ТРАХЕИДИ: МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На tracheids са удължени и в краищата си ями клетки, висши растения, функционират като тръби за транспортиране на вода и минерални соли, разтворени. Зоните за контакт с ями между двойки трахеиди позволяват преминаването на вода. Редовете на трахеидите образуват система за непрекъсната проводимост през растенията.

Тъй като трахеидите зреят, те са клетки с силно лигнифицирани клетъчни стени, поради което те осигуряват и структурна подкрепа. Съдовите растения имат голяма способност да контролират съдържанието си на вода благодарение на притежанието на ксилема, от който са част от трахеидите.

Източник: д-р phil.nat Томас Геер, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Местоположение в завода

Растенията имат три основни типа тъкан: паренхимът, с неспециализирани клетки, с тънки нелигинизирани клетъчни мембрани; колленхима, с удължени поддържащи клетки, с неправилно удебелени клетъчни стени; и склеренхим, с поддържащи клетки на лигнифицирана клетъчна стена, лишени от живи компоненти на зрелост.

Склеренхимът може да бъде механичен, със склереиди (каменни клетки) и дървесни влакна, или проводящ, с трахеиди (без перфорации, присъстващи във всички съдови растения) и проводящи съдове (с перфорации в техните краища, присъстващи главно в покритосеменни растения). Трахеидите и елементите на проводящите съдове са мъртви клетки.

Растенията имат два вида проводима тъкан: ксилема, която пренася вода и минерални соли от почвата; и флоема, която разпределя захарите, получени чрез фотосинтеза.

Ксилемата и флоемата образуват паралелни съдови снопове в кората на растението. Ксилемата е изградена от паренхим, дървесни влакна и проводящ склеренхим. Флоемата е изградена от живи съдови клетки.

При някои дървета годишните растежни пръстени се отличават, тъй като образуваните през пролетта трахеиди са по-широки от тези, образувани през лятото.

характеристики

Напречно сечение на растение от бъз (Sambucus sp.). Xylem съдове и трахедии. Взето и редактирано от: Berkshire Community College Bioscience Library Library.

Терминът "трахеида", измислен от Карл Саньо през 1863 г., се отнася до форма, напомняща трахеята.

При папрати, цикади и иглолистни дървета трахеидите са 1–7 mm. При покритосеменните растения те са 1-2 mm или по-малко. За разлика от тях, проводимите съдове (съставени от множество проводящи съдови елементи), уникални за покритосеменните растения, могат да бъдат с дължина близо 1000 мм.

Трахеидните клетки имат първична и вторична клетъчна стена. Вторичната стена се секретира след формирането на първичната стена. Следователно първото е вътрешно по отношение на второто.

Целулозните влакна в първичната клетъчна стена са ориентирани на случаен принцип, докато тези във вторичната клетъчна стена са ориентирани спирално. Следователно, първият може по-лесно да се разтегне, докато клетката расте. Тоест, вторият е по-твърд.

Лигнираните клетъчни стени на трахеидите притежават скалариформни, пръстеновидни, спирални (или спирални), сетикуларни или либриформни издатини. Тази характеристика позволява да се идентифицират видове чрез микроскопично наблюдение.

Стените на лигнин, непромокаем материал, предпазват трахеидите и проводящите съдове от загуба на вода или страдат от емболии, причинени от навлизането на въздух.

Транспортна функция

Така наречената „теория на кохезията“ е най-приетото обяснение за движението нагоре на вода и соли в разтвор в ксилема. Според тази теория загубата на вода поради листна транспирация би довела до напрежение в течната колона, която преминава от корените към клоните, пресичайки трахеиди и проводими съдове.

Загубата на вода чрез транспирация би могла да намали налягането в горната част на растенията, причинявайки водата, взета от почвата от корените, да се издига през ксилемовите канали. По този начин изпотената вода би била непрекъснато заменена.

Всичко това ще изисква достатъчно напрежение, за да накара водата да се покачи и за кохезионната сила в колоната с течност, за да поддържа споменатото напрежение. За 100 м високо дърво ще е необходим градиент на налягането от 0,2 bar / m при обща сила на сближаване 20 bar. Експерименталните доказателства показват, че тези условия са изпълнени в природата.

Трахеидите имат много по-голямо съотношение вътрешна повърхност и обем от елементите на проводими съдове. По тази причина те служат за запазване чрез адхезия на водата в растението срещу гравитацията, независимо дали има изпотяване или не.

Механична функция

Увеличаването на трахеидите предотвратява имплозията им поради отрицателните хидростатични налягания на ксилема.

Това удължаване също кара трахеите да осигуряват по-голямата част от структурната опора на дървесината. Колкото по-голям е размерът на растенията, толкова по-голяма е нуждата от структурна опора. Поради тази причина диаметърът на трахеидите обикновено е по-голям при големите растения.

Сковаността на трахеидите позволи на растенията да придобият изправен сухоземен навик. Това доведе до появата на дървета и гори.

В големите растения трахеидите имат двойна функция. Първият е да донесете вода към зеленината (например в малките растения). Второто е структурното подсилване на листната маса, за да устои на действието на гравитацията, дори ако армировката намалява хидравличната ефективност на ксилема.

Околната среда, подложена на силен вятър или снеговалеж, както и някои растителни архитектури, правят клоните да изискват по-голяма устойчивост на счупване. Повишеното лигнифициране на дървесината поради трахеидите може да насърчи дълголетието на дървесните части на тези растения.

еволюция

Еволюционният процес на трахеидите, който обхваща повече от 400 милиона години, е добре документиран, тъй като твърдостта на тези съдови клетки, причинена от лигнификация, благоприятства тяхното запазване като вкаменелости.

Тъй като наземната флора се развива в геоложки време, трахеидите преживяват две адаптивни тенденции. Първо, те са породили проводящи съдове за повишаване на ефективността на транспортирането на вода и хранителни вещества. Второ, те се трансформираха във влакна, за да дадат структурна подкрепа на по-големи и по-големи растения.

Елементите на проводящите съдове придобиват характерните си перфорации късно в хода на онтогенията. По време на ранните етапи на своето развитие те приличат на трахеиди, от които те са се развили.

В живите и изкопаемите гимоносперми и в примитивните двудолни (Magnoliales) трахеидите имат ями със скалариформни ръбове. По време на еволюцията към по-напреднали растителни групи, трахеидите със скалариформени ръбове дават началото на тези с кръгли ръбове. От своя страна последното породи либриформни влакна.

дървесна тъкан

Ксилема заедно с флоемата съставляват тъканите, които изграждат съдовата тъканна система от съдови растения. Тази система е доста сложна и е отговорна за провеждането на вода, минерали и храна.

Докато ксилема пренася вода и минерали от корена до останалата част от растението, флоемата пренася хранителните вещества, направени по време на фотосинтезата, от листата до останалата част от растението.

Ксилемата е съставена в много случаи от два типа клетки: трахеидите, считани за най-примитивни, и елементите на съда. Най-примитивните съдови растения обаче съдържат само трахеиди в ксилемата.

Потокът на вода през трахеидите

Начинът, по който трахеидите са разположени в растението, е такъв, че техните ями са перфектно подравнени между съседните трахеиди, което позволява поток между тях във всяка посока.

Някои видове представят удебеляване на клетъчната стена в краищата на ямите, което намалява диаметъра на отвора им, като по този начин засилва съединението на трахеидите и също така намалява количеството вода и минерали, които могат да преминат през тях. Тези видове ями се наричат ​​ареолатни ями.

Някои видове покритосеменни растения, както и иглолистни дървета, имат допълнителен механизъм, който позволява регулиране на потока на водата през ареолатните ями, като наличието на структура, наречена торус.

Торът не е нищо повече от уплътняване на мембраната на ямата на нивото на централната зона на същата и това действа като контролен клапан за преминаване на вода и минерали между клетките.

Когато бикът е в центъра на ямата, потокът между трахеидите е нормален; но ако мембраната се придвижи към една от страните си, торът блокира отвора на ямата, намалявайки потока или го запушвайки напълно.

Видове ями

прост

Те не представят удебеления по краищата си

Areolated

Те представят удебеления в краищата на ямите както на трахеята, така и на прилежащия трахеид.

Semiareoladas

Краищата на ямите на една клетка са удебелени, но тези на съседната клетка не са.

Ареолади с бик

Както вече споменахме, иглолистните растения и някои покритосеменни растения имат централен торус в ареолатната яма, който помага да се регулира притока на вода и минерали.

Сляп

В крайна сметка ямата на трахеида не съвпада с тази на съседната клетка, заради която в тази област се прекъсва потока на вода и минерали. В тези случаи говорим за слепа или нефункционална яма.

Тангенциална секция от иглолистна дървесина от иглолистна дървесина (Pinus sp.). Трахедии и други структури. Взето и редактирано от: Berkshire Community College Bioscience Library Library.

При teretanosperms

Фитнес Gnetophyta се характеризира, наред с други аспекти, чрез представяне на ксилема, съставена от трахеиди и съдове или трахеи, но в останалата част на голосеменните растения има само трахеиди като проводни елементи.

Гимноспермите имат тенденция да имат по-дълги трахеиди, отколкото покритосеменните, и те също са от ареолатен тип с торус. Повече от 90% от теглото и обема на вторичната ксилема от иглолистни дървета са съставени от трахеиди.

Образуването на трахеиди във вторичната ксилема от иглолистни растения става от съдовия камбий. Този процес може да бъде разделен на четири фази.

Клетъчно деление

Това е митотично разделение, при което след ядреното разделение на две дъщерни ядра първата структура, която се образува, е първичната стена.

Удължаване на клетките

След пълно деление на клетката клетката започва да расте в дължина. Преди този процес да приключи, започва формирането на вторичната стена, която започва от центъра на клетката и се увеличава към върха.

Отлагане на целулозна матрица

Целулозната и хемицелулозната матрица на клетката се отлага в различни слоеве.

лигнифициране

Целулозната и хемицелулозната матрица се импрегнира от лигнин и други материали с подобен характер в това, което представлява последния етап от фазата на зреене на трахеидите.

При покритосеменни растения

Трахеидите присъстват в ксилемата на всички съдови растения, но в покритосеменните растения те са по-малко важни, отколкото при гимнастичните растения, тъй като споделят функции с други структури, известни като елементи на съдовете или трахеите.

Ангиоспермните трахеиди са по-къси и по-тънки от гимнастичните трахеиди и също така никога не разполагат с ями.

Ангиоспермните трахеи, подобно на трахеидите, имат ями в стените си, умират при достигане на зрялост и губят своя протопласт. Тези клетки обаче са по-къси и до 10 пъти по-широки от трахеидите.

Трахеите губят по-голямата част от клетъчната си стена в своите аплици, оставяйки перфорационни плочи между съседни клетки, като по този начин образуват непрекъснат канал.

Трахеите могат да транспортират вода и минерали много по-бързо от трахеидите. Тези структури обаче са по-податливи на блокиране от въздушни мехурчета. Освен това са по-податливи на измръзване през зимните сезони.

Препратки

1. Beck, CB 2010. Въведение в структурата и развитието на растенията - растителна анатомия за XXI век. Cambridge University Press, Кеймбридж.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Биология на растенията. WH Freeman, Ню Йорк.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Морфология и еволюция на съдовите растения. WH Freeman, Ню Йорк.
4. Mauseth, JD 2016. Ботаника: въведение в биологията на растенията. Джоунс и Бартлет Обучение, Бърлингтън.
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Механичното усилване на трахеидите компрометира хидравличната ефективност на иглолистния ксилем. Растение, клетки и околна среда, 29, 1618–1628.
6. Rudall, PJ Анатомия на цъфтящите растения - въведение в структурата и развитието. Cambridge University Press, Кеймбридж.
7. Schooley, J. 1997. Въведение в ботаниката. Delmar Publishers, Олбани.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Размер и функция в иглолистни трахеиди и съдове за покритосеменни растения. Американски журнал за ботаника, 93, 1490–1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Уводна растителна биология. McGraw-Hill, Ню Йорк.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Еволюцията на растенията. Oxford University Press, Оксфорд.