Ботаника изучает строение, жизнедеятельность, закономерности индивидуального и эволюционного развития, распространение и условия обитания растений.
Значение растений в биосфере огромно. Фотосинтезирующие растения являются источником органического вещества и кислорода, оказывают значительное влияние на климат. Жизнь современного человека зависит от использования культурных растений, которых в настоящее время насчитывается около 1500 видов. Человек широко использует природные и культивируемые растения для изготовления лекарственных препаратов или в декоративных целях.
Размеры и строение растений — от 2—3 мкм у одноклеточных водорослей (хлорелла) до сложно устроенных покрытосеменных с высокодифференцированными тканями и органами (эвкалипты до 150 м).
Общие черты растений:
Наличие в составе клеток твердой клеточной оболочки из целлюлозы.
Способ питания — адсорбционный (всасывательный).
Прикрепление к твердому субстрату и ограничение подвижности.
Расселение растений зачатками (спорами, семенами), находящимися в состоянии покоя.
По типу питания растения — автотрофы, запасное питательное вещество — крахмал.
Закономерное чередование двух поколений в жизненном цикле, проходящем от зиготы одного растения до зиготы другого: бесполого диплоидного поколения — спорофита, и полового гаплоидного — гаметофита.
При чередовании поколений гаметофит — растительный организм, на котором формируются гаметы, закономерно сменяется спорофитом: гаплоидные гаметы сливаются диплоидная зигота зародыш
взрослое растение — спорофит (имеет спорангий и производит споры, одинаковые или разные. При образовании спор происходит мейоз, поэтому споры гаплоидные) из спор вырастает гаметофит (гаплоидное поколение, есть половые органы, производящие сперматозоиды и яйцеклетки). Все наземные растения имеют половые органы одного типа: мужские называются антеридии, а женские — архегонии. В мужских органах образуется много сперматозоидов, а в женских — одна крупная неподвижная яйцеклетка.
Гаметофит и спорофит могут быть одинаковыми как по строению, так и по продолжительности жизни. Но у наземных растений оба поколения различны. При этом оба поколения могут быть самостоятельными или одно развивается на другом. Так, у мхов спорофит (коробочка со спорами) — часть одного растения, тело которого является гаметофитом. У семенных растений сильно редуцированный, лишенный хлорофилла гаметофит представлен клетками зародышевого мешка.
В процессе эволюции при приспособлении к дефициту воды происходили постепенная редукция (сокращение продолжительности жизненных циклов) полового поколения — гаметофита, упрощение половых органов и увеличение размеров бесполого поколения — спорофита.
Около 600 тыс. видов растений условно делят на:
низшие —тело не расчленено на органы и ткани и называется слоевищем, или талломом. К этой группе относятся водоросли и лишайники.
высшие — имеются органы (корень, стебель и лист), образованные сложно дифференцированными тканями. Зигота высших растений развивается в многоклеточный зародыш. К высшим растениям относятся отделы моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
Растения появились на Земле около 2 млрд лет назад. Первоначально развитие растительных организмов происходило в водной среде, что привело к появлению – водорослей. Затем растения стали осваивать сушу. Этому способствовало возникновение следующих ароморфозов:
– возникновение фотосинтеза;
– возникновение эукариотического строения клеток;
– возникновение мейоза и оплодотворения;
– возникновение многоклеточности и дифференциации клеток с образованием тканей и органов;
– возникновение чередования гаплоидного и диплоидного поколений;
– возникновение семени;
– возникновение цветка.
Эволюция растений шла в направлении от споровых к семенным, от низших к высшим.