Если вы поднесете лист к свету, вы увидите, что крошечные сосуды расходятся по его поверхности, соединяясь со стеблем в его центре. Растения превращают солнечный свет в сахар в своих листьях, а их корни извлекают воду и минералы из почвы. Но эту ценную продукцию необходимо развозить по всему заводу, чтобы он выжил. Все растения, кроме самых примитивных, для достижения этой цели развили сосудистую систему.
Эволюция
Пятьсот миллионов лет назад растения возникли как водоросли, простые водные растения, которые производят энергию посредством фотосинтеза. Поскольку все растение контактировало с водой и каждое могло получать необходимое из окружающей среды, у водорослей не было стеблей и корней, а также не было необходимости в сосудистой системе. Когда растения начали мигрировать на сушу, у них появились приспособления, которые позволили им выжить в условиях земной среды. Самые ранние наземные растения, мхи, начали развивать стебли и корни, хотя у них еще не было сосудистой ткани, и поэтому они должны были оставаться небольшими. Клубные мхи, хвощи и папоротники были первыми растениями, у которых развилась сосудистая система. Поскольку эти растения были крупнее, им требовалась сосудистая система для проведения питательных веществ между удаленными корнями и листьями.
- Если вы поднесете лист к свету, вы увидите, что крошечные сосуды расходятся по его поверхности, соединяясь со стеблем в его центре.
- Поскольку эти растения были крупнее, им требовалась сосудистая система для проведения питательных веществ между удаленными корнями и листьями.
В жилках листа содержатся два типа сосудистой ткани: ксилема и флоэма, которые проводят питательные вещества в разных направлениях внутри растения. Как отмечает профессор биологии из Гарварда Джон В. Кимбалл, клетки листьев обычно находятся не более чем в двух клетках от жилки, которая может уносить продукты фотосинтеза и обеспечивать их водой и минералами, необходимыми для осуществления метаболических процессов.
ксилема
Ксилема - это жесткая древесная ткань, которая переносит воду и минералы от корней растения к стеблю и листьям. У цветковых растений образуются сосуды ксилемы - цилиндрические клетки, сложенные друг к другу. Когда растение созревает, концы клеток распадаются, а содержимое клеток погибает, оставляя длинные неживые трубочки. Ксилема папоротников и других нецветковых растений состоит из трахеид, конических клеток с перфорированными концами, позволяющих содержимому течь между ними и от корней растения к листьям.
Движение Воды
Ткань ксилемы неживая, поэтому вода движется снизу вверх по растению механическими методами. Хотя принцип работы ксилемы до конца не изучен, по-видимому, здесь задействованы два механизма. Листья постоянно теряют воду в результате процесса, называемого транспирацией. Когда вода испаряется из листьев, больше воды втягивается в ксилему и вверх по растению. Этому процессу способствует свойство воды, называемое сцеплением. Поскольку молекулы воды естественным образом слипаются, они крепко держатся друг за друга, когда поднимаются по растению, уменьшая силу, необходимую для вытягивания воды из корней, и позволяя воде достигать вершин высоких деревьев.
- В жилках листа содержатся два типа сосудистой ткани: ксилема и флоэма, которые проводят питательные вещества в разных направлениях внутри растения.
- Ткань ксилемы неживая, поэтому вода движется снизу вверх механическим путем.
Флоэма
Клетки флоэмы транспортируют органические молекулы и сахара, образующиеся в результате фотосинтеза в листьях, по остальной части растения. В отличие от ксилемы клетки флоэмы представляют собой живую ткань. В то время как ксилема встречается по всему стеблю (кольца, наблюдаемые на пнях, создаются ксилемой), флоэма встречается только снаружи, что объясняет, почему удаление полосы коры вокруг дерева в конечном итоге приводит к гибели дерева. Клетки флоэмы перемещают питательные вещества вверх и вниз по растению.
Продовольственный транспорт
Флоэма опирается на систему, называемую активным транспортом, за которой следует давление воды, которое перемещает питательные вещества через флоэму примерно на один ярд в час. Клетки, называемые клетками-компаньонами, сначала улавливают молекулы сахара, которые попадают в ситовидные трубки, увлекая за собой воду. Вода выталкивает питательные вещества через флоэму, и когда она достигает точки, где концентрация питательных веществ низкая, она вытекает из флоэмы в клетки, где она необходима.