Высокоорганизованные растения и животные настолько сильно различаются морфологически, что сама постановка вопроса о сходстве и различиях этих организмов, на первый взгляд, кажется странной. Однако, если мы имеем дело с организмами, стоящими на низких уровнях эволюционного развития, то определение их принадлежности к царству животных или царству растений подчас затруднительно. Коралловые полипы и пресноводные губки внешне больше похожи на растения, чем на животных, а среди одноклеточных водорослей немало организмов, напоминающих простейших животных. Сходство с животными обнаруживается в строении и поведении специализированных клеток — зооспор, обеспечивающих размножение ряда растений. И все же растения обладают рядом признаков, хорошо отличающих их от представителей животного мира.
1. Из цитологических особенностей важное значение имеет наличие у растений твердой углеводной оболочки — продукта жизнедеятельности протопласта. Между оболочками соседних клеток находится так называемая клеточная, или межклеточная пластинка, состоящая из цементирующих клетки пектиновых веществ.
Клетки животных, как правило, не имеют оболочек, их поверхностные мембраны — плазмалеммы — непосредственно контактируют с другими клетками или с внешней средой. Однако различия между растениями и животными по этому признаку не абсолютны, так как некоторые клетки животных имеют образования, аналогичные клеточным оболочкам растений.
Внутренний слой плазмалеммы состоит из белков, а наружный — практически у всех клеток животных представлен гликокаликсом — гидрофильным слоем, состоящим из полисахаридов, связанных с белками. Он играет роль соединительного слоя между плазмалеммами соседних клеток и аналогичен клеточной пластинке растений. Гликокаликс иногда развит настолько сильно, что образует вокруг плазмалеммы волокнистый чехол, имитирующий оболочку растительной клетки. Примером таких клеток могут служить клетки эпителия кишечника. С другой стороны, не все клетки растений имеют оболочки. 3ооспоры некоторых водорослей в процессе развития их теряют.
2. Существование любых организмов невозможно без поступления в них питательных веществ. Если животные могут активно заглатывать пищу, то растения получают многие вещества, прежде всего минеральные, только в виде водных растворов, беспрепятственно проходящих через оболочки. Плазмалемма, обладающая избирательной проницаемостью, часть растворенных веществ задерживает, остальные проходят внутрь клетки. Естественно, чем больше поверхность поглощения веществ, тем лучше питание растений. Увеличение площади питания достигается не только увеличением общих размеров растения, а, главным образом, их сильным расчленением.
3. Растениям свойственна способность к неограниченному или очень продолжительному верхушечному росту, приводящему к нарастанию одних частей на другие. Эту повторяемость однородных участков вдоль продольной оси называют метамерией (от греч. meta — после и meros — часть, доля). Многочисленные метамеры (или фитомеры) образуют у растений линейные или сильно разветвленные системы, определяющие специфичность их внешнего вида, но метамерия хорошо выражена только у высокоорганизованных растений.
Метамерия свойственна и животным, у которых она обусловлена разными причинами и возникает разными способами. У ленточных червей, например, она способствует их адаптации к эндопаразитизму и увеличению эффективности размножения, так как каждый членик тела имеет половые органы. У высших животных она может быть связана с упорядочением внутренней организации, интенсификацией присущих им функций или совершенствованием механизмов движения, например, перистальтические движения кишечника способствуют волнообразным изгибам тела при ползании и плавании.
4. Необходимость поглощения минеральных веществ требует закрепления растений на определенном месте, то есть их неподвижности. Конечно, из этого правила есть исключения. Среди зеленых водорослей много подвижных форм, их движения осуществляются с помощью жгутиков; подвижны зооспоры, гаметы, главным образом, мужские. Среди водных растений много плавающих форм, которые пассивно перемещаются течением воды. Рост подземных или стелющихся по земле длинных побегов, способствующий освоению растениями новых территорий, можно рассматривать как проявление активного движения.
В то же время среди животных встречаются организмы, ведущие прикрепленный к субстрату образ жизни, — например, гидра, полипы, губки.
Растениям свойственны также медленные движения, вызываемые разными раздражителями, — тропизмы, настии, нутации. По своей природе они существенно отличаются от движений животных, обусловленных мышечными сокращениями, регулируемыми нервной системой и сопровождаемыми потреблением энергии, поставщиком которой служит АТФ.
Тропизмы (от греч. trdpos — поворот, направление) проявляются в изменении ориентации органов растений в ответ на одностороннее действие факторов внешней среды: света (фототропизм), влажности (гидротропизм), химических раздражителей (хемотропизм), сил гравитации (геотропизм) и т.п.
Считают, что под влиянием этих факторов в тканях растений возникает электрофизиологическая поляризация, и появляющаяся разность потенциалов обусловливает перемещение в определенном направлении ауксина — гормона, активизирующего рост.
Тропизмы широко распространены в природе. Так, корни большинства растений растут по направлению к наиболее влажным почвенным горизонтам; листья растений, выращиваемых на подоконниках, всегда обращены к свету; раскрытые корзинки подсолнечника медленно поворачиваются вслед за солнцем (гелиотропизм).
Настии (от греч. nastos — уплотненный) — более быстрые движения, чем тропизмы, вызываемые диффузно действующими факторами: сменой температуры, изменением влажности, освещенности.
Они свойственны дорзовентральным органам и определяются разными темпами роста их верхней и нижней сторон, а также тургорными явлениями.
С настиями связаны суточные ритмы открывания и закрывания цветков и соцветий. Так, корзинки козлобородника, открытые рано утром, обычно к 10-11 часам закрываются; цветки белой кувшинки открыты только днем. Это вызвано изменениями температуры и влажности в течение суток.
У широко распространенной в хвойных лесах кислицы тройчатые листья расположены в горизонтальной плоскости только на рассеянном свету, но если на них попадают солнечные лучи, они быстро складываются «зонтиком ». У мимозы стыдливой даже при легком прикосновении складываются листочки и поникают черешочки сложных перистых листьев.
Настии обеспечивают не только защиту органов, как видно из этих примеров, они могут иметь и важное адаптивное значение. Открывание цветков табака вечером связано с их опылением ночными насекомыми. У насекомоядного растения росянки настические движения волосков листовой пластинки, на которой находится насекомое, способствуют добыванию азотистой пищи.
Нутации (от лат. nutatio — колебание, качание) — круговые или колебательные движения органов растений.
Круговые нутации происходят вследствие упорядоченных, идущих по кругу, местных ускорений роста клеток в зоне растяжения, стимулируемых, по-видимому, гормонами. Нутации хорошо выражены у вьюшихся побегов и усиков цепляющихся растений. У прекративших рост листьев и прилистников нутации происходят в результате последовательных изменений тургора в клетках листовых сочленений.
Из изложенного ясно, что ни один из описанных типов медленных движений растений не имеет ничего общего с движениями животных. Все эти движения связаны с. роцессами роста и осмотическими явлениями. Обеспечивая оптимальную ориентацию органов, они способствуют наиболее эффективному использованию растениями факторов питания и осуществляют их защиту от неблагоприятных внешних воздействий.
5. С прикрепленным образом жизни связаны и особенности расселения растений, создающие возможность расширения ареала вида. Для этого служат диаспоры (от греч. diaspord — рассеивание, разбрасывание) — части разной морфологической природы, естественным путем отделившиеся от растения. Диаспоры могут быть вегетативными (клубни, корневища, луковицы, выводковые почки) и генеративными: споры, семена, плоды. Попав в благоприятные условия, диаспоры дают начало новым растениям.
В отличие от растений животные расселяются по достижении определенного возраста, хотя есть и исключения. Например, расселение гидроидных полипов, ведущих прикрепленный образ жизни, осуществляется на стадии личинок.
6. Самое главное отличие растений от животных — их автотрофность: способность в результате фотосинтеза создавать органические вещества из углекислого газа и воды. Для осуществления фотосинтеза необходим пигмент — хлорофилл, который содержат хлорофилловые зерна — хлоропласты. Наличие пластид гораздо больше, чем наличие оболочки, определяет уникальность строения растительной клетки.
Растения — единственный на нашей планете источник синтеза органических веществ, потребляемых гетеротрофными организмами. Но не все растения способны к фотосинтезу. Растения-паразиты — повилика, заразиха, Петров крест, раффлезия и др. питаются за счет растения-хозяина, а растения-сапротрофы, например, гнездовка, — используют для питания вещества, образующиеся при разложении мертвых остатков растений и других организмов. Следовательно, они, как и животные, гетеротрофы, хлорофилла у них нет.
Наряду с синтезирующими клетками в растениях много и гетеротрофных клеток, в которые поступают уже готовые органические вещества. Эти клетки сосредоточены в глубоких слоях корней и стеблей. Из пластид они содержат бесцветные пластиды — лейкопласты (от греч. leucos — белый), служащие для депонирования запасных веществ.
При сравнении растений и животных по способу питания главное внимание должно быть уделено не гетеротрофности, широко распространенной в природе, а автотрофности, свойственной исключительно растениям. «Жизнь растения представляет собой постоянное превращение энергии солнечного луча в химические напряжения; жизнь животного, наоборот, представляет превращение химического напряжения в теплоту и движение. В одном заводится пружина, которая спускается в другом».
