Эпидермис и мезофилл. Ботаника

Эпидермис. Рассмотрим под микроскопом строение листа (рис. 12.4). Сверху он покрыт эпидермисом (по-гречески: «эпи» - сверху, «дерма» - кожа). Эпидермис листа обычно бесцветный, в его клетках фотосинтез не идет. Часто клетки эпидермиса выделяют наружу водонепроницаемые вещества, образующие особый слой – кутикулу.

Рис. 12.4. Анатомическое строение листа на поперечном срезе. А - схема расположения тканей. Б - картина, видимая в микроскоп. Условные обозначения: ктк - кутикула (неклеточное образование!), верхэпид - клетки верхнего эпидермиса, нижэпид - клетки нижнего эпидермиса, уст - устьице, стлбмез - столбчатый мезофилл, губмез - губчатый мезофилл, фл - флоэма, кс - ксилема, мех - механическая (опорная) ткань

Отделив от листа пленочку поверхностных (эпидермальных) клеток, можно увидеть под микроскопом, что не все ее клетки одинаковы. Среди бесцветных разбросаны более крупные парные зеленые клетки.

Эти клетки называются замыкающими клетками устьиц. Они, как «привратники», открывают и закрывают «ворота» - устьичную щель. Основные функции устьиц - регуляция испарения воды и поступления углекислого газа в толщу листа. Растение вынуждено «балансировать» между смертью от голода (недостатка углекислого газа) и смертью от жажды (недостатка воды). В самом деле, когда устьица открыты, влага сильно испаряется с поверхности листа, зато углекислый газ легко поступает внутрь. Закрыв устьица, растение сэкономит влагу, но «не доберет» углекислого газа.

Как же растения открывают и закрывают устьица? Замыкающие клетки имеют особую форму (рис. 12.5). Сверху (если на нижней стороне - то снизу) они напоминают фасолины (а у некоторых растений они похожи на гантели). Напомним, что клетка растения одета в жесткий каркас - клеточную стенку. Под стенкой расположена мембрана, окружающая протопласт - живое содержимое клетки.

Рис. 12.5. Схема строения и работы устьиц. Обычные клетки эпидермиса бесцветны, так как не содержат хлоропластов; замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласты, поэтому на рисунке закрашены серым. А - внешний вид замыкающих клеток, когда устьица закрыты. Б - внешний вид замыкающих клеток, когда устьица открыты. Условные обозначения: уклс - утолщение на клеточной стенке

Так вот, у замыкающих клеток стенка имеет неодинаковую толщину: она толще со стороны устьичной щели. Когда в растении много воды и протопласты поглощают ее и увеличиваются в размере, внешняя часть клеточной стенки растягивается больше, а внутренняя (обращенная к щели) - меньше. Из- за неодинакового растяжения клетка меняет форму (как говорят ученые-физики, деформируется): она изгибается наружу от устьичной щели - и щель открывается (рис. 12.5, Б). А если содержание воды в растении уменьшается? Тогда протопласты теряют воду, уменьшаясь в объеме. Давление на клеточную стенку меньше, клетка приходит в обычное положение, закрывая устьичную щель (рис. 12.5, А).

Устьица реагируют не только на обеспеченность водой. Они могут открываться (причем в считанные минуты) при сильном освещении или при недостатке углекислого газа.

Мезофилл. Под эпидермисом в листе лежат зеленые клетки - мезофилл («мезо» - «средний», «филлон» - «лист»; «мезофилл» переводится как «средний слой листа»). Ближе к верхней стороне листа мезофилл состоит из плотно прижатых друг к другу клеток (столбчатый мезофилл), а ближе к нижней стороне - из неплотно и беспорядочно лежащих клеток (губчатый мезофилл) (рис. 12.4).

В листе очень много сосудистых пучков, состоящих из ксилемы и флоэмы. Это и понятно: ведь мезофилл - главная фотосинтетическая «фабрика» растения. Как и всякое производство, зеленые клетки листа нуждаются в быстрых «поставках» и в «вывозе готовой продукции».

В крупных листьях имеется прочная механическая ткань.