§ 25. Клеточное строение листа

Определения и обозначения

Мякоть листа, или мезофилл, — внутренняя часть листа между верхней и нижней кожицей. Она образована клетками, в которых обычно находятся хлоропласты — структуры с зелёным пигментом хлорофиллом. В хлоропластах с использованием света происходит фотосинтез. Поэтому мякоть выполняет главную роль в образовании органических веществ листом.

Столбчатая ткань — часть мякоти, расположенная непосредственно под верхней кожицей. Её клетки вытянуты и плотно прилегают друг к другу, а хлоропластов в них обычно много. Такое строение помогает клеткам получать свет и интенсивно проводить фотосинтез. По расположению и форме клеток столбчатую ткань можно узнать на поперечном срезе листа.

Губчатая ткань — часть мякоти, в которой клетки расположены рыхло и разделены крупными межклетниками, то есть воздушными пространствами. Межклетники соединяются между собой и с устьицами. Благодаря этому газы могут перемещаться между клетками и наружным воздухом. В клетках губчатой ткани тоже есть хлоропласты, поэтому они также участвуют в фотосинтезе.

Устьице — отверстие в кожице листа вместе с двумя окружающими его замыкающими клетками. Эти клетки могут изменять форму и тем самым открывать или закрывать отверстие. Через открытое устьице углекислый газ поступает внутрь листа, а кислород и водяной пар выходят наружу. Так устьица обеспечивают газообмен и участвуют в испарении воды.

Как это устроено

Кожица покрывает лист снаружи и защищает его внутренние ткани от повреждений и чрезмерной потери воды. Клетки верхней кожицы обычно прозрачны, поэтому свет проходит через них к мякоти. Если бы наружный слой был непрозрачным, хлоропласты получили бы меньше света и фотосинтез ослабел бы. Защитная роль кожицы сочетается с необходимостью пропускать свет.

Сразу под верхней кожицей находится столбчатая ткань, а глубже — губчатая. В столбчатой ткани клетки вытянуты и стоят близко друг к другу; такая организация позволяет разместить много клеток, использующих свет. В губчатой ткани клетки имеют более неправильную форму и располагаются рыхло. Между ними остаются пространства, нужные для движения газов, поэтому две части мякоти отличаются не случайно: каждая приспособлена к своей задаче.

Хлоропласты есть в клетках обеих частей мякоти, но обычно их больше в столбчатой ткани. Она расположена ближе к верхней стороне листа, куда поступает больше света, и её клетки могут активнее использовать световую энергию. Губчатая ткань тоже фотосинтезирует, однако её рыхлое строение особенно важно для газообмена. Такое распределение хлоропластов помогает листу одновременно улавливать свет и обеспечивать клетки необходимыми газами.

Межклетники губчатой ткани образуют внутренние воздушные пути, которые связаны с устьицами. При открытом устьице углекислый газ из окружающего воздуха проходит через отверстие в межклетники, а затем достигает клеток мякоти. Кислород, образующийся при фотосинтезе, движется по тем же путям наружу; водяной пар также может выходить через устьица. Замыкающие клетки регулируют отверстие, поэтому растение может менять интенсивность газообмена и испарения.

Жилки пронизывают лист и содержат проводящие ткани. По одним проводящим элементам к листу поступают вода и растворённые минеральные вещества, необходимые клеткам и фотосинтезу. По другим от листа перемещаются органические вещества, которые образовались в ходе фотосинтеза и используются другими частями растения. Жилки также поддерживают листовую пластинку, поэтому их работа не ограничивается проведением веществ.

Ткани и структуры листа: расположение, строение и функции

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, какую часть листа нужно найти, а затем сопоставьте её расположение и строение. Например, рыхлые клетки с крупными промежутками указывают на губчатую ткань, а плотные вытянутые клетки под верхней кожицей — на столбчатую. Функции помогают проверить, правильно ли вы определили структуру.

Разбор задач

Задача 1. На поперечном срезе листа нужно найти кожицу, столбчатую и губчатую ткани, устьица и жилку. Чтобы не перепутать части, рассматривайте срез от наружного слоя к центру, а затем ищите структуры по характерным признакам. Расположение клеток помогает определить тип ткани даже без знания её цвета.

1. Сначала найдите тонкие наружные слои по верхней и нижней сторонам среза: это кожица.
2. Под верхней кожицей ищите вытянутые клетки, расположенные плотными рядами, — это столбчатая ткань.
3. Глубже найдите рыхло расположенные клетки и заметные пустые пространства между ними — это губчатая ткань.
4. В кожице распознайте устьице по отверстию и двум замыкающим клеткам, а жилку — по пучку проводящих тканей внутри листа.

Ответ. Кожица образует наружную оболочку, столбчатая ткань узнаётся по вытянутым плотным клеткам, а губчатая — по рыхлому расположению и межклетникам. Устьице выглядит как отверстие с парой замыкающих клеток. Жилка отличается от окружающей мякоти тем, что представляет собой проводящий пучок.

Задача 2. Почему столбчатая ткань обычно лежит ближе к верхней стороне листа и содержит много хлоропластов? Нужно связать место расположения ткани с доступом к свету, а затем — с задачей хлоропластов. Само по себе наличие хлоропластов ещё не объясняет, почему их особенно много именно здесь.

1. Вспомните, что для фотосинтеза клеткам необходим свет.
2. Установите, что верхняя сторона листа обычно получает больше света, чем его внутренние слои.
3. Свяжите это с устройством столбчатой ткани: её клетки находятся сразу под прозрачной верхней кожицей и содержат много хлоропластов.
4. Сделайте вывод: такое расположение помогает эффективно использовать свет и поддерживает фотосинтез.

Ответ. Столбчатая ткань расположена ближе к верхней стороне, потому что там доступнее свет. Большое количество хлоропластов позволяет её клеткам активно использовать световую энергию при фотосинтезе. Это не означает, что другие клетки мякоти совсем не фотосинтезируют.

Задача 3. Предположите, что произойдёт с газообменом и испарением воды, если устьица листа закроются. Чтобы ответить, нужно проследить путь газов: снаружи они попадают через устьице в межклетники, а затем достигают клеток. Одновременно через эти же отверстия из листа выходит водяной пар.

1. Определите, что закрытое устьице перекрывает основной путь между наружным воздухом и внутренними межклетниками.
2. Сделайте вывод, что поступление углекислого газа и выход кислорода затрудняются, поэтому газообмен уменьшается.
3. Проследите отдельно путь водяного пара: при закрытии отверстия его выход наружу тоже сокращается.
4. Учтите, что закрытие устьиц не означает мгновенной полной остановки всех процессов, но обмен с окружающей средой становится слабее.

Ответ. При закрытых устьицах газообмен уменьшается: углекислому газу труднее поступать, а кислороду — выходить. Испарение воды через устьица также снижается. Это объясняется тем, что устьица соединяют межклетники листа с окружающим воздухом.

Типичные ошибки

Ошибка — считать кожицу главной фотосинтезирующей тканью. Так думают, потому что кожица покрывает лист и находится на свету, но её основная задача — защита, а клетки верхней кожицы обычно почти не содержат хлоропластов. Проверьте себя: найдите в описании листа мякоть и клетки с хлоропластами — основная часть фотосинтеза происходит именно там.

Ошибка — путать столбчатую и губчатую ткани. Обе входят в мякоть и могут содержать хлоропласты, поэтому их иногда смешивают, не обращая внимания на форму и расположение клеток. Проверьте себя: столбчатая ткань находится под верхней кожицей и состоит из плотно стоящих вытянутых клеток, а губчатая рыхлая и имеет межклетники.

Ошибка — называть устьицем только отверстие. Отверстие действительно пропускает газы, но его открывание и закрывание регулируют две замыкающие клетки. Если забыть о них, становится непонятно, как растение может менять интенсивность газообмена. Проверка простая: устьице следует описывать как отверстие вместе с окружающими его замыкающими клетками.

Ошибка — считать, что жилки только укрепляют лист. Их заметные линии могут напоминать каркас, но внутри жилок находятся проводящие ткани. По ним поступают вода и минеральные вещества и отводятся органические вещества. Проверьте себя: перечисляя функции жилки, назовите не только опору листа, но и перемещение веществ.

Связь с другими темами

Для понимания клеточного строения листа нужно знать строение растительной клетки, роль хлоропластов и значение фотосинтеза. Если вы помните, что хлоропласты улавливают свет, легче понять, почему их много в столбчатой ткани. Представление о клетке также помогает отличать её от ткани, которая состоит из множества клеток.

Строение листа связано с темами о фотосинтезе, испарении воды и газообмене растений. Расположение хлоропластов объясняет, где особенно активно образуются органические вещества, а устьица и межклетники показывают путь газов. Работа устьиц помогает понять, почему обмен газами связан с потерей воды.

Жилки листа продолжают тему о проводящих тканях, корне и стебле. Корень поглощает воду и минеральные вещества, а проводящие ткани стебля и жилок доставляют их к листьям. Образованные в листе органические вещества перемещаются к другим органам растения.

Что запомнить

• Лист снаружи покрыт кожицей.
• Мякоть листа образована столбчатой и губчатой тканями.
• В клетках мякоти находятся хлоропласты, в которых происходит фотосинтез.
• Межклетники губчатой ткани участвуют в перемещении газов.
• Устьица обеспечивают газообмен и участвуют в испарении воды.
• Жилки проводят вещества и укрепляют лист.