Лабораторная работа № 4. Строение вольвокса
Во́львокс – род подвижных колониальных организмов, относящийся к отделу зелёных водорослей. Обитают в стоячих пресных водоёмах. При массовом размножении вызывают цветение воды, окрашивая её в зелёный цвет.
Размер одной колонии – до 3 мм. Колония шарообразная, включает от 200 до 10 тысяч клеток (рис. 52). Клетки соединены протоплазматическими нитями, в центре колонии имеется полость, содержащая жидкую слизь, клетки внешнего слоя имеют по два жгутика, обращенных наружу.
Рис. 52. Вольвокс
Ход работы
1. На постоянном препарате под микроскопом вначале при малом, а затем при большом увеличении рассмотрите строение колонии вольвокса. Колония имеет форму шара диаметром 1 – 1,5 мм. Поверхность его состоит из одного слоя клеток, соединенных цитоплазматическими мостиками. Наружу от каждой такой клетки отходит по паре жгутиков, при сокращении которых колония совершает волчкообразные движения («вольвокс» в переводе с латинского обозначает «волчок»). Внутри колонии находится жидкая слизь. Клетки, образующие колонию, напоминают по внешнему виду хламидомонады и дифференцируются на вегетативные, не способные к размножению, и репродуктивные. Последних бывает не более 8–10. Клетки, служащие для бесполого размножения, называются гонидиями. Выполняя свою функцию, они увеличиваются в объеме, продольно делятся и в конечном итоге образуют новые дочерние колонии. Дочерние колонии проваливаются в полость материнской колонии. Под микроскопом они хорошо видны (имеют вид маленьких шариков), особенно в разрушающихся материнских колониях.
2. Зарисуйте колонию вольвокса. Обозначьте материнскую и дочерние колонии.
Контрольные вопросы
1. Какие существуют типы структурной организации живых организмов?
2. Чем сифональная структура отличается от одноклеточности?
3. Каковы особенности колониальных организмов?
4. Как осуществляется размножение вольвокса?
Лабораторное занятие 9. Растительные ткани
Цель: изучить особенности строения тканей растений.
Оборудование и материалы: микроскоп, постоянные препараты конуса нарастания элодеи канадской, эпидермиса листа пеларгонии зональной, перидермы двулетнего стебля бузины красной, продольного среза стебля кукурузы, кусочки веток бузины красной.
Для клеток многоклеточных организмов характерна специализация и объединение, в результате которых они образуют структуры, получившие название тканей, из которых формируются органы. Тканями называют группы общих по происхождению и структуре клеток, выполняющих одинаковые функции.
Выделяют несколько видов тканей: образовательные (меристематические); покровные; механические; проводящие; основные и выделительные. Все ткани, за исключением образовательных, относятся к постоянным.
Образовательные ткани обеспечивают рост растения в длину и толщину. Они состоят из плотно сомкнутых живых клеток с густой цитоплазмой, в центре которой располагается крупное ядро. Клетка покрыты тонкой оболочкой, вакуоли в них отсутствуют. Клетки меристемы способны к интенсивному делению и дифференциации, т. е. к превращению в клетки других тканей.
По происхождению различают первичные и вторичные образовательные ткани. Первичные формируются в процессе развития зародыша в семени и локализуются в дальнейшем на кончике корня и на верхушке стебля (в конусах нарастания). Вторичные образовательные ткани формируются из других тканей, например камбий – из прокамбия, основной паренхимы.
По положению на растении различают верхушечные, или апикальные образовательные ткани, боковые, или латеральные (прокамбий, камбий, феллоген), вставочные, или интеркалярные, и раневые, или травматические.
Покровные ткани предохраняют растения от высыхания и защищают от неблагоприятных воздействий внешней среды. Кроме того, они обеспечивают и частично регулируют газообмен между растением и атмосферным воздухом. В зависимости от происхождения различают три типа покровных тканей: эпидермис, перидерму (пробку) и корку (ритидом).
Эпидермис – первичная покровная ткань листьев, молодых стеблей, цветков, плодов. Она чаще всего состоит из одного ряда живых плотно сомкнутых клеток, стенки которых обычно бывают извилистыми, благодаря чему они прочно соединяются между собой. Причем наружные, граничащие с внешней средой стенки более толстые и покрыты слоем кутикулы, а также волосками, чешуйками и другими выростами, играющими определенную роль в защите от внешних воздействий.
Функцию газообмена и транспирации выполняют располагающиеся в эпидермисе устьичные аппараты. Они состоят из двух, так называемых замыкающих, клеток бобовидной формы, обращенных друг к другу вогнутыми стенками, в результате чего образуется щель, ведущая в межклетники ассимиляционной ткани. Замыкающие клетки отличаются от обычных клеток эпидермы наличием хлоропластов. Клетки эпидермиса, которые окружают замыкающие клетки, называются побочными или прилегающими. Они тоже относятся к устьичному аппарату. Устьичные аппараты у наземных растений располагаются преимущественно на нижней стороне листовой пластинки, а у водных растений с плавающими листьями – на верхней.
Клетки эпидермиса вследствие роста стебля в толщину постепенно деформируются и отмирают, и их заменяет вторичная покровная ткань – перидерма. Она образуется в результате деятельности вторичной образовательной ткани – феллогена, который формируется из субэпидермальных или глубжележащих клеток, а иногда из клеток эпидермы. Клетки феллогена делятся перегородками параллельно поверхности стебля и, дифференцируясь в центробежном направлении, превращаются в пробку (феллему), а в центростремительном – в живую ткань феллодерму. Комплекс, состоящий из феллемы, феллогена и феллодермы, и представляет собой перидерму.
Защитную функцию выполняет только феллема. Она состоит из правильных радиальных рядов плотно сомкнутых мертвых клеток с опробковевшими стенками.
Функцию транспирации и газообмена берут на себя особые образования перидермы – чечевички, заполненные округлыми живыми клетками, разделенными большими межклетниками. Через эти межклетники и клетки осуществляется связь глубоко лежащих тканей стебля с внешней средой.
Корка образуется у деревьев и кустарников на смену пробке, так как последняя под напором разрастающегося в толщину стебля через 2–3 года разрывается. Этот процесс заключается в следующем. В глубоко лежащих тканях коры закладываются участки феллогена, дающие начало нескольким слоям перидермы. Наружные живые ткани изолируются феллемой от центральной части стебля, деформируются и отмирают. На поверхности стебля образуется комплекс мертвых тканей, состоящий из нескольких слоев перидермы и отмерших участков коры.
Наружные слои корки постепенно разрушаются.
Механические ткани обеспечивают в значительной степени прочность растения. В связи с выполняемой функцией клетки механических тканей тесно смыкаются друг с другом, их оболочки сильно утолщены и лишены перфораций. В зависимости от формы клеток, от химического состава клеточных стенок и способа их утолщения механические ткани подразделяются на колленхиму и склеренхиму.
Колленхима состоит из живых клеток изодиаметрической (иногда удлиненной) формы, содержащих хлоропласты. В зависимости от характера утолщения их оболочек различают уголковую, пластинчатую и рыхлую колленхиму. Оболочки клеток уголковой колленхимы утолщены только по углам. У пластинчатой колленхимы утолщены стенки клеток, располагающиеся параллельно поверхности органа. У рыхлой колленхимы (колленхима с межклетниками) клеточные оболочки утолщены со стороны межклетников.
Склеренхима представляет собой мертвые клетки, оболочки которых равномерно утолщены и полностью или частично одревесневели. Она может быть в виде волокон или склереид (каменистых клеток).
Волокна имеют вид прозенхимных клеток, сильно вытянутых в длину и заостренных на концах. Волокна, входящие в состав древесины, называются древесинными или либриформом, а луба – лубяными.
Склереиды – это мертвые, как правило паренхимные (каменистые) клетки, иногда сильно разветвленные (астросклереиды), нередко с настолько утолщенными оболочками, что их полости превращаются в щели. Оболочки склереид обычно одревесневают и пронизываются многочисленными поровыми каналами. Склереиды могут образовывать сплошную, очень прочную ткань. Примером может служить ткань косточек сливы, вишни, абрикоса или околоплодника лесного ореха. Склереиды могут быть и разбросаны среди сочных паренхимных клеток в плодах (у груши, айвы), корневищах (у пиона) и корнях (у хрена). В таких случаях они служат опорой для тонкостенных клеток органов.
Проводящие ткани осуществляют транспорт веществ между органами растения. К ним относятся ксилема и флоэма.
По ксилеме вода с растворенными в ней минеральными веществами из корней поступает в надземные части растения (восходящий ток). Ксилему составляют сосуды (трахеи), трахеиды, древесинная паренхима и либриформ.
Сосуды образуют многочисленные мертвые клетки, так называемые членики, располагающиеся друг над другом в виде трубки значительной длины (от нескольких сантиметров до 2 м). Между соседними члениками сосуда возникают сквозные отверстия (перфорации).
Трахеиды представляют собой мертвые прозенхимные клетки с утолщенными и одревесневшими оболочками. Длина их колеблется от долей миллиметра до 1 см. В оболочках имеются простые и окаймленные поры.
По флоэме органические вещества передвигаются из листьев к другим органам. Это преимущественно нисходящий ток, хотя он и не всегда направлен вниз.
Флоэма состоит из ситовидных трубок, клеток–спутниц, лубяной паренхимы и лубяных волокон.
В стебле ксилема и флоэма располагаются рядом и часто образуют сосудисто–волокнистые проводящие пучки. В зависимости от расположения ксилемы и флоэмы различают несколько типов пучков: концентрические, коллатеральные, биколлатеральные. Если в пучке между ксилемой и флоэмой лежит камбий, пучок называется открытым, если камбия нет – закрытым.
Основные ткани (ткани основной паренхимы) состоят из паренхимных, в большинстве случаев живых клеток округлой или угловатой формы, имеющих тонкие, главным образом целлюлозные, оболочки. Они обычно заполняют пространство между покровной, проводящей и механической тканями. Преимущественно из паренхимы состоят сочные части растений – листья, наружный слой стебля (кора), его сердцевина (нередко из отмерших клеток), кора корня, клубни, луковицы, сочные плоды, части цветков и т.д. Основная ткань может выполнять разные функции. Так, в мякоти листа и в наружном слое коры она осуществляет фотосинтез, в клубнях, утолщенных корнях, иногда в сердцевине стебля – играет роль запасающей ткани, где накапливаются питательные вещества. Межклеточные пространства паренхимы представляют собой вентиляционную систему.