Traheide: definicija, zgradba in funkcija v ksilemu rastlin

Traheide so dolge celice v ksilemu žilnih rastlin. Premikajo vodo in mineralne soli. Traheide so ena od dveh vrst elementov v ksilemu, druga vrsta so cevni elementi. Traheide nimajo perforacijskih ploščic, medtem ko jih imajo žilni elementi. Ti elementi opredeljujejo vaskularne rastline v nasprotju z nevaskularnimi rastlinami.

Vsi trahejski elementi imajo debelo lignificirano celično steno. Ko je rastlina zrela, protoplast razpade in izgine. Traheide imajo dve funkciji. Prevažajo material in zagotavljajo strukturno oporo.

Sekundarne stene so odebeljene v različnih oblikah: obročki, spirale, mreže ali obsežne odebelitve, razen tam, kjer so jame. Traheide zagotavljajo večino strukturne opore pri iglavcih, kjer so glavna vrsta celic.

Ker imajo traheide v primerjavi s posodami veliko večje razmerje med površino in prostornino, zadržujejo vodo proti gravitaciji (z adhezijo), kadar ne poteka transpiracija. Ta mehanizem pomaga rastlinam preprečevati zračne embolije.

Izraz "traheide" je leta 1863 uvedel Carl Sanio, prvotno kot Tracheide v nemščini.

Definicija in razširjenost

Traheide so mrtve, votle, podolgovate celice ksilema, katerih glavna naloga je prevajanje vode in raztopljenih mineralov od korenin proti nadzemnim delom rastline ter prispevek k mehanski opori rastline. Pojavljajo se pri večini vaskularnih rastlin, zlasti pa prevladujejo pri iglavcih (gimnospermih), pri katerih so pogosto edina ali glavna ksilemna celica. Pri mnogih angiospermih (kritosemennicah) so prisotni poleg cevnih elementov (posod), ki omogočajo hitrejše gibanje vode.

Zgradba

Traheide imajo debelno sekundarno celično steno, bogato z ligninom, ki daje trdnost in vodoodbojnost. Sekundarne odebelitve niso vedno enakomerne; pri različni rastlinski skupinah so oblikovane kot:

• obročki (annular)
• spirale (helical)
• mrežaste ali retikulirane odebelitve
• obsežne odebelitve z razkritimi kraji, razen na mestih, kjer so jame

Na mestih brez sekundarnega sloja so jame (pits), skozi katere voda prehaja med sosednjimi traheidami. Pogosto so to tako imenovane bordered pits (obrobne jame) z membrano, ki preprečuje prehajanje zraka in s tem širjenje zračnih mehurčkov (embolij).

Med procesom dozorevanja protoplast razpade, tako da traheide v zrelem stanju ne vsebujejo živega protoplasta, ampak delujejo kot mrtvi, votli kanali za vodo. Dolžina traheid se razlikuje med vrstami – običajno od nekaj sto mikrometrov do več milimetrov.

Funkcije

Traheide opravljajo dve glavni funkciji:

• Prevod vode in mineralov: preko sistemov jame in medsebojnih stikov traheide omogočajo transport vodnega stolpca v rastlini. Transport poteka v skladu s teorijo kohezije‑napetosti (cohesion–tension), pri kateri transpiracija v listih ustvarja negativni tlak, ki vleče vodo navzgor.
• Mehanska opora: lignificirane stene traheid prispevajo k togosti in nosilnosti stebla ter korenine, kar je posebej pomembno pri iglavcih in drugih rastlinah, kjer traheide predstavljajo večino ksilemnih celic.

Poleg tega ima posebna zgradba traheid pomembno vlogo pri preprečevanju in omejevanju zračnih embolij: ozke notranjosti in majhne jame zmanjšujejo verjetnost razširitve mehurčkov, medtem ko večje površinsko‑prostorninsko razmerje poveča adhezijo vode na stene in omogoči zadrževanje vode tudi, če transpiracija začasno ni aktivna.

Primerjava s cevmi (posodami)

Glavne razlike med traheidami in cevmi/posodnimi elementi:

• Posodna vlakna so običajno širša in krajša ter imajo perforacijske ploščice (perforation plates), kar omogoča hitrejši pretok vode; traheide nimajo teh perforacij.
• Traheide so funkcionalno bolj varne pri preprečevanju embolij, medtem ko so posode bolj učinkovite za hitro transportiranje velikih količin vode.
• Gimnosperme skoraj izključno uporabljajo traheide, mnoge angiosperme pa so razvile posode in ob tem ohranile tudi traheide v različnih stopnjah.

Evolucija in pomen za rastline

Traheide so stara prilagoditev, ki je omogočila rastlinam doseči večje višine in bolj učinkovito izrabo vode iz tal. Njihova kombinacija prevodne funkcije in mehanske opore je bila ključna pri širjenju kopenskih rastlin. V današnjih ekosistemih so traheide še posebej pomembne pri iglavcih in nekaterih drugih skupinah, kjer omogočajo rast v sušnejših ali hladnejših razmerah, kjer so zračni emboliji pogostejši tveganji za rastlino.

Razvoj in nastanek

Traheide se razvijejo iz ksilemnih prekurzorjev v rastlini (procambium ali kambij). Med diferencializacijo se v celicah najprej tvori primarna stena, nato pa ob aktivnem polaganju sekundarnih slojev nastanejo značilne odebelitve. Ko je sekundarna stena dokončana, protoplast odmre in celica postane funkcionalna kot vodni vodič in strukturni element.

Zgodovina imena

Izraz traheide (nem. Tracheide) je leta 1863 uvedel Carl Sanio. Danes se ta pojem uporablja v anatomiji rastlin za opis omenjene vrste ksilemnih celic.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj so traheide?

V: Katera je poleg traheid še druga vrsta elementov v ksilemu?

V: Kakšna je razlika med traheidami in posodnimi elementi glede perforacijskih ploščic?

V: Katera značilnost opredeljuje žilne rastline v primerjavi z nežilnimi rastlinami?

V: Kaj se zgodi s protoplastom traheid, ko rastlina dozori?

V: Kakšna je funkcija odebelitev v sekundarnih stenah traheid?

V: Kako traheide zadržujejo vodo proti gravitaciji, če ni transpiracije?

Išči po črki