TRACHEIDAI: VIETA, SAVYBĖS IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA

Kad tracheids yra pailgos ir jų galuose duobes ląstelių, kraujagyslių augalai, funkcija kaip vamzdynai pervežti vandenį ir mineralinių druskų ištirps. Tarp tracheidų porų esančios duobės-duobės kontaktinės vietos leidžia praleisti vandenį. Tracheidų eilutės sudaro nenutrūkstamą laidumo sistemą per augalus.

Tracheidai subręsta, tai yra ląstelės, turinčios labai pražilusias ląstelių sienas, todėl jos taip pat teikia struktūrinę paramą. Kraujagyslių augalai turi daug galimybių kontroliuoti savo vandens kiekį, nes turi ksilą, kurios dalis yra tracheidai.

Šaltinis: Dr. phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Vieta augale

Augaluose yra trys pagrindiniai audinių tipai: parenchima, turinti nespecializuotas ląsteles, su plonomis, negliaudytomis ląstelių membranomis; kollenchima su pailgomis atraminėmis ląstelėmis, su netaisyklingai sutirštėjusiomis ląstelių sienelėmis; ir sklerenchima su lignifikuotomis ląstelių sienelės atraminėmis ląstelėmis, kurių brandos metu nėra gyvų komponentų.

Sclerenchima gali būti mechaninė, turinti sklereidus (akmens ląsteles) ir medienos pluoštus, arba laidži, su tracheidais (be perforacijų, esančių visuose kraujagyslių augaluose) ir laidžiuosiuose induose (su perforacijomis jų galuose, daugiausia esančiuose angiospermėse). Tracheidai ir laidžiųjų indų elementai yra negyvos ląstelės.

Augalai turi dviejų tipų laidžiuosius audinius: ksilą, kuri iš dirvožemio neša vandenį ir mineralines druskas; ir phloem, kuris paskirsto cukrų, gautų fotosintezės metu.

Ksilemas ir flomelas sudaro lygiagrečius kraujagyslių pluoštus augalo žievėje. Ksilemą sudaro parenchima, medienos pluoštai ir laidžioji sklerenchima. Floemą sudaro gyvos kraujagyslių ląstelės.

Kai kuriuose medžiuose išskiriami vienmečiai augimo žiedai, nes pavasarį susiformavusios tracheidės yra platesnės nei vasaros.

charakteristikos

Šermukšnio augalo (Sambucus sp.) Skerspjūvis. Ksilemo indai ir trachėja. Paimta ir redaguota iš: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

1863 m. Carlo Sanio sugalvotas terminas „tracheidas“ reiškia formą, primenančią trachėją.

Paparčių, dviračių ir spygliuočių tracheidų storis yra 1–7 mm. Kamieninių sėklidžių kraštuose jie yra 1–2 mm ar mažesni. Priešingai, laidžios talpos (sudarytos iš daugybės laidžių indų elementų), būdingos tik angiosperms, gali būti beveik 1000 mm ilgio.

Tracheidinės ląstelės turi pirminę ir antrinę ląstelių sieneles. Antrinė siena išskiriama po to, kai susidaro pirminė siena. Todėl pirmasis yra vidinis antrojo atžvilgiu.

Celiuliozės pluoštai pirminėje ląstelės sienelėje yra atsitiktinai orientuoti, o antrinėje ląstelės sienoje - spiralės kryptimi. Todėl buvęs gali lengviau ištempti, kai ląstelė auga. Tai yra, antrasis yra griežtesnis.

Tracheidų pagyvintos ląstelių sienos turi skaliarines, žiedines, spiralines (arba spiralines), tinklines ar libriformines iškyšas. Ši savybė leidžia rūšis identifikuoti mikroskopiniu būdu.

Lignino sienelės, nepralaidžios medžiagai, neleidžia tracheidams ir laidiems indams prarasti vandens ar kenčia nuo embolijų, kurias sukelia oro patekimas.

Transporto funkcija

Vadinamoji „sanglaudos teorija“ yra priimtiniausias vandens ir druskos, esančios tirpale ksileme, judėjimo aukštyn paaiškinimas. Pagal šią teoriją vandens praradimas dėl lapų transpiracijos sukels įtampą skysčio stulpelyje, einančiame nuo šaknų iki šakų, kertant tracheidas ir laidžius indus.

Vandens praradimas dėl transpiracijos paprastai sumažins slėgį viršutinėje augalų dalyje, todėl vanduo, paimtas iš dirvožemio šaknų, gali pakilti per ksilės kanalus. Tokiu būdu prakaituotas vanduo būtų nuolat keičiamas.

Visa tai pareikalautų pakankamo įtempimo, kad vanduo pakiltų, ir kad skysčio kolonoje esanti rišamoji jėga palaikytų minėtą įtampą. 100 m aukščio medžiui būtų reikalingas 0,2 bar / m slėgio gradientas, kai bendra 20 barų rišimosi jėga. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad šios sąlygos yra įvykdytos gamtoje.

Tracheidų vidaus paviršiaus ir tūrio santykis yra daug didesnis nei laidžių indų elementų. Dėl šios priežasties jie adhezijos būdu apsaugo augalą nuo gravitacijos, nepriklausomai nuo to, ar yra prakaitavimas.

Mechaninė funkcija

Tracheidų lignifikacija užkerta kelią jų įsiskverbimui dėl neigiamo ksilemos hidrostatinio slėgio.

Dėl šio išlyginimo tracheidai suteikia didžiąją dalį medienos struktūrinės paramos. Kuo didesnis augalų dydis, tuo didesnis struktūrinės paramos poreikis. Dėl šios priežasties dideliuose augaluose tracheidų skersmuo paprastai būna didesnis.

Tracheidų standumas leido augalams įgyti statinį antžeminį įprotį. Tai lėmė medžių ir miškų atsiradimą.

Dideliuose augaluose tracheidai turi dvigubą funkciją. Pirmiausia reikia įpilti vandens į lapiją (pavyzdžiui, mažuose augaluose). Antrasis - struktūriškai sutvirtinti lapiją, kad ji atsispirtų sunkio jėgai, net jei sutvirtinimas sumažina ksilės hidraulinį efektyvumą.

Dėl stipraus vėjo ar snaigės veikiamos aplinkos, taip pat dėl tam tikros augalų struktūros, šakoms reikalingas didesnis atsparumas lūžiams. Dėl tracheidų padidėjęs medienos lignėjimas gali skatinti šių augalų sumedėjusių dalių ilgaamžiškumą.

Evoliucija

Tracheidų evoliucijos procesas, trunkantis daugiau nei 400 milijonų metų, yra gerai dokumentuotas, nes šių kraujagyslių ląstelių kietumas, atsirandantis dėl lignifikavimo, skatina jų išsaugojimą kaip fosilijas.

Sausumos florai evoliucionuojant geologiniu laiku, tracheidai patyrė dvi adaptacines tendencijas. Pirmiausia, jie padidino vandens ir maistinių medžiagų transportavimo efektyvumą. Antra, jie buvo paversti pluoštais, kad suteiktų struktūrinę paramą didesniems ir didesniems augalams.

Laidžiųjų indų elementai įgyja jiems būdingą perforaciją vėlyvojoje ontogenezijoje. Ankstyvajame vystymosi etape jie primena tracheidus, iš kurių jie išsivystė.

Gyvuose ir iškastiniuose gymonospermose bei primityviuose dviskilčiuose (Magnoliales) tracheidai turi duobes su skaliariniais kraštais. Evoliucijos į sudėtingesnes augalų grupes metu tracheidai su skaliariniais kraštais sukėlė žiedinius kraštus. Savo ruožtu pastarasis sukėlė libriforminius pluoštus.

Ksilemas

Ksilema kartu su floimu sudaro audinius, kurie sudaro kraujagyslių augalų kraujagyslių sistemą. Ši sistema yra gana sudėtinga ir atsakinga už vandens, mineralų ir maisto laidumą.

Kol ksilemas neša vandenį ir mineralus iš šaknies į likusį augalą, floemas neša maistines medžiagas, pagamintas fotosintezės metu, iš lapų į likusį augalą.

Ksilemą daugeliu atvejų sudaro dviejų tipų ląstelės: tracheidai, laikomi primityviausi, ir kraujagyslės elementai. Tačiau patys primityviausi kraujagyslių augalai trachėjos aptinka tik ksileme.

Vandens srautas per tracheidus

Tracheidės išdėstomos augale taip, kad jų duobės būtų puikiai suderintos tarp gretimų tracheidų, kad būtų galima tekėti tarp jų bet kuria kryptimi.

Kai kurių rūšių ląstelių sienelės sutirštėja duobių kraštuose, todėl sumažėja jų angos skersmuo, taip sustiprinant tracheidų jungtį ir taip pat sumažinant vandens ir mineralų, kurie gali praeiti pro juos, kiekį. Šios rūšies duobės vadinamos areolate duobėmis.

Kai kurios angiosperms rūšys, taip pat spygliuočiai, turi papildomą mechanizmą, leidžiantį reguliuoti vandens tekėjimą per areolato duobes, pavyzdžiui, struktūros, vadinamos toru, buvimą.

Toros yra ne kas kita, kaip duobės membranos sutirštėjimas to paties centrinio ploto lygyje ir veikia kaip vandens ir mineralų praleidimo tarp ląstelių valdymo vožtuvas.

Kai bulius yra duobės centre, srautas tarp tracheidų yra normalus; tačiau jei membrana juda link vienos iš jos pusių, „torus“ blokuoja duobės angą, sumažindamas srautą arba visiškai kliudydamas.

Duobių rūšys

Paprasta

Jų kraštuose nėra sustorėjimų

Išskirtos

Jie atspindi tracheido ir gretimo tracheido duobių kraštus.

Semiareoladas

Vienos ląstelės duobių kraštai yra sustorėję, bet gretimos ląstelės - ne.

Areoladas su buliu

Kaip jau minėta, spygliuočių ir kai kurių angipermedžių areolate duobėje yra centrinė tora, padedanti reguliuoti vandens ir mineralų tekėjimą.

Aklas

Galų gale tracheido duobė nesutampa su gretimos kameros duobe, kuriai šioje srityje nutraukti vandens ir mineralų tekėjimą. Tokiais atvejais mes kalbame apie aklą ar nefunkcinę duobę.

Spygliuočių (Pinus sp.) Medienos tangencija. Trachėja ir kitos struktūros. Paimta ir redaguota iš: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Sporto salėse

„Gnetophyta“ gimnastikos peripetijoms, be kitų aspektų, būdinga pristatyti ksilemą, sudarytą iš tracheidų ir indų ar trachėjų, tačiau likusiose gimnastikos peripetijose trachėjos yra tik kaip laidumo elementai.

Gimnastikos periferijos paprastai turi ilgesnius tracheidus nei angiosperms, jos taip pat yra areolate tipo su toru. Spygliuočių antrinės ksilės svorį ir tūrį sudaro daugiau kaip 90% tracheidų.

Tracheidų formavimasis spygliuočių antrinėje ksilume vyksta iš kraujagyslių kampio. Šį procesą galima suskirstyti į keturias fazes.

Ląstelių dalijimasis

Tai mitozinis padalijimas, kuriame po branduolio padalijimo į du dukterinius branduolius pirmoji susidariusi struktūra yra pirminė siena.

Ląstelės pailgėjimas

Po visiško ląstelių dalijimo, ląstelė pradeda ilgėti. Prieš pasibaigiant šiam procesui, prasideda antrinės sienos formavimas, kuris prasideda nuo ląstelės centro ir didėja viršūnės link.

Celiuliozės matricos nusėdimas

Ląstelės celiuliozės ir hemiceliuliozės matrica nusėda skirtinguose sluoksniuose.

Lignifikacija

Celiuliozės ir hemiceliuliozės matrica yra įmirkyta ligninu ir kitomis panašaus pobūdžio medžiagomis, sudarančiomis paskutinę tracheidų brendimo fazės stadiją.

Angiospermose

Tracheidai yra visų kraujagyslių augalų ksimele, tačiau angiospermose jie yra mažiau svarbūs nei gimnastikospermose, nes jie turi funkcijas su kitomis struktūromis, vadinamomis kraujagyslių ar trachėjos elementais.

Angiospermo tracheidai yra trumpesni ir plonesni nei gymnosperm tracheidai, be to, niekada neturi bulių duobių.

Angipermio trachėjos, kaip ir tracheidos, sienose yra duobių, jos miršta sulaukusios brandos ir praranda protoplastą. Tačiau šios ląstelės yra trumpesnės ir iki 10 kartų platesnės nei tracheidos.

Trachėjos praranda didžiąją dalį savo ląstelių sienelės, būdamos apčiuopiamos, palikdamos perforavimo plokšteles tarp gretimų ląstelių ir taip sudarydamos ištisinį kanalą.

Trachėjos gali pernešti vandenį ir mineralus daug greičiau nei tracheidai. Tačiau šias struktūras labiau blokuoja oro burbuliukai. Jie taip pat yra jautrūs nušalimams žiemos sezonu.

Nuorodos

Beck, CB 2010. Įvadas į augalų struktūrą ir raidą - augalų anatomija XXI amžiuje. Cambridge University Press, Kembridžas.
Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Augalų biologija. WH Freeman, Niujorkas.
Gifford, EM, Foster, AS 1989. Kraujagyslių augalų morfologija ir evoliucija. WH Freeman, Niujorkas.
Mauseth, JD 2016. Botanika: įvadas į augalų biologiją. Jones & Bartlett mokymasis, Burlingtonas.
Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Mechaninis tracheidų sutvirtinimas kenkia spygliuočių ksilės hidrauliniam efektyvumui. Augalas, ląstelės ir aplinka, 1618–1628, 29.
Rudall, PJ Žydinčių augalų anatomija - įvadas į struktūrą ir vystymąsi. Cambridge University Press, Kembridžas.
Schooley, J. 1997. Botanikos įvadas. „Delmar“ leidykla, Albanis.
Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Dydis ir funkcija spygliuočių tracheiduose ir angiospermo induose. „American Journal of Botany“, 93, 1490–1500.
Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Įvadinė augalų biologija. McGraw-Hill, Niujorkas.
Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Augalų evoliucija. „Oxford University Press“, Oksfordas.

TRACHEIDAI: VIETA, SAVYBĖS IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025