МЕДИЦИНСКАЯ БОТАНИКА - А.Г. Сербин - 2003

РАЗДЕЛ 1. АНАТОМИЯ

ВЕГЕТАТИВНЫЕ ОРГАНЫ

СТЕБЕЛЬ

Стебель — осевая, опорная часть побега, образующаяся из зародышевого стебелька, обладающая неограниченным верхушечным ростом и положительным гелиотропизмом. Стебель связывает надземные и подземные органы; удерживает в пространстве всю надземную массу; обеспечивает передвижение восходящего и нисходящего токов веществ; ассимилирует, пока зеленый; запасает питательные вещества; участвует в вегетативном размножении. Стебель метамерен, т. е. состоит из повторяющихся частей — узла с листьями, почками, побегами и междоузлия. В стебле скелетно-проводящая система сложнее, чем в корне. Первичное анатомическое строение стебля появляется в конусе нарастания на уровне зачатков листьев — примордиев, где закладывается прокамбий. После смены прокамбия камбием формируется вторичное анатомическое строение. У сформировавшихся стеблей строение разнообразно, но специфично для конкретных систематических групп (однодольных, двудольных, голосеменных, папоротникообразных) и жизненных форм (травянистых, древесных), своеобразно у определенных экологических групп (ксерофитов, гидро- и гигрофитов).

СТЕБЛИ ОДНОДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ

Строение стеблей однодольных травянистых растений первичное, пучковое. Характеризуется отсутствием боковых меристем — прокамбия, камбия и феллогена, наличием множества листовых следов — закрытых коллатеральных пучков, внедряющихся из листьев в стебель (рис. 1.31). Они распределены по всему сечению центрального цилиндра, причем, на его периферии пучки мелкие, многочисленные, а в срединной части они крупнее и малочисленнее. Сердцевина или морфологически не выражена, или полая.

Рис. 1.31. Схемы прохождения и расположения проводящих пучков в стебле однодольного растения: А — продольный срез; Б — поперечный срез; 1 — индивидуальные листовые следы; 2 — слившиеся листовые следы

Первичная кора чаще всего развита слабо, но может совсем отсутствовать, состоять из нескольких рядов или участков паренхимы, содержать кольцо или отдельные тяжи склеренхимы, а у водных растений — аэренхиму (рис. 1.32). Расположение тканей у злаков показано на примере выполненного стебля кукурузы (рис. 1.32, А) и полых стеблей типа соломины (рожь, тростник), где проводящие пучки располагаются в 2—3 круга (рис. 1.32, Б, В). Строение выполненных стеблей типа лилейных с развитой, однородной корой показано на примере стебля спаржи (рис. 1.33).

Рис. 1.32. Анатомическое строение стеблей представителей сем. злаки: А — кукурузы; Б — ржи; В — тростника; 1 — эпидерма; 2 — хлоренхима; 3 — склеренхима; 4 — основная паренхима; 5 — проводящие пучки; 6 — флоэма; 7 — сосуды ксилемы; 8 — воздухоносные ходы; 9 — полость

Рис. 1.33. Стебель спаржи: 1 — эпидерма; 2 — хлоренхима первичной коры; 3 — перициклическая склеренхима; 4 — основная паренхима центрального цилиндра; 5 — закрытые коллатеральные пучки: а — ксилема; б — флоэма

КОРНЕВИЩА ОДНОДОЛЬНЫХ

Корневище — подземное видоизменение побега, приспособленное к накоплению питательных веществ и к вегетативному возобновлению растения. Преобладающей тканью корневищ является запасающая паренхима (рис. 1.34). Анатомическое строение корневищ однодольных и двудольных несколько различается.

Рис. 1.34. Корневища однодольных растении: А — ландыша; Б — пырея; 1 — эпидерма; 2 — запасающая паренхима коры; 3 — эндодерма; 4 — склеренхима; 5 — закрытый коллатеральный пучок; 6 — центрофлоэмный пучок; 7 — запасающая паренхима центрального цилиндра; а — ксилема; б — флоэма

К характерным анатомическим признакам корневищ однодольных можно отнести следующие: покровная ткань — многолетняя, иногда одревесневающая эпидерма без устьиц, трихом и кутикулы; первичная кора хорошо развита, представлена многорядной запасающей паренхимой и 1-, 2-, реже многорядной эндодермой с U-образными утолщениями клеточных оболочек; центральный цилиндр содержит коллатеральные закрытые или центрофлоэмные пучки, расположенные по всему цилиндру; сердцевина более или менее выражена, не выражена или полая.

СТЕБЛИ ДВУДОЛЬНЫХ ТРАВЯНИСТЫХ РАСТЕНИЙ

У двудольных растений первичное строение стеблей быстро сменяется вторичным в результате появления и деятельности камбия. В зависимости от характера заложения и дальнейшей дифференциации камбия у травянистых растений центральный цилиндр может быть пучкового, беспучкового и переходного типа строения (рис. 1.35,1.36). Первичная кора обычно хорошо развита, включает коровую хлорофиллоносную и запасающую паренхиму, а зачастую и колленхиму. Эндодерма, зачастую, хорошо выражена и отделяет кору от центрального цилиндра. В клетках эндодермы может находиться оберегаемый крахмал, тогда она называется крахмалоносным влагалищем, или кристаллы оксалата кальция, и тогда она называется кристаллоносным влагалищем. Сердцевина стебля бывает выполненной однородной или неоднородной, а также может быть полой (сем. зонтичные, гвоздичные, губоцветные).

Пучковый тип строения стебля (рис. 1.35, 1.36, Б, В, 1.37, А, 1.38) характеризуется наличием постоянных коллатеральных или биколлатеральных пучков, образованных сначала тяжами прокамбия, а затем — пучкового камбия. Разделены пучки живой или одревесневшей паренхимой, или склеренхимой. В междоузлиях пучки располагаются упорядоченно — по кругу, так как листовые следы в узлах объединяются в синтетические пучки и сливаются с пучками стебля (рис. 1.35). Пучки открытые и постоянно пополняются тканями.

Рис. 1.35. Схемы прохождения и расположения проводящих пучков в стебле двудольного травянистого растения: А — поперечный срез; Б — продольные срезы (объемный и развернутый в плоскости); 1 — первичная кора; 2 — центральный цилиндр; 3 — листовые следы: 4 — стеблевые пучки

В стеблях переходного типа (рис. 1.36, Г, Д, 1.37, Б) из лучевой паренхимы появляется межпучковый камбий, дающий дополнительные проводящие пучки. Они находятся между основными пучками и всегда мельче последних. Основные и дополнительные пучки при разрастании могут сливаться, образуя неравномерное по толщине кольцо ксилемы. Флоэма или сливается в более тонкое неравномерное кольцо, или располагается участками, разделенными лучевой паренхимой, склеренхимой или склереидами. Такой переход от пучкового строения стебля через переходной тип к непучковому характерен для представителей сложноцветных, бобовых, губоцветных, капустных и др.

Изначально непучковый, или беспучковый, тип (рис. 1.36, Е, 1.37, В, 1.38, В) характеризуется отсутствием проводящих пучков, поскольку прокамбий, а затем и камбий закладываются кольцом. Проводящая система состоит из внутреннего широкого по толщине цилиндра ксилемы и более узкого наружного цилиндра флоэмы. На поперечных срезах ксилема и флоэма имеют кольцевое расположение (сем. гвоздичные, льновые, мареновые и др.).

Рис. 1.36. Развитие тканей в стеблях двудольных растении и формирование различных типов анатомического строения (схемы): А — продольный разрез; Б — Е — поперечные срезы стеблей разных типов строения в трех зонах — заложения прокамбия (а), появления камбия (б), вторичного утолщения (в); Б — первичное пучковое строение; В — вторичное пучковое строение с паренхимой и склеренхимой между пучками; Г — переходной тип; Д — беспучковый тип, сформированный из переходного: Е — беспучковый тип, сформированный однородным кольцом камбия; 1 — верхушечная меристема; 2 — протодерма; 3 — основная меристема; 4 — сердцевина; 5 — прокамбий; 6 — эпидерма; 7 — первичная кора; 8 — первичная флоэма; 9 — первичная ксилема; 10 — камбий; 11 — перицикл; 12 — вторичная флоэма; 13 — вторичная ксилема; 14 — паренхима сердцевинных лучей; 15 — склеренхима

Различные систематические группы растений и виды имеют определенные индивидуальные признаки анатомического строения (рис. 1.37, 1.38), которые используются как диагностические в систематике и при идентификации растений и растительного сырья.

Рис. 1.37. Примеры строения стеблей двудольных травянистых растений: А — пучкового типа (клевер); Б — переходного типа (подсолнечник); В — беспучкового типа (лен); 1 — эпидерма: 2 — пластинчатая колленхима; 3 — коровая паренхима; 4 — схизогенные каналы; 5 — крахмалоносная эндодерма; 6 — открытый коллатеральный пучок; 7 — толстостенная флоэма; 8 — тонкостенная флоэма; 9 — пучковый камбий; 10— межпучковый камбий; 11 — дополнительный пучок; 12 — ксилема; 13 — одревесневшая межпучковая паренхима; 14 — лучевая паренхима; 15 — сердцевина; а — склеренхимные волокна; б — лубяные волокна; в — паренхима; г — ситовидные трубки с клетками-спутницами; д, е, ж, з, и — сосуды: пористые, сетчатый, лестничный, спиральные и кольчатый; к — паренхима; л — либриформ

Рис. 1.38. Стебель тыквы: А — схема; Б — фрагмент поперечного среза; 1 — эпидерма; 2,3— первичная кора: 2 — уголковая колленхима в ребрах и межреберьях; 3 — хлоренхима; 4 —7 — центральный цилиндр: 4 — перициклическая склеренхима; 5 — основная паренхима; 6 — полость; 7 — биколлатеральный проводящий пучок: а — флоэма наружная и внутренняя; б — многорядный камбий; в — ксилема

КОРНЕВИЩА ДВУДОЛЬНЫХ

Корневища двудольных могут иметь пучковое, беспучковое и переходное строение. Они во многом сходны с надземными стеблями, но являются запасающими подземными органами и отличаются от надземного стебля следующим: покрыты чаще всего перидермой, не содержат в коре хлоренхимы, в них слабее развиты механические и проводящие ткани, а особенно хорошо представлена во всех частях паренхима (рис. 1.39). Она накапливает не только резервные питательные продукты, но и биологически активные вещества, что обусловливает использование корневищ многих растений в качестве пищевого и лекарственного растительного сырья. Довольно часто в корневищах имеются специализированные эндогенные секреторные структуры, что учитывается при диагностике растений и растительного сырья.

Рис. 1.39. Корневище мать-и-мачехи (схема части поперечного среза): 1 — перидерма; 2 — запасающая паренхима коры; 3 — полости со слизью; 4 — проводящие пучки коры; 5 — эндодерма; 6 — открытые коллатеральные пучки; 7 — сердцевина с полостью в центре

СТЕБЛИ ДРЕВЕСНЫХ ДВУДОЛЬНЫХ РАСТЕНИЙ

Для стеблей древесных характерно вторичное беспучковое строение. Покровная ткань — перидерма с чечевичками или корка. В древесине вследствие сезонной деятельности камбия образуются годичные кольца прироста, состоящие из осенних трахеальных элементов — трахеид и либриформа, и весенних трахеальных элементов — сосудов, трахеид с окаймленными порами, древесинной паренхимы (рис. 1.40).

Рис. 1.40. Фрагменты поперечных срезов стебля липы: А — схема; Б — сегмент в плане; В — фрагмент луба (вторичной коры); Г — фрагмент древесины; 1 — перидерма; 2 — колленхима; 3 — паренхима первичной коры; 4 — друзы; 5 — лубяные волокна; 6 — тонкостенные элементы луба — ситовидные трубки с клетками-спутницами; 7 — сердцевинные лучи; 8 — камбий; 9 — годичные кольца древесины; 10 — весенние элементы годичного кольца; 11 — осенние элементы годичного кольца; 12 — сердцевина

Сердцевинные лучи одно- или многорядные, первичные (соединяющие сердцевину с корой) и вторичные (не доходящие до сердцевины). Диагностическое значение имеет толщина перидермы, состав и расположение гистологических элементов древесины, вторичной коры — твердого (толстостенного) и мягкого (тонкостенного) луба. Древесина может быть лучистой, кольце-сосудистой и рассеянно-сосудистой (рис. 1.41).

Рис. 1.41. Типы древесины: 1 — кольце-сосудистая; 2 — рассеянно-сосудистая

СТЕБЛИ ХВОЙНЫХ РАСТЕНИЙ

Анатомическое строение стеблей хвойных отличается от покрытосеменных следующим: перидерма обычно без чечевичек, но с трещинами; на стволе рано начинает формироваться корка; в коре отсутствуют или слабо развиты механические ткани; луб включает ситовидные клетки или ситовидные трубки без клеток-спутниц, паренхиму, иногда — лубяные волокна или склереиды; годичные кольца древесины состоят из весенних трахеид с окаймленными порами, выполняющими проводящую функцию, и осенних волокнистых трахеид без окаймленных пор, выполняющих опорную функцию; все части стебля содержат, как правило, схизогенные смоляные ходы. Типичное строение имеет стебель сосны обыкновенной (рис. 1.42).

Рис. 1.42. Анатомическое строение стебля сосны: А, Б, В — поперечные срезы; Г, Д — древесина на продольных срезах — радиальном и тангентальном; 1 — перидерма; 2 — коровая паренхима; 3 — смоляные ходы; 4 —11 — центральный цилиндр; 4 — луб; 5 — камбий; 6 — годичные кольца древесины; 7 — весенние трахеиды, 8 — осенние трахеиды; 9 — сердцевинные лучи; 10 — сердцевина