TRAHEJAS: ATRAŠANĀS VIETA, RAKSTURLIELUMI UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

The tracheids ir pagarinātas formas un to galos šahtās šūnām, vaskulārie augi, funkcija kā cauruļvadi ūdens transportēšanai un minerālsāļus izšķīdis. Starp traheīdu pāriem esošie bedres un bedres kontakta laukumi ļauj iziet ūdeni. Traheīdu rindas caur augiem veido nepārtrauktu vadīšanas sistēmu.

Traheīdām nobriestot, tās ir šūnas ar ļoti izliektām šūnu sienām, tāpēc tās arī nodrošina struktūras atbalstu. Asinsvadu augiem ir lieliska spēja kontrolēt to ūdens saturu, pateicoties tam, ka tiem pieder ksilēma, kuras sastāvā ir trahejas.

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

Atrašanās vieta uz auga

Augiem ir trīs audu pamatveidi: parenhīma ar nespecializētām šūnām ar plānām, neignificētām šūnu membrānām; kollenhēma ar iegarenām atbalsta šūnām ar neregulāri sabiezētām šūnu sienām; un sklerenīma ar lignētām šūnu sienas atbalsta šūnām, kurām brieduma brīdī nav dzīvu komponentu.

Sklerenīma var būt mehāniska, ar sklereīdām (akmens šūnām) un koksnes šķiedrām, vai arī vadoša, ar traheīdām (bez perforācijām, kas atrodas visos asinsvadu augos) un ar vadošiem traukiem (ar perforācijām to galos, galvenokārt pārsvarā angiomātos). Traheīdi un vadošo trauku elementi ir mirušas šūnas.

Augiem ir divu veidu vadošie audi: ksilēma, kas no augsnes nes ūdeni un minerālsāļus; un floms, kas sadala fotosintēzes rezultātā iegūtos cukurus.

Ksīlema un floēma veido paralēlus asinsvadu saišķus auga garozā. Ksilemu veido parenhīma, koksnes šķiedras un vadoša sklerenīma. Floēmu veido dzīvās asinsvadu šūnas.

Dažos kokos izšķir ikgadējus augšanas gredzenus, jo pavasarī veidotās trahejas ir platākas nekā vasarā veidotās.

raksturojums

Elderberry auga (Sambucus sp.) Šķērsgriezums. Ksilēmas trauki un trahejas. Uzņemts un rediģēts no: Berkshire Community College Bioscience attēlu bibliotēkas.

Termins "tracheid", ko 1863. gadā izgudroja Karls Sanio, attiecas uz formu, kas atgādina traheju.

Papardes, velosipēdu un skujkoku trahejas ir 1–7 mm garas. Sēklu augos tie ir 1–2 mm vai mazāki. Turpretī vadītspējīgiem traukiem (kas sastāv no daudziem vadītspējīgu trauku elementiem), kas raksturīgi tikai segsēkļiem, var būt tuvu 1000 mm garumam.

Traheīdu šūnām ir primārā un sekundārā šūnu siena. Sekundārā siena tiek izdalīta pēc primārās sienas izveidošanās. Tāpēc pirmais ir iekšējs attiecībā pret otro.

Celulozes šķiedras primārajā šūnā ir nejauši orientētas, bet šūnas sekundārajā šūnā ir spirālveida. Tāpēc bijušais var vieglāk izstiepties, augot šūnai. Tas ir, otrais ir stingrāks.

Traheīdu lignificētajām šūnu sienām ir skalārie, gredzenveida, spirālveida (vai spirālveida), retikulēti vai libriformi izvirzījumi. Šis raksturojums ļauj sugas identificēt ar mikroskopisku novērojumu palīdzību.

Lignīna sienas, kas ir necaurlaidīgs materiāls, neļauj trahejām un vadošajiem traukiem zaudēt ūdeni vai cieš no embolijām, ko izraisa gaisa iekļūšana.

Transporta funkcija

Tā sauktā "kohēzijas teorija" ir vispieņemtākais skaidrojums ūdens un sāļu kustībai uz augšu ksilolē. Saskaņā ar šo teoriju ūdens zudums lapiņu transpirācijas rezultātā radīs spriedzi šķidruma kolonnā, kas iet no saknēm līdz zariem, šķērsojot trahejas un vadošos traukus.

Ūdens zudumam transpirācijas dēļ būtu tendence samazināt spiedienu augu augšējā daļā, izraisot ūdens, ko saknes paņēmuši no augsnes, pacelšanos caur ksilēmas kanāliem. Tādā veidā sviedru ūdens tiktu nepārtraukti aizstāts.

Tam visam būtu nepieciešama pietiekama spriegošana, lai ūdens paaugstinātos, un saliedējošajam spēkam šķidruma kolonnā, lai atbalstītu minēto spriedzi. 100 m augstam kokam būtu nepieciešams spiediena gradients 0,2 bar / m, kopējam kohēzijas spēkam - 20 bar. Eksperimentāli pierādījumi liecina, ka šie nosacījumi dabā ir izpildīti.

Traheīdiem ir daudz lielāka iekšējā virsmas un tilpuma attiecība nekā vadošu trauku elementiem. Šī iemesla dēļ tie, izmantojot adhēziju, augā saglabā ūdeni pret gravitācijas spēku neatkarīgi no tā, vai ir svīšana.

Mehāniskā funkcija

Traheīdu lignifikācija novērš to sabrukšanu ksilēmas negatīvā hidrostatiskā spiediena dēļ.

Šī lignifikācija arī izraisa to, ka trahejas nodrošina lielāko daļu koksnes struktūras atbalsta. Jo lielāks ir augu izmērs, jo lielāka ir vajadzība pēc struktūras atbalsta. Šī iemesla dēļ lielos augos traheīdu diametrs parasti ir lielāks.

Traheīdu stīvums ļāva augiem iegūt izteiktu sauszemes ieradumu. Tas noveda pie koku un mežu parādīšanās.

Lielos augos traheīdiem ir divkārša funkcija. Pirmais ir nogādāt ūdeni lapotnē (piemēram, mazos augos). Otrais ir strukturāli nostiprināt lapotni, lai pretotos gravitācijas iedarbībai, pat ja pastiprināšana samazina ksilēmas hidraulisko efektivitāti.

Vide, kuru ietekmē spēcīgs vējš vai sniegputenis, kā arī noteiktas augu arhitektūras dēļ zariem prasa lielāku izturību pret lūzumiem. Palielināta koksnes lignifikācija traheīdu dēļ var veicināt šo augu kokaugu daļu ilgmūžību.

Evolūcija

Traheīdu evolūcijas process, kas ilgst vairāk nekā 400 miljonus gadu, ir labi dokumentēts, jo šo asinsvadu šūnu cietība, ko izraisa lignifikācija, veicina to saglabāšanu kā fosilijas.

Tā kā sauszemes flora attīstījās ģeoloģiskajā laikā, trahejas piedzīvoja divas adaptīvas tendences. Pirmkārt, tie radīja vadošus traukus, lai palielinātu ūdens un barības vielu transportēšanas efektivitāti. Otrkārt, tie tika pārveidoti šķiedrās, lai sniegtu strukturālu atbalstu lielākiem un lielākiem augiem.

Vadošo trauku elementi iegūst raksturīgās perforācijas vēlīnā ontoģenēzes laikā. Sākotnējās attīstības stadijās tie atgādina trahejas, no kurām tās attīstījās.

Fosilās un dzīvajās žirospermijās un primitīvajos divdīgļlapu (Magnoliales) traheīdos ir bedres ar skalārām formas malām. Attīstoties progresīvākām augu grupām, trahejas ar skalārām malām radīja tādas, kurām bija apļveida malas. Savukārt pēdējie radīja libriformas šķiedras.

Ksilema

Ksilēma kopā ar filēmu veido audus, kas veido asinsvadu augu asinsvadu sistēmu. Šī sistēma ir diezgan sarežģīta un ir atbildīga par ūdens, minerālu un pārtikas vadīšanu.

Kamēr ksilēma pārvadā ūdeni un minerālvielas no saknes līdz pārējam augam, floms pārnēsā fotosintēzes laikā iegūtās barības vielas no lapām līdz pārējam augam.

Ksilēmu daudzos gadījumos veido divu veidu šūnas: trahejas, kuras tiek uzskatītas par primitīvākajām, un asinsvada elementi. Tomēr primitīvākie vaskulārie augi trahejas atrodas tikai ksilēmā.

Ūdens plūsma caur trahejām

Traheīdu novietojums augā ir tāds, ka to bedres ir perfekti izlīdzinātas starp blakus esošajiem traheīdiem, ļaujot plūst starp tām jebkurā virzienā.

Dažas sugas rada šūnu sienas sabiezēšanu bedru malās, kas samazina to atvēruma diametru, tādējādi pastiprinot traheīdu savienotību, kā arī samazinot ūdens un minerālu daudzumu, kas var caur tiem iziet. Šāda veida bedres sauc par areolate bedrēm.

Dažām angiopsiķu sugām, kā arī skujkokiem ir papildu mehānisms, kas ļauj regulēt ūdens plūsmu caur areolate bedrēm, piemēram, struktūras, ko sauc par toru, klātbūtni.

Torus nav nekas cits kā bedres membrānas sabiezēšana tā paša centrālā laukuma līmenī, un tas darbojas kā kontroles vārsts ūdens un minerālu caurbraukšanai starp šūnām.

Kad bullis atrodas bedres centrā, plūsma starp trahejām ir normāla; bet, ja membrāna pārvietojas uz vienu no tās pusēm, toruss bloķē bedres atveri, samazinot plūsmu vai pilnībā to aizsprostojot.

Bedru veidi

Vienkārši

Viņu malās nav sabiezējumu

Izolēts

Tie rada sabiezējumus gan trahejas, gan blakus esošās trahejas bedru malās.

Semiareoladas

Vienas šūnas bedru malas ir sabiezētas, bet blakus esošās šūnas - ne.

Areoladas ar vērsi

Kā jau minēts, skujkokiem un dažiem sīpolaugiem ir areolate bedrē centrālā vēde, kas palīdz regulēt ūdens un minerālu plūsmu.

Akls

Galu galā trahejas bedre nesakrīt ar blakus esošās šūnas bedri, kurai šajā apgabalā tiek pārtraukta ūdens un minerālu plūsma. Šajos gadījumos mēs runājam par aklu vai nefunkcionālu bedri.

Skujkoku (Pinus sp.) Skuju koku tangenciālā sekcija. Traķēdija un citas struktūras. Uzņemts un rediģēts no: Berkshire Community College Bioscience attēlu bibliotēkas.

Sporta zālēs

Pretējā Gnetophyta ģimnāziju starpā, cita starpā, ir raksturota ksilēma, ko veido trahejas un trauki vai trahejas, bet pārējām vingrošanas virsmām traheīdi ir tikai kā vadīšanas elementi.

Ģimnāziju baktērijām parasti ir garākas trahejas nekā angiospermām, un tām ir arī areolate tipa ar toru. Vairāk nekā 90% no skujkoku sekundārās ksilēmas svara un tilpuma veido trahejas.

Traheīdu veidošanās skujkoku sekundārajā ksilē notiek no asinsvadu kambiuma. Šo procesu var iedalīt četrās fāzēs.

Šūnu dalīšana

Tas ir mitotisks dalījums, kurā pēc kodola dalīšanas divos meitas kodolos pirmā veidojamā struktūra ir primārā siena.

Šūnu pagarinājums

Pēc pilnīgas šūnu dalīšanas šūna sāk augt. Pirms šis process ir noslēdzies, sākas sekundārās sienas veidošanās, kas sākas no šūnas centra un palielinās virsotnes virzienā.

Celulozes matricas nogulsnēšanās

Šūnas celulozes un hemicelulozes matrica tiek nogulsnēta dažādos slāņos.

Lignifikācija

Celulozes un hemicelulozes matricu piesūcina ar lignīnu un citiem līdzīga rakstura materiāliem, kas veido traheīdu nogatavināšanas fāzes pēdējo posmu.

Augstumā

Traheīdi atrodas visu vaskulāro augu ksilēmā, tomēr angiospermās tie ir mazāk svarīgi nekā vingrošanas augos, jo tiem ir kopīgas funkcijas ar citām struktūrām, kas pazīstamas kā asinsvadu vai traheju elementi.

Angiosperm trahejas ir īsākas un plānākas nekā gymnosperm tracheids, un tām nekad nav arī buļļu bedres.

Angiospermas trahejām, tāpat kā traheīdām, sienās ir bedres, tās, sasniedzot briedumu, mirst un zaudē protoplastu. Šīs šūnas tomēr ir īsākas un līdz 10 reizēm platākas nekā trahejas.

Trahejas lielāko daļu šūnu sienas zaudē pie apetītes, atstājot perforācijas plāksnes starp blakus esošajām šūnām, tādējādi veidojot nepārtrauktu vadu.

Trahejas var pārvadāt ūdeni un minerālus daudz ātrāk nekā trahejas. Tomēr šīs struktūras ir vairāk pakļautas gaisa burbuļu aizsprostojumam. Viņi ir vairāk pakļauti apsaldējumiem arī ziemas sezonās.

Atsauces

1. Beks, CB 2010. Ievads augu struktūrā un attīstībā - augu anatomija divdesmit pirmajā gadsimtā. Cambridge University Press, Kembridža.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Augu bioloģija. WH Freeman, Ņujorka.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Asinsvadu augu morfoloģija un evolūcija. WH Freeman, Ņujorka.
4. Mauseth, JD 2016. Botānika: ievads augu bioloģijā. Džounsa un Bartleta mācības, Burlingtons
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Traheīdu mehāniskā pastiprināšana ietekmē skujkoku ksilēmas hidraulisko efektivitāti. Augs, šūnas un vide, 29, 1618–1628.
6. Rudall, PJ Ziedošu augu anatomija - ievads struktūrā un attīstībā. Cambridge University Press, Kembridža.
7. Schooley, J. 1997. Ievads botānikā. Delmar izdevēji, Albānija.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Izmērs un funkcija skujkoku traheīdās ​​un angiospermas traukos. American Journal of Botany, 93, 1490–1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Ievada augu bioloģija. McGraw-Hill, Ņujorka.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Augu evolūcija. Oxford University Press, Oksforda.