Xylem
2 epidermă superioară
3 țesut palisat
4 țesut buretos
5 epidermă inferioară
6 despicătură a deschiderii despicăturii
7 celule de gardă ,
8 xilem
9 floem
10 venă de frunze ( fascicul vascular )
Xylem [ksy'le: m] ( grecesc ξύλον xylon „lemn“) sau partea de lemn a plantelor superioare ( plante vasculare ) este un complex, lemnos tesut conductiv care transportă apă și anorganice săruri prin plante, ci și de funcții de susținere.
Xilema găsită împreună cu floemul în căi, așa-numitele fascicule vasculare , tulpinile (cu tulpini de plante erbacee , în tulpina de arbori numită), pețiolii și frunzele prin ele. Rădăcinile dicotiledonate au un miez central de xilem.
Xilem primar și secundar
Xylem poate fi găsit:
- ca xilem primar în fascicule vasculare de plante nelignificate, precum și în părțile vegetale nelignificate ale plantelor lignificate
- ca xilem secundar la plantele lemnoase, format dintr-un cambium între xilemul primar și floem
- ca parte a stelelor, care nu sunt aranjate în fascicule vasculare, în multe ferigi
Xilemul primar este format de procambiu în timpul creșterii primare în conurile de vegetație ale axei lăstarilor și ale rădăcinilor. Include protoxilem și metaxilem. Metaxilemul se dezvoltă după protoxilem, dar înainte de xilemul secundar. Xilemul se dezvoltă în funcție de anumite tipare care variază în poziția respectivă a proto- și metaxilemului, de ex. B. endarh, în care protoxilemul este îndreptat spre centrul tulpinii sau rădăcinii și exarh, în care metaxilemul este îndreptat spre centru.
Xylem secundar este format prin diviziunea celulară a Cambium , care este situat între xylem și floem. Cambiumul eliberează celulele xilemului secundar în interior și celulele floemului secundar în exterior. Un astfel de cambiu, care formează țesut pe două părți, se numește cambiu dipleuric. Xilemul secundar se găsește în Gnetophyta și Ginkgophyta și, într-o măsură mai mică, în Cycadophyta, dar cele mai importante două grupuri sunt:
- Coniferi (conifere): Există aproximativ 600 de specii de conifere. Toate speciile au xilem secundar, care are o structură relativ uniformă în acest grup. Multe conifere devin copaci mari; xilemul secundar al acestor copaci este vândut ca lemn de esență moale.
- Bedecktsamer (angiosperme): Există peste 400.000 de specii de angiosperme. Xilemul secundar poate fi găsit în dicoterapie, dar nu și în monoterapie. În angiospermele non-monocotiledonate, xilemul secundar poate fi sau nu prezent. De asemenea, poate varia în cadrul unei specii din cauza mediului individual al plantei. Având în vedere dimensiunea acestui grup, nu este surprinzător faptul că în angiosperme nu există reguli absolute pentru structura xilemului secundar. Multe angiosperme non-monocotioase devin copaci, iar xilemul secundar din acestea este vândut ca lemn de esență tare.
În fazele de tranziție ale plantelor cu creștere secundară, xilemul primar și cel secundar nu se exclud reciproc, iar un pachet vascular va conține în mod normal doar xilem primar.
Ramurile xilemului respectă legea lui Murray.
Tipurile de celule și funcțiile acestora
Lemnul (adică xilemul în starea secundară) servește ca sistem de consolidare, ca sistem de conducte de apă și ca sistem de stocare pentru asimilate. Diferitelor tipuri de celule pot fi atribuite acestor funcții.
Traheide
Traheidele sunt celule alungite, vii, mai târziu moarte, cu pereți celulari groși, puternic lignificați . Pereții transversali ai celulelor individuale nu sunt complet dizolvați, dar sunt caracterizați de zone subțiri mici, bine definite, așa-numitele gropi (gropi de curte).
Traheidele înțepate servesc atât pentru consolidare, cât și pentru conducerea apei (cu maximum 0,4 mm / s). Gropile servesc și ca conducte de apă. De asemenea, au o funcție de supapă prin împiedicarea pătrunderii aerului (embolie de aer!).
Trahee
Membrele traheale sau vasculare sunt traheide specializate ale căror pereți celulari au unul sau mai mulți pori la capete . Aliniate vertical, celulele moarte individuale formează sisteme de tuburi lungi, trahee sau vase.
Traheea are un diametru mult mai mare, ceea ce are ca rezultat o rezistență mai mică și astfel un transport mai rapid al apei (până la 15 mm / s, în cazuri extreme 40 mm / s).
Traheea se găsește în principal în angiosperme și este utilizată pentru a conduce apa și sărurile ( electroliții ) dizolvate în ea .
Fibra de lemn
Fibrele de lemn ( fibrele sclerenchimale) sunt, de asemenea, traheide specializate. Cu toate acestea, au pereți mult mai groși și nu au gropi.
Sarcina lor este întărirea mecanică a xilemului. Unele fibre de lemn sunt încă în viață, în acest caz servesc și pentru stocarea unei cantități mici.
Celulele parenchimatoase
Celulele lemnului sau parenchimul xilemului sunt celule vii mai puțin specializate din partea lemnului. Spre deosebire de tipurile de celule menționate anterior, acestea nu sunt alungite. Diametrul celulei lor este aproximativ același în toate direcțiile.
Sunt folosite pentru a depozita amidon și ulei și joacă un rol în repararea embolilor .
Xilem în diferite grupuri de plante
- Lemnul gimnospermelor este format în primul rând din traheide și are o structură monotonă. Traheele sunt absente și parenchimul doar în jurul razelor și canalelor de rășină .
- Lemnul angiospermic are o structură mai complexă. Aici traheele se specializează în conducerea apei, iar fibrele lemnoase se specializează în consolidare. Razele sunt mai extinse și sunt formate din mai multe straturi de celule.
- Xilema plantelor foarte vechi din punct de vedere evolutiv, precum ferigi și conifere , constă exclusiv din traheide. În majoritatea angiospermelor (angiosperme), xilema conține, de asemenea, vase bine dezvoltate și fibre de lemn . Deoarece secvența pașilor în specializarea tuturor acestor țesuturi poate fi observată cu ușurință, studiul xilemului oferă informații importante despre istoria dezvoltării plantelor superioare.
- Întregul țesut conducător al apei al mușchiului (Bryophyta) se numește hadrom . Hadromul este un xilem fără celule de consolidare, adică fără fibre sclerenchimale. Este similar cu xilema.
Transportul pe apă
Xilema transportă apa și sărurile minerale dizolvate din rădăcini prin și în plantă. Este, de asemenea, utilizat pentru a înlocui apa pierdută prin transpirație și fotosinteză. Sucul de xilem este alcătuit în mare parte din apă și ioni anorganici, deși poate conține și o serie de molecule organice.
Teoria coeziunii
Teoria coeziunii atribuie creșterea apei în xilem atracției intermoleculare, bazată pe cercetările clasice ale lui Dixon & Joly (1894), Askenasy (1895) și Dixon (1914, 1924).
Apa este o moleculă polară. Când moleculele de apă interacționează între ele, se formează legături de hidrogen . Atomul de oxigen polarizat negativ al unei molecule de apă formează o legătură de hidrogen cu un atom de hidrogen polarizat pozitiv al unei alte molecule de apă. Această interacțiune atractivă, împreună cu alte forțe intermoleculare, duce la coeziunea particulelor de apă între ele și la apariția tensiunii superficiale în apa lichidă.
Permite plantelor să deplaseze apa din rădăcină prin xilem în frunză împotriva gravitației.
Planta pierde apa prin transpirație de la suprafață, consumul de apă de creștere sau metabolism. Când moleculele de apă părăsesc xilemul prin evaporare, forța capilară determină moleculele imediat următoare să reumplă xilemul. Acest mecanism se numește aspirarea transpirației . Transpirația creează tensiune (presiune negativă) în celulele mezofilei .
Până la o anumită înălțime de creștere, presiunea atmosferică permite, de asemenea, tuturor celorlalte molecule din coloana de apă să se deplaseze în sus (forța capilară acționează doar la interfața dintre apă, perete și aer). De la o creștere de aproximativ 3 metri, presiunea atmosferică nu mai este suficientă pentru a echilibra greutatea apei și rezistența la curgere a xilemului. Un vid sau bulele de fierbere s-ar forma în coloana de apă . Transportul apei în plantele mai înalte se explică prin coeziunea moleculelor de apă între ele, care contracarează formarea unui vid sau fierberea apei în xilem. Presiunea rădăcinii are, de asemenea, un efect de susținere.
Forța motrice din spatele acțiunii capilare este adeziunea moleculelor de apă la pereții celulari hidrofili ai xilemului datorită tensiunii interfaciale .
În fiziologia plantelor , mecanismul de curgere a apei este explicat și de gradientul potențialului apei (apa curge din locuri cu potențial mare de apă în locuri cu potențial de apă scăzut).
Măsurarea presiunii
Până de curând, diferența de presiune a aspirației transpirației putea fi măsurată doar indirect, prin aplicarea unei presiuni externe dintr-o bombă Scholander pentru a compensa presiunea internă. Când tehnicile erau suficient de mature pentru a putea lua măsurători directe, au existat discuții cu privire la teoria corectă a clasicii, deoarece uneori nu a fost posibil să se detecteze presiuni negative. Măsurătorile recente par să confirme în mare măsură teoria clasică. Transportul xilemului este generat de un amestec de aspirație a transpirației și presiunea rădăcinii, ceea ce face dificilă interpretarea măsurătorilor.
Dovezi individuale
- Salt ↑ Katherine A. McCulloh, John S. Sperry, Frederick R. Adler: Transportul de apă în plante respectă legea lui Murray . În: Natura . bandă 421 , nr. 6926 , 2003, p. 939-942 , doi : 10.1038 / nature01444 , PMID 12607000 .
- ^ A b c Andreas Bresinsky , Christian Körner , Joachim W. Kadereit , Gunther Neuhaus , Uwe Sonnewald : Manual de botanică . Fondat de Eduard Strasburger . Ediția a 36-a. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1455-7 , p. 187 și urm .
- ^ Henry Horatio Dixon: Pe ascensiunea sevei . În: Analele de botanică . bandă 8 , nr. 4 , 1894, pp. 468-470 ( online [PDF]).
- ↑ M. Möbius: Recenzie de E. Askenasy: Ueber das Saftstieg . În: Botanisches Centralblatt . bandă 62 , nr. 7-8 , 1895, pp. 237–238 ( versiune digitalizată [accesat la 23 martie 2015]).
- ^ Henry Horatio Dixon: Transpirația și ascensiunea sevei în plante . Macmillian, New York 1914, doi : 10.5962 / bhl.title.1943 .
