Что такое растение? Ботаника - это раздел науки о растениях

Давайте сначала определим основные факторы, характеризующие организмы этого царства.

Особенности клеточного строения:

1. Наличие хлоропластов в клетке.
Эта органелла определяет в организме растения все: и физиологические процессы, и жизненные циклы, и экологическую роль.

2. Вакуоли.

3. Клеточная стенка (запасное питательное вещество - углеводы (чаще всего крахмал или целлюлоза)) - дополнительная оболочка, утолщение мембраны клетки. Основная роль - защитная и небольшой запас вещества.

Физиология растений

Дыхание: кислородом, как у всех других живых организмов.
Питание: как уже мы упомянули выше, растения - автотрофы - сами себе производят пищу.

Когда читаешь школьные учебники, то создается впечатление, что, кроме света, воды и углекислого газа растениям ничего больше не нужно.

Поговоришь с садоводами, волосы дыбом встают - одним растениям нужна почва более удобренная, другим - менее, щелочная, кислотная, песочная….

Получается, что растения ни одним воздухом и водой питаются…

Растениям нужны питательные компоненты, и они их получают из почвы.

Это и органические, и неорганические (минеральные) вещества.

Рост и развитие

Еще одна отличительная черта растений, общая с грибами, но отсутствующая у животных - рост в течение всей жизни.

Размножение:
1. половое - с помощью гамет (половых клеток);
2. бесполое, вегетативное - с помощью частей тела;
3. бесполое, с помощью спор (только у споровых растений).

Систематика растений

Отделы растений:

Отдел Водоросли

Не важно, одноклеточная водоросль или многоклеточная - ни тканей, ни органов!

Отдел споровые растения

Их уже относят к высшим, т.к. есть в наличии и ткани, и органы. По названию и развитие - размножение идет с чередованием поколений - бесполое (споровое) и половое (гаметофит).

Нет ни цветков, ни плодов, ни семян.

Отдел семенные растения

Сложное строение и размножение семенами.
Голосеменные - орган размножения - шишка.
Покрытосеменные - органы размножения - цветок и плод.

Эволюция растений шла именно таким образом - от простейших - к покрытосеменным:

Ключевые слова конспекта: царство Растения, ботаника, общая характеристика, отличительные признаки царства, низшие и высшие растения, жизненные формы растений, органы растений, растение как целостная система.

Ботаника - наука о растениях, их строении, жизнедеятельности, распространении по земной поверхности, отношениях друг с другом и окружающей средой.

Общая характеристика

Растения — это эукариотические фотосинтезирующие автотрофные opганизмы. Царство Растения насчитывает около 500 тыс. видов. Растении являются продуцентами органических веществ и основным источником энергии для других живых организмов. Любые пищевые цепи начинаются с зеленых растений. Они же определяют характер биоценоза , защищают почву от эрозии.

Растении служат источником кислорода воздуха и оказывают значительное влияние на климат Земли. Человек использует около 1,5 тыс. видов культурных растений как пищевые, технические и лекарственные ресурсы. Продукты питания растительного происхождения обеспечивают организм человека белками, жирами, углеводами и витаминами.

Перечисленные отличия растений от животных не являются абсолютными. Черты животной организации часто встречаются у низших растений, которые соответствуют ранним этапам эволюционною развития. Например, способность и к автотрофному, и к гетеротрофному питанию (эвглена зеленая). Более высоко организованные растения достаточно четко отличаются от животных.

Растения делят на низшие и высшие

У низших растений тело (слоевище, или таллом) не расчленено на ткани и органы. К ним относятся Красные водоросли (Багрянки), Настоящие водоросли и Лишайники. У высших растений тело разделено на органы (корень, стебель, лист), образованные дифференцированными тканями. К высшим растениям относятся Моховидные, Плауновидные, Хвощевидные, Папоротниковидные, Голосеменные и Покрытосеменные (Цветковые). Четыре первых отдела расселяются при помощи спор (споровые), два последних — при помощи семян (семейные).

Органы растения

Органы растения — обособленные части растительного организма, выполняющие определенные функции:

• Вегетативные (поддерживают жизнедеятельность)
• Генеративные (участвуют в процессе полового размножения)

Систематика растений

Организм растения как целостная система

Растение - целостная система, её отдельные составляющие (ткани и органы) взаимосвязаны и воздействуют друг на друга. Повреждение и нарушение структуры и функций одной части растения воздействует на все остальные. Если у древесного растения содрать кору (в которой располагается луб), то к корню перестанут поступать органические вещества из листьев. Лишённый питательных веществ корень погибнет и перестанет поставлять в листья воду и минеральные вещества, и вслед за этим наступит гибель всего растения. Однако и не столь значительные повреждения могут вызывать изменения всего организма растения.

Организм растения объединяют в единое целое системы регуляции :

• электрофизиологическая - связана с передачей электрического импульса. Медленные изменения разности потенциалов между частями растения могут оказывать влияние на его физиологические процессы и рост;
• гуморальная - осуществляется при помощи фитогормонов - веществ, вырабатываемых специализированными тканями растений и действующими в ничтожно малых количествах на процессы роста и развития. Фитогормоны переносятся по проводящей системе растения.

Растениям свойственна раздражимость - способность живых систем реагировать на внешние и внутренние факторы. Иногда она проявляется в виде двигательных реакций, обусловлённых характером их роста (ростовые движения).

Тропизмы - ростовая реакция, вызывающая изгибание растения в сторону внешнего стимула (положительный тропизм) или от него (отрицательный тропизм). Происходит вследствие ускоренного роста клеток на одной стороне стебля, корня или листа под воздействием фитогормона ауксина. Побеги обычно растут в сторону света (положительный фототропизм), а корни направлены вниз (положительный геотропизм).

Настии - более быстрые движения растений, их направление не зависит от направления воздействия. Причина настий - изменения внутриклеточного давления, приводящие к изменению формы клеток. Настические движения могут вызываться электрическими импульсами или фитогормонами. Примеры настий: складывание листьев бобовых на ночь, закрывание цветков, устьиц, обвивание вьющихся растений вокруг опоры, складывание листьев мимозы стыдливой при прикосновении, движения насекомоядных растений и др.

Значение растений:

• источник кислорода
• среда обитания для животных
• источник пищи
• источник сырья и топлива
• участие в почвообразовании
• участие в круговороте веществ
• влияние на климат

Роль растений в природе, жизни человека и собственной деятельности

Роль растений в природе:

1. Осуществляют фотосинтез,
2. Являются звеном цепей питания.
3. Предотвращают накопление в атмосфере избытка углекислого газа.
4. Принимают активное участие в формирование почв.
5. Обуславливают накопление воды на поверхности Земли.
6. Участвуют в создании и поддержании климата (ослабление скорости ветра, зимней стужи, снижение жары)

Роль растений в жизни человека : выделяют кислород, из них получают лекарства, пищу, одежду, материалы для различных отраслей промышленности и производства, эстетическое значение.

Это конспект по теме «Царство Растения» . Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту:

Биология. Раздел растения.

1.Ботаника - наука о растениях.

2.Значение растений в жизни человека и в природе.

3.строение растительного организма.

Ботаника - наука о растениях, их строении, жизни и жизненных процессах.

Современная ботаника - это многоотраслевая наука, включающая частные дисциплины:

Систематика - это наука, которая изучает классификацию растений на основе общности строения и происхождения.

Цитология - это наука о строении клетки.

Морфология - это наука о внешнем строении органов растения и их видоизменении.

Физиология - это наука о процессах, происходящих в растениях: закономерности роста, развития и жизненных процессов.

Флористическая география - это наука, изучающая закономерности распространения видов растений на земле.

Фитоценология - это наука исследующая растительный покров земли, его видовой состав, распределение и развитие растительных сообществ.

Анатомия растений - это наука изучающая внутреннее строение органов растений.

Генетика - это наука изучающая законы наследственности и изменчивости растительного организма.

Палеоботаника - это наука изучающая древние ископаемые растения.

Значение растений в природе.

1.Регулируют состав атмосферного воздуха, т.е. поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

2.Аккомулируют солнечную энергию и переводят ее в энергию химических связей - это происходит в результате фотосинтеза: высокомолекулярные органические вещества синтезируются, поэтому зеленые растения являются продуцентами биогеоценоза, т.е. являются начальным звеном в цепи питания.

3.Зеленые растения являются убежищем для животных. Из растений происходят полезные ископаемые (торф, уголь, нефть, алмазы).

4.Органические остатки обогащают почву перегноем - гумусом.

5.Являются составной частью органического, газового и т.д. круговоротов в природе.

Значение растений в жизни человека.

1.Это основной источник питания.

2.Это источник одежды и обуви.

3.Является сырьем целого ряда промышленностей: пищевой, химической, парфюмерной, фармацевтической, текстильной, строительной и т.д.

4.Источник здоровья, вдохновения и красоты.

5.Источник кислорода.

6.Растения вырабатывают фитонциды - летучие антибактериальные вещества.

Строение растительного организма.

(на примере цветковых растений)

Растение - это целостный организм состоящий из вегетативных и генеративных органов.

Вегетативные органы - это корень, стебель, листья. Они служат органами размножения. Корень - укрепляет растение в почве и поглощает из почвенного субстрата воду и минеральные вещества под действием сосущей силы. Корень служит для запаса питательных веществ (у многолетних растений). Стебель - связывающая функция между двумя полюсами (корень и лист), т.е. по стеблю по восходящему току продвигается вода и минеральные вещества, а по нисходящему току органические вещества, которые у многолетних растений откладываются в запас. Листья - выполняют три основные функции: транспирация, фотосинтез, газообмен.

Генеративные органы - это цветок, являющийся органом семенного размножения, из цветка образуется плод внутри которого развивается семя.

Виды тканей. Строение и функции.

1. Образовательная или меристема.

1.Первичноверхушечная меристема - образована клетками с крупными ядрами, тонкими стенками, с густой цитоплазмой без вакуолей. Клетки расположены плотно, не разделены межклетниками. Клетки этой ткани живые паренхиматические, постоянно делятся путем митоза. Находится в вегетативной почке побега, образуют конус нарастания, а также находятся на вершине корня, и образует зону деления и зону роста корня, в основании листовых пластинок. Функции: это рост побега в высоту, рост корня в длину, а также рост листовых пластинок.

2.Вторичнобоковая меристема или камбий - образована клетками с крупными ядрами, в благоприятное время находятся в постоянном делении путем митоза. Клетки расположены в один ряд, тонкостенные с густой цитоплазмой. Находится в стебле многолетнего дерева или кустарника между корой и древесиной, в корнях многолетнего растения, между первичной корой и цилиндром корня. Функции: рост корня и стебля в толщину.

3.Вставочная меристема - строение как у первичной. Находится у основания междоузлей.

4.Раневая или коллус - находится в листьях и других органах растения.

2. Проводящая

1.Ксилема - образована сосудами, трахеями, трахеидами, которые представлены полыми трубками, состоящими из нескольких клеток, расположенных в один ряд. Стенки клеток одревесневшие с отмершим содержимым внутри, длинна до 10 см. Стенки перфорированы. Находится в цилиндре корня, в древесине стебля, в жилках листьев. Функции: а) осуществляет восходящий ток воды и минеральных веществ от корня по стеблю до листа, б)придают опору растению, а также выполняют защитную функцию.

2.Флоэма - образована ситовидными трубками, которые образованны живыми вытянутыми клетками, разделенными перегородками. Клетки перфорированы, через отверстия происходит движение цитоплазмы. Рядом располагаются клетки спутницы - это клетки с ядрами и множеством митохондрий. Находится в первичной коре корня, в лубе стебля, в жилках листьев. Функции: осуществляет нисходящий ток органических веществ от листьев по стеблю к корню.

3.Сосудистоволокнистые пучки - это комплекс состоящий из ксилемы и флоэмы. Находится в лубе стебля древесных культур, в жилках листьев, в цилиндре корня, в жилках цветов. Функции: а) транспорт веществ по нисходящему и восходящему току, б) укрепление органов растения и связь их в единое целое.

3. Покровная

1.Кожица или эпидерма - представлена плотно сомкнутыми клетками. Клетки живые с ядрами, с мелкими лейкопластами и густой цитоплазмой, стенки утолщенные, иногда на стенках имеется кутикула - это пленка из жироподобного вещества кутина. Иногда на кожице можно видеть покров из ворсинок, где скапливаются эфирные масла или образуется восковой налет. В эпидерме имеются устьица состоящие из двух замыкающих клеток между которыми находится устичная щель. Находится во всех частях цветка и зеленого стебля, покров листьев, на всех молодых растениях. Функции: а)защита от неблагоприятных условий, б)где имеются устьица - транспирация и газообмен.

2.Пробка или перидерма - образована мертвыми клетками, стенки утолщены, пропитаны жироподобным веществом - суберином. Клетки плотно примыкают друг к другу, без межклетников. Покрывает многолетние стебли древесных культур, многолетние корни, корневища, клубни. Функции: надежно защищает от неблагоприятных условий окружающей среды, транспирация через чечевички, которые находятся в пробке. Чечевички -особые основания заполненные, гидроскопической тканью, которая состоит из живых тонкостенных клеток.

3.Корка - покровный комплекс, состоящий из нескольких слоев: пробка и другие мертвые ткани. Покрывает старые многолетние ветви, стволы, корни деревьев и кустарников. Функции: служит более надежной защитой растению, для газообмена в корке образуются трещины на дне которых формируются чечевички.

4. Механическая

1.Колленхима - представлена живыми слегка вытянутыми клетками. Находится в черешках и листовых пластинках. Функции: придает прочность листу, каркас и опору растению.

2.Склеренхима - образована вытянутыми клетками, которые образуют волокна. Оболочки клеток равномерно утолщены, часто одревесневшие. Находится в лубе и древесине стебля, в цилиндре и первичной коре корня. Функции: придают опору и прочность, создают каркас.

3.Склереиды - образованы клетками с сильно утолщенными оболочками, не образует волокон. Функции: опора и прочность.

5. Основная или паренхима.

1.Ассимиляционная столбчатая паренхима - образована живыми клетками имеющими цилиндрическую форму, клетки близко примыкают друг к другу, внутри имеют густую цитоплазму с большим количеством хлоропластов, клетки с тонкими стенками. Находится в мякоти листа под верхней кожицей. Функции: фотосинтез.

2.Губчатая ассимиляционная паренхима - образована живыми клетками, неправильной формы с большим количеством хлоропластов, стенки тонкие, клетки расположены беспорядочно - хаотично, образуя большое число межклетников. Находится в мякоти листа под нижней кожицей. Функции: фотосинтез, газообмен, транспирация.

3.Запасающая паренхима - образована тонкостенными клетками, которые заполнены зернами крахмала, белка, каплями жира или большими вакуолями с клеточным соком. Находится в корнеплодах, клубнях, луковицах, плодах, семенах, в сердцевине древесных культур, в корнях, у некоторых растений в листьях. Функции: отложение в запас белка, жира, углеводов, важна для вегетативного размножения и для развития почек.

4.Всасывающая паренхима - образована корневыми волосками, клетки имеют вытянутую форму, заполненные цитоплазмой, имеются вакуоли и ядро. Находится в зоне всасывания молодых корней. Функции: всасывание воды и минеральных веществ под действием сосущей силы.

5.Воздухоносная паренхима - представлена рыхло расположенными клетками, с тонкими стенками, между клетками имеются воздухоносные полости, которые сообщаются с атмосферой через устьица или чечевички. Находится в корне, стебле, листе. Функции: дыхание (сильно развита у болотных растений в листьях).

6.Выделительная ткань - а) млечники - представлены живыми многоядерными клетками. Находится в флоэме. Функции: вырабатывает млечный сок - латакс; б) выделительная ткань - образована мертвыми клетками в которых накапливаются ядовитые вещества. Находится в листе, стебле, в цветках ядовитых растений; в) нектарники - образованы живыми клетками с тонкими стенками, с большими вакуолями. Находится в цветке, в пестике. Функции: выделяют нектар, сахарную жидкость; г) железистые волоски -образованы живыми клетками. Находится на корнях, листьях. Функции: выделяют различные вещества во внешнюю среду (эфирные масла).

Корень.

1.Понятие корня.

2.Виды корней.

3.Типы корневых систем.

4.Внутреннее строение корня.

5.Зоны корня.

6.Рост корня.

7.Поглощение корнем воды и минеральных веществ.

8.Дыхание корня.

9.Удобрения. Внесение удобрений в почву.

10.Значение обработки почвы.

11.Видоизмененные корни их значение.

Корень - это вегетативный орган, обладающий осевой радиальной симметрией и длительным верхушечным ростом. Эволюционно корень возник последним в связи с выходом растений на сушу.

Значение - 1) механическая функция, т.е. закрепление растения в почве.

выполняет функцию всасывания из почвы воды и минеральных веществ - трофическая функция.

синтетическая - принимает участие в первичном синтезе некоторых органических веществ.

служит вместилищем для запаса питательных веществ - запасающая функция.

у корнеотпрысковых растений корень выполняет функцию вегетативного размножения.

корни растений вступают в симбиоз с грибами или клубеньковыми бактериями (микориза или грибокорень).

перенос веществ в наземные органы - транспортная функция.

Виды корней : 1) главные - это такие корни, которые обладают положительным геотропизмом, т.е. под влиянием земного притяжения они растут вертикально вниз. Этот корень развивается из зародышевого корешка. 2) боковые - это корни образующиеся на главных или придаточных корнях, обладают боковым геотропизмом, т.е. под действием земного притяжения они растут горизонтально или под углом к поверхности. 3) придаточные - это корни возникающие на разных органах растения, т.е. на стеблях, на листьях.

Корневая система - это совокупность всех корней одного растения.

стержневая - имеет хорошо выраженный главный корень от которого отходят боковые. Такая корневая система характерна для двудольных растений. Длина главного корня зависит от условий окружающей среды.

мочковатая - состоит из придаточных корней, главный корень слабо выражен или отсутствует, а от придаточного отходят боковые корни. Такая корневая система характерна для однодольных растений.

Зоны корня -1.Верхушка корня покрыта клетками корневого чехлика - эти клетки выполняют защитную функцию и снижают трение корня о частицы почвы облегчают его передвижение. Это происходит за счет выделения обильной слизи на корневом чехлике. Клетки корневого чехлика живые, тонкостенные, непрерывно обновляются по мере продвижения корня (ткань покровная).

2.Зона деления - находится под чехликом и представлена клетками первично верхушечной меристемы. Клетки округлые, тонкостенные, с крупными ядрами и густой цитоплазмой без вакуолей. Клетки этой ткани постоянно делятся путем митоза, давая н7ачало всем тканям корня.

3.Зона роста - (ткань образовательная верхушечная меристема). Образовавшиеся клетки в зоне деления продвигаются в зону роста, где происходит интенсивный рост клеток за счет поступления питательных веществ. После достижения взрослых размеров клетки приступают к дифференцированию.

4.Зона всасывания - это зона образована корневыми волосками (ткань - всасывающая паренхима). Всасывание воды и минеральных веществ происходит за счет разности осмотического и тургурного давления, т.е. сосущей силы. Корневые волоски - вытянутые живые клетки с крупными ядрами, большим количеством митохондрий, имеются вакуоли. На единице площади корневых волосков бывает огромное количество (у гороха на 1мм. -230 волосков).

5.Зона проведения - выше зоны всасывания в цилиндре корня. Образована проводящей тканью: ксилемой или флоэмой. Сосуды ксилемы находятся в цилиндре корня (восходящий ток воды и минеральных веществ), а ситовидные трубки флоэмы находятся в первичной коре (отток органических веществ).

Рост корня - 1.Верхушечный, т.е. в длину за счет первичной верхушечной образовательной меристемы, которая формирует зону роста и зону деления. Ткань образована клетками с крупными ядрами, клетки имеют тонкие стенки, густую цитоплазму без вакуолей. Клетки живые, плотно прилегают друг к другу и не разделены межклетниками, постоянно делятся путем митоза. Верхушечный рост корня можно приостановить у культурных растений за счет прищипки (отделения зоны роста и зоны деления).

2.Рост корня в толщину за счет вторично боковой меристемы или камбия. Ткань образована клетками с крупными ядрами, клетки расположены в один ряд, имеют тонкие стенки и густую цитоплазму. В благоприятное время клетки находятся в постоянном делении путем митоза. Ткань находится между цилиндром и первичной корой, т.е. между ксилемой и флоэмой. За счет деления клеток камбия происходит годичный прирост (у многолетних древесных культур в корнях образуются годичные колца).

Лист

Лист — это та «волшебная фабрика», где под действием солнечных лучей происходит превращение, которому могли бы позавидовать средневековые алхимики. Из неорганических веществ (воды, углекислого газа) растение создаёт вещества органические. Помимо этого лист дышит, испаряет воду.

Каждый лист можно сравнить с чутким прибором. Он прекрасно чувствует небольшие изменения освещённости. Пока солнце движется по небосклону, черешки листьев непрерывно «работают», поворачивая каждый лист так, чтобы на него падало как можно больше света. Если комнатное растение развернуть от света, то на следующий день можно будет увидеть, что все его листья дружно «повернулись обратно». Впрочем, иногда лист начинает избегать чрезмерного освещения. У эвкалиптов, например, в разгар дневной жары листья поворачиваются «ребром» к свету.

Листья «стараются» не затенять друг друга. Это хорошо можно видеть у плюща, который при небольшом количестве листьев может покрывать стену

сплошным «зелёным ковром». Такое расположение листьев называется листовой мозаикой.

Ощущают листья и гравитацию (всемирное тяготение). Причём, как неожиданно выяснили учёные, в первую очередь они ориентируются именно на силу тяжести, а не на свет. Когда растения выращивали «вверх ногами» (точнее, корнями) и освещали тоже снизу, листья всё равно поворачивались вверх. Видимо, в природе растения не сталкивались со случаями, когда свет падал бы снизу!

Природа немало потрудилась, создавая существующее разнообразие форм листьев. Учёные различают простые и сложные листья. Сложный лист состоит из нескольких листочков на общем черешке (например, у клевера, конского каштана). Главное отличие его от простого — не в сильной рассечённости, а в том, что каждый листочек может опасть отдельно. Листья могут превращаться в колючки (у барбариса), усики (у гороха), ловчие аппараты (об этом рассказано в статье «Хищные растения»).

На каждом листе видны многочисленные жилки (раньше их называли «нервами»). Но ничего общего с нервами животных у них нет. Это «трубопровод» листа, по которому он сообщается со всем растением. Каков срок жизни листа? У листопадных растений — около полугода. Но и у вечнозелёных растений срок жизни листьев не так уж велик. У сосны лист (хвоинка) в среднем живёт 2 года, у лавра — 4 года, у ели — до 12 лет. Только у вельвичии удивительной (см. ст. «Голосеменные») два её единственных листа живут несколько столетий.

Очиток едкий (семейство толстявковых): листья сильно утолщены, за что растение получило в народе название «заячья капуста».

Молочай страшный: листья видоизменились в колючки.

Расположение листьев: очерёдное, супротивное, мутовчатое.

Сколько листьев может быть на одном дереве? Ботаники знают ответ и на этот вопрос. Например, на старом дубе растёт около четверти миллиона листьев, а на кипарисе — 50 млн. хвоинок.

Корень

Между корнями и листьями существует «разделение труда». Листья обеспечивают всё растение органическими веществами, а корни снабжают его водой и минеральными солями. Корень закрепляет растение в почве, помогает ему противостоять ветрам и бурям. В поисках воды и минеральных солей он проникает в толщу земли, порой на большую глубину. Например, корень верблюжьей колючки, растущей в пустынях Средней Азии, уходит на глубину до 15 м, достигая грунтовых вод. А рекорд проникновения в глубь земли принадлежит корням инжира (120 м) и вяза (110 м).

Слова о том, что корень ищет в почве необходимые вещества, — не преувеличение. Посадите в бедную почву по кругу диаметром до метра какие-нибудь семена. В центр положите комок навоза. Когда растения хорошо разовьются, раскопайте землю возле круга. Вы увидите, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре комку и густо оплели его ими.

Растёт корень чаще всего прямо вниз.

Корень верблюжьей колючки порой уходит в глубину на 15 м.

Растения с мочковатой (1) и стержневой (2) корневыми системами.

Дыхательные корни мангрового дерева

Как он чувствует силу тяжести? Учёные выяснили, что главную роль в этом играет корневой чехлик. (Чехлик, как колпачок, защищает от повреждений растущую верхушку корня.)

Ещё Чарлз Дарвин обратил внимание на то, что корень, лишённый чехлика, «теряет ориентацию» в пространстве и начинает расти «куда попало». Дарвин назвал такой корень «обезглавленным». Он сделал интересное наблюдение: если положить растение набок, «обезглавить» корень, а затем вернуть растение в прежнее положение, то корень будет как бы «по памяти» расти под прямым углом (т. е. параллельно поверхности земли). Дарвин даже сравнил такое растение с животным, у которого очень медленно движутся импульсы по нервам. Предположим, говорил он, что, лёжа на земле, такое животное решило подняться, после чего было обезглавлено. И вот через несколько часов, когда импульс дошёл по назначению, лишённое головы животное поднялось с земли.

В клетках чехлика под микроскопом заметны крупные зёрна (т. е. крупинки) крахмала. Есть предположение, что эти зёрна играют такую же роль, как «ушные камешки» у животных (об органах равновесия см. ст. «Органы чувств»), своим давлением указывая направление действия силы тяжести. Любопытно и то, что в полной невесомости высшие растения, как правило, погибают.

Воду и минеральные соли — пищу растения — корень впитывает через корневые волоски. Корневые волоски — мощное орудие всасывания. Каждый из них состоит всего из одной клетки и очень мал (хотя «пушок» из корневых волосков можно увидеть невооружённым глазом). Проводя опыт, биологи измерили длину всех корней одного растения ржи. Она оказалась равной 623 км, а с корневыми волосками — 11 тыс. км! (Правда, надо сказать, что в полевых, а не оранжерейных условиях общая длина всех корней примерно в десять раз меньше указанной.)

Известны случаи, когда стебли прорастали через затвердевший асфальт, который нельзя было пробить даже кайлом. Но корни ещё сильнее. Они могут «прогрызать» насквозь даже самый твёрдый камень, проникая сперва в ничтожные трещины, а затем шаг за шагом разрушая его. Понятно, что даже самая твёрдая почва для них — тем более не преграда.

Некоторые растения, например сосну обыкновенную, можно встретить на песках, на голых гранитных скалах, на болотах. Корни у неё в каждом случае разные. На песках у неё будет глубокий стержневой корень, доходящий до грунтовых вод. А на болоте — какой смысл забираться вглубь? Влаги и так хватает. Здесь корни сосны будут ветвиться в верхних слоях почвы.

Ботаники выделяют два основных типа корневых систем. Стержневые корни (как у петрушки) — прекрасная опора. А мочковатая корневая система (как у злаков) зато охватывает больший объём почвы.

Корнеплоды (свёкла, репа, морковь и др.) — это видоизменённые корни. Есть и более необычные разновидности корней. Например, дыхательные корни. Корню, как и другим частям растения, нужно дышать, а в болотном иле, где идёт брожение, кислорода почти нет. Если у речки, протекающей сквозь болото, растут ивы, то в воде у берегов речки часто видна настоящая щётка корней красного цвета, торчащих вверх. Они впитывают кислород из проточной воды и снабжают им корни ивы, погружённые в ил.

Строение и жизнедеятельность водорослей.

Водоросли - это фотосинтезирующие автотрофные эукариотические организмы.

Насчитывается около 30 тыс. видов различных водорослей. Выделяют отделы Зелёные, Красные, Бурые водоросли и др. Водоросли бывают одноклеточные, многоклеточные и колониальные .
Тело многоклеточных водорослей (таллом ) состоит из сходных клеток и не разделено на органы и ткани. Формы таллома очень разнообразны: монадная, амебоидная, нитчатая, пластинчатая и др. Хлоропласты водорослей называются хроматофорами. У многих подвижных водорослей имеется светочувствительный глазок (стигма ), благодаря чему эти водоросли обладают фототаксисом - способностью к движению по направлению к свету.
Водоросли обитают главным образом в воде, однако большое число видов поселяются на суше во влажных местах обитания (на поверхности почвы, камнях, коре деревьев).
Размножение водорослей. Водоросли могут размножаться бесполым и половым путём. К бесполому относится вегетативное размножение (деление таллома на части у многоклеточных, деление клеток надвое у одноклеточных, распадение колоний у колониальных форм) и спорообразование (образование в спорангиях подвижных или неподвижных спор). Половое размножение заключается в формировании гамет и их последующем слиянии с образованием зиготы, а также просто слиянии двух одноклеточных водорослей друг с другом, либо посредством конъюгации. При половом размножении в жизненном цикле зелёных водорослей преобладает гаметофит, бурых - спорофит.
Зелёные водоросли распространены преимущественно в пресных водах (около 13 тыс. видов). Помимо водной среды некоторые виды обитают на поверхности почвы и т. д., а также вступают в симбиотические отношения с грибами. Отличительные особенности: 1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и b , преобладающих над другими пигментами; 2) основным запасающим продуктом является крахмал ; 3) клеточная стенка образована целлюлозой. Зелёные водоросли бывают одноклеточные (хламидомонада, хлорелла), многоклеточные (улотрикс, спирогира) и колониальные (волвокс).
Красные водоросли распространены преимущественно в тёплых водах морей и океанов (около 4 тыс. видов). Почти все красные водоросли многоклеточные. Отличительные особенности: 1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и d , а также пигментов от ярко-красной до почти чёрной окраски, что позволяет им воспринимать солнечные лучи той части спектра, которые проникают глубже в толщу воды; 2) основным запасающим продуктом является багрянковый крахмал , близкий по строению к гликогену; 3) подвижные стадии в жизненном цикле отсутствуют. К красным водорослям относятся порфира, бангия, немалион и др.
Бурые водоросли распространены преимущественно в умеренных или холодных водах морей и океанов (около 1,5 тыс. видов). Все бурые водоросли многоклеточные. Отличительные особенности:1) содержание в хлоропластах хлорофилла а и c и других пигментов; 2) основным запасающим продуктом является ламинарин ; 3) в жизненном цикле присутствуют подвижные стадии. К бурым водорослям относятся ламинария (морская капуста), фукус, саргассум, макроцистис и др.
Значение водорослей. Водоросли являются важным компонентом водного сообщества. В водах мирового океана водоросли являются основными продуцентами органических веществ. Кроме того, они выделяют кислород, необходимый для дыхания животным и растениям. Водоросли, обитающие на поверхности почвы, участвуют в почвообразовании. Водоросли сыграли огромную роль в истории Земли, обогатив атмосферу кислородом. Широко используются водоросли и человеком: в пищу и на корм скоту (богаты витаминами, солями йода и брома), для получения агар-агара и других веществ и т. д.

Подцарство высшие растения

Споровые растения

Отдел Моховидные

Моховидные произошли от водорослей и представляют собой эволюционный тупик. Отдел Моховидные включает около 25 тыс. видов. Обычно размеры мхов от 1 мм до 60 см. Одни мхи представляют собой таллом, другие имеют стебель и листья. Моховидные не имеют корней. Некоторые из них имеют одно- или многоклеточные ризоиды, которыми они прикрепляются к грунту и поглощают воду и минеральные вещества.
В жизненном цикле мхов гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом. Это отличает их от остальных высших растений. Гаметофит развивается из гаплоидной споры. У разных видов мхов гаметофит может быть однополым (двудомным) или двуполым (однодомным). На гаметофите в органах полового размножения (гаметангиях ) образуются подвижные сперматозоиды и неподвижные яйцеклетки. Мужские половые органы называются антеридии, женские - архегонии . Оплодотворение происходит в присутствии капельно-жидкой влаги. Из оплодотворённой зиготы развивается коробочка со спорами.
Таким образом, взрослое растение мха - половое поколение (гаметофит), а коробочка со спорами - бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения не разделены, а представляют одно растение. Также мхам свойственно и вегетативное размножение. Наиболее крупный класс моховидных - Листостебельные мхи . Различают зелёные мхи (кукушкин лён) и сфагновые (белые) мхи (сфагнум).
Зелёные мхи. Представитель - кукушкин лён , многолетнее растение высотой до 20 см. Широко распространён в еловых лесах, на болотах. Гаметофиты кукушкиного льна раздельнополы (двудомны), имеют прямостоячие неветвистые стебли с острыми листьями и ризоиды. На верхушках мужских и женских гаметофитов формируются антеридии и архегонии. Во время дождя или росы двужгутиковые сперматозоиды проникают к яйцеклеткам и сливаются с ними. После оплодотворения на женских растениях образуется диплоидный спорофит - коробочка на длинной ножке. Внутри коробочки формируется спорангий с гаплоидными спорами. Попадая в почву, спора прорастает в зелёную ветвящуюся нить - протонему , похожую на зелёную водоросль. Часть протонемы углубляется в почву, теряет хлорофилл и превращается в ризоиды; а из наземной части протонемы образуется стебель мха с листьями.
Сфагновые (белые) мхи . Представитель - сфагнум , играет важную роль в формировании и жизни болот. Сфагнум беловато-зеленого цвета, так как содержит большое количество воздухоносных клеток, имеет ветвистые стебельки, усаженные мелкими листьями, и не имеет ризоидов. Поглощение воды осуществляется всей поверхностью. Сфагновые мхи растут верхней частью побегов, а нижняя часть отмирает. В результате образуются залежи торфа. Процесс торфообразования происходит благодаря застойному переувлажнению, отсутствию кислорода и созданию мхами кислой среды.
Значение . Мхам принадлежит важная роль в природе: как накопители влаги они участвуют в регулировании водного баланса лесов и соседних территорий.
Человеком торф используется в качестве топлива, как термоизолятор, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в химической промышленности для получения парафина, фенола, аммиака, уксусной кислоты, метанола, красителей и других веществ, в медицине при грязелечении, а также может быть использован как бактерицидный перевязочный материал, так как обладает антисептическим действием.

Отдел Плауновидные

Плауновидные, хвощевидные и папоротниковидные - древние группы высших растений. Они произошли от псилофитов (риниофитов), которые, в свою очередь, произошли от зелёных водорослей и первыми заселили сушу. Их расцвет пришёлся на каменноугольный период, после чего многие виды вымерли.
Плауновидные - это травянистые, многолетние растения, встречающиеся в сыроватых хвойных и смешанных лесах. В настоящее время насчитывается около 1 тыс. видов. Они имеют стелющийся стебель с множеством веток, покрытых мелкими тёмно-зелёными листьями, укреплённый в почве с помощью придаточных корней. Верхушечные побеги заканчиваются спороносными колосками.
Из споры образуются мелкие заростки (2–3 мм), которые развиваются под землей, через 15–20 лет на них образуются архегонии и антеридии. В них формируются многожгутиковые сперматозоиды, которые в присутствии воды оплодотворяют яйцеклетки, и из диплоидной зиготы развивается новое растение. Кроме того, плауновидные могут размножаться вегетативно (частями стебля).
Значение . Плауны растут очень медленно и подлежат охране. Животными не поедаются. Используются в медицине (некоторые содержат яд, сходный по действию с кураре, другие используются как присыпка, третьи - для лечения алкоголизма).

Отдел Хвощевидные

Хвощевидные - это многолетние травянистые растения, обитают на влажной кислой почве в сырых лесах, на болотах, влажных полях и лугах. В настоящее время насчитывается всего около 20 видов. Имеют хорошо развитое корневище с клубнями. Побеги состоят из члеников (междоузлий). В клеточных стенках накапливается кремнезём, который выполняет механическую и защитную роль. На верхушках побегов расположены спороносные колоски.
Весной на корневищах отрастают розоватые спороносные побеги со спороносными колосками, на которых образуются гаплоидные споры. Из них вырастают мужские и женские (более крупные) заростки. Оплодотворение осуществляется в жидкой среде. Из диплоидной зиготы развивается спорофит.
Значение. Хвощи несъедобны для животных, являются сорняками пастбищ и полей. Хвощ полевой применяют в медицине как мочегонное средство.

Отдел Папоротниковидные

Папоротники - многолетние, чаще травянистые растения лесов умеренной зоны (орляк), водоёмов (сальвиния) или древовидные, лиановые, эпифитные обитатели влажных тропиков. В настоящее время насчитывается около 10 тыс. видов.
Спорофит папоротников разделён на корень, стебель и лист. Корни придаточные, отходящие от корневища. Стебли развиты плохо, и листва по массе и размерам преобладает над стеблем. На нижней части листа развиваются спорангии.
Из споры развивается заросток - небольшая многоклеточная пластинка зелёного цвета и с ризоидами (самостоятельное растение). На заростке формируются антеридии (мужские половые органы) и архегонии (женские половые органы). Заростки одних видов двуполые, других - однополые. В антеридиях образуются сперматозоиды, в архегониях - яйцеклетки. Для их слияния необходимо наличие воды. После оплодотворения из зиготы развивается растение папоротника. Таким образом, заросток - половое поколение (гаметофит), а взрослое растение папоротника - бесполое поколение (спорофит). Половое и бесполое поколения разделены. Также папоротникам свойственно и вегетативное размножение (например, отделением корневища).
Значение. Роль древних папоротников, а также хвощей и плаунов состояла в образовании залежей каменного угля и насыщении атмосферы кислородом. Некоторые виды современных папоротников употребляются в пищу, используются в медицине (глистогонные средства) или как декоративные растения.

Семенные растения

Рассмотренные выше споровые растения имеют два общих свойства:

1. Для осуществления полового процесса им необходима капельно-жидкая влага, что ограничивает их распространение.
2. Образующиеся споры мелкие, содержат мало питательных веществ и имеют слабую жизнеспособность. Это же относится к развитию из зиготы зародыша споровых растений.

Более прогрессивными с эволюционной точки зрения являются семенные растения. Им для оплодотворения не требуется вода, а семя (единица расселения семенных растений) содержит запас питательных веществ. Семя представляет собой маленький спорофит с корешком, почечкой и зародышевыми листьями - семядолями. В нём содержится запас питательных веществ, необходимый для первоначального этапа развития.
Взрослые семенные растения - спорофиты . Они образуют два типа спор: мужские (микроспоры) и женские (мегаспоры). Микроспоры продуцируются в мужских шишках (у голосеменных) или в пыльниках (у цветковых). Внутри пыльцевого зерна микроспора делится, и возникает мужской гаметофит , в котором образуются мужские гаметы . Мужские гаметы, формирующиеся внутри микроспоры, как правило, лишены жгутиков, не способны активно двигаться и называются спермиями. Мегаспоры образуются в семязачатках женских шишек или завязи. Единственная зрелая женская спора остаётся в семязачатке, здесь из неё развивается женский гаметофит (зародышевый мешок), где и образуется яйцеклетка . Таким образом, гаметофиты у семенных растений крайне редуцированы, и весь цикл их развития протекает на спорофите.
К семенным растениям относятся голосеменные (размножаются семенами, но не образуют плодов) и покрытосеменные (семена заключены в плоды).

Отдел Голосеменные

В отделе Голосеменные выделяют 6 классов: Семенные папоротники, Саговниковые, Беннеттитовые, Гнетовые, Гинкговые, Хвойные. Из них семенные папоротники и беннеттитовые полностью вымерли. Наиболее широко голосеменные были распространены в конце палеозойской и в мезозойскую эру. Ныне живущих голосеменных около 720 видов. Голосеменные представлены исключительно древесными формами: деревьями, кустарниками, лианами.
И в природе, и в жизни человека второе место после цветковых занимают хвойные. Их насчитывается около 560 видов. К ним относятся сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, кипарис, можжевельник и др.
Строение. Хвойные имеют стержневую корневую систему. Часто содержат микоризу. Древесина на 90–95% образована прочной проводящей тканью. Среди хвойных есть листопадные виды и вечнозелёные. У листопадных видов (лиственница) листья плоские и мягкие. У вечнозелёных (большинство хвойных) листья игольчатой формы и жёсткие. Устьица глубоко погружены в ткань листа, что уменьшает испарение воды. Хвоя содержит витамин С и выделяет фитонциды.
Размножение. Рассмотрим размножение хвойных на примере сосны. Сосна - однодомное (обоеполое растение). На верхушках молодых побегов образуются красноватые женские шишки . Шишка состоит из оси, на которой расположены чешуи, а на каждой чешуе находятся два семязачатка . У основания молодых побегов сосны расположены группы зеленовато-жёлтых мужских шишек . В них формируется пыльца . Каждая пылинка снабжена двумя воздушными мешками. Созревшая пыльца с помощью ветра попадает на семязачатки женских шишек, после чего их чешуи плотно смыкаются и склеиваются смолой. Пылинка остаётся лежать внутри семязачатка до весны следующего года. От опыления до оплодотворения проходит 12–14 месяцев. Пыльца прорастает, из вегетативной клетки развивается пыльцевая трубка, а из генеративной - два спермия. Один сливается с яйцеклеткой, а второй погибает. Из зиготы развивается зародыш с запасом питательных веществ, из покрова семязачатка образуется кожура семени. После созревания семян чешуйки шишки расходятся, и семена высыпаются.
Значение. Наиболее широко хвойные распространены в умеренной зоне северного полушария, где они образуют тайгу. Человек использует хвойные как строительный материал, сырье для целлюлозно-бумажной промышленности, топливо, как источник получения смол, эфирных масел, лекарственных средств и т. д. Древесина лиственницы отличается устойчивостью к гниению. Секвойя и мамонтово дерево - представители кипарисовых - обладают ценной древесиной («красное дерево»). Некоторые секвойи достигают высоты более 100 м и возраста 3–4 тыс. лет. Представители саговниковых используются человеком в пищу («хлебное дерево»).

Отдел Покрытосеменные (Цветковые)

Покрытосеменные - эволюционно наиболее молодая и самая многочисленная группа растений. Отдел включает около 250 тыс. видов. Покрытосеменные произрастают во всех климатических зонах, составляют основную массу растительного вещества биосферы и являются важнейшими производителями (продуцентами) органики на суше.
Доминирующая роль цветковых обусловлена рядом прогрессивных особенностей:

1. Появление цветка - органа, совмещающего функции бесполого размножения (образование спор) и полового (формирование семени).
2. Образование в составе цветка завязи , заключающей в себе семязачатки (семяпочки) и предохраняющей их от неблагоприятных воздействий среды.
3. Формирование из завязи плода : семена находятся внутри плода, и поэтому защищены (покрыты) околоплодником. Кроме того, плод позволяет использовать различных агентов для распространения семян (насекомых, птиц, летучих мышей, а также потоки воздуха и воды).
4. Двойное оплодотворение , в результате которого образуется диплоидный зародыш и триплоидный (а не гаплоидный, как у голосеменных) эндосперм.
5. Максимальная редукция гаметофита . Мужской гаметофит - пыльцевое зерно - состоит из двух клеток: вегетативной и генеративной, которая делится, образуя два спермия. Женский гаметофит состоит из восьми клеток зародышевого мешка, одна из которых становится яйцеклеткой.
6. Размножение и семенами , и вегетативными органами.
7. Усложнение и высокая степень дифференциации органов и тканей. В частности, наиболее совершенная проводящая система : ксилема представлена сосудами, а не трахеидами, во флоэме ситовидные трубки имеют членистое строение, появляются клетки-спутники.
8. Быстрое протекание процессов роста и развития у однолетних форм.
9. Большое разнообразие жизненных форм : деревья, кустарники, кустарнички, полукустарники, многолетние травы, однолетние травы и т. д.
10. Могут образовывать сложные многоярусные сообщества благодаря большому разнообразию жизненных форм.

Значение покрытосеменных в жизни человека трудно переоценить. Практически все культурные растения принадлежат к этому отделу. Древесина покрытосеменных используется в промышленности, строительстве, производстве бумаги, мебели и т. д. Многие цветковые растения используются в медицине.
Систематика. Отдел Покрытосеменные (Цветковые) делят на два класса: Двудольные и Однодольные. Однодольные произошли от двудольных и являются менее многочисленными. Двудольные отличают от однодольных по ряду признаков. По каждому из признаков существует множество исключений. Единственный абсолютный признак - строение зародыша.

Сравнительная характеристика основных классов покрытосеменных

Признак	Двудольные	Однодольные
Строение зародыша	Зародыш обычно имеет две семядоли; зародыш симметричный - почечка занимает верхушечное положение, а семядоли располагаются по бокам зародыша; семядоли обычно прорастают надземно	Зародыш с одной семядолей; зародыш асимметричный - семядоля занимает верхушечное положение, а почечка находится сбоку; семядоля обычно прорастает подземно
Строение листа	Жилкование обычно сетчатое, реже перистое или дуговое; листья обычно черешковые, опадающие	Жилкование обычно параллельное или дуговое; листья обычно сидячие, неопадающие
Корневая система	Обычно стержневая	Обычно мочковатая
Особенности роста	Имеется камбий: характерен вторичный рост	Камбий, как правило, отсутствует: вторичный рост не характерен
Жизненные формы	Древесные, полудревесные и травянистые формы	Травы. Иногда вторичные древесные формы (пальмы)
Цветки	Обычно пятичленные, реже четырёхчленные	Обычно трехчленные, реже четырёхчленные, но никогда не пятичленные

Классы цветковых делят на семейства главным образом на основании строения цветка и плода. При этом используют формулу цветка.
Класс Двудольные включает семейства Крестоцветные, Маревые, Тыквенные, Бобовые, Розоцветные, Паслёновые, Сложноцветные.
Класс Однодольные включает семейства Злаковые, Лилейные.

Название семейства	Число видов	Жизненные формы	Строение цветка	Плод	Другие особенности	Культурные растения	Дикорастущие растения
Класс Двудольные
Крестоцветные (капустные)	3 тыс. видов	В основном травы, реже кустарники и кустарнички	Ч 4 Л 4 Т 4 П 1 . Соцветие: кисть	Стручок или стру- чочек	Листья очередные, у многих образуют прикорневую розетку. Хорошие медоносы. Содержат масла (горчица, рапс)	Капуста, редька, репа, горчица, рапс	Сурепка, пастушья сумка, вечерница (ночная фиалка)
Бобовые	17 тыс. видов	Травы, полукустарники, кустарники, деревья	Ч (5) Л 1+2+(2) Т (9)+1 П 1 . Лепестки: парус, 2 весла, лодочка (из двух сросшихся лепестков). Соцветия: кисть, головка	Боб	Листья сложные. На корнях клубеньковые бактерии. Семена богаты белком	Фасоль, горох, бобы, соя, чечевица, арахис	Люцерна, клевер, чина, донник, солодка
Розоцветные	3 тыс. видов	Травы, полукустарники, деревья	Ч 5 Л 5 Т оо П 1 или Ч 5 Л 5 Т оо П оо. Соцветия: кисть, зонтик и др.	Костянка, яблоко, орешек	Большое разнообразие плодов, которые богаты витаминами, сахарами, органическими кислотами	Вишня, слива, абрикос, яблоня, груша, клубника, малина	Шиповник, черёмуха, лапчатка
Пасленовые	2 тыс. видов	В основном травы, реже полукустарники и кустарники	Ч (5) Л (5) Т 5 П 1 . Соцветия: завиток, двойной завиток	Ягода, коробочка	Листья простые: цельные или рассечённые, без прилистников. Некоторые растения содержат ядовитые вещества	Картофель, томаты, баклажаны	Белена, дурман, белладонна
Сложноцветные	20 тыс. видов	Большинство - травы, в тропиках есть кустарники и деревья	Л (5) Т (5) П 1 . Чашечка представлена хохолком волосков. Соцветие: корзинка	Семянка	Листья простые без прилистников	Подсолнечник, салат латук, топинамбур, цикорий, астры, георгины	Одуванчик, ромашка, мать-и-мачеха, пижма, тысячелистник
Класс Однодольные
Лилейные	2 тыс. видов	Травы	О (3)+3 Т 3+3 П 1 . Соцветие: кисть	Коробочка, ягода	Листья ланцевидной формы с параллельным жилкованием, собраны в прикорневую розетку. Стебель видоизменён и представлен луковицей	Тюльпан, лилии. Лук, чеснок и некоторые другие виды в настоящее время относят к особому семейству Луковые	Ландыш, алоэ
Злаковые	12 тыс. видов	Травы	О (2)+2 Т 3 П 1 .	Зерновка	Листья цельные с параллельным жилкованием, в основном влагалищные. Стебель полый внутри (соломина). Рост стеблей вставочный - в результате деления клеток в основании каждого междоузлия	Пшеница, рис, ячмень, кукуруза, овёс, просо, сорго, сахарный тростник	Ковыль, пырей, мятлик