Внутреннее строение листа

Из чего состоит лист

 

 

Подавляющее большинство сухопутных растений имеет такой наружный орган, как лист. Листья являются крайне важной частью надземных побегов растений. В частности, они осуществляют фотосинтез, то есть, преобразование на биохимическом уровне световой энергии в энергию, необходимую для образования органических веществ (и соответствующих химических связей).

 

Не менее важна функция газообмена, но этот процесс осуществляют все живые существа, не только растения, но и животные, ведь благодаря газообмену в принципе возможен метаболизм в живых клетках, в органах и тканях живых организмов; листья у растений отвечают и за эту функцию. Наконец, функция транспирации. И об этом немного подробнее.   Транспирацию позволяют осуществлять расположенные на поверхности листьев устьица (они же отвечают за газообмен у листьев).

 

Поглощаемая корневой системой растения вода движется ко всем органам растения, при этом лишь один процент поглощённой воды расходуется на осуществление обменных процессов внутри растения, а остальная вода испаряется. На листьях испарение воды происходит как раз через устьица, хотя испаряется вода не только с листьев, но и со стеблей и с цветков.

 

И существует определённая взаимосвязь между эффективностью транспирации и размером и количеством листьев и устьиц на них. Так, большее количество листьев увеличивает площадь поверхности испарения воды и увеличивает количество осуществляющих газообмен устьиц. Большее количество устьиц на листьях позволяет испарять больше воды. Большого размера листья способны больше испарять воды, нежели маленькие листья.

 

Но функциональная важность листьев для растений на этом не заканчивается. Через листья растения дышат и (как уже упоминалось) испаряют воду, а также выделяют капельки воды в условиях слабой освещённости среды и повышенной влажности воздуха (это называется гуттацией, и при этом гуттацией не является роса), а также в листьях вода и питательные вещества могут задерживаться. А ещё листья участвуют в вегетативном возобновлении: у многих видов растений (в том числе кустарников и деревьев) при наступлении холодов листья отмирают, но потом вновь отрастают при наступлении теплых периодов.

 

Листья ещё и имеют определённое эстетическое значение в плане восприятия растений, ведь этот орган является полноценным символом всего царства растений (как и корни с цветами) независимо от вида и места произрастания (хотя не все растения обладают листьями, корнями или цветами).

 

Листья у разных видов растений могут различаться по облику. Так, у папоротниковых есть определённые листовидные отростки. У хвойных деревьев тоже есть листья, называемые хвоёй, они отличаются шиловидной или игловидной формой. Большинство трав тоже имеет листья, но они имеют обвёрточную форму. У плауновидных листья микрофилловые. Но, пожалуй, основными для рассмотрения внутреннего строения листа, следует считать листья у цветковых растений (другое название — покрытосеменные).

 

Листья покрытосеменных состоят из таких частей, как черешок, листовая пластинка (или лопасть), прилистники. Черешком называется листовой стебелёк. Листовой пластинкой (лопастью) называется основная часть листа, причём листья цветковых растений имеют в основном уплощённую форму пластинки. Прилистниками называются парные придатки, что располагаются справа и слева у черешкового основания. Черешок отходит от стебля растения в зоне, именуемой влагалищем листа. Черешком или самим листом и стеблевым междоузлием, идущим выше, образуется пазуха листа, в которой могут появляться почки, цветки или соцветия (они в таком случае получают название пазушных).

 

 

Особенности внутреннего строения листа

 

 

С точки зрения анатомии, лист состоит из эпидермиса (эпидермы), ранее упомянутых устьиц, мезофилла (паренхимы) и жилок.

 

Эпидерма расположена снаружи листа. Этот клеточный слой, что покрывает все стороны листа, отделяет его (и всё внутреннее строение листа) от окружающей среды. Эпидерма является щитом листа, защищающим его от неблагоприятного воздействия окружающей среды, а также предотвращающим чрезмерное испарение воды и высыхание листьев. Также эпидерма отвечает за регуляцию газообмена, выделение веществ в результате обменных процессов, в отдельных случаях — за впитывание воды.

 

Слой эпидермы из-за отсутствия или нехватки хлоропластов прозрачный, снаружи эпидерму покрывает дополнительный защитный слой — кутикула. Происхождение кутикулы — восковидное. Обычно на верхней стороне листа кутикула толще, чем на нижней, но также на этот слой толще у листьев тех растений, что произрастают в условиях засушливого климата.

 

 

Соответственно, кутикула листьев тоньше в условиях, где дефицита влаги не наблюдается, либо где влага избыточна. Интересно, что верхняя поверхность листьев в большинства растений имеет одну структуру, а нижняя — другую, и соответствующим образом могут различаться функции верха и низа листа. Ткань эпидермы состоит из двигательных (эпидермальных), защитных, вспомогательных клеток и волосков-трихом. Большинство в эпидерме составляют самые крупные клетки — эпидермальные, при этом они менее всего приспособлены к среде, и эпидермальные клетки однодольных растений сильнее растянуты, нежели у двудольных.

 

Слой эпидермы усеян порами. Именно они и именуются устьицами, и это — сложные комплексы, участвующие (как уже указывалось выше) в транспирации. Устьица состоят из пор, которые со всех сторон окружают защитные клетки, богатые хлоропластами, а также несколько побочных без хлоропластов. Преимущественно, устьиц больше именно на нижней стороне листьев, нежели на верхней.

 

Внутри листа, между нижним слоем эпидермиса и верхним его слоем, присутствует паренхима, также именуемая мезофиллом. Эта часть является хлорофиллоносной, и именно она в листе осуществляет процесс фотосинтеза. Клетки, из которых состоит паренхима, соответственно, хлорофиллсинтезирующие. Большая часть покрытосеменных растений и папоротниковых обладают листьями, мезофилл в которых состоит из верхнего (палисадного) и нижнего (губчатого) слоёв.

 

Плотный палисадный слой паренхимы специализируется на фотосинтезе (и этого слоя больше именно у тех листьев, что лучше развёрнуты к солнцу), а губчатый — на газообмене. Именно в мезофилле содержатся пластиды зелёного цвета, хлоропласты, дающие зелёный цвет и листьям, и растению в целом (если таковой бывает его кора).

 

Но у листопадных растений, листья которых опадают при наступлении холодов, по мере их приближения снижается уровень выработки хлорофилла, и больше вырабатываются другие, вспомогательные пигменты наподобие антоцианов и каротиноидов. Поэтому готовящиеся опасть листья окрашиваются в жёлтые и красные оттенки.

 

Наконец, у листьев присутствуют жилки. Это — сосудистая ткань, созданная с помощью проводящей ткани и расположенная в губчатом слое паренхимы. По сути своей жилки являются сосудами и ситовидными трубками. Жилки широко разветвлены, и порядок из разветвления соответствует тому, как разветвляется само растение.

 

В основе жилок лежит ксилема, особая ткань, предназначенная для того, чтобы проводить по растительному организму воду и минеральные элементы (такие как соли, сахара, механические элементы), а также ещё одна особая ткань флоэма, по которой доставляются органические вещества, что синтезируются в листьях. Флоэма и ксилема составляют сердцевину листа.

 

 

Строение кожицы листа

 

 

Ранее упомянутые эпидерма с устьицами составляют кожицу листа. Эпидерма является покровной тканью, которую, как указывалось ранее, покрывает слой кутикулы и волоски. В плане функций эпидерма защищает лист от пересыхания, а также от проникновения патогенных микроорганизмов и вирусов, от повреждений. Размер клеток эпидермы неоднородный. Прозрачные и бесцветные, плотно лежащие крупного размера клетки и составляют основу защитного слоя кожицы листа.

 

Прозрачность нужна им для того, чтобы солнечный свет мог проникнуть внутрь листа. То есть, это крайне необходимо для фотосинтеза. Немногим глубже залегают более мелкие клетки с хлоропластами (эти клетки могут входить в состав мезофилла), форма этих клеток, располагающихся парами, может изменяться. При этом такие клетки могут взаимно отдаляться, а потом вновь сходиться, так открывается и закрывается устьице.

 

 

Строение устьица

 

 

Как уже говорилось выше, комплекс устьица состоит из защитных клеток, содержащих хлоропласты, и около 2-4 клеток без хлоропластов. При этом стенки этих клеток имеют неравномерную толщину и выделяются бобовой формой. Устьичная щель открывается, когда замыкающие клетки в эпидерме насыщает вода, и возникает потребность вывести излишки воды, дать ей испариться, и когда вода отходит из этих клеток, устьичная щель закрывается.

 

По этим щелям из растения выходят не только испаряющаяся вода, но и другие газообразные вещества, включая углекислый газ как продукт дыхания, а также кислород как продукт фотосинтеза. И наоборот, через устьичные щели в лист поступает воздух, который направляется в сторону сердцевины листа. Устьица могут закрыться в сухих и жарких условиях, когда есть явная нехватка воды, так растение предотвращает чрезмерное испарение воды и иссушение листьев и других своих органов, а водяные пары задерживаются в межклетниках губчатого слоя паренхимы.

 

 

Основная ткань листа

 

 

Если эпидерму с устьицами можно называть кожицей листа, то мезофилл (или паренхима) являются основной тканью листа. Как уже было указано выше, у многих видов растений основная ткань состоит из двух слоёв — палисадного и губчатого слоёв. Другое название — столбчатая и губчатая ткань.

 

 

Столбчатая ткань

 

 

Верхний слой паренхимы, именуемый также столбчатой тканью, образован плотно прижатыми друг к другу клетками вертикальной цилиндрической формы (отсюда и название ткани). Столбчатая ткань располагается непосредственно под эпидермой, но именно на обращённой к солнцу стороне листа (а таковой чаще всего является верхняя сторона). Все клетки столбчатой ткани обладают тонкой оболочкой, цитоплазмой и ядром, вакуолью и, что самое главное, хлоропластами, ведь именно столбчатая ткань осуществляет фотосинтез.

 

 

Тем более, что хлоропластов в столбчатой ткани в разы больше, нежели в губчатой. Именно благодаря хлоропластам клеток столбчатой ткани лист приобретает зелёный цвет. Между этими цилиндрическими клетками, тем не менее, есть небольшие промежутки, через которые проходит поглощаемый углекислый газ, а ещё поддерживается капиллярная передача воды. Столбчатая ткань может быть из нескольких слоёв клеток в листьях, что эффективнее всего используют свою поверхность для поглощения энергии солнечного света. Те же листья, что расположены в тени и ближе к земле, а также старые листья имеют лишь однослойную столбчатую ткань.

 

 

Губчатая ткань

 

 

Нижний слой паренхимы, именуемый губчатой тканью, примыкает к кожице нижней стороны листа. Как следует из названия, эта часть основной ткани листа в разы более рыхлая. Её клетки округлые, между ними есть очень развитая система межклетников, которые и соединены друг с другом, и имеют выход на поверхность через устьица. Из-за межклетников внутренняя поверхность губчатой ткани довольно обширна. В отличие от ответственной за фотосинтез столбчатой ткани губчатая ответственна, прежде всего, за газообмен, ведь в межклетниках содержится воздух (и содержащийся в нём кислород), а ещё за транспирацию, ведь межклетники задерживают до нужного момента водный пар. В межклетниках содержится и поступивший в лист через устьица углекислый газ в ходе фотосинтеза.

 

 

Проводящая ткань

 

 

Основной тканью является и проводящая ткань. Именно через неё проходит система жилок, проводящих пучков, созданных из проводящих тканей, коими являются луб и древесина. Именно по лубу передаются растворы сахара, синтезированные в листьях, по всему растительному организму. Клетки ситовидных трубок луба являются довольно вытянутыми, и они контактируют друг с другом короткими сторонами.

 

Там, в местах их соприкосновения, есть отверстия, своеобразные шлюзы, по которым растворы сахара переходят из клетки в клетку. Эти ситовидные трубки пригодны для того, чтобы переносить органические вещества по всем концам растения — к частям стебля, цветкам, корням, снова к листьям. К боковым стенкам ситовидных трубок примыкают клетки-спутницы размером поменьше.

 

Вода и растворённые в ней минеральные вещества и микроэлементы движутся в листе по сосудам. В листья они попадают после того, как их поглотили из почвы корни, оттуда они проникают во все части надземного побега растения. Листовые жилки состоят из волокон, в основе которых лежит множество длинных клеток, у которых заострённые кончики и толстая одревесневшая оболочка. Вокруг крупных жилок может быть механическая ткань, которая из клеток волокон состоит полностью.

 

Жилки осуществляют транзит веществ по обоим направлениям. Как по ним от листьев к остальным частям растения переносятся органические сахара, так и от корней к листьям в том числе по этим же жилкам происходит перенос воды и минеральных веществ. Правда, нужно уточнить, что из листа движение осуществляется по ситовидным трубкам, а вот в лист растворы переносятся по сосудам древесины.

 

 

Взаимосвязь внутреннего строения листа и его основной функции

 

 

Если подытожить всё то, о чём было указано выше, можно проследить определённую взаимосвязь между строением листа и функцией.

 

Так, входящая в состав мезофилла столбчатая ткань, являющаяся верхней его частью и примыкающая к эпидерме верхней стороны листа, содержит, вероятно, самое большое количество хлоропластов в листе. И это напрямую связано с тем, что именно верхняя сторона листа лучше всего развёрнута к солнцу и принимает наибольшее количество энергии солнца, преобразуемой в энергию для формирования органических сахаров. И чем более открыт к солнцу лист, тем толще и многослойнее столбчатая ткань.

 

Губчатая же ткань хоть и не принимает активное участие в фотосинтезе, но и не отстранена от этого процесса в принципе, ведь поглощаемый углекислый газ и выделяемый кислород попадают в межклетники, которых очень много в губчатой ткани. Не менее полезна губчатая ткань и при газообмене, ведь туда через устьица проникает воздух, которым дышит растение, из него всасываются нужные для жизнедеятельности газы и выводится углекислый газ. При транспирации в межклетниках сохраняются пары воды и, когда для этого складываются условия, выводятся в окружающую среду.

 

Жилки же прекрасно подходят для транзита одних веществ от листьев в другие части растительного организма, и других веществ, поглощённых корневой системой, к листьям. А прозрачный наружный слой эпидермы полезен не только при защите внутренней среды листа от агрессивного воздействия микроорганизмов и наружной среды в целом, но и для облегчения проникновения солнечного света в лист. Устьичные щели же являются удобным каналом поступления одних газов в лист и выведения из растения других газов, равно как и прекрасно подходят для регулирования этих процессов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика Adblock
detector