Растения

Строение растений. Растительный мир чрезвычайно разно­образен. В настоящее время на нашей планете насчитывается около 500 тысяч видов растений. Огромные площади занима­ют леса. Большие участки — степи, луга, болота, поля. В океа­нах, морях, реках, озерах также представлена разнообразная растительность.

Организм высшего растения состоит из отдельных частей — органов, которые выполняют сложные жизненные функции. Все органы растения можно разделить на вегетативные и генера­тивные.

Корень, стебель, листья — это вегетативные органы, обеспе­чивающие рост и питание растения. Цветок и плод — генера­тивные (репродуктивные) органы, обеспечивающие половое раз­множение растения и сохранность вида.

Корень — осевой подземный орган растения. Он служит для закрепления растения в почве и поглощения из нее воды и минеральных веществ. В корне могут откладываться запасные питательные вещества. Корни различных растений взаимодей­ствуют друг с другом, а также с микроорганизмами и грибами, обитающими в почве.

Когда корень развивается из зародышевого корешка, заро­дыша семени, его называют главным. От него отходят боковые корни, способные ветвиться. Корни, возникающие на стебле или листе растения, называются придаточными.

Совокупность всех корней растения называется корневой системой. По форме эти системы могут быть различными, что определяется видовым разнообразием растений и местом их обитания.

Корневую систему называют стержневой, когда у расте­ния хорошо развит главный корень, а другие корни занимают подчиненное положение (лютик, одуванчик). В том случае, когда главный корень отсутствует и представлены лишь придаточные корни, система называется мочковатой (злаки, лукович­ные). Между этими типами корневых систем существуют про­межуточные формы. Сильно утолщенные придаточные корни георгина, чистяка называют корневыми шишками. Утолщенные корни с большим запасом питательных веществ (морковь, свекла, репа) морфоло­гически сформированы при участии корня и стебля. Такие сочные и питательные корни культурных растений — результат длительного отбора.

Стебель — осевая часть побега; на нем расположены листья, почки, цветы и плоды. Основные функции стебля — опорная и проводящая. Стебель осуществляет связь между органами воздушного питания (листьями) и почвенного питания (корнями). От листьев к корням по стеблю поступают продукты фотосинтеза, а от корней к листьям обеспечивается проведение воды и растворенных в ней питательных веществ.

В стебле могут откладываться запасные питательные вещества(капуста кольраби, сахарный тростник). Он может служить для вегетативного размножения (смородина, крыжовник). На стебле расположены листья и почки. Место прикрепления листьев называется узлом, участки стебля между двумя узлами —междоузлиями. Различают два типа стеблей — травянистый и деревянистый (ствол). Стебли бывают гладкими, ребристыми, опущенными. Некоторые из них могут достичь огромной толщины (баобаб — до12 м в окружности) и высоты (эвкалипт — до 120-150 м).

По направлению роста и положению в пространстве разли­чают прямостоячие стебли (подсолнечник, овес), ползучие (гусиная лапка, вьющиеся (вьюнок), цепляющиеся за опору (огурец), лазающие, которые прикрепляются к опоре при помощи усиков (горох).

При усилении каких-либо отдельных функций в процессе приспособления растений к условиям среды стебель сильно ви­доизменяется: например, корневище (пырей ползучий, ландыш), клубень (картофель), луковицы (лук) являются запасающими органами; колючки (боярышник) выполняют защитную функ­цию; суккулентные побеги (алоэ, агава, кактус) приспособлены для накопления воды и экономного ее расхода.

Лист — орган растения, выполняющий функции воздуш­ного питания, или фотосинтеза, транспирации (регулируемое испарение) и газообмена (выделение и поглощение кислорода и углекислого газа). Основные части листа — листовая пластинка и черешок. Листья с черешком называются черешковыми, а листья, прикрепляющиеся к стеблю основанием листа, — сидячими. При основании черешка иногда развиваются мелкие листочки — прилистники.

Число пластинок у листа, его форма определяются много­образием листьев. Различают листья простые и сложные. Про­стой лист состоит из одной пластинки, сложный — из несколь­ких пластинок, прикрепленных своими черешками к одному главному черешку. По форме листовой пластинки различают листья округлые, овальные, линейные, ланцетные, сердцевид­ные, игольчатые и т. д. По форме края пластинки листья также разнообразны: они бывают зубчатые (яблоня), пильчатые (липа), выемчатые (осина) и цельнокрайние (сирень).

Порядок прикрепления листьевна стебле называется листорасположением. Различают очередное(листья сидит на стеб­ле по одному, поочередно), супротивное(листья размещаются по два друг напротив друга) имутовчатое листорасположение, когда листья прикрепляются кстеблю пучками, илимутовками.

При любом листорасположении достигается наилучшее освещение листьев. Положение листьев по отношению к свету регулируется также черешками, степенью их разрастания и по­воротами.

Листовая пластинка сверху и снизу покрыта кожицей, или эпидермисом. Верхний эпидермис покрыт кутикулой тонкой плотной пленкой, которая защищает лист от внешних воздействий и сокращает испарение влаги. Между верхним и нижним эпидермисом заключена мякоть листа — ассимиляционная ткань, клетки которой имеют многочисленные хлоропласты (зеленые тельца, содержащие хлорофилл). В этих клетках осущест­вляется процесс фотосинтеза.

Фотосинтез — сложный процесс образования в листьях органических веществ. Содержащийся в хлоропластах хлорофилл обладает способностью поглощать солнечную энергию и превращать ее в энергию химических веществ. В этот процесс органического синтеза вовлекаются углекислый газ, поступаю­щий из воздуха, и вода с минеральными солями, поглощаемая из почвы. В результате сложнейших превращений при фотосин­тезе образуются сложные органические вещества углеводы (крахмал, сахар) — и выделяется кислород.

Транспирация и газообмен осуществляются через устьица — щели в кожице листа, расположенные в основном на нижней стороне листовой пластинки.

У большинства растений умеренной зоны листья развиваются весной, а осенью отпадают. Такие растения называются листо­падными, так как с наступлением неблагоприятных для вегета­ции условий они сбрасывают листву. Осенью листья стареют, за лето в них накапливаются вредные вещества — продукты обме­на, а ценные органические соединения оттекают в стебель. Лист как бы «опустошается» перед опадением. Опадение листьев по­лезно для растения: с опадающими листьями оно освобождается от вредных продуктов жизнедеятельности.

Осенью при наступлении холодов в природе наблюдается яркое расцвечивание листьев: листья краснеют, желтеют, буреют вследствие разрушения хлорофилла, который летом маскирует желтые и красные пигменты, окрашенный клеточный сок. Хло­рофилл под воздействием низких температур разрушается и вновь не образуется. Другие пигменты являются более; стойкими к понижению температуры. Поэтому пожелтение или покраснение листа является признаком его старения.

Перед опадением у основания черешка образуется отдели­тельный слой, поэтому лист легко отрывается от стебля. У листопадных деревьев и кустарников опадение листьев на зиму является еще и своеобразным приспособлением к изменившимся условиям. Наибольшую опасность для растения представляет высыхание его надземных органов. Сбрасывая листья, растение резко уменьшает испаряющую поверхность. Листопад предот­вращает высыхание растений в тот период, когда поступление воды затруднено или прекращается совсем и корни не могут всасывать воду из почвы.

Таким образом, основной причиной листопада является понижение температуры воздуха и влажности. Однако биологическими часами, которые сигнализируют растениям о приближении осени, служит изменение продолжительности дня. Сокращение дня осенью — стимул для подготовки растений к зиме.

Листопад — закономерный биологический процесс, обуслов­ленный развитием растительного организма и его приспособ­лением к условиям существования (переживание неблагоприят­ного зимнего периода). Растения, листья которых не меняются в течение нескольких лет, называются вечнозелеными. У них смена листьев происходит постепенно (например, у сосны и ели — через 2—5 лет).

Цветок. Плоды и семена. Цветок — это видоизмененный укороченный побег с ограниченным ростом, приспособленный для полового размножения. В цветке осуществляется половой процесс — слияние половых клеток.

Цветок прикрепляется к стеблю с помощью цветоножки. У него различают осевую часть, цветоложе и боковые выросты — чашелистики, лепестки, тычинки и пестик.

Чашелистики (они обычно зеленого цвета) составляют ча­шечку цветка, лепестки (различного цвета) — его венчик. Чашечка и венчик образуют околоцветник цветка, который защищает его внутренние части и привлекает насекомых. Внут­ри цветка располагаются тычинки и пестик. Тычинка состоит из тычиночной нити и пыльника, в котором образуется пыльца. В центре цветка находится пестик, который состоит из рыль­ца — верхняя часть, столбика и завязи — нижняя расширенная часть.

Мелкие цветки многих растений собраны в разнообразные соцветия: кисть (ландыш), простой зонтик (вишня), сложный зонтик (укроп), простой колос (подорожник), сложный колос (пшеница), метелка (овес), корзинка (одуванчик), сережка (бе­реза) и т. д.

Размножение происходит с помощью опыления — переноса пыльцы на рыльце пестика. Различают самоопыление, когда пыльца с тычинок попадает на свой же пестик, и перекрестное опыление, когда пыльца с тычинок одного цветка переносится на пестик другого. Наиболее часто перекрестное опыление происходит в природе с помощью насекомых и ветра. В процессе эволюции растения приспособились ко всем видам опыления. У ветроопыляемых растений цветки, как правило, невзрачные, пыльцы образуется много, она сухая и мелкая, легко разносится ветром.

Приспособление цветка к опылению насекомыми привело к формированию ярких душистых цветков, богатых сладким не­ктаром. Насекомые, доставая нектар из глубины цветка, при­хватывают пыльцу лапками и брюшком и переносят ее на другие растения. В дождливую погоду насекомых летает мало, поэтому остается много неопыленных растений.

После опыления в завязи цветка происходитпроцесс двойного оплодотворения, в результате которого одна мужская клетка сливается с яйцеклеткой, а другая — со вторичной женской клеткой. Оплодотворенные клетки несут в себе наследственные признаки двух растений. Постепенно семяпочка (это часть за­вязи, в которой произошло оплодотворение) превращается в семя, а завязь цветка разрастается и вместе с семенем превра­щается в плод.

Плод — орган растения, развивающийся из цветка и слу­жащий для защиты и распространения семян. Он образуется в результате тех изменений, которые происходят в цветке после оплодотворения.

Плоды содержат разное количество воды, поэтому различают сочные и сухие плоды. У сочных выделяют плод-костянку (виш­ня, слива), ягоду (виноград, помидор), яблоко (яблоня, груша), ягодообразный плод (арбуз, огурец). Сухие плоды могут быть односеменными и многосеменными — зерновка, семянка, орех; боб, стручок, коробочка.

Распространение плодов и семян происходит разными спосо­бами (ветром, водой, животными, человеком).

Семя надежно обеспечивает размножение растения и его распространение. Основная часть семени — зародыш будущего растения. В семени содержится и необходимый для прорастания зародыша запас питательных веществ. При создании благопри­ятных условий, т. е. при наличии воды, воздуха, тепла, происхо­дит прорастание семян — это начало роста и развития растений.

Рост и развитие растений. Растение в течение своей жиз­ни растет и развивается. Рост растения — это не просто увеличение его размеров. Он характеризуется появлением новых структурных элементов в организме. В процессе роста растение совершает различные движения, большинство из которых явля­ются ответными реакциями на раздражение растения светом и изменением температуры. Растение растет как вверх, так и горизонтально.

Рост растений протекает неодинаково: у одних медленно, а у других довольно быстро. Даже у одного и того же растения периоды интенсивного роста сменяются периодами затухания. Например, с приближением зимы у растений северных широт наступает торможение роста.

Одновременно с ростом растений происходит и их развитие. Развитие растения — это качественные изменения в клетках и растении в целом (оно постепенно изменяется — цветет и плодоносит). В процессе развития происходит самовоспроизве­дение, или размножение растений.

Жизненный цикл у каждого вида растений имеет различную продолжительность. Так, однолетние растения (например, горох, пастушья сумка) очень быстро растут и приступают к размно­жению (т. е. цветению и образованию семян) в течение одного лета, затем отмирают. У многолетних растений рост продолжа­ется многие годы, цветение и плодоношение происходят не ранее второго года жизни (ирис, пион). Деревья живут долго, некото­рые — до 100 лет и более. Однако развитие их, переход к цветению происходит через 5, 10, 15 лет, иногда — через 40 и более лет (дуб).

В процессе индивидуального развития (с момента зарождения до конца жизни) растения проходят последовательные сложные преобразования: состояние покоящегося семени, период всходов, период молодого растения, период взрослого растения (цветение и плодоношение), период старости (растение отмирает).

Процессы роста и развития растений тесно связаны между собой и зависят от условий внешней среды (температуры воздуха, количества света, воды, качества почвы). Каждому растению необходимы особые условия и сочетание всех этих факторов. При этом на разных стадиях своего развития растение предъяв­ляет разные требования к условиям среды.

Размножение — это одноиз свойств живых организмов, которое обеспечивает существование вида, увеличение его чис­ленности, непрерывность и преемственность жизни. Растения размножаются бесполым, вегетативным и половым способом.

Бесполое размножение осуществляется спорами. При этом растения наследуют свойства только материнского организма. Такое размножение характерно для водорослей, мхов и папоротников.

Вегетативное размножение это увеличение числа особей посредством отделения от материнского организма вегетативного органа или его части (листа, стебля, корня). Это размножение корневыми отпрысками (тополь, одуванчик), клуб­нями (картофель), корневищами (пырей), луковицами (лук), усами (земляника). Искусственное вегетативное размножение — это деление куста на части (флокс), черенкование (смородина), прививки (яблоня), размножение отводками (крыжовник).

Половое размножение представляет собой такой тип размножения, при котором новые особи образуются в результате полового процесса. Женская и мужская половые клетки (гаметы) образуют зиготу. Развивающийся из зиготы новый организм имеет двойную наследственность и, следовательно, более при­способлен к разным условиям окружающей среды.

Вопросы и задания. 1. Расскажите о строении высшего растения. 2. Раскройте функции основных органов и час­тей растения. 3. Раскройте биологическое значение лис­топада. 4. Каково значение цветка и плода в жизни рас­тения? 5. В чем сущность роста и развития растения? 6. По каким признакам и свойствам растения относятся к живым организмам?