Periderma: budowa, funkcje i powstawanie

Periderma⁚ co to jest, cechy, części, funkcje, powstawanie

Periderma to ochronna tkanka wtórna, która powstaje w roślinach w trakcie wzrostu wtórnego. Zastępuje ona epidermę w korzeniach i łodygach roślin drzewiastych oraz niektórych roślin zielnych. Periderma składa się z trzech głównych warstw⁚ fellogenu, kory korkowej (felodermy) i korka.

Wprowadzenie

W świecie roślin, gdzie życie toczy się w ciągłym dialogu z otoczeniem, kluczową rolę odgrywa zdolność do adaptacji. Rośliny, w przeciwieństwie do zwierząt, nie mogą uciekać przed niekorzystnymi warunkami. Zamiast tego, rozwinęły szereg mechanizmów obronnych, które pozwalają im przetrwać i rozwijać się w zmiennym środowisku. Jednym z najbardziej wyrafinowanych przykładów takich mechanizmów jest periderma, tkanka wtórna, która stanowi zewnętrzną warstwę ochronną w korzeniach i łodygach roślin drzewiastych oraz niektórych roślin zielnych.

Periderma pełni niezwykle istotną rolę w życiu rośliny, chroniąc ją przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi, takimi jak patogeny, owady, promieniowanie UV, nadmierna utrata wody czy ekstremalne temperatury. Jej obecność jest niezbędna dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin, a także dla ich długowieczności.

Anatomia Peridermy

Periderma, będąc złożoną tkanką wtórną, składa się z trzech głównych warstw, które współpracują ze sobą, tworząc skuteczną barierę ochronną dla rośliny. Te warstwy to⁚

• Fellogen (korkowica)⁚ Jest to merystem boczny, odpowiedzialny za produkcję komórek korka i kory korkowej. Fellogen powstaje w wyniku dedyferencjacji komórek parenchymy korowej lub komórek perycyklu.
• Feloderma (kora korkowa)⁚ Jest to warstwa żywych komórek parenchymatycznych, które powstają do wewnątrz od fellogenu. Feloderma może być jednowarstwowa lub wielowarstwowa i często zawiera chloroplasty, co pozwala jej na fotosyntezę.
• Korek (kork)⁚ Jest to warstwa martwych komórek, które są ściśle upakowane i wypełnione suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Kork stanowi główną barierę ochronną peridermy, chroniąc roślinę przed utratą wody, patogenami i innymi czynnikami zewnętrznymi.

Te trzy warstwy tworzą zwartą strukturę, która zapewnia skuteczną ochronę dla rośliny.

Korkowica (Fellogen)

Fellogen, zwany także korkowicą, jest kluczowym elementem peridermy, odpowiedzialnym za jej ciągły rozwój i odnawianie. To merystem boczny, czyli tkanka zdolna do podziału komórkowego, która powstaje w wyniku dedyferencjacji komórek parenchymy korowej lub komórek perycyklu. Fellogen charakteryzuje się specyficznym typem podziału komórkowego, który prowadzi do powstawania dwóch odmiennych typów komórek⁚

• Komórki korka⁚ Powstają na zewnątrz fellogenu i stopniowo ulegają obumarciu, wypełniając się suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Komórki korka tworzą zwartą, nieprzepuszczalną warstwę, która chroni roślinę przed utratą wody, patogenami i innymi czynnikami zewnętrznymi.
• Komórki kory korkowej (felodermy)⁚ Powstają do wewnątrz od fellogenu i zazwyczaj pozostają żywe. Komórki kory korkowej często zawierają chloroplasty, co pozwala im na fotosyntezę.

Fellogen działa jak fabryka, która nieustannie produkuje nowe komórki, zapewniając ciągłość i odnowę peridermy, co jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania i rozwoju rośliny.

Kora korkowa (Feloderma)

Kora korkowa, zwana także felodermą, stanowi warstwę żywych komórek parenchymatycznych, które powstają do wewnątrz od fellogenu. W przeciwieństwie do korka, który jest tkanką martwą, feloderma zachowuje swoje funkcje życiowe, przyczyniając się do ogólnej integralności i funkcjonowania peridermy; Liczba warstw felodermy może się różnić w zależności od gatunku rośliny. W niektórych przypadkach feloderma jest jednowarstwowa, podczas gdy w innych może składać się z wielu warstw komórek.

Jedną z kluczowych funkcji felodermy jest fotosynteza. Komórki kory korkowej często zawierają chloroplasty, co pozwala im na przeprowadzanie procesu fotosyntezy i wytwarzanie substancji odżywczych. Dodatkowo, feloderma może pełnić rolę magazynu substancji zapasowych, takich jak skrobia czy tłuszcze. W niektórych przypadkach feloderma może również uczestniczyć w transporcie substancji odżywczych i wody do innych tkanek rośliny.

Korek (Kork)

Korek, będący zewnętrzną warstwą peridermy, stanowi główną barierę ochronną dla rośliny. Składa się z martwych komórek, które są ściśle upakowane i wypełnione suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Suberyna nadaje korkowi jego charakterystyczne właściwości, takie jak nieprzepuszczalność dla wody i gazów. W rezultacie kork stanowi skuteczną ochronę przed utratą wody, patogenami, owadami i innymi czynnikami zewnętrznymi, które mogłyby zagrozić zdrowiu i rozwojowi rośliny.

Kork jest również odporny na rozkład, co czyni go trwałą i długotrwałą barierą ochronną. W niektórych przypadkach kork może tworzyć grube warstwy, które chronią roślinę przez wiele lat. Wiele gatunków roślin drzewiastych, takich jak dąb korkowy, wytwarza szczególnie grube warstwy korka, które są wykorzystywane przez człowieka w różnych celach, od produkcji korków do butelek po izolacyjne materiały budowlane.

Funkcje Peridermy

Periderma, jako zewnętrzna warstwa ochronna roślin, pełni szereg kluczowych funkcji, które są niezbędne dla prawidłowego wzrostu, rozwoju i przetrwania roślin w zmiennym środowisku. Główne funkcje peridermy to⁚

• Ochrona przed czynnikami abiotycznymi⁚ Periderma chroni roślinę przed szkodliwym wpływem czynników abiotycznych, takich jak promieniowanie UV, ekstremalne temperatury, susza, nadmiar wilgoci czy zasolenie gleby. Nieprzepuszczalność korka dla wody i gazów zapobiega nadmiernej utracie wody, a także chroni roślinę przed uszkodzeniami spowodowanymi przez ekstremalne temperatury.
• Ochrona przed czynnikami biotycznymi⁚ Periderma stanowi skuteczną barierę ochronną przed patogenami, owadami i innymi organizmami, które mogłyby zaatakować roślinę. Suberyna, obecna w korku, działa jako substancja antybakteryjna i antygrzybicza, zapobiegając wnikaniu patogenów do wnętrza rośliny.
• Regulacja transpiracji⁚ Periderma odgrywa rolę w regulacji transpiracji, czyli procesu parowania wody z powierzchni liści i łodyg. Nieprzepuszczalność korka dla wody zapobiega nadmiernej utracie wody, co jest szczególnie ważne w okresach suszy. Jednakże, periderma zawiera specjalne struktury zwane lenticellami, które umożliwiają wymianę gazową, zapewniając odpowiednią wentylację i dostarczanie tlenu do tkanek wewnętrznych rośliny.

Ochrona przed czynnikami abiotycznymi

Periderma, jako zewnętrzna warstwa ochronna roślin, odgrywa kluczową rolę w ochronie przed szkodliwym wpływem czynników abiotycznych, czyli czynników środowiskowych nieożywionych. Do najważniejszych czynników abiotycznych, przed którymi chroni periderma, należą⁚

• Promieniowanie UV⁚ Periderma, dzięki obecności suberyny w korku, stanowi skuteczną barierę ochronną przed szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego (UV). Suberyna pochłania promieniowanie UV, chroniąc wrażliwe tkanki wewnętrzne rośliny przed uszkodzeniami.
• Ekstremalne temperatury⁚ Periderma chroni roślinę przed ekstremalnymi temperaturami, zarówno wysokimi, jak i niskimi. Kork, dzięki swojej nieprzepuszczalności dla wody i gazów, działa jak izolator, zapobiegając nadmiernej utracie ciepła w niskich temperaturach i chroniąc roślinę przed przegrzaniem w wysokich temperaturach.
• Susza⁚ Periderma odgrywa kluczową rolę w ochronie roślin przed suszą. Nieprzepuszczalność korka dla wody zapobiega nadmiernej utracie wody z tkanek wewnętrznych rośliny, co jest szczególnie ważne w okresach suszy.
• Nadmiar wilgoci⁚ Periderma może również chronić roślinę przed nadmiarem wilgoci. Kork, dzięki swojej hydrofobowości, zapobiega wnikaniu nadmiaru wody do tkanek wewnętrznych rośliny, co może prowadzić do gnicia i chorób.
• Zasolenie gleby⁚ Periderma może chronić rośliny przed szkodliwym wpływem zasolenia gleby. Kork stanowi barierę ochronną, która zapobiega wnikaniu nadmiernych ilości soli do tkanek wewnętrznych rośliny.

Ochrona przed czynnikami biotycznymi

Oprócz ochrony przed czynnikami abiotycznymi, periderma odgrywa kluczową rolę w obronie roślin przed szkodliwym wpływem czynników biotycznych, czyli organizmów żywych. Periderma stanowi pierwszą linię obrony przed patogenami, owadami i innymi organizmami, które mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i rozwoju rośliny. Główne mechanizmy obronne peridermy przed czynnikami biotycznymi to⁚

• Bariera fizyczna⁚ Kork, będący zewnętrzną warstwą peridermy, stanowi skuteczną barierę fizyczną, która utrudnia lub uniemożliwia wnikanie patogenów, owadów i innych organizmów do tkanek wewnętrznych rośliny. Ściśle upakowane komórki korka, wypełnione suberyną, tworzą zwartą, nieprzepuszczalną warstwę, która stanowi skuteczną ochronę przed inwazją.
• Właściwości antybakteryjne i antygrzybicze⁚ Suberyna, obecna w korku, wykazuje właściwości antybakteryjne i antygrzybicze, co dodatkowo wzmacnia ochronę peridermy przed patogenami. Suberyna hamuje wzrost i rozwój patogenów, zapobiegając ich wnikaniu do tkanek wewnętrznych rośliny.
• Mechanizmy obronne komórkowe⁚ Komórki felodermy, będące częścią peridermy, mogą również uczestniczyć w mechanizmach obronnych przed patogenami. Komórki felodermy mogą wytwarzać substancje antybakteryjne i antygrzybicze, a także uczestniczyć w reakcjach obronnych, takich jak tworzenie barier ochronnych i wzrost odporności na patogeny.

Regulacja transpiracji

Transpiracja, czyli parowanie wody z powierzchni liści i łodyg, jest niezbędnym procesem dla roślin, umożliwiającym transport wody i składników odżywczych z korzeni do wszystkich części rośliny. Jednakże, nadmierna transpiracja może prowadzić do odwodnienia rośliny, szczególnie w okresach suszy. Periderma odgrywa kluczową rolę w regulacji transpiracji, zapewniając optymalny bilans wodny rośliny.

Nieprzepuszczalność korka dla wody zapobiega nadmiernej utracie wody z tkanek wewnętrznych rośliny. Jednakże, periderma zawiera specjalne struktury zwane lenticellami, które umożliwiają wymianę gazową, zapewniając odpowiednią wentylację i dostarczanie tlenu do tkanek wewnętrznych rośliny. Lenticelle są małymi, wypukłymi porami w korku, które są otoczone luźno upakowanymi komórkami, co pozwala na swobodny przepływ gazów, ale ogranicza utratę wody. W ten sposób periderma zapewnia optymalny bilans pomiędzy potrzebą transpiracji a koniecznością ochrony przed odwodnieniem.

Wspieranie wzrostu wtórnego

Periderma odgrywa kluczową rolę w procesie wzrostu wtórnego roślin, czyli w powiększaniu obwodu łodyg i korzeni. Wzrost wtórny jest charakterystyczny dla roślin drzewiastych i niektórych roślin zielnych i umożliwia im osiągnięcie większych rozmiarów oraz zwiększenie wytrzymałości mechanicznej. Periderma, jako zewnętrzna warstwa ochronna, zapewnia ochronę dla tkanek wewnętrznych rośliny podczas wzrostu wtórnego.

W miarę jak roślina rośnie, fellogen, będący częścią peridermy, tworzy nowe warstwy korka i kory korkowej, które rozciągają się wraz z powiększającą się łodygą lub korzeniem. W ten sposób periderma zapewnia ciągłą ochronę dla tkanek wewnętrznych rośliny, chroniąc je przed uszkodzeniami mechanicznymi, patogenami i innymi czynnikami zewnętrznymi. Dodatkowo, periderma pozwala na utrzymanie odpowiedniego poziomu wilgoci w tkankach wewnętrznych rośliny, co jest niezbędne dla prawidłowego przebiegu procesów metabolicznych i wzrostu.

Powstawanie Peridermy

Periderma powstaje w roślinach w trakcie wzrostu wtórnego, który rozpoczyna się po zakończeniu wzrostu pierwotnego. Wzrost wtórny jest charakterystyczny dla roślin drzewiastych i niektórych roślin zielnych i umożliwia im osiągnięcie większych rozmiarów oraz zwiększenie wytrzymałości mechanicznej. Periderma powstaje w wyniku dedyferencjacji komórek parenchymy korowej lub komórek perycyklu, które tracą swoje pierwotne funkcje i przekształcają się w merystem boczny, zwany fellogenem.

Fellogen, będący kluczowym elementem peridermy, jest odpowiedzialny za produkcję komórek korka i kory korkowej. Komórki korka powstają na zewnątrz fellogenu i stopniowo ulegają obumarciu, wypełniając się suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Komórki kory korkowej (felodermy) powstają do wewnątrz od fellogenu i zazwyczaj pozostają żywe. W ten sposób fellogen tworzy trzy warstwy peridermy⁚ korek, felodermę i sam fellogen. Powstawanie peridermy jest procesem ciągłym, który trwa przez całe życie rośliny, zapewniając jej ciągłą ochronę i umożliwiając dalszy wzrost wtórny.

Wtórny wzrost

Wtórny wzrost, zwany również wzrostem wtórnym, jest procesem rozwoju roślin, który rozpoczyna się po zakończeniu wzrostu pierwotnego. Wzrost pierwotny to wzrost na długość, który jest napędzany przez merystemy wierzchołkowe, znajdujące się na końcach korzeni i łodyg. Wzrost wtórny, z kolei, to wzrost na grubość, który jest napędzany przez merystemy boczne, takie jak kambium naczyniowe i fellogen.

Wtórny wzrost jest charakterystyczny dla roślin drzewiastych i niektórych roślin zielnych. Umożliwia im osiągnięcie większych rozmiarów oraz zwiększenie wytrzymałości mechanicznej, co jest niezbędne do przetrwania w zmiennym środowisku; W trakcie wzrostu wtórnego, kambium naczyniowe produkuje nowe tkanki naczyniowe, czyli drewno i łyko, które transportują wodę i substancje odżywcze po całej roślinie. Fellogen, z kolei, produkuje nowe warstwy korka i kory korkowej, które tworzą peridermę, zewnętrzną warstwę ochronną rośliny.

Rola fellogenu

Fellogen, zwany także korkowicą, jest kluczowym elementem peridermy, odpowiedzialnym za jej ciągły rozwój i odnawianie. To merystem boczny, czyli tkanka zdolna do podziału komórkowego, która powstaje w wyniku dedyferencjacji komórek parenchymy korowej lub komórek perycyklu. Fellogen charakteryzuje się specyficznym typem podziału komórkowego, który prowadzi do powstawania dwóch odmiennych typów komórek⁚

• Komórki korka⁚ Powstają na zewnątrz fellogenu i stopniowo ulegają obumarciu, wypełniając się suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Komórki korka tworzą zwartą, nieprzepuszczalną warstwę, która chroni roślinę przed utratą wody, patogenami i innymi czynnikami zewnętrznymi.
• Komórki kory korkowej (felodermy)⁚ Powstają do wewnątrz od fellogenu i zazwyczaj pozostają żywe. Komórki kory korkowej często zawierają chloroplasty, co pozwala im na fotosyntezę.

Fellogen działa jak fabryka, która nieustannie produkuje nowe komórki, zapewniając ciągłość i odnowę peridermy, co jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania i rozwoju rośliny.

Formowanie kory korkowej i korka

Fellogen, będąc merystemem bocznym, jest odpowiedzialny za produkcję komórek korka i kory korkowej, które tworzą peridermę. Proces formowania tych tkanek przebiega w sposób ciągły i jest ściśle powiązany z wzrostem wtórnym rośliny. W miarę jak roślina rośnie, fellogen dzieli się, tworząc nowe komórki, które stopniowo różnicują się, tworząc korek i korę korkową.

Komórki korka powstają na zewnątrz fellogenu i stopniowo ulegają obumarciu, wypełniając się suberyną, woskowatą substancją hydrofobową. Suberyna nadaje korkowi jego charakterystyczne właściwości, takie jak nieprzepuszczalność dla wody i gazów. Komórki kory korkowej (felodermy), z kolei, powstają do wewnątrz od fellogenu i zazwyczaj pozostają żywe. Feloderma często zawiera chloroplasty, co pozwala jej na fotosyntezę. W ten sposób fellogen tworzy trzy warstwy peridermy⁚ korek, felodermę i sam fellogen. Proces formowania kory korkowej i korka jest niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania i rozwoju rośliny, zapewniając jej ciągłą ochronę i umożliwiając dalszy wzrost wtórny.

Lenticelle

Lenticelle to niewielkie, wypukłe pory w korku, które stanowią specjalne struktury umożliwiające wymianę gazową pomiędzy tkankami wewnętrznymi rośliny a atmosferą. Periderma, będąc nieprzepuszczalną dla wody i gazów, zapobiega nadmiernej utracie wody, ale również utrudnia wymianę gazową. Lenticelle rozwiązują ten problem, zapewniając odpowiednią wentylację i dostarczanie tlenu do tkanek wewnętrznych rośliny, co jest niezbędne dla prawidłowego przebiegu procesów metabolicznych, takich jak oddychanie komórkowe.

Lenticelle powstają w wyniku rozluźnienia komórek korka w określonych miejscach. Komórki te są luźno upakowane i zawierają duże przestwory międzykomórkowe, co pozwala na swobodny przepływ gazów. Lenticelle są zazwyczaj rozmieszczone w sposób rozproszony na powierzchni łodyg i korzeni, ale ich liczba i rozmieszczenie mogą się różnić w zależności od gatunku rośliny. W niektórych przypadkach lenticelle mogą być widoczne gołym okiem, jako małe, wypukłe punkty na powierzchni kory.

Funkcja lenticelli

Lenticelle, będąc specyficznymi strukturami w peridermie, pełnią kluczową rolę w zapewnieniu odpowiedniej wymiany gazowej pomiędzy tkankami wewnętrznymi rośliny a atmosferą. Periderma, jako zewnętrzna warstwa ochronna, zapobiega nadmiernej utracie wody, ale również utrudnia wymianę gazową. Lenticelle rozwiązują ten problem, umożliwiając swobodny przepływ gazów, takich jak tlen i dwutlenek węgla, przez warstwę korka.

Główną funkcją lenticelli jest dostarczanie tlenu do tkanek wewnętrznych rośliny, co jest niezbędne dla prawidłowego przebiegu procesów metabolicznych, takich jak oddychanie komórkowe. Lenticelle umożliwiają również usunięcie z tkanek wewnętrznych dwutlenku węgla, będącego produktem ubocznym oddychania komórkowego. Dodatkowo, lenticelle mogą odgrywać rolę w regulacji transpiracji, umożliwiając niewielką utratę pary wodnej, co jest korzystne dla rośliny w okresach suszy.

Budowa lenticelli

Lenticelle to niewielkie, wypukłe pory w korku, które powstają w wyniku rozluźnienia komórek korka w określonych miejscach. Komórki te są luźno upakowane i zawierają duże przestwory międzykomórkowe, co pozwala na swobodny przepływ gazów. W przeciwieństwie do zwartej struktury korka, lenticelle charakteryzują się luźniejszą budową, która umożliwia wymianę gazową.

Lenticelle są zazwyczaj otoczone warstwą komórek parenchymatycznych, które są luźno upakowane i zawierają przestwory międzykomórkowe. Te komórki parenchymatyczne mogą zawierać chloroplasty, co pozwala im na fotosyntezę. W niektórych przypadkach lenticelle mogą być dodatkowo pokryte warstwą komórek ochronnych, które chronią je przed uszkodzeniami mechanicznymi i patogenami. Budowa lenticelli jest dostosowana do ich funkcji, zapewniając optymalną wymianę gazową, jednocześnie chroniąc roślinę przed nadmierną utratą wody i szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi.