IV бөлім. Жүйелеу және Филогения

§16. Juglans nigra L. анатомиялық құрылысы

Оқу мақсаты

Juglans nigra L. түрінің анатомиялық құрылымын микроскопиялық және макроскопиялық деңгейде сипаттап, оның құрылым-функция байланысын түсіндіру.

Juglans nigra L. – екіншілік өсуі қарқынды жүретін, камбий қабаты жақсы дамыған, ұзақ өмір сүретін сүректі өсімдік. Оның діңі анатомиялық тұрғыдан көпқабатты, функционалдық жағынан жоғары деңгейде ұйымдасқан құрылым болып табылады. Көлденең кесіндіде дің ұлпалары радиалды бағытта жүйелі орналасып, орталықтан периферияға қарай бірізді морфогенетикалық зоналар түзеді.

Қабық (перидерма және екіншілік флоэма)

Сыртқы қабат – перидерма, ол феллоген, феллема және феллодермадан тұрады. Перидерма механикалық зақымданудан, патогендерден және артық буланудан қорғайды. Оның сыртқы бөлігінде тығыз суберинденген жасушалар орналасып, су өткізбейтін тосқауыл түзеді.

Перидерма астында орналасқан екіншілік флоэма ассимиляттарды жапырақтан төменгі мүшелерге тасымалдауды қамтамасыз етеді. Флоэманың сүзгі түтікшелері, серік жасушалары және флоэмалық паренхима зат алмасу процестерінде белсенді қатысады.

Камбий

Камбий – латеральды меристема, ол діңнің радиалды жуандап өсуінің негізгі көзі болып табылады. Оның жасушалары периклинальды бөліну арқылы ішкі бағытта екіншілік ксилема, ал сыртқы бағытта екіншілік флоэма түзеді.

Камбийдің маусымдық белсенділігі жылдық сақиналардың қалыптасуына себеп болады. Бұл қабат өсімдік тіршілігінің ұзақ мерзімді динамикасын анықтайтын морфогенетикалық орталық болып саналады.

Сүрек (ксилема)

Камбийдің ішкі өнімдері – екіншілік ксилема немесе сүрек. Juglans nigra сүрегі сақиналы-кеуекті типке жатады. Ерте сүректе ірі диаметрлі трахеялар басым болып, көктемгі кезеңде судың қарқынды тасымалын қамтамасыз етеді. Кеш сүректе ұсақ өткізгіш элементтер мен сүрек талшықтары жиілеп, механикалық беріктік артады.

Ксилема тек өткізгіш ұлпа ғана емес, сонымен қатар тірек қызметін атқаратын негізгі құрылым. Оның құрамындағы лигнинге бай жасуша қабырғалары діңнің беріктігін қамтамасыз етеді.

Өзек

Діңнің орталық бөлігінде орналасқан өзек – алғашқы паренхималық ұлпаның қалдығы. Жас дарақтарда өзек тіршілікке қабілетті болып, қор заттарын жинақтауға қатысады.

Уақыт өте келе оның жасушалары ішінара ыдырап, орталық аймақта тығыз құрылым қалыптасады.

📌 Дің қабаттарының мұндай радиалды және функционалдық ұйымдасуы Juglans nigra L. ағашының көпжылдық өсуін, механикалық тұрақтылығын және су-минералдық тасымал жүйесінің үздіксіздігін қамтамасыз етеді.

Екіншілік өсу нәтижесінде сүректену процесі жүреді, бұл ағаштың ұзақ өмір сүруі мен экологиялық бейімделуін анықтайтын негізгі анатомиялық негіз болып табылады.

Сүрек анатомиясы және Жылдық сақиналар

Juglans nigra L. сүрегі анатомиялық құрылымы бойынша айқын сақиналы-кеуекті типке жатады. Бұл типте жылдық өсім шеңберлері морфологиялық тұрғыдан анық көрінеді және ерте және кеш сүрек аймақтарының күрт айырмашылығымен сипатталады. Мұндай құрылым маусымдық камбий белсенділігінің динамикасын дәл көрсетеді және түрдің экологиялық бейімделу стратегиясын айқындайды.

Ерте сүрек

Көктемгі кезеңде камбий жасушаларының белсенді бөлінуі нәтижесінде қалыптасады. Бұл аймақта диаметрі ірі, қабырғалары салыстырмалы түрде жұқа трахеялар басым болады.

Ірі өткізгіш элементтер судың және еріген минералдардың вегетацияның бастапқы фазасында жедел тасымалдануын қамтамасыз етеді. Ерте сүрек өсімдіктің көктемгі физиологиялық серпінін жүзеге асыратын гидравликалық жүйе ретінде қызмет атқарады.

Кеш сүрек

Вегетациялық кезеңнің екінші жартысында камбий белсенділігі баяулап түзіледі. Бұл аймақта трахеялар диаметрі бойынша ұсақталып, қабырғалары қалыңдайды, ал сүрек талшықтарының үлесі артады.

Нәтижесінде ұлпа тығыздығы жоғарылап, механикалық беріктік күшейеді. Кеш сүрек діңнің құрылымдық тұрақтылығын қамтамасыз етіп, жел және қар жүктемелеріне төзімділікті арттырады.

📌 Жылдық сақиналардың айқын шекарасы ерте және кеш сүректің морфологиялық айырмашылығына негізделген. Бұл құбылыс камбий белсенділігінің маусымдық өзгеруімен тікелей байланысты және дендрохронологиялық талдауларда түрдің өсу динамикасын бағалауға мүмкіндік береді.

Сүректің микроскопиялық ұйымдасуы

Juglans nigra L. сүрегінің микроскопиялық ұйымдасуы күрделі және функционалдық тұрғыдан маманданған бірнеше ұлпалық компоненттерден тұрады.

Трахеялар – негізгі су өткізгіш элементтер. Олар көлденең перделері редукцияланған, ұзынша түтікшелер түрінде орналасады. Трахеялардың қабырғалары лигнинге бай, бұл гидравликалық тұрақтылықты арттырады. Ерте сүректе олардың диаметрі кең, ал кеш сүректе тар болады. Мұндай құрылым гидравликалық тиімділік пен қауіпсіздік арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.
Сүрек талшықтары – механикалық тірек қызметін атқаратын ұзынша, қалың қабырғалы жасушалар. Олар діңнің серпімділігі мен беріктігін қамтамасыз етіп, статикалық және динамикалық жүктемелерге қарсы тұруға мүмкіндік береді.
Сүрек паренхимасы – тірі жасушалардан тұратын ұлпа. Ол радиалды және аксиальды бағытта орналасып, қор заттарын жинақтау, зат алмасу өнімдерін қайта бөлу және жарақаттан кейін регенерация процестеріне қатысады.

Juglans nigra сүрегінде айқын жүрек сүрек және қабық сүрек зоналары ажыратылады.

Қабық сүрек – ашық түсті, физиологиялық белсенді, су тасымалдауға қатысатын сыртқы аймақ.

Жүрек сүрек – орталық, қара қоңыр түсті, өткізгіштік функциясы әлсіреген, бірақ механикалық және қорғаныштық маңызы жоғары аймақ. Жүрек сүректің қараюы фенолдық қосылыстардың, соның ішінде юглон туындыларының жиналуымен байланысты.

📌 Жүрек сүрек пен қабық сүрек арасындағы морфофизиологиялық айырмашылықтар ағаштың ұзақ өмір сүруін, сүрек сапасын және биохимиялық тұрақтылығын қамтамасыз ететін маңызды анатомиялық бейімделу болып табылады.

Жапырақ анатомиясы

Juglans nigra L. жапырағы анатомиялық тұрғыдан екіжақты (дорзивентральды) типке жатады, бұл оның жарық режиміне жоғары бейімделгенін көрсетеді. Мұндай құрылымда жапырақтың үстіңгі және астыңғы беттері морфологиялық және физиологиялық тұрғыдан айқын дифференцияланған.

Сурет 19. Жапырақтың микроскопиялық құрылысы

Жоғарғы эпидермис және Кутикула

Жапырақтың жоғарғы эпидермисі бірқабатты жасушалардан тұрады және қалың кутикуламен қапталған. Кутикула – липидтік сипаттағы гидрофобты қабат, ол судың булануын шектеп, ультракүлгін сәулеленуден қорғайды. Қалалық немесе құрғақ орта жағдайында кутикула қалыңдығының артуы транспирациялық реттелудің маңызды морфологиялық көрсеткіші болып саналады.

Палисадты паренхима

Эпидермис астында орналасқан палисадты паренхима – фотосинтездің негізгі аймағы. Бұл қабат ұзынша, тығыз орналасқан жасушалардан тұрады және хлоропласттарға бай. Палисадты ұлпаның жоғары ұйымдасуы жарық энергиясын тиімді сіңіруге мүмкіндік береді. Әсіресе ашық ортада өсетін дарақтарда бұл қабаттың қалыңдығы артып, фотосинтездік әлеует жоғарылайды.

Борпылдақ паренхима

Одан төмен орналасқан борпылдақ паренхима жасушааралық кеңістіктерге бай. Бұл құрылым көмірқышқыл газы мен оттегінің жапырақ ішінде еркін диффузиясын қамтамасыз етеді. Борпылдақ ұлпа фотосинтез өнімдерінің тасымалдануына және су буларының қозғалысына да қатысады.

Төменгі эпидермис және Устьицалар

Жапырақтың төменгі эпидермисінде орналасқан устьицалар транспирация мен газ алмасуды реттейді. Устьицалардың ашылып-жабылуы тургор қысымының өзгеруімен және гормондық сигналдармен реттеледі. Juglans nigra жапырағында устьицалар көбіне гипостоматты типте, яғни төменгі бетте шоғырланған, бұл су жоғалтуды шектеуге бағытталған бейімделу болып табылады.

📌 Жапырақтың дорзивентральды құрылысы – жарықтың жоғарыдан түсуіне бейімделген ассимиляциялық аппараттың морфологиялық көрінісі. Бұл құрылым фотосинтез тиімділігін арттырып, су алмасу режимін тұрақтандырады.

Тамыр анатомиясы

Juglans nigra L. тамыр жүйесі морфологиялық және анатомиялық тұрғыдан тереңге бағытталған кіндік типке жатады. Негізгі тамыр (орталық тамыр) топырақтың терең қабаттарына еніп, ылғал мен минералдық элементтердің тұрақты көзін қамтамасыз етеді. Бұл белгі түрдің салыстырмалы құрғақшылыққа төзімділігін түсіндіреді.

Бүйір тамырлар жан-жақты тармақталып, топырақтың кең көлемін қамтиды. Олар тамыр түктері аймағы арқылы су мен иондарды белсенді сіңіреді. Бүйір тамырлардың қарқынды дамуы топырақ құрылымы мен аэрациясына тәуелді.

Тамырдың өткізгіш жүйесі радиалды орналасқан өткізгіш шоқтармен сипатталады. Ксилема элементтері орталықта жұлдызша тәрізді орналасып, флоэма бөліктерімен кезектесіп орналасады. Мұндай ұйымдасу минералдық заттардың жоғары бағытта, ал органикалық қосылыстардың төмен бағытта тиімді тасымалдануын қамтамасыз етеді.

Тамыр қабығының жасушаларында фенолдық қосылыстардың, соның ішінде юглон туындыларының жиналуы байқалады. Бұл заттар аллелопатиялық қасиетке ие болып, көршілес өсімдіктердің өсуін тежей алады. Сонымен қатар фенолдық қосылыстар тамырды фитопатогендерден қорғауға қатысады.

📌 Қорытынды: Тамыр анатомиясының мұндай ұйымдасуы Juglans nigra түрінің экологиялық стратегиясын көрсетеді: терең ылғал көздерін пайдалану, минералдық қоректенуді тиімді жүзеге асыру және биотикалық бәсекелестікте басымдыққа ие болу.

Теориялық бөлімді оқып болсаңыз, білімді бекіту тапсырмаларына өтіңіз:

Практикалық тапсырмалар (4.16)