Что такое растительный организм
Растительные организмы
| Надцарство: | Эукариоты |
| Царство: | Растения |
Содержание
Определение
История
Современность
Определяющие признаки
Появление и эволюция
Разнообразие
Предполагают, что в целом на Земле распространено более 350 тыс. видов растений. К 2004 году учёным удалось классифицировать 287 655 видов, среди них 258 650 цветковых, 16 000 мохообразных, 11 000 папоротников и 8000 зелёных водорослей.
| Отделы | Русское название | Число видов | |
|---|---|---|---|
| Зелёные водоросли | Chlorophyta | Зелёные водоросли | 3800 [4] |
| Charophyta | Харовые водоросли | 4000—6000 [5] | |
| Мохообразные | Marchantiophyta | Печёночные мхи | 6000—8000 [6] |
| Anthocerotophyta | Антоцеротовые мхи | 100—200 [7] | |
| Bryophyta | Моховидные | 10 000 [8] | |
| Высшие споровые растения | Lycopodiophyta | Плауновидные | 1200 [9] |
| Pteridophyta | Папоротникообразные | 11 000 [9] | |
| Equisetophyta | Хвощевидные | 16 | |
| Семенные растения | Cycadophyta | Саговниковидные | 160 [10] |
| Ginkgophyta | Гинкговидные | 1 [11] | |
| Pinophyta | Хвойные | 630 [9] | |
| Gnetophyta | Гнетовидные | 70 [9] | |
| Magnoliophyta | Цветковые растения | 258 650 [12] |
Строение растений
Жизненный цикл растений
Размножение
Для растений характерны два вида размножения: половое и бесполое. Для высших сосудистых растений единственной формой полового процесса является оогамия. Из форм бесполого размножении широко распространено вегетативное размножение.
Происхождение
Трудами многих поколений ботаников выявлены основные вехи становления и развития отдельных структур, органов и растений в целом, начиная от одноклеточных микроскопических водорослей и кончая высокоразвитыми цветковыми растениями, у которых физиолого-биохимические процессы и морфологические образования достигли высокого уровня развития. В основе понимания развития мира растений в целом, как во времени, так и в пространстве, лежит современное эволюционное учение. Его данными, в частности, твёрдо установлена сопряжённая эволюция мира растений и животных (особенно насекомых, птиц и млекопитающих).
Значение
Существование мира животных, включая человека, было бы невозможно без растений, чем и определяется их особая роль в жизни нашей планеты. Из всех организмов только растения и фотосинтезирующие бактерии способны аккумулировать энергию Солнца, создавая при её посредстве органические вещества из веществ неорганических; при этом растения извлекают из атмосферы CO2 и выделяют O2. Именно деятельностью растений была создана атмосфера, содержащая O2, и их существованием она поддерживается в состоянии, пригодном для дыхания. Растения — основное, определяющее звено в сложной цепи питания всех гетеротрофных организмов, включая человека. Наземные растения образуют степи, луга, леса и другие растительные группировки, создавая ландшафтное разнообразие Земли и бесконечное разнообразие экологических ниш для жизни организмов всех царств. Наконец, при непосредственном участии растений возникла и образуется почва.
Пищевая промышленность
Одомашнивание растений
Человеком одомашнено свыше 200 видов растений, относящихся к более чем 100 ботаническим родам. Их широкий таксономический спектр отражает разнообразие мест, где они были одомашнены. Основные продовольственные растения, используемые в культуре в настоящее время были одомашнены в странах юго-западной Азии. В настоящее время это территории Ирака, Ирана, Иордании, Израиля и Палестины. Вероятно, древним земледельцам было известны преимущества вегетативного размножения (клонирования) и близкородственного скрещивания (инбридинга). Примеры растений, репродуцируемых клонированием: картофель, фруктовые деревья. Почти все питательные вещества получаемые людьми с пищей в этих странах поступали от высоко углеводных злаков с довольно высоким содержанием белка (пшеница, ячмень). Тем не менее, белки злаков не полностью сбалансированы по аминокислотному составу (низкое содержание лизина и метионина). Эти злаки древние земледельцы дополнили бобовыми растениями — горох, чечевица, вика. Единственный культурный злак — рожь возник гораздо позже, чем пшеница и другие культурные растения. Самоопылитель лён имеет семена богатые жиром, что дополнило пищевую триаду ранних земледельцев (жиры, белки, углеводы). Ранние земледельцы составили набор одомашненных растений, которые удовлетворяют основным потребностям человека в пище и сегодня. В дальнейшем имело место постепенное распространение культурных растений из очага их возникновения в новые районы. В итоге, одни и те же растения стали пищевыми для населения всего мира. Часть культурных растений прошли одомашнивание в странах юго-восточной Азии. Сюда относятся такие самоопылители как хлопок, рис, сорго, арахис.
Современные культуры растений
Из огромного разнообразия царства растений особое значение в повседневной жизни имеют семенные и главным образом цветковые (покрытосеменные) растения. Именно к ним относятся почти все растения, введённые человеком в культуру. Первое место в жизни человека принадлежит хлебным растениям (пшеница, рис, кукуруза, просо, сорго, ячмень, рожь, овёс) и различным крупяным культурам. Важное место в пищевом рационе человека занимает в странах с умеренным климатом картофель, а в более южных областях — батат, ямс, ока, таро и др. Широко употребляются богатые растительными белками зернобобовые (фасоль, горох, нут, чечевица и др.), сахароносные (сахарная свёкла и сахарный тростник), многочисленные масличные (подсолнечник, арахис, маслина и др.), плодовые, ягодные, овощные и иные культурные растения.
Современное общество трудно представить без тонизирующих растений — чая, кофе, какао, равно как без винограда — основы виноделия, или без табака.
Животноводство базируется на использовании дикорастущих и культивируемых кормовых растений.
Лёгкая промышленность
Деревообрабатывающая промышленность
Ежегодно потребляется огромное количество леса — в качестве строительного материала, источника получения целлюлозы и др.
Энергетика
Очень важное значение для человека имеет один из главных источников энергии — каменный уголь, а также торф, о которых можно сказать, что они представляют собой аккумулированную в растительных остатках прошлого энергию Солнца.
Медицина и химия
До сих пор не утратил своего экономического значения добываемый из растений естественный каучук. Ценные смолы, камеди, эфирные масла, красители и другие продукты, получаемые в результате переработки растений, занимают видное место в хозяйственной деятельности человека. Большое число растений служат основными поставщиками витаминов, а другие (наперстянка, раувольфия, алоэ, белладонна, пилокарпус, валериана и сотни других) — источником необходимых лекарств, веществ и препаратов.
Экология
Растительный покров обогащает атмосферу кислородом и является основным источником энергии и органического материала почти для всех экосистем. Фотосинтез радикально изменил состав ранней земной атмосферы, которая содержит в настоящее время около 21 % кислорода. Животные и многие другие аэробные организмы нуждаются в кислороде, анаэробные формы относительно редки. Во многих экосистемах растения являются основой пищевых цепей.
Наземные растения являются ключевыми компонентами водного и других биохимических циклов. Некоторые растения эволюционировали совместно с азотфиксирующими бактериями и включены в кругооборот азота. Корни растений играют существенную роль в развитии почвы и предотвращении её эрозии.
Распределение
Наземные растения дают приют многочисленным насекомым и животным и создают обстановку, благоприятную для жизни всех
Экологические взаимосвязи
Паразитизм
Хищные растения
Существует более 500 видов хищных растений. Произрастают хищные растения обычно на почвах, бедных питательными веществами и минеральными солями. «Хищность» растений обусловлена недостатком азота в почвах, именно поэтому растения-хищники приспособились получать азот из насекомых, которых они ловят с помощью разнообразных хитроумных ловушек.
Самым известным хищным растением лесов России является Росянка круглолистная ( Drosera rotundifolia ). Это растение выделяет по краям листьев липкую жидкость, похожую на росу, — кислый пищеварительный сок. Насекомое садится на капельку «росы», приклеивается и становится жертвой росянки.
Другие известные растения-хищники — венерина мухоловка, дарлингтония, жирянка, росолист.
Что такое растительный организм
Растительный организм и его особенности
• что растения принадлежат к эукариотам;
• что клетки зелёных растений содержат хлорофилл.
Первой и главной особенностью растений служит способность преобладающего большинства из них (кроме паразитических видов) поглощать энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза — процесса создания органических веществ из неорганических — углекислого газа и воды. Таким образом, по способу питания растения являются автотрофами. Эту способность растения приобрели в процессе эволюции с момента появления в их клетках зелёных пластид — хлоропластов, содержащих пигмент хлорофилл.
Вторая особенность растений состоит в том, что они, в отличие от других живых существ, способны обогащать воздух кислородом. Кислород, выделяемый растениями, является продуктом процесса фотосинтеза. Во внешнем слое атмосферы кислород превращается в озон. Слой озона является надёжным экраном, защищающим всё живое население нашей планеты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения.
Третья особенность растений — их неспособность к активному передвижению по земной поверхности. Лишь одноклеточные растения (например, хламидомонада, эвглена) с помощью жгутиков или ресничек активно передвигаются в воде. Подобное существование — прикреплённый образ жизни — сочетается у растения со способностью к росту в течение всей жизни, к увеличению числа и размеров слагающих его тело органов. Благодаря этому увеличивается поверхность организма, через которую в растение поступают питательные вещества. Растениям свойственны ростовые движения—поворачивание листьев и цветков в сторону света, раскрывание и закрывание цветка, движение лиановидного стебля вокруг опоры, движение кончика корня в сторону питательных веществ и пр. Ростовые движения, как и неограниченный, постоянно идущий рост побегов и корней, компенсируют неподвижность растений.
Его называют слоевищем (талломом). К таким растениям (их условно называют «низшие») относят водоросли. Они обитают главным образом в воде, хотя встречаются и на суше, но обычно во влажных местах.
К высшим растениям принадлежат те, тело которых расчленено на органы. Сюда входят споровые (моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные), а также голосеменные и покрытосеменные (цветковые) растения.
У растений различают вегетативные и генеративные органы. Основными вегетативными органами высших растений являются корень (за исключением моховидных) и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают процессы минерального питания, фотосинтеза, дыхания, а также вегетативное размножение растений. Генеративные органы (спороносные колоски, стробилы или шишки, цветки, плоды, семена) выполняют функции, связанные с половым и бесполым размножением растений, обеспечивают их воспроизводство и расселение по земной поверхности.
Микроскопические строение листовой пластинки
Для высших споровых и семенных растений характерно наличие различных тканей: покровной, основной, проводящей и механической.
Процессы жизнедеятельности растительных организмов. Самым важным ассимиляционным процессом у растений является фотосинтез, а диссимиляционным — дыхание. Дыхание происходит во всех живых клетках растения днём и ночью. Растение, как и человек, дышит кислородом, а выдыхает углекислый газ. На свету, когда происходит фотосинтез, растение поглощает больше углекислого газа, чем выделяет при дыхании.
Фотосинтез у высших растений осуществляется в клетках основной ткани, в которых содержатся зелёные пластиды — хлоропласты. Она состоит из клеток двух типов. Под верхней кожицей располагаются в два- три плотных слоя клетки столбчатой ткани, а под ними рыхло лежат клетки губчатой ткани, имеющей межклетники — пространства, заполненные воздухом. В кожице, преимущественно с нижней стороны листа, имеются многочисленные образования — устьица, обеспечивающие газообмен и испарение воды растением.
Газообмен в листе происходит по закону диффузии (взаимного проникновения веществ). Днём, когда происходит фотосинтез, внутри листа концентрация углекислого газа уменьшается сравнительно с внешним воздухом, поскольку он расходуется на образование углеводов. Поэтому углекислый газ и проникает через устьица к межклетникам губчатой ткани, а оттуда к клеткам. В это же время из листьев выделяется кислород, освобождающийся в процессе фотосинтеза. Ночью наблюдается обратное явление: количество углекислого газа в листьях возрастает, и он выделяется в воздух, интенсивно происходит процесс дыхания.
Транспирация — процесс испарения воды листьями — имеет очень важное значение в жизни растений. Транспирация осуществляется в основном через устьица. Благодаря испарению вокруг растения создаётся определённый микроклимат, необходимый для нормальной жизнедеятельности. Испарение в жаркую погоду способствует охлаждению листьев, передвижению воды и растворённых в ней веществ.
Минеральное питание — это совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей. Для нормальной жизнедеятельности растениям нужны не только углеводы, образующиеся в процессе фотосинтеза, но и белки, жиры и другие вещества. Для их образования растению, кроме кислорода, водорода, из которых состоят углеводы, необходимы другие химические элементы. Их растение получает из почвы в виде минеральных веществ, следовательно, почва — не только среда обитания, но и источник минерального питания растений. Из почвы в растение поступают калий, фосфор, азот, бор, кальций, магний, сера, кобальт, марганец, медь, цинк и др. При недостатке в почве минеральных солей их вносят в виде минеральных удобрений.
Транспорт веществ в высших растениях осуществляется в виде восходящего и нисходящего потоков. Вода с растворёнными в ней веществами попадает в растение через корневые волоски, дальше поднимается по корню к стеблю и по стеблю — к листьям и другим органам (восходящий поток). Проводящая ткань, по которой движутся вода и минеральные соли, называется ксилемой, находится она в древесине стебля.
Ткань, по которой движутся вещества, образовавшиеся в листе (нисходящий поток), называется флоэмой. Флоэма расположена в коре. Проводящие клетки флоэмы — ситовидные трубки — живые, проводящие клетки ксилемы — сосуды — мёртвые.
Движение веществ происходит благодаря корневому давлению и транспирации. Под действием корневого давления раствор воды и минеральных солей через корневые волоски попадает в кору, а затем в сосуды ксилемы. По сосудам корня раствор поднимается к стеблю и по сосудам стебля движется вверх к листьям уже под действием силы транспирации.
Получая необходимые для жизнедеятельности вещества, растение растёт, развивается и размножается. Разрастаясь, корневая система увеличивает площадь минерального питания, а рост надземной части увеличивает площадь воздушного питания — фотосинтеза.
Взаимосвязь подземной и надземной частей обеспечивает жизнь растению как целостному организму.
Рост и развитие растений тесно связаны между собой, но не заменяют друг друга. Регуляция этих процессов осуществляется биологически активными химическими соединениями — фитогормонами (ауксинами, гиббереллинами и др.). Рост растения обеспечивается меристемами — ограниченными участками тканей, клетки которых сохраняют постоянную способность к делению. Развитие растений — это те качественные изменения, которые происходят в растении на протяжении всей его жизни.
Размножение — основная биологическая функция всякого живого организма. В одних случаях размножением завершается жизненный путь, например у одноклеточных водорослей, однолетних и тех многолетних растений, у которых плодоношение бывает одни раз в жизни (бамбук, некоторые пальмы и др.). В других случаях размножение совершается многократно (многолетние травы, деревья и кустарники).
Размножение растений осуществляется бесполым и половым способами.
При бесполом размножении воспроизведение себе подобных происходит без участия половых клеток и без оплодотворения. У растений известно несколько способов бесполого размножения: бинарное деление, размножение с помощью спор, вегетативное размножение.
Бинарное деление лежит в основе размножения одноклеточных зелёных водорослей (например, эвглены, хламидомонады): каждая особь (клетка) делится на две дочерние путём митоза. Дочерние клетки ничем не отличаются от родительской, получая тот же набор хромосом.
Многие растения (водоросли, мхи, хвощи, плауны, папоротники) размножаются с помощью спор. Споры растений — это гаплоидные клетки, покрытые специальной оболочкой, защищающей их от вредного воздействия окружающей среды (холода, высыхания, перегрева и т. п.). Споры образуются преимущественно в специальных органах — спорангиях.
У наземных растений споры неподвижны и пассивно переносятся ветром, водой, животными. Некоторые водоросли размножаются зооспорами, которые имеют жгутики и активно передвигаются в водной среде. В благоприятных условиях среды оболочка споры раскрывается, спора прорастает и даёт начало новому организму. Спорообразование у высших растений (кроме семенных) — обязательная фаза их жизненного цикла, чередующаяся с половым размножением.
У растений широко представлено вегетативное размножение, в результате которого новый организм образуется из группы клеток материнского организма (какого-либо вегетативного органа растения или его части). Например, вегетативное размножение может осуществляться частью стебля или его видоизменениями: черенками (тополь), усами (земляника), клубнями (картофель), луковицами (лук, чеснок, тюльпан), отводками (смородина). У ряда многолетних растений (облепихи, малины, сливы) из придаточных почек на главных и боковых корнях развиваются надземные побеги — корневые отпрыски. Утолщёнными боковыми и придаточными корнями — корневыми шишками — размножают георгину. Некоторые растения размножают частью листа (бегония).
Половое размножение принципиально отличается от бесполого. Как вам уже известно из предыдущих курсов биологии, его особенностью является объединение наследственной информации двух родительских организмов в наследственном материале потомков. В половом размножении участвуют две особи — мужская и женская, и у каждой из них образуются гаплоидные половые клетки — гаметы: женские (яйцеклетки) и мужские (подвижные сперматозоиды у споровых растений или неподвижные, лишённые жгутиков спермии у семенных растений). Яйцеклетки у покрытосеменных растений развиваются в семязачатках пестика цветка, а у голосеменных — на чешуях женских шишек. Пылинки со спермиями формируются в пыльниках тычинок (у покрытосеменных) и в особых мужских шишечках (у голосеменных). К яйцеклетке пылинки доставляются или ветром, или насекомыми-опылителями (у цветковых растений).
Каждый дочерний организм возникает из зиготы — диплоидной клетки, образующейся в результате оплодотворения — слияния мужской и женской гамет. Половое размножение характерно для большинства растений.
Наиболее эффективное воспроизведение и расселение семенных растений обеспечивает семя, развивающееся после оплодотворения из семязачатка. У голосеменных оно формируется на поверхности чешуй шишки, а у покрытосеменных заключено в плод.