Стебли лозы и стволы деревьев, служившие человеку поделочным материалом, всегда были предметом его самого пристального внимания и изучения. Неудивительно поэтому, что уже на первых шагах развития ботанических знаний, в древнегреческой науке, мы встречаем довольно обстоятельные сведения о строении стебля.

Теофраст в структуре стебля растений различает кору, древесину и сердцевину. Пытаясь разобраться в деталях каждого из этих трех структурных элементов стебля, Теофраст приходит к выводу, что они состоят из волокон, жил и мяса. Волокна и жилы, по Теофрасту, представляют собой в сущности одно и то же, но волокнами или нервами он называл тонкие волокноподобные пучки, а жилами – более крупные тяжи (по-видимому, сосудистые пучки).

«Волокна и жилы, – говорит Теофраст, – расщепляются только вдоль и не иначе, между тем как мясо растений можно легко делить во всех направлениях подобно кому земли».

В этом определении мы можем видеть начало той старой анатомической классификации растительных тканей, которая и теперь еще сохранила свои следы в терминах «прозенхима» и «паренхима».

Теофраст утверждал, что древесина состоит преимущественно из «волокон», «жил» и влаги, сердцевина – из «мяса» и сока, а кора – из «волокон», «мяса» и сока.

Теофрасту были уже известны различия внутреннего строения тех двух больших групп растений, которые мы теперь называем однодольными и двудольными. Он задумывался и над вопросом о причинах образования так называемых годичных колец в древесине крупных стволов строевого леса.

Годичные кольца и строение древесины

Творения Теофраста на протяжении многих веков последующей истории человечества были единственным источником сведений, которые наука могла предложить по данному вопросу. Только в XVI в. нашей эры Чезальпино попытался дополнить картину строения стебля, нарисованную Теофрастом, собственными наблюдениями и соображениями.

Нельзя сказать, чтобы Чезальпино внес много нового в учение о строении стебля по сравнению с Теофрастом. Рассуждения Чезальпино содержат чересчур смелые аналогии в строении тел растений и животных, но в них он высказывает одну правильную мысль: волокна, или нервы, и жилы растений, он считает мельчайшими полыми трубочками, служащими для проведения влаги и обладающими столь малыми просветами полостей, что заметить их глазом невозможно.

Он произвольно приравнивает волокна стебля к венам в теле человека и животных. К этому сравнению он приходит, наблюдая выделение млечного сока из стебля некоторых растений. Вот рассуждения Чезальпино по этому вопросу.

«Что вены даны растениям, видно хотя бы по тем проходам, которые выделяют млечный сок у молочая и фикуса. Если их срезать, выделяется много сока, который течет, как кровь, из разрезанного мяса животного. Много этого сока заключается и в виноградной лозе. Вследствие крайней узости этих каналов для движения сока их невозможно различить глазом .

.На всех стеблях и корнях можно бывает видеть нечто похожее на длинные нервные волокна. Нужно думать, что эти волокна представляют собой каналы для проведения пищи; по своему положению они соответствуют венам животных. Правда, у растений нет ни одной стволовой вены (подобной полой вене животных), но зато у них имеется множество тонких каналов, идущих из корня в сердце, а затем оттуда восходящих в стебель».

Только через 100 лет после Чезальпино наука, получившая в свое распоряжение первые несовершенные еще микроскопы, смогла представить более обстоятельную картину строения стебля благодаря работам одного из отцов микроскопической анатомии растений – Марчелло Мальпиги (1628–1694).

Мальпиги открывает в стебле подлинные трубки, или сосуды, снабженные к тому же внутри спиральной лентой, как бы препятствующей спаданию их стенок. Современник Мальпиги, английский врач Неемия Грю, подтверждает наблюдения своего итальянского коллеги и дает описание микроскопической структуры древесины и коры стебля, представляющихся ему сплетением горизонтальных и вертикальных волокон наподобие тонкого кружева.

Мальпиги, занимавшийся и анатомией животных, оказался так же, как и Чезальпино, не вполне свободным от пристрастия к проведению рискованных аналогий в строении тел животных и растений. Он считал открытые им в стебле растений спиральные сосуды вполне аналогичными дыхательным трубкам, или трахеям, в теле насекомых, поэтому он предложил назвать открытые им спиральные сосуды трахеями. Он считал, что эти трахеи в теле растения также выполняют дыхательную функцию. Любопытны рассуждения самого Мальпиги по этому вопросу.

«Легкие у животных, – говорит Мальпиги, – тем больше и тем сильнее развиты, чем организация животного примитивнее. От человека, который имеет пару сравнительно маленьких легких, можно провести линию сравнения до насекомых, у которых аппарат дыхательных трубочек распространен по всему телу. .У растений, которые, надо полагать, относятся к самым низшим организмам, естественно ожидать, что трахеи должны быть развиты в еще большей степени, в таком размере, что они проходят через все мельчайшие части их тела за исключением коры. Если наземные животные черпают воздух для дыхания из атмосферы, а рыбы – из воды, то растения получают свой материал для дыхания из земли или, правильнее, из воды и воздуха, которые смешаны с землей».

Доказательство правильности своих мыслей Мальпиги видит в том, что спиральные трубки в корне крупнее и их больше. Это ошибочное учение о роли спиральных сосудов как органов дыхания растений, а не проведения воды, держалось в науке более 100 лет и отразилось в самом названии их, сохранившемся до наших дней, – трахеи, трахеиды.

В том же XVIII в., кроме Мальпиги и Грю, вопросами строения стебля интересовался Антони ван Левенгук. Он при помощи своих удивительных по тонкости конструкций миниатюрных луп обнаружил, что в трубках древесины бывают утолщения не только спиральной, но и других форм.

Трехмерная блок-диаграмма древесины дегенерии фиджийской:

А – поперечный разрез; Б – тангентальный разрез; В – радиальный разрез:

1 – древесинные лучи; 2 – древесинная паренхима; 3 – сосуд; 4 – волокна

Бернгарди (1774–1850) подробно описал строение так называемых кольчатых сосудов древесины. Длинные пучки сосудов, описанные Мальпиги и Левенгуком (наряду с отмеченным ими же наличием в теле растений коротких или округлых клеток или пузырьков), долгое время занимали в системе тканей растения какое-то обособленное положение.

Первые попытки вывести и форму сосуда из формы пузырька, или клетки, как основной формы внутренних структурных элементов растений, принадлежат Г.Тревиранусу (1776–1837). Ему удалось привести первые доказательства клеточного происхождения сосудов. Тревиранус указывал на то, что в тканях совсем молодых листьев еще нет вполне выраженных сосудов, но со временем в клетках, расположенных продольным рядом, поперечные перегородки исчезают, и из ряда клеток образуется один сосуд.