Епидермисът на растенията: дефиниция, структура и функции

Епидермисът на растенията: дефиниция, структура и функции — защита, контрол на газообмен и воден баланс, трихоми и кутикула в детайлен преглед.

Епидермисът при растенията е външният клетъчен слой, който обвива листата, цветовете, корените и стъблата на растенията. Той отделя растението от външната среда и изпълнява множество важни функции: защита от загуба на вода, контрол на газообмена, участие в защитата срещу патогени и механични увреждания, както и синтез и секреция на различни метаболитни съединения. В някои органи, особено при вторичен растеж, епидермисът може да бъде заменен от перидерма; например при картофите покривът е перидерма.

Структура и особености

Обикновено епидермисът е еднослоен и прозрачен (прозрачен), което позволява на светлината да прониква до фотосинтетичните тъкани (мезофил). В някои растения обаче епидермисът може да бъде многослоен (много редове клетки) — това е характерно за някои видове, приспособени към силен слънчев стрес или сухи условия.

Клетките на епидермиса са плътно прилежащи една до друга и имат дебели външни стени при органи над земята. В тях често се отлага кутин, а повърхността е покрита с кутикула, която намалява транспирацията (изпарението на вода). Кутикула може да бъде допълнително покрита с восък, придаващ белезникав или синкав вид и осигуряващ допълнителна защита от UV-лъчение и вятър.

Основни типове епидермални клетки

• Епидермални (павиментни) клетки — най-разпространените клетки, с неправилна форма, които образуват основното покритие.
• Защитни клетки (guard cells) — двойки изкривени клетки, които образуват устичките (стомати) и регулират газообмена и транспирацията.
• Спомагателни клетки (subsidiary cells) — клетки, прилежащи до защитните клетки, подпомагащи функцията на устичките.
• Трихоми (власинки) — влакнести или звездовидни израстъци, които могат да са несекреторни или секреторни (жлезисти). Те защитават от гризачи и насекоми, намаляват загубата на вода и някои отделят вещества (аромати, отрови).

Устички и газообмен

Устичките (стоматите) са специализирани пори в епидермиса, съставени от две защитни клетки и често придружени от спомагателни клетки. Те контролират обмена на CO2 и O2 и регулират загубата на вода (транспирация). Разположението и плътността на устичките варират по вид:

• хипостоматни листа — устичките са само на долната повърхност;
• амфистоматни — устички на двете повърхности;
• епистоматни — устички само на горната повърхност (по-рядко).

Гвард клетките съдържат хлоропласти, затова могат да реагират бързо на светлина и метаболитни сигнали, докато повечето павиментни клетки нямат хлоропласти.

Функции на епидермиса

• Бариера срещу изпарение — кутикула и восъчни слоеве намаляват загубата на вода.
• Регулация на газообмена — чрез устичките растението контролира поглъщането на CO2 и отделянето на O2 и вода.
• Защита — механична защита, бариера срещу патогени и вредители; трихомите и жлезите могат да отделят защитни съединения.
• Светлопропускливост — прозрачността позволява светлината да достигне фотосинтетичните клетки под епидермиса.
• Всмукване в корените — при корените епидермисът често образува коренови власинки (root hairs), които увеличават повърхността за поемане на вода и хранителни вещества.
• Синтез и секреция — някои епидермални клетки произвеждат метаболити, ароматни и защитни вещества.

Трихоми и специализации

Трихомите (власинките) могат да са разнообразни: дуктилни (едноклетъчни), многоклетъчни, звездовидни, или жлезисти. Жлезистите трихоми отделят етерични масла, смоли или токсини, които са важни за отблъскване на насекоми или за привличане на полинатори (в някои случаи).

Коренов епидермис

При корените епидермисът е специализиран за абсорбция. Кореновите власинки увеличават контактната площ с почвата и подпомагат усвояването на вода и разтворени хранителни вещества. Коренният епидермис обикновено липсва кутикула, за да не пречи на всмукването.

Перидерма — заместител на епидермиса

Когато растението навлезе във вторичен растеж, първичният епидермис може да бъде заменен от перидерма (кута, фелоген и фелем), която изпълнява защитни функции. Този тип покритие е характерен за люспестата кора на многогодишни дървета и за клубените като картофите.

Развитие и биологично значение

Епидермисът произхожда от протодерма в меристемата и се диференцира в разнообразни клетъчни типове в зависимост от функцията и позицията в растението. Анатомичните особености на епидермиса отразяват екологичните адаптации на вида: растения в сухи среди често имат дебела кутикула, много восък и гъсти трихоми; водни растения — тънка кутикула и повърхностни устички.

Практически приложения и наблюдение

Знанията за епидермиса са важни в ботаниката, агрономията и при растителната защита — например при селекция за по-малка загуба на вода или повишена устойчивост към вредители. Под светлинен микроскоп могат лесно да се наблюдават павиментните клетки, устичките и трихомите, което помага за идентификация и изучаване на адаптациите на даден вид.

В обобщение, епидермисът е многофункционален слой, който комбинира бариерни, обменни и защитни роли и често проявява сложни морфологични и физиологични адаптации според екологичните условия.

Трихомите (или власинките) израстват от епидермиса при много растения.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява епидермисът при растенията?

В: Какви са някои функции на епидермиса?

В: Има ли части на растението с покритие, различно от епидермиса?

В: Колко слоя е дебела повечето епидермална тъкан?

В: Какво прави кутинът за епидермалните клетки на растенията?

Търсене по буква