово - ксилофон). Клетки ксилемы (древесины) - мертвые, по ним перемещаются из корня вверх вода, минеральные соли и другие вещества.

Снаружи от древесины (рис. 3.1, Б, В) расположен слой активно делящихся клеток - камбий. Образовавшиеся в нем клетки вытесняются (вспомните меристему кончика корня) в две стороны - внутрь, в сторону ксилемы, и наружу. Клетки, вытесненные внутрь, превращаются в ксилему. При этом живое содержимое клеток гибнет. А клетки, вытесненные наружу, превращаются во вторую проводящую ткань растения, которая лежит еще ближе к поверхности стебля, чем камбий. Это - так называемый луб (другое научное название - флоэма от греческого слова «флойос», как раз и означающего «луб»).

Клетки флоэмы - живые, по флоэме продукты фотосинтеза (сахара) передвигаются от листьев к другим органам (вниз). Не все клетки флоэмы одинаковы. Например, клетки - «трубопроводы» (по ним течет раствор сахаров) потеряли в процессе развития ядро и не могут делиться. Они вытянутые, длинные, с вакуолями, заполненными раствором сахара и органических кислот. Но в составе флоэмы много и клеток с ядрами.

Самые поверхностные ткани служат для защиты стебля от повреждений (покровные и механические ткани).

Таково в общих чертах устройство проводящих тканей в стебле. В корне, в листьях и в других органах растений мы найдем все те же два типа проводящих тканей: ксилему и флоэму. Ксилема доставит в любое место растительного организма вещества из корня, а флоэма - органические вещества из листьев. Поскольку обе ткани проводят (транспортируют) вещества по растению, ксилему и флоэму вместе называют проводящей системой. А клетки этих тканей, имеющие вытянутую трубчатую форму (рис. 3.1, В), часто называют сосудами (сравните: в нашем организме тоже есть сосуды - трубочки кровеносной системы, разносящие кровь).

Проводящая система растения работает так же, как газопроводы или нефтепроводы. У растений есть свои «насосные станции», «распределители», «накопители», «диспетчерская служба». Если в каком-то органе возникает нехватка продуктов фотосинтеза или минеральных веществ и воды, то флоэма и ксилема быстро, за несколько минут, меняют режим работы, чтобы поступление требуемых веществ к этому органу увеличилось. В экстренных ситуациях питательные вещества получают не все нуждающиеся органы, а только самые важные для будущего выживания (например, семена или клубни).

Центральный цилиндр корня. Вернемся к строению центрального цилиндра корня. Раз в него поступает раствор минеральных веществ и затем разносится по всему растению, то этот цилиндр должен иметь проводящую систему. Действительно, в зоне дифференцировки корня часть клеток центрального цилиндра превращается в ксилему (см. рис. 2.1, Б, III). Сначала это происходите клетками на периферии цилиндра (то есть с самыми наружными), затем - с их соседями, расположенными чуть ближе к центру цилиндра, потом - с клетками, которые еще ближе к центру. В конце концов, вдоль радиусов центрального цилиндра корня к центру протягивается несколько «лучей» ксилемы (рис. 3.2, А, Б).

Рис. 3.2. Дифференцировка клеток в молодом корне. А - общая схема строения корня на поперечном срезе в зоне дифференцировки. Б - увеличенный участок поперечного среза корня. Условные обозначения: эпид - эпидермис, эпкл - обычные клетки эпидермиса, кве - корневой волосок, кк - кора корня, цц - центральный цилиндр, ксил - ксилема, фло — флоэма

Корень нуждается не только в ксилеме (по которой он будет отправлять к другим органам поглощенную им воду и другие вещества), но и во флоэме. Ведь корню, как и любому органу, для нормальной жизнедеятельности необходимы продукты фотосинтеза. Флоэма в центральном цилиндре корня тоже появляется в зоне дифференцировки (см. рис. 2.1, Б; III).

Сначала участки флоэмы дифференцируются на периферии центрального цилиндра, чередуясь там с участками ксилемы. С периферии флоэма тянет к центру цилиндра свои «лучи», как и ксилема (обычно «лучи» флоэмы более широкие). Однако ксилема дифференцируется быстрее, так что успевает «добраться» до центра раньше и «оккупирует» его: там не остается недифференцированных клеток, из которых могла бы образоваться флоэма. В итоге ксилема располагается в центре корня и в нескольких соединенных с центром узких «лучах», а широкие «лучи» флоэмы «упираются» в ксилему, не дойдя до середины (рис. 3.2, А, Б).

И часто в ходе этой дифференцировки между флоэмой и ксилемой корня остается слой живых клеток, которые сохраняют способность к делению.