Анатомия стебля

Несмотря на огромное разнообразие форм растений, строение стеблей и их развитие сходны у разных видов. Главной составной частью стебля является апекс, слагаемый меристемой. Меристема, в свою очередь, слагается клетками-инициалями, которые делятся в разные стороны и от которых образуются все остальные клетки побега и его производных (листьев, ветвей и так далее). У споровых растений в верхнем слое апекса находится одна клетка-инициаль или их сравнительно маленькое скопление. У семенных - наблюдается большой массив инициальных клеток, которые расположены как в поверхностных, так и в углубленных слоях. Рис. 1. Функции стебля
Рис. 1. Функции стебля
В большинстве случаев апекс состоит из туники и корпуса, которые сходны по строению, но различаются плоскостями, в которых делятся их клетки. Туника включает до 4 (чаще всего 2) слоев клеток, которые увеличивают площадь апекса. Корпус лежит под туникой и растет во все стороны, увеличивая объем апекса.

Производные туники и апекса

Клетки корпуса и различных слоев туники впоследствии дают начало следующим слоям клеток стебля:
  • Протодерма. Впоследствии из нее образуется слой эпидермы, покрывающий стебель и листья. Берет начало из клеток первого слоя туники.
  • Меристема ожидания. Характеризуется ростом клеток за счет вакуолей и  редким делением. Образуется из верхушки туники и корпуса.
  • Инициальное кольцо. Представляет собой скопление мелких, быстро делящихся клеток, расположенных рядами по периферии апекса. От него ведут происхождение ткани, связанные с будущим листом. Формируется ниже меристемы ожидания.
  • Медианная меристема. Является основой для формирования других подгрупп меристем. Ведет свое происхождение из инициального кольца.
  • Прокамбий и основная меристема. Первый - формирует проводящую систему, вторая - первичную кору. Причем первый закладывается в листовом зачатке, и только потом, разрастаясь, пронизывает весь стебель. Происходят они из медианной меристемы.
  • Ксилема и флоэма. Первая - проводит воду и растворенные в ней вещества вверх от корней. Вторая - доставляет продукты фотосинтеза в места запасания. Являются производными прокамбия.
  • Паренхима. Соединяет первичную кору и сердцевину. Формируется из клеток, расположенных между тяжами прокамбия.
Рис. 2. Структура побега
Рис. 2. Структура побега

Обеспечение роста стебля

Стебли растений растут в длину и ширину. Эти процессы обеспечиваются разными механизмами:
  • Рост в длину обеспечивается благодаря меристемам апекса и междоузлий;
  • Рост в ширину обеспечивается процессами первичного (деление клеток апекса) и вторичного утолщения (деление камбия).

Первичное анатомическое строение стебля

Результатом описанных процессов является формирование трех зон стебля:
  • Покровной ткани (эпидермы)
  • Первичной коры
  • Центрального цилиндра (стелы)
Первичная кора включает в себя:
  • Экзодерму, выполняющую функции фотосинтеза и дыхания растения;
  • Эндодерму, выполняющую запасающую функцию, и при накоплении крахмала превращающуюся в крахмалоносное влагалище.
Центральный цилиндр состоит из:
  • Паренхимы перицикла, также именуемой склеренхимой;
  • Флоэмы и ксилемы первичного происхождения;
  • Камбия;
  • Паренхимы сердцевины. Часто эти клетки погибают и наполняются воздухом, либо разрываются, что приводит к формированию полого стебля (соломина).
У различных видов растений стела устроена по-разному. Выделяют следующие типы строения стелы:
  • Протостель. Самая примитивная форма. Сложена сплошным тяжем ксилемы, окруженным флоэмой.
  • Актиностель. Ксилема образует форму, напоминающую звезду.
  • Сифоностель. Характеризуется образованием сердцевины.
  • Диктиостель. Состоит из сетчатого цилиндра, связи паренхимы перицикла и сердцевины.
  • Эустель. Присуща семенным растениям. Образована системой параллельных пучков ксилемы и флоэмы, между которыми иногда расположен камбий.
  • Атакостель. Характерен для однодольных. Отличительной чертой являются многочисленные пучки листьев, входящие в стелу. Проводящих пучков много, они объединены в сетку.
Важно! Однодольные растения характеризуются сохранением подобного строения в ходе всей жизни, тогда как голосеменные и двудольные продолжают свое развитие, образуя вторичное строение стебля.
Рис. 3. Состав эндодермы
Рис. 3. Состав эндодермы

Вторичное анатомическое строение стебля

Вторичное строение формируется следующим образом: клетки прокамбия образуют камбий, который, в свою очередь, образует вторичные ксилему и флоэму. Образование вторичных элементов и называется образованием вторичного строения. Так же, как и при первичном строении, у разных видов растений могут наблюдаться различные типы  проводящих систем:
  • Пучковый. Имеются отдельные проводящие пучки, расположенные по кругу
  • Переходный. Пучки сообщаются между собой. У некоторых растений в процессе развития пучковый тип сменяется переходным, а переходный - сплошным
  • Сплошной. Отдельные пучки настолько сближаются, что образуют сплошной проводящий цилиндр

Строение древесных растений

Строение стеблей древесных растений представляет особый интерес. Их отличительной чертой является пожизненное функционирование камбия. Луб и древесина, первоначально участвующие в транспорте веществ, со временем теряют эту способность. В ходе их старения камбий формирует новые слои проводящих тканей. Таким образом, основная масса древесного ствола представлена мертвыми клетками, которые, тем не менее, выполняют важные функции, поддерживая дерево (древесина) и обеспечивая защиту проводящих тканей (корка). Рис. 4. Общая схема развития тканей стебля
Рис. 4. Общая схема развития тканей стебля
У хвойных деревьев подобное строение дополняется наличием большого количества смоляных ходов в стебле. Ввиду более простого строения проводящей системы, вода по стволу хвойного дерева поднимается медленнее, чем по стволу двудольного.    Корка дерева формируется следующим образом: в коре возникает много слоев так называемого феллогена. Каждый из этих слоев друг за другом образует слой пробки. Впоследствии, слои клеток, расположенные между корковыми слоями отмирают, в результате чего формируется сплошной корковый слой. При растрескивании корки живые клетки феллогена формируют чечевички, обеспечивающие газообмен (рис. 4).

Значение растительных стеблей для деятельности человека

Необходимо упомянуть применение стеблей льна, конопли и бамбука для изготовления одежды и веревок. Помимо этого, стебли многих растений употребляются человеком в пищу, служат кормом для домашних животных, используются при изготовлении лекарств. Широко применяются и древесные стебли для изготовления различных предметов обихода (мебель, оружие, хозяйственные и музыкальные инструменты). Таким образом, стебель является основной частью высшего растения, выполняющей функции опоры, транспорта веществ и (косвенно) размножения. По этой причине его внутреннее и внешнее строение всегда вызывают сильный интерес исследователей. Лучше понять строение стебля вам поможет видео, с которым советует вам ознакомиться прямо сейчас.