TRAHEIDE: LOCAȚIE, CARACTERISTICI ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

De traheide sunt alungite și la celulele lor gropi capete, plante vasculare, funcționează ca conducte pentru transportul apei și săruri minerale dizolvate. Zonele de contact groapă dintre perechi de traheide permit trecerea apei. Rândurile de traheide formează un sistem de conducere continuă prin plante.

Pe măsură ce traheidele se maturizează, ele sunt celule cu pereți celulari extrem de lignificați, motiv pentru care oferă și suport structural. Plantele vasculare au o capacitate mare de a-și controla conținutul de apă, grație posesiunii xilemului din care fac parte traheidele.

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

Locația pe uzină

Plantele au trei tipuri de bază de țesut: parenchimul, cu celule nespecializate, cu membrane subțiri, nealignificate; colenchyma, cu celule de sprijin alungite, cu pereți celulari îngroșați neregulat; și sclerenchim, cu celule de susținere a peretelui celular lignificat, lipsite de componente vii la maturitate.

Sclerenchimul poate fi mecanic, cu sclereide (celule de piatră) și fibre de lemn sau conductiv, cu traheide (fără perforații, prezente în toate plantele vasculare) și vase conductoare (cu perforații la capetele lor, prezente mai ales în angiosperme). Traheidele și elementele vaselor conducătoare sunt celule moarte.

Plantele au două tipuri de țesut conductiv: xilema, care transportă apă și săruri minerale din sol; și floem, care distribuie zaharurile produse prin fotosinteză.

Xilema și floema formează fascicule vasculare paralele în cortexul plantei. Xilema este alcătuită din parenchim, fibre de lemn și sclerenchim conductiv. Floemul este format din celule vasculare vii.

La unii arbori, inelele de creștere anuale se disting deoarece traheidele formate primăvara sunt mai largi decât cele formate vara.

caracteristici

Secțiune transversală a unei plante Elderberry (Sambucus sp.). Vasele Xylem și trahezia. Luate și editate de la: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Termenul "traheid", creat de Carl Sanio în 1863, se referă la o formă care amintește de trahee.

La ferigi, cicade și conifere, traheidele sunt de 1-7 mm. În angiosperme sunt de 1-2 mm sau mai puțin. În schimb, vasele conductoare (compuse din numeroase elemente ale vaselor conductoare), unice angiospermelor, pot avea o lungime de aproape 1.000 mm.

Celulele traheidului au un perete celular primar și secundar. Peretele secundar este secretat după formarea peretelui primar. Prin urmare, primul este intern în ceea ce privește cel de-al doilea.

Fibrele de celuloză din peretele celular primar sunt orientate aleatoriu, în timp ce cele din peretele celular secundar sunt orientate în spirală. Prin urmare, primul se poate întinde mai ușor pe măsură ce celula crește. Adică, al doilea este mai rigid.

Pereții celulari lignificați ai traheidelor au proeminențe scalariforme, inelare, elicoidale (sau spirale), reticulate sau libriforme. Această caracteristică permite identificarea speciilor prin observație microscopică.

Pereții de lignină, un material impermeabil, împiedică traheidele și vasele conductoare să piardă apă sau să sufere de embolii cauzate de intrarea aerului.

Funcția de transport

Așa-numita „teorie a coeziunii” este cea mai acceptată explicație pentru mișcarea ascendentă a apei și sărurilor în soluție în xilem. Conform acestei teorii, pierderea de apă din cauza transpirației foliare ar produce tensiune în coloana de lichid care merge de la rădăcini la ramuri, traversând traheidele și vasele conductoare.

Pierderea apei prin transpirație ar avea tendința de a reduce presiunea în partea superioară a plantelor, determinând ca apa preluată din sol de către rădăcini să crească prin canalele xilemului. În acest fel, apa perspirată va fi înlocuită continuu.

Toate acestea ar necesita o tensiune suficientă pentru ca apa să crească și pentru ca forța de coeziune din coloana de lichid să susțină tensiunea menționată. Pentru un arbore de 100 m înălțime, ar fi necesar un gradient de presiune de 0,2 bar / m, pentru o forță de coeziune totală de 20 bar. Dovezile experimentale indică faptul că aceste condiții sunt îndeplinite în natură.

Traheidele au un raport interior suprafață / volum mult mai mare decât elementele vaselor conductoare. Din acest motiv, ele servesc la conservarea apei din plantă împotriva gravitației, indiferent dacă există sau nu transpirație.

Funcția mecanică

Lignificarea traheidelor previne implantarea lor datorită presiunilor hidrostatice negative ale xilemului.

Această lignificare determină, de asemenea, traheidele să ofere cea mai mare parte a suportului structural al lemnului. Cu cât este mai mare dimensiunea plantelor, cu atât este mai mare nevoie de sprijin structural. Din acest motiv, diametrul traheidelor tinde să fie mai mare la plantele mari.

Rigiditatea traheidelor a permis plantelor să dobândească un obicei terestru erect. Acest lucru a dus la apariția copacilor și pădurilor.

La plantele mari, traheidele au o dublă funcție. Primul este să aducem apă în frunziș (cum ar fi în plante mici). Al doilea este de a consolida structural frunzișul pentru a rezista la acțiunea gravitației, chiar dacă armatura scade eficiența hidraulică a xilemului.

Mediile supuse vânturilor puternice sau ninsorilor, precum și anumite arhitecturi ale plantelor fac ca ramurile să necesite o rezistență mai mare la fractură. Lignificarea crescută a lemnului datorită traheidelor poate promova longevitatea părților lemnoase ale acestor plante.

Evoluţie

Procesul evolutiv al traheidelor, care se întinde pe mai mult de 400 de milioane de ani, este bine documentat, deoarece duritatea acestor celule vasculare, cauzată de lignificare, favorizează conservarea lor ca fosile.

Pe măsură ce flora terestră a evoluat în timpul geologic, traheidele au cunoscut două tendințe adaptative. În primul rând, acestea au dat naștere unor nave conductoare pentru a crește eficiența transportului de apă și nutrienți. În al doilea rând, au fost transformate în fibre pentru a da un sprijin structural plantelor mai mari și mai mari.

Elementele vaselor conducătoare își dobândesc perforațiile caracteristice târziu în cursul ontogeniei. În primele etape ale dezvoltării lor seamănă cu traheide, din care au evoluat.

În gymonosperme vii și fosile și în dicotiledonate primitive (Magnoliales), traheidele au gropi cu margini scalariforme. În timpul evoluției către grupuri de plante mai avansate, traheidele cu margini scalariforme au dat naștere celor cu margini circulare. La rândul său, acesta din urmă a dat naștere fibrelor libriform.

xylem

Xilemul împreună cu floema constituie țesuturile care alcătuiesc sistemul țesutului vascular al plantelor vasculare. Acest sistem este destul de complex și este responsabil pentru conducerea apei, mineralelor și alimentelor.

În timp ce xilema transportă apă și minerale de la rădăcină la restul plantei, floema poartă substanțele nutritive făcute în timpul fotosintezei, de la frunze la restul plantei.

Xilema este constituită în multe cazuri de două tipuri de celule: traheidele, considerate cele mai primitive, și elementele vasului. Cu toate acestea, cele mai primitive plante vasculare prezintă doar traheide în xilem.

Fluxul de apă prin traheide

Modul în care sunt plasate traheidele în cadrul uzinei este astfel încât gropile lor să fie perfect aliniate între traheidele vecine, permițând curgerea între ele în orice direcție.

Unele specii prezintă îngroșarea peretelui celular la marginile gropilor care scad diametrul deschiderii lor, întărind astfel unirea traheidelor și reducând și cantitatea de apă și minerale care pot trece prin ele. Aceste tipuri de gropi se numesc gropi areolate.

Unele specii de angiosperme, precum și coniferele, au un mecanism suplimentar care permite reglarea fluxului de apă prin gropile areolate, cum ar fi prezența unei structuri numite torus.

Un torus nu este altceva decât o îngroșare a membranei gropii la nivelul zonei centrale a aceleiași și care acționează ca o supapă de control pentru trecerea apei și mineralelor între celule.

Când taurul se află în centrul gropii, fluxul dintre traheide este normal; dar dacă membrana se deplasează spre una dintre părțile sale, torul blochează deschiderea gropii, reducând debitul sau obstrucționându-l complet.

Tipuri de gropi

Simplu

Nu prezintă îngroșări la margini

Areolated

Acestea prezintă îngroșări la marginile gropilor atât a traheidului, cât și a traheidului adiacent.

Semiareoladas

Marginile gropilor unei celule sunt îngroșate, dar cele ale celulei adiacente nu sunt.

Areoladas cu taur

După cum am menționat deja, coniferele și unele angiosperme au un tors central în groapa areolată care ajută la reglarea fluxului de apă și minerale.

Orb

În cele din urmă, groapa unei traheide nu coincide cu cea a celulei adiacente, pentru care fluxul de apă și minerale este întrerupt în această zonă. În aceste cazuri, vorbim de o groapă orbă sau nefuncțională.

Secțiune tangențială de rasinoase de la o coniferă (Pinus sp.). Trachedia și alte structuri. Luate și editate de la: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

În gimnosperme

Gimnospermele filetului Gnetophyta se caracterizează, printre alte aspecte, prin prezentarea unui xilem format din traheide și vase sau trahee, dar restul gimnospermelor au numai traheide ca elemente de conducere.

Gimnospermele tind să aibă traheide mai lungi decât angiospermele și, de asemenea, tind să fie de tip areolat cu un torus. Peste 90% din greutatea și volumul xilemului secundar al coniferelor este format din traheide.

Formarea traheidelor în xilemul secundar al coniferelor apare din cambiumul vascular. Acest proces poate fi împărțit în patru faze.

Diviziunea celulară

Este o diviziune mitotică în care după divizarea nucleară în două nuclee fiice, prima structură care se formează este peretele primar.

Alungirea celulelor

După divizarea celulară completă, celula începe să crească în lungime. Înainte de încheierea acestui proces, începe formarea peretelui secundar, care începe de la centrul celulei și crește spre vârf.

Depunerea matricei de celuloză

Matricea celulozei și hemicelulozei celulei este depusă în diferite straturi.

lignification

Matricea celulozei și hemicelulozei este impregnată de lignină și alte materiale de natură similară în ceea ce constituie stadiul final al fazei de maturare a traheidelor.

În angiosperme

Traheidele sunt prezente în xilemul tuturor plantelor vasculare, cu toate acestea, în angiosperme, acestea sunt mai puțin importante decât în ​​gimnosperme, deoarece împart funcții cu alte structuri, cunoscute sub numele de elemente ale vaselor sau traheelor.

Traheidele angiospermelor sunt mai scurte și mai subțiri decât traheidele gimnospermei și niciodată nu au gropi de taur.

Traheea angiospermelor, ca și traheidele, au gropi în pereții lor, mor la atingerea maturității și își pierd protoplastul. Aceste celule, însă, sunt mai scurte și de până la 10 ori mai largi decât traheidele.

Traheele își pierd cea mai mare parte a peretelui celular la nivelul apiselor lor, lăsând plăci de perforație între celulele adiacente, formând astfel o conductă continuă.

Traheea poate transporta apă și minerale mult mai rapid decât traheidele. Cu toate acestea, aceste structuri sunt mai susceptibile de a fi blocate de bule de aer. De asemenea, sunt mai sensibili la îngheț în anotimpurile de iarnă.

Referințe

1. Beck, CB 2010. O introducere în structura și dezvoltarea plantelor - anatomia plantelor pentru secolul XXI. Cambridge University Press, Cambridge.
2. Evert, RF, Eichhorn, SE 2013. Biologia plantelor. WH Freeman, New York.
3. Gifford, EM, Foster, AS 1989. Morfologia și evoluția plantelor vasculare. WH Freeman, New York.
4. Mauseth, JD 2016. Botanica: o introducere în biologia plantelor. Jones & Bartlett Learning, Burlington.
5. Pittermann, J., Sperry, JS, Wheeler, JK, Hacke, UG, Sikkema, EH 2006. Întărirea mecanică a traheidelor compromite eficiența hidraulică a coniferelor. Plantă, celulă și mediu, 29, 1618–1628.
6. Rudall, PJ Anatomia plantelor cu flori - o introducere în structură și dezvoltare. Cambridge University Press, Cambridge.
7. Schooley, J. 1997. Introducere în botanică. Edituri Delmar, Albany.
8. Sperry, JS, Hacke, UG, Pittermann, J. 2006. Mărimea și funcția în traheidele coniferice și vasele angiosperme. American Journal of Botany, 93, 1490-1500.
9. Stern, RR, Bidlack, JE, Jansky, SH 2008. Introducere biologie vegetală. McGraw-Hill, New York.
10. Willis, KJ, McElwain, JC 2001. Evoluția plantelor. Oxford University Press, Oxford.