基本组织

地面组织系统由地面组织产生分生组织它由三个简单的组织组成:薄壁组织、粗角组织和厚壁组织图5).每个简单组织的细胞与它们各自的组织具有相同的名称。

薄壁组织,通常是最常见的研磨组织,其名称来源于希腊语帕拉,意思是在旁边,和egchnma,意思是罐子里的东西(字面上,倒在旁边的东西),表明它无处不在的大自然遍布植物的身体。它形成了,例如皮质而茎髓内的光合组织层表皮叶(叶肉),根的皮层,果实的果肉,和胚乳的种子。薄壁组织组成比较简单,未分化薄壁组织细胞.在大多数植物中,代谢活动(如呼吸、消化和光合作用)发生在这些细胞中,因为它们不像植物体内许多其他类型的细胞那样保留着它们的活性原生质体(细胞质、细胞核和细胞器)来执行这些功能。

薄壁细胞能够细胞分裂即使他们已经做到了有区别的变成成熟的形式。因此,他们可以产生不定芽和根在一定的距离顶端分生组织在嫩枝和根的尖端。薄壁细胞也能够在适当的条件下进一步分化成新的细胞类型,如创伤后。(有关组织二次生长过程中树皮发育的信息,见下文维管组织)。薄壁细胞分泌活跃,光合作用,以及食物储存(尤其是多肉的水果)。它们有很大的液体填充液泡维持细胞膨胀;例如,当一株植物枯萎时,这是因为薄壁细胞中的液泡失去了水分而变得弛缓性.因此,薄壁组织也在植物的支持中起作用。然而,薄壁细胞没有次级细胞细胞壁在成熟时,因此保持柔韧和能够伸长。

前质细胞淀粉含有实质细胞,其细胞壁已内衬木质素的茎叶子花属紫茉莉科).一种特殊类型的薄壁细胞,称为传递细胞,参与了溶质通过细胞间转移的短距离运动。转移细胞与叶脉、茎脉及许多生殖部位有关联。

厚角组织组织(图5)由胶原细胞组成,这些细胞也保留了原生质体。它们与薄壁组织密切相关,尽管它们有厚厚的沉积纤维素在它们的原代细胞壁中,两种类型经常在一些区域内融合连续性

丹尼斯·威廉·史蒂文森

粗角组织主要存在于茎皮层和叶中。对于许多草本植物,尤其是在发育的早期阶段,它是主要的支持组织。在发生二次生长的植物中,粗角组织只是暂时有功能,并随着木质组织的发育而被粉碎。长角位于外围茎的表皮组织下的。它可以形成一个完整的圆柱体,也可以以离散的股状出现构成茎脊:植物茎和其它支撑结构的脊和角度

厚角细胞,内多边形横截面,比薄壁细胞长得多。组织的强度来自细胞壁的增厚和细胞的纵向重叠和互锁。并不是所有细胞的壁都是均匀厚的,增厚主要发生在细胞角的纵向条上,在切线上(即,外部,朝向细胞的方向)阀杆(外)细胞的表面,或围绕细胞之间的空间相邻细胞。凹坑存在于细胞壁上,为细胞间通信提供了一种机制。厚角组织的一个重要特征是它具有极强的可塑性——细胞可以扩展,从而适应器官的生长。由于胶原细胞在成熟时是活的,当分生组织活动恢复时,如形成软木形成层或对损伤作出反应时,这些增厚可能会减少。

厚壁组织组织(图5),由厚壁组织细胞它们通常在成熟时死亡(即失去原生质体)。它们的特点是含有非常厚,坚硬的副壁内衬木质素;因此,厚壁组织为植物体提供额外的支撑和力量。

厚壁细胞的两种主要类型是石细胞和纤维。巩膜的形状和大小不同,可能有分支。在美国很常见种子外套和坚果壳。硬壳除了为各种植物器官提供一些内部支撑外阻止干燥:硬种子(如豆类)的干燥,并阻止某些叶子的食草性

纤维是细长的细胞,长度是宽度的许多倍。它们是高度木质化的细胞,端壁呈锥形(斜)。纤维的侧壁通常很厚,以至于细胞的中心(管腔)经常被堵塞。纤维有很大的抗拉强度同时也有弹性。这些特性在大型草本植物的茎和许多单子叶植物(如棕榈树)的叶的灵活支撑中具有重要意义。叶纤维是马尼拉麻,或马尼拉麻(穆萨textilis芭蕉科),剑麻龙舌兰sisalana;芦笋科),以及许多其他纤维制品。纤维分布在植物的各个部位,在维管组织中尤其常见(见下文).

Martin Huldrych Zimmermann 丹尼斯·威廉·史蒂文森

维管组织

运输过程的演变

水和营养物质通过植物的传导组织(木质部和韧皮部)流动,就像血液在动物体内分配营养物质一样。这个内部循环,通常称为运输它存在于所有维管植物中,甚至是最原始的维管植物。

运输过程在植物中的重要性随着多细胞植物的进化变得越来越大,它们的组织获得了专门的功能。随着陆地植物的发展,长途运输起了重要作用;碳水化合物不仅要从形成它们的器官(叶子)运输到其他部位,如生殖器官(花和果实)、茎和根,而且水和矿物质也必须运输到叶子,而叶子不是浸泡在水里(像大多数原始的无维管植物那样),而是在相对干燥的空气中环境.高度发达的陆地植物有两种专门用于长距离运输的组织木质部韧皮部.水和溶解的矿物质营养物质在木质部上升,例如橡木或者松树),光合作用的产物,主要是糖,从叶子转移到韧皮部(树的内部树皮)的其他植物部位。

进化中的陆地植物不仅面临着运输的问题,还面临着支撑自身重量的问题。水生植物由他们的浮力在水中和不需要刚性杆;浮选装置如充气装置气孔细胞间隙使它们直立,使它们能够向水面生长,并获得足够的阳光进行光合作用。在陆地上,植物需要刚性的、自我支撑的结构;这种结构,木质部,由微小的刚性管道组成,水和溶解的矿物质营养物质可以通过这些管道流动。阀杆内管的刚性足以使其自我支撑。

陆地植物从土壤中吸收水分土壤通过根;有些例外,比如一些生长在干燥土壤中的沙漠植物附生植物它们生长在树冠上,依靠适应使它们能够从空气中获取水分。因此,在大多数植物中,水分通过木质部(木本茎组织的微小毛细血管)上升到植物的所有部位,但主要是进入叶片,从叶片中蒸发到空气中。通过这种方式,矿物质养分从土壤转移到地上所有的植物部位。

生活在潮湿环境中的植物,如小而原始的苔藓而且苔类它们没有发育良好的木质部,而是有类似的叫做水螅的细胞,这种细胞缺乏真正的木质素。同样,水生植物从陆地回到水生栖息地进化木质部减少;这些已经适应水生环境的植物不是木质的,因为它们既不需要导水组织,也不需要自我支撑的结构。另一方面,高大的陆地植物如葡萄树,藤本植物拥有最发达的长途运输系统。藤本植物和藤本植物与树木的不同之处在于,它们的木质部主要用于导水;在很大程度上,它们依赖于其他植物的支持。某些葡萄树很长(几百米),有非常发达的组织来运输水和营养物质。

构成植物干重的大部分物质是酸结果光合作用,将光能转化为化学能用于合成有机物质的二氧化碳植物从土壤中吸收的空气和水,在光合作用中被利用,光合作用主要发生在绿色植物的部分,尤其是叶子。由于植物不断地或周期性地脱落叶子,但体积仍在增加,很明显,许多光合作用产物必须从叶子中被输送到植物的所有其他部位;这个过程主要发生在韧皮部。

木质部和韧皮部的功能是在17世纪发现血液循环之后被发现的。到19世纪初,人们已经确定,水从根通过木质部上升到叶片,光合产物通过韧皮部下降。现在被称为进行了捆绑实验,从木本植物上取下一圈树皮。束带或环响不会立即干扰木质部中水分的向上运动,但它确实会中断韧皮部的运动。在一些植物中,手术切除韧皮部是困难的;在这种情况下,韧皮部可以用蒸汽杀死(蒸汽捆扎)。木质部的传导通常不受这种处理的影响,因此可以很容易地区分两种运输组织的运动。然而,捆绑实验并非完全万无一失。问题是矿物质营养素是否可以提升韧皮部说明了可能遇到的各种困难。在有束带的植物中,到达叶片的矿物质营养成分要比没有束带的植物少得多。从这一观察结果可以得出结论,一些营养物质在未捆扎树木的韧皮部上升;然而,捆扎会阻碍糖流入根部。根因此挨饿,吸收更少的矿物质营养;因此,带带植物叶片中矿物质营养物质流动的减少可以被解释为次要效应。

运输结构基础

植物细胞有两个特征明显不同于植物细胞动物细胞。在植物细胞中原生质体,或活的物质细胞,包含一个或多个液泡,是含有水细胞的囊泡sap.植物细胞周围也有一层相对坚韧但有弹性的壁。水进入液泡通过渗透(即,水穿过膜的运动,从水浓度较高的区域进入通常含有水的低浓度区域溶解物质(如细胞内部)使原生质体膨胀,从而使细胞壁膨胀,直到细胞壁的弹性反压力平衡了内部压力。细胞壁之间和细胞壁内部的空间足够大,允许水在所有细胞周围流动。可供自由水流的空间叫做质外体。星浆中的水起源于并含有它们所吸收的营养物质。营养物质通过外细胞质膜(质膜)进入细胞。

细胞的大部分代谢活动——生命系统的化学反应——都发生在原生质体内。物质可以通过邻近细胞之间的细胞质连接进入原生质体(胞间连丝)或通过需要能量和一组类酶的主动运输机制化合物被称为透性酶.胞间连丝可以穿透邻近的细胞壁原矿田。此外,一些物质从细胞外进入原生质,并通过需要能量的过程运输到另一个细胞的原生质。

细胞到细胞的转运发生在所有植物中,但这是一个缓慢的过程;高等植物进化出专门的组织,木质部和韧皮部,用于快速长距离运输。木质组织,木质部,含有高度特化的细胞,用于水传导。细胞很长,由坚固的木质(木质化)壁加强;它们的原生质体分解溶解在细胞壁生长完成后,使整个细胞内部都可用于快速的水传导。换句话说,木质部的导水细胞在起作用时是死亡的。更原始的松柏木质部主要由梭形细胞组成很多,直径约0.04毫米(0.0016英寸),长度约3毫米(0.12英寸)。开花植物的木质部更加专业化,在进化过程中,木质部的机械功能和导水功能已经分离。管胞,一种原始的传导细胞,已经进化成具有机械强度的纤维船只用于水的传导,尤其是被子植物。容器元素是在某些植物中宽度可达0.5毫米(0.02英寸)的桶状细胞。元素首尾相连;它们的端壁部分或全部溶解,成排的细胞因此形成了长达数米的长毛细血管(管)。这些管子是血管。

因此,许多长度有限的导管提供了一定的防止损伤的保护——也就是说,由于木质部中的水压通常远低于零(即,水处于张力之下),空气会被吸入任何受伤的木质部导管,并立即扩散到整个木质部,但不能通过潮湿的孔膜进入未受伤的单元。因此,伤害局限于受伤的单位,不容易扩散。此外,导电单元越小,损伤范围越小。拥有大型高效容器的工厂要多得多脆弱的以伤害为例,是显而易见的,从脆弱的榆树,其中有较大的血管,以荷兰榆树病,其中水分传导血管受到甲虫活动和真菌生长的损伤。总的来说,效率较低但更安全的针叶木材和效率较高但更脆弱的开花植物木材在进化过程中都取得了成功。两组都有非常高的树,例如,红杉资本在针叶树和桉树在开花植物中。

韧皮部的导电元件经历了与木质部相似的进化变化。针叶树的传导元素,称为细胞,在形状和相似。然而,它们没有木质壁,即使它们的细胞质可能高度特化,细胞通常在发育过程中失去细胞核,它们也能在功能成熟时存活。在开花植物中,韧皮部中的导电元件叫做韧皮部筛的元素并由筛细胞和筛管成员后者的不同之处在于有一些筛区专门为筛板(通常在端壁)。筛管构件首尾相连,形成筛管,名派生的从筛状的端壁,食物从一个细胞传递到下一个细胞。筛元几乎总是伴随着特殊的伴生细胞,这些细胞被认为在一定程度上控制着无核导电细胞的代谢。

Martin Huldrych Zimmermann