9.3: Анатомія листя
- Page ID
- 6766
Мезофітна анатомія листя
Переглянути підготовлений слайд листа ранункулюса. Це невелике трав'яниста квітуча рослина частіше називають жовтець. Він росте в багатьох середовищах, але, як правило, віддає перевагу затіненим, прохолодним плямам з великою кількістю вологи. Це хороший приклад «стандартного» листа, спеціально не пристосованого ні до вологого, ні до сухого середовища. Цей вид рослини називають мезофітом (мезо - означає середнє, -фіт означає рослина), що віддає перевагу помірним кліматичним умовам.
Зовнішній шар клітин як на верхній, так і на нижній поверхні листа - це епідерміс. Чи можете ви виявити будь-які пори (прогалини) в епідермісі? Ці пори називаються продихами і дозволяють вуглекислому газу (\(\ce{CO2}\)) потрапляти в лист для фотосинтезу. Кисень (\(\ce{O2}\)), який виробляється при фотосинтезі як продукт життєдіяльності, виділяється через продихи. Третій газ, водяна пара (\(\ce{H2O}\)), також вислизає через продихи, хоча це має як сприятливий, так і згубний вплив для рослини.
Подивіться на обидві сторони стоми (це особлива версія продихів), щоб побачити флангові охоронні клітини. Ці клітини регулюють відкриття та закриття стоми, або надуваючи та відкриваючи, коли в листі високий вміст води, або руйнуючи та закриваючи стому, коли вміст води в листі низький. Це запобігає виходу водяної пари з рослини, якщо в ній занадто мало води. Однак він також перешкоджає\(\ce{CO2}\) потраплянню, зупиняючи утворення цукрів у рослині та скорочуючи його джерело енергії. Потік водяної пари з листа допомагає витягувати воду вгору з коренів, див. Лабораторія 5а для повного опису транспірації.
Під верхнім епідермісом знаходиться шар витягнутих клітин, повних хлоропластів. Це частокіл мезофіл, який спеціалізувався на захопленні вхідного сонячного світла, обертаючи хлоропласти до верхньої частини листа, а потім дозволяючи їм регенерувати, циклюючи їх до центру листа. Трохи нижче частокілу мезофіла знаходиться губчастий мезофіл. Губчастий мезофіл сповнений повітряних кишень (звідси і назва губчастий), які дозволяють\(\ce{CO2}\) переміщатися в лист до частоколу мезофілу, а також дозволяють кисню дифузіювати з частоколу мезофілу через губчастий мезофіл і виходити з продихів.
Ви можете побачити кола щільно упакованих клітин, які обидва забарвлюють інший колір, ніж клітини мезофілу, а також мають різну організаційну структуру. Це вени судинної тканини, що проходять крізь лист. Ксилема знаходиться зверху, фарбуючись інакше, ніж інші клітини через її здеревілих вторинних стінок. Флоема знаходиться на дні пучка, підтримується скупченням волокон (склеренхіма), які збільшують структурну підтримку вен. Ксилема транспортує воду та розчинені мінерали від коренів до листа, тоді як флоем транспортує цукру, виготовлені в листі, в інші регіони рослини.
Намалюйте поперечний переріз мезофітного листа, позначивши кожну структуру або тканину своєю назвою та функцією. Подумайте про спрощення зображення для використання як простий орієнтир.
У листі, який ви переглядаєте, чи є більше продихів на верхньому чи нижньому епідермісі? Чи можете ви придумати будь-які причини, чому це може бути?
Яким чином структура губчастого мезофілу сприяє його функції?
Гідрофітні адаптації листя
Гідрофіти (гідро- означає вода) - рослини, пристосовані до вирощування у воді. Будова гідрофітного листа відрізняється від мезофітного листка через селективний тиск у навколишньому середовищі — вода рясна, тому рослина більше турбується про перебування на плаву та запобігання травоїдності.
Спостерігайте за підготовленою гіркою гідрофіта, такого як німфея, яку зазвичай називають латаття. Відзначають тонкий епідермальний шар і відсутність продихів в нижньому епідермісі. У губчастому мезофілі є великі кишені, де може потрапляти повітря. Цей тип тканини паренхіми, що спеціалізується на уловлюванні газів, називається аеренхімою. Шукайте гостро виглядають, розгалужені клітини, що проходять мезофіл листа. Вони будуть фарбуватися по-різному від клітин паренхіми, оскільки вони мають товсту вторинну стінку. Ці клітини склеренхіми називаються астросклерейдами і забезпечують структурну підтримку листа, а також профілактику травоїдних.
Чому на нижньому епідермісі листа німфеї відсутні продихи?
Намалюйте поперечний переріз листа Німфеї, позначивши кожну структуру або тканину своєю назвою та функцією.
Ксерофітні адаптації листя
Ксерофітні (ксеро- означає сухі) рослини пристосовані до сухих умов. Каліфорнія - чудове місце для перегляду ксерофітних рослин завдяки тривалому сухому сезону, який також відповідає найтеплішому сезону. Якщо ви з Каліфорнії, це може здатися абсолютно нормальним. Однак в більшості інших місць теплий сезон збігається з вологим сезоном, набагато легше орієнтуватися в кліматі рослинам. Збіг сухих і теплих сезонів відбувається в 5 різних регіонах світу, все на західному узбережжі їх континенту і все у вузькій широтній смузі між 30-60 градусів по обидва боки екватора. Цей тип клімату названий на честь одного з цих 5 регіонів — Середземномор'я.
Теплі до гарячих температур викликають підвищене транспірація. Сухі умови мають однаковий ефект, подвоюючи водний стрес на рослини в середземноморському кліматі, де одночасно тепло і сухо.
Сосни
Сосни еволюціонували в період історії Землі, коли умови ставали все більш сухими. Хвоя сосни має безліч пристосувань для боротьби з цими умовами.
- Епідерміс листа здається більш ніж одним клітинним шаром товщиною. Ці наступні шари епідермісоподібної тканини під єдиним зовнішнім шаром справжнього епідермісу називаються гіподермою (гіпо- значення під, дерма означає шкіру), яка пропонує більш товстий бар'єр і допомагає запобігти втраті води.
- Сам епідерміс зовні покритий товстим шаром воску під назвою кутикула. Оскільки воски гідрофобні, це також допомагає запобігти втраті води через епідерміс.
- Продихи, як правило, затонулі, відбуваються всередині гіподерми замість епідермісу. Затонулі продихи створюють кишеню повітря, яка захищена від потоку повітря через лист і може допомогти підтримувати більш високий вміст вологи.
- Є два пучки судинної тканини, вбудовані в область клітин, яка називається трансфузійною тканиною. Тканина переливання і судинні пучки оточені чітким шаром клітин, званих ендодермісом (так само, як в корені, але не суберізованим).
- Нарешті, загальна форма листа дозволяє максимально зменшити втрати води, зменшуючи відносну площу поверхні, приймаючи більш круглу форму, на відміну від більш плоскої. Таке низьке співвідношення площі поверхні до обсягу характерно для ксерофітів.
Дотримуйтесь підготовлену гірку поперечного перерізу соснової голки. Дивні, інвагіновані клітини між гіподермою і ендодермісом є мезофіл. Намалюйте в іншій половині соснової голки вище. Визначте та позначте структури, що беруть участь у затримці води.
Примітка
Є кілька каналів, які виглядають великими, відкритими колами в поперечному перерізі листа. Це смоляні канали. Клітини, що вистилають їх, виділяють смолу (липкий матеріал, який виділяють хвойні дерева, часто називають смолою), яка містить сполуки, токсичні для комах та бактерій. Коли сосни еволюціонували, Земля не тільки ставала сухою, але комахи еволюціонували і розмножувалися. Ці смоляні канали не є особливостями, які допомагають рослині пережити сухі умови, але вони допомагають запобігти травоїдності. На додаток до профілактики травоїдних, смола може допомогти закрити рани та запобігти зараженню в місцях рани.
Олеандр
Олеандр (Nerium oleander) - ще одна рослина, яка спеціально пристосувалася до пережити посушливі умови, можливо, рідна для Середземномор'я, хоча його точне походження невідоме. Олеандр також має захисні сили проти травоїдних, роблячи всю рослину надзвичайно токсичною навіть для людини.
Замість затонулих продихів епідерміс в олеандрі заглиблюється і створює кишеню, яка вистелена трихомами. Продихи розташовані біля основи цих кишень, званих устьинними криптами. Трихоми допомагають захоплювати випаровується вологу і підтримувати відносно вологе середовище навколо продихів. Ці устьинні склепи розташовані лише на нижній стороні листя, де вони відчувають менше впливу сонця і, отже, менше транспірації. Верхній епідерміс вільний від продихів і замість цього покритий товстою кутикулою.
На зображенні нижче показаний крупний план верхнього епідермісу. Що це за товстий шар поверх епідермісу? Як це порівнюється з тим же шаром у мезофітного листа?
Дотримуйтесь підготовленого слайда поперечного перерізу листа неріума. Намалюйте та позначте структури, згадані в пункті вище, а також будь-які додаткові функції, які ви бачите з опису ксерофітних пристосувань у сосен.
Які пристосування поділяють сосни та олеандр? Які особливості, виявлені в сосновому листі, відсутні в листі олеандра?
Кукурудза
Кукурудза (Zea mays) не обов'язково є ксерофітом, але вона пристосована для боротьби з високими температурами. Одна з цих адаптацій, фотосинтез типу С4, буде висвітлена в лабораторії фотосинтезу. Той, який ви визначите, - це те, що дозволяє листу змінювати кількість відкритої площі поверхні. Коли волога рясна, листя кукурудзи повністю розширені і здатні максимізувати фотосинтез. Коли вологість обмежена, листя скочуються всередину, обмежуючи як втрати вологи, так і фотосинтетичну здатність. Це досягається наявністю булиформних клітин у верхньому епідермісі. Ці скупчення збільшених клітин набрякають водою, коли є велика кількість води. У міру зменшення вмісту води в рослині ці клітини зморщуються, внаслідок чого верхній епідерміс скручується або згортається всередину в цих точках. Це пристосування до впливу сонця можна знайти і в багатьох інших травах (кукурудза входить до складу Poaceae, сімейства трав'яних).
Дотримуйтесь підготовлену гірку поперечного перерізу листа Zea mays. Шукайте скупчення збільшених клітин у верхньому епідермісі. Позначте Bulliform клітинки на зображенні вище.
Чому в нижньому епідермісі також немає буллиформних клітин? Що трапиться з листом з бульліформними клітинами з обох сторін?
Де знаходяться продихи на листку Зеа Мейс?