Особенности растений как живых организмов. Основные ткани и органы высших растений. Растения и окружающая среда - Вегетативные органы растений - РАСТЕНИЯ. БАКТЕРИИ. ГРИБЫ. ЛИШАЙНИКИ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Строение, а также жизнедеятельность, распространение растений, их взаимоотношения друг с другом и окружающей средой изучает ботаника (гр. ботанэ — растение, трава). Ботаника объединяет целый комплекс наук о растениях: систематику, морфологию, анатомию, эмбриологию, физиологию, биохимию, экологию и т. д. Начало ботаники как науки было заложено еще в Древней Греции: отцом ботаники считают древнегреческого ученого Теофраста.

К особенностям растений как живых организмов следует отнести их способ питания (в основном автотрофный), прикрепленный образ жизни, неограниченный рост, сильное расчленение тела с целью увеличения поверхности, распространение с помощью спор, плодов и семян, запасание углеводов в виде крахмала и ряд других. В растительных клетках имеются пластиды (хлоропласты, хромопласты и лейкопласты), большая центральная вакуоль, заполненная клеточным соком, плотные клеточные оболочки, которые состоят, как правило, из целлюлозы. В клетках целого ряда высших растений и некоторых водорослей нет центриолей.

Клетки, имеющие сходное строение и выполняющие одинаковые функции, объединяются в ткани. Тканью называется группа клеток, имеющих общее происхождение, сходных по форме и строению и выполняемым функциям. Тело высших растений образовано растительными тканями, из которых формируются разные органы растений.

Образовательные ткани (меристемы). Клетки образовательных тканей — мелкие, тонкостенные, недифференцированные, способные к длительному делению. Образовательные ткани располагаются в разных частях растений.

1. Верхушечные — расположенные на верхушке стебля и кончике корня, обеспечивают рост данных органов в длину.

2. Боковые — камбий, перицикл — обеспечивают рост стеблей и корней в толщину

3. Вставочные — располагаются в основании междоузлий стебля и молодых листьев.

4. Раневые — образуют при повреждении органов растения защитные ткани (пробку).

Основные ткани (паренхимные). Клетки основной ткани, как правило, крупные, неправильной формы, между ними располагаются большие межклетники. Основные ткани делятся по выполняемым функциям:

1. Ассимиляционные — находятся в листьях и молодых стеблях, их клетки содержат хлоропласта, основная функция этих тканей — фотосинтез.

2. Запасающие — находятся в стеблях, корнях, корнеплодах, клубнях, луковицах, плодах и т. д., в живых клетках этих тканей откладываются запасные питательные вещества (крахмал, белки, жиры).

3. Воздухоносные — между клетками ткани имеются очень большие межклетники, основная функция — вентиляция; межклетники связаны с внешней средой через отверстия в покровных тканях — устьица и чечевички.

4. Всасывающие (эпиблема) — образуются в зоне всасывания молодых корней, клетки эпиблемы несут корневые волоски, посредством которых происходит поглощение воды и минеральных веществ из почвы.

Покровные ткани выполняют защитную функцию, предохраняя растения от потери влаги, перегрева, поедания животными, заражения болезнетворными организмами и грибами.

1. Эпидермис (кожица). Живые клетки эпидермиса покрывают листья и молодые побеги растения. Клетки плотно прилегают друг к другу, лишены хлоропластов, снаружи покрыты кутикулой. Кроме кутикулы, у некоторых растений образуется восковой налет. Клетки кожицы могут нести выросты — волоски различной величины и формы. Волоски способны накапливать и выделять эфирные масла, слизи, и тогда они называются железистыми. Для газообмена в кожице имеются устьица.

2. Пробка. Клетки пробки мертвые, сменяют клетки кожицы. Пробка возникает за счет деятельности специальной образовательной ткани — пробкового камбия. Для обеспечения газообмена в пробке формируются чечевички.

3. Корка образуется у древесных пород в течение нескольких лет. Корка состоит из мертвых тканей, растрескивается и предохраняет деревья от температурных колебаний, пожаров, повреждений.

Выделительные ткани служат для накопления и выделения веществ из организма растений. В отдельных клетках растений откладываются кристаллы оксалата кальция, дубильные вещества, эфирные масла и др. В межклетниках образуются смоляные ходы, в которых собираются выделения, например у хвойных и цитрусовых. У некоторых растений имеются млечники — клетки, в которых накапливается млечный сок, содержащий смолу, каучук, алкалоиды и др. К выделительным тканям относятся нектарники и пищеварительные железы насекомоядных растений (росянка).

Механические ткани обеспечивают опорную функцию. Выделяют три типа механических тканей: колленхиму, волокна и каменистые клетки.

1. Колленхима образована из живых клеток разнообразной формы. Она встречаются в молодых стеблях растений и листьях.

2. Волокна представлены мертвыми вытянутыми клетками с равномерно утолщенными оболочками. Волокна входят в состав древесины и луба. Примером лубяных неодревесневших волокон служит лен.

3. Каменистые клетки имеют неправильную форму и сильно утолщенные одревесневшие оболочки. Эти клетки образуют скорлупу орехов, косточки костянок и т. д. Каменистые клетки находятся в мякоти плодов груши и айвы.

Проводящие ткани осуществляют функции проведения воды и питательных веществ в теле растений. Выделяют два типа проводящих тканей: древесину (ксилему) и луб (флоэму).

1. Древесина состоит из сосудов — собственно проводящих элементов, древесинных волокон (механической ткани) и древесинной паренхимы, выполняющей запасающую функцию. Сосуды образованы мертвыми вытянутыми клетками с утолщенными оболочками, между которыми в поперечных перегородках имеются отверстия. Сосуд представляет собой длинный узкий капилляр, по которому осуществляется движение воды и минеральных веществ. По сосудам древесины происходит восходящий ток жидкости — растворы минеральных солей поднимаются от зоны всасывания корня в стебель и листья.

2. Луб — образован ситовидными трубками, клетками-спутницами, лубяными волокнами (механическая ткань) и лубяной паренхимой. Ситовидные трубки представляют собой цепочки живых клеток, в которых отсутствуют ядра. Поперечные стенки двух соседних клеток пронизаны отверстиями и напоминают сито. Через эти отверстия цитоплазма соседних клеток сообщается друг с другом с помощью цитоплазматических тяжей. Рядом с ситовидными трубками располагаются клетки-спутницы. В них происходит активный обмен веществ. Клетки-спутницы выполняют трофическую функцию. Ситовидные трубки — основной проводящий элемент луба. По ним происходит транспорт растворенных органических веществ, поступающих от листьев в стебель и корень, то есть нисходящий ток.

Проводящие ткани вместе с механической тканью формируют особые структуры — сосудисто-волокнистые, или проводящие, пучки. Эти пучки проходят через все органы растения и образуют единую проводящую систему. Пучки называются закрытыми, если между лубом и древесиной нет камбия, и они не способны ко вторичному утолщению за счет его деятельности. Пучки называются открытыми, если в них между лубом и древесиной имеется камбий. Деление клеток камбия обеспечивает вторичное утолщение пучков, что в конечном итоге приводит к утолщению всего стебля.

Различные ткани образуют органы растения.

Орган — это часть растения, состоящая из тканей и выполняющая специальную функцию. Органы растения различаются как по внешнему, так и по внутреннему строению, делятся на вегетативные и генеративные.

Вегетативные органы — корень и побег (стебель с листьями и почками). С помощью этих органов протекают процессы питания (фотосинтез и минеральное питание), дыхание (газообмен), транспорт питательных веществ по телу растения и вегетативное размножение.

Генеративные органы у покрытосеменных растений — цветок, плод, семя. Их функция — осуществление процессов бесполого (спорообразование) и полового (образование гамет) размножения и расселение.

Взаимосвязь между органами растения осуществляется на основе двух процессов: питания и дыхания. Питание растений делится на минеральное (всасывание корнем воды и минеральных веществ) и фотосинтез. Поглощенные корнем вода и минеральные соли по сосудам древесины транспортируются в надземные органы растения. Органические вещества, образовавшиеся в листьях, по ситовидным трубкам луба перемещаются в стебель и корень. Таким образом, в растении непрерывно происходят два разнонаправленных тока веществ: нисходящий и восходящий. Они связывают все органы растения в единую систему.

Все органы растения непрерывно дышат. Для дыхания необходимы кислород и сахара. Сахара синтезируются в листьях и по проводящей системе распределяются по всему телу растения. Кислород поглощается через устьица, чечевички или поверхностью корневых волосков. В тело растения кислород также поступает в результате фотосинтеза. Распределение кислорода и органических веществ происходит постоянно по телу растения, тем самым обеспечивая связь между органами.

Растения размножаются тремя способами: вегетативным (за счет вегетативных органов), бесполым (спорообразование) и половым (образование гамет и их слияние). В жизненном цикле высших растений обязательно происходит смена полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений. В результате вегетативного размножения возникают особи с неизмененным фенотипом, а в результате полового размножения меняется генотип особей, что приводит к повышению гетерозиготности популяций и в конечном счете повышает приспособленность организмов к меняющимся условиям окружающей среды.

В экологических системах растения играют роль продуцентов. Благодаря растениям происходит образование и накопление органики, выделение в атмосферу кислорода, включение в круговорот веществ углекислого газа. При прямом участии растений образуются почва, торф; ископаемые растения образовали залежи бурого и каменного угля.

Окружающая среда постоянно влияет на растительные организмы. Свет, температура, химический состав почвенного раствора и ряд других абиотических факторов вызывают у растений выработку ответных адаптаций. Так, есть светолюбивые и теневыносливые растения. Существуют растения галофиты, которые произрастают на засоленных почвах. На растения оказывают влияние другие виды растений, а также животные (биотические факторы).

В свою очередь, растения влияют на окружающую среду. Растения изменяют химический состав почвы, влажность воздуха, они насыщают атмосферу кислородом. Растения укрепляют почву, заселяют ранее безжизненные пространства, то есть участвуют в почвообразовании.

Все растения объединяют в царство Растения, которое включает три подцарства: Багрянки, Настоящие водоросли и Высшие растения.

Особое значение для человека имеют высшие семенные растения, прежде всего покрытосеменные (цветковые). Эти растения дают человеку пищу, топливо, одежду, строительный материал, сырье для химической промышленности, лекарства и т. д.