Ботаника это наука о растениях, изучающая их строение, жизнедеятельность, многообразие, распространение, их взаимосвязь с окружающей природой и друг с другом (от греч. ботанэ - зелень, трава, растение).
Современная ботаника представляет собой комплекс дисциплин о растениях:
Морфология - изучает внешнее строение растений, ход формирования их органов.
Анатомия растений изучает внутреннее строение органов и тканей.
Физиология растений рассматривает процессы жизнедеятельности.
Систематика разрабатывает научную классификацию растений, выявляет их родственные отношения.
География растений изучает закономерности и причины распределения растений и их сообществ на земном шаре.
Экология растений изчает их взаимосвязи с другими живыми организмами и неживой природой.
Палеоботаника - наука о вымерших ископаемых растениях.
Царство Растения объединяет более 350 тыс. видов
Основные признаки растений
1) способны к фотосинтезу 2) поглощают растворённые неорганические вещества путём всасывания; 3) неподвижны - растения не способны активно передвигаться 4) растут всю жизнь 5) в клетках имеют пластиды с пигментами 6) размножаются спорами, семенами, частями тела;
7) обитают в разных средах - встречаются везде, куда проникает солнечный свет.
Низшие и высшие растения
Все растения в зависимости от строения подразделяют на низшие и высшие.
Строение растительной клетки
На рисунке выше Современная (обобщенная) схема строения растительной клетки, составленная по данным электронно-микроскопического исследования разных растительных клеток:
1 — аппарат Гольджи;
2 — свободно расположенные рибосомы;
3 — хлоропласты;
4 — межклеточные пространства;
5 — полирибосомы (несколько связанных между собой рибосом);
6 — митохондрии;
7 — лизосомы;
8 — гранулированная эндоплазматическая сеть;
9 — гладкая эндоплазматическая сеть;
10 — микротрубочки;
11 — пластиды;
12 — плазмодесмы, проходящие сквозь оболочку;
13 — клеточная оболочка;
14 — ядрышко;
15, 18 — ядерная оболочка;
16 — поры в ядерной оболочке;
17 — плазмалемма - мембрана, которая находится непосредственно под клеточной оболочкой.;
19 — гиалоплазма (или цитозоль) — это основная, жидкая часть цитоплазмы, в которой «плавают» все остальные органоиды клетки;
20 — тонопласт (мембрана вакуоли);
21 — вакуоли;
22 — ядро.
Клеточная стенка
Располагается снаружи от цитоплазматической мембраны, состоит из целлюлозы, а также может содержать гемицеллюлозу и пектин. В оболочке есть поры, через которые проходят цитоплазматические тяжи (плазмодесмы), соединяющие соседние клетки. Благодаря порам оболочка проницаема для воды, солей и многих органических веществ. Функции: опорная (сохранение формы клетки и прочности), защита внутреннего содержимого, транспортная (способствует перемещению веществ внутрь клетки и из неё)
Мембрана (цитоплазматическая мембрана)
тонкая плёнка, находящаяся под оболочкой клетки, из бислоя липидов прошитых белками, легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других - избирательная проницаемость. Полупроницаемость мембраны сохраняется, пока клетка жива. Таким образом через мембрану происходит обмен веществ между внутренним содержимым клетки и внешней средой.
Цитоплазма (от греч. китос - сосуд и плазма - образование)
Внутренняя среда клетки. Особенностью цитоплазмы является её полужидкое состояние, обеспечивающее способность к внутриклеточному движению.
В ней находятся различные органоиды (от греч. органон - орган) и клеточные включения. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их взаимодействие. При сильном нагревании и замораживании цитоплазма разрушается, и тогда клетка погибает.
В многоклеточных организмах цитоплазма одной клетки обычно не изолирована от цитоплазмы других клеток, расположенных рядом. Нити цитоплазмы соединяют соседние клетки, проходя через мембрану и поры в клеточных оболочках, связывая соседние клетки друг с другом в единое целое
Цитоплазма постоянно перемещается внутри клетки. Это заметно по движению органоидов. Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках питательных веществ и воздуха. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше скорость движения цитоплазмы.
Межклеточное вещество
- находится между оболочками соседних клеток . Если оно разрушается, клетки разъединяются. Так происходит при варке клубней картофеля. В спелых плодах арбузов и томатов, рассыпчатых яблоках клетки также легко разъединяются. Живые растущие клетки растения могут изменять свою форму. Их оболочки округляются и местами отходят друг от друга. В этих участках межклеточное вещество разрушается. Возникают межклетники, заполненные воздухом.
Ядро
В цитоплазме находится небольшое плотное ядро. Самая важная часть клетки, окружённая двойной мембраной. Содержит наследственную информацию в виде ДНК (хроматина), которая при делении клетки формирует хромосомы. Ядро контролирует все процессы в клетке, включая деление и синтез рибосом
В ядре может находиться одно или несколько ядрышек.
Характерной особенностью клеток растений является наличие в них пластид и вакуолей.
Пластиды
двумембранные органоиды, уникальные для растительных клеток
многочисленные мелкие тельца, находятся в цитоплазме и бывают трех видов:
Лейкопласты — бесцветные пластиды, запасающие питательные вещества (например, крахмал в амилопластах).
Хромопласты — пластиды, окрашенные в жёлтый и красный цвета, отвечающие за окраску лепестков, плодов и осенних листьев (содержат каротиноиды).
Хлоропласты (от греч. хлорос - зелёный) содержат зеленый пигмент хлорофилл. В хлоропластах происходит процесс фотосинтеза.
Строение хлоропласта
- Тело хлоропласта окружено двумя мембранами. Наружная и внутренняя
- Внутри хлоропласта располагаются тилакоиды — мембранные мешочки, которые иногда собираются в группы — граны. В мембранах тилакоидов находится зелёный пигмент — хлорофилл, благодаря которому запускается световая фаза фотосинтеза. Люмен тилакоида служит резервуаром для накопления протонов водорода, которые появляются здесь в процессе фотолиза воды и закачки протонов из стромы.
- Граны соединены между собой ламеллами — плоскими мембранными выростами
- Внутреннее пространство хлоропласта заполнено стромой. Представляет собой водную, богатую белком, бесцветную жидкость. В ней располагаются ДНК, рибосомы и различные ферментативные системы.
- ДНК хлоропласта находится в строме и представляет собой кольцевую молекулу. Кольцевая ДНК обеспечивает полуавтономность хлоропласта: эти органоиды способны делиться независимо от клеточного цикла.
- Рибосомы хлоропластов используются для синтеза небольшой части своих белков.
Пластиды могут превращаться из одного вида в другой. Так, лейкопласты могут превращаться в хлоропласты. Примером может служить позеленение клубней картофеля на свету. Осенняя окраска листьев связана с тем, что происходит разрушение хлорофилла и хлоропласты превращаются в хромопласты.
Вакуоль
это полости, ограниченные мембраной и содержащие клеточный сок - водный раствор органических и неорганических соединений.
Вакуоли в растительных клетках появляются постепенно. В молодых клетках клеточного сока содержится мало, поэтому он находится в мелких вакуолях. По мере роста клеток количество клеточного сока увеличивается (рис. 17). Постепенно вакуоли увеличиваются и при соприкосновении сливаются. В результате образуются одна-две большие вакуоли. Разрезая спелый плод или другую сочную часть растения, мы повреждаем клетки, и из их вакуолей вытекает сок.
Функции: регуляция водно-солевого обмена (осморегуляция), обеспечение тургора клетки, накопление пигментов, рост клетки за счёт растяжения
Митохондрии
двумембранные овальные органоиды, которые можно рассмотреть в цитоплазме клетки при большом увеличении в микроскоп. В них происходит окисление органических веществ и синтез АТФ — универсального источника энергии для клетки. Поэтому митохондрии часто называют << энергетическими станциями клетки>>.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС)
система мембранных цистерн, канальцев и мешочков. Существует два вида ЭПС: гладкая и шероховатая. Шероховатая ЭПС усеяна рибосомами, она участвует в синтезе белков, гладкая - углеводов и липидов.
Комплекс Гольджи
система из полостей, которые от цитоплазмы отделяет одна мембрана. В нём накапливаются белки, жиры и углеводы, а также может происходить синтез веществ из последних двух групп.
Лизосомы
одномембранные органоиды, содержащие ферменты, которые ускоряют реакции превращения сложных молекул в простые. Также лизосомы разрушают части отмершей клетки
Количество в клетках вакуолей, пластид, митохондрий, толщина клеточной оболочки, расположение внутренних составляющих клетки сильно
варьируют и зависят от того, какую функцию выполняет клетка в организме растения.
Особенности растительной клетки
- Клеточная оболочка из целлюлозы
- Отсутствие центриолей у высших растений.
- Запасной углевод — крахмал, а не гликоген, как у животных
- Плазмодесмы — цитоплазматические каналы (тяжи), соединяющие протопласты растительных клеток друг с другом и обеспечивающие межклеточный транспорт различных веществ
Протопласт — это содержимое растительной клетки, за исключением внешней клеточной оболочки (клеточной стенки), но вместе с клеточной (плазматической) мембраной
Существование клеток открыл англичанин Роберт Гук в 1665 г.
Рассматривая в сконструированный им микроскоп тонкий срез пробки у пробкового дуба, он насчитал до 125 млн пор, или ячеек, в одном
квадратном дюйме (2,5 см) (рис. 14). В сердцевине бузины, стеблях различных растений Р. Гук обнаружил такие же ячейки он назвал их клетками. Так началось изучение клеточного строения растений. Ядро клетки было открыто только в 1831 г., а цитоплазма ещё позднее.
Прошло почти 175 лет, и только в 1839 году была создана, общая теория клеточного строения. Ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор
Шванн независимо друг от друга доказали, что из клеток сложена не только
кора пробкового дуба, но и все вообще растительные и животные ткани, всё живое на нашей планете. В 1858 г. физиолог Рудольф Вирхов установил, что клетки делятся
Химический состав клетки
До 98 % массы клетки составляют углерод, водород, кислород и азот.
Около 2 % от массы клетки приходится на калий, натрий, кальций, хлор,
магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в очень малых количествах. Химические элементы, соединяясь между
собой, образуют неорганические (вода, минеральные соли) и органические
(углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты) вещества.
В растительных клетках в небольших количествах присутствуют также
витамины, эфирные масла и другие вещества.
При сжигании кусочки растения обугливаются, появляется дым. Это сгорают органические вещества. Остаётся зола, состоящая из несгорающих минеральных веществ.
Если капнуть каплю йода на разрезанный клубень картофеля произойдет окрашивание. Значит, в клетках картофеля содержится крахмал -сложный углевод, который окрашивается йодом в синий цвет
Выделение
- при распаде органических веществ выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки. Ненужные вещества клетка накапливает в вакуолях или удаляет наружу.
Движение цитоплазмы
Примером раздражимости является изменение интенсивности движения
цитоплазмы в растительных клетках под влиянием температуры. Установлено, что наиболее интенсивным движение цитоплазмы, как правило, бывает при температуре 37 °С, но уже при температуре выше 40-42 °С оно прекращается.
Тургор
-внутреннее давление на клеточную оболочку, давление создаёт клеточный сок, находящийся в вакуолях. При недостатке воды давление клеточного сока уменьшается, и мы наблюдаем увядание растений.
Деление клеток
у растений происходит путем митоза и мейоза. В результате деления клеток организмы не только размножаются, но и растут.
Все части растительного организма тесно взаимосвязаны между собой,
дополняют друг друга и составляют единое целое
Клетки являются основой существования растительного организма. Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих сходное строение и выполняющих определённые функции, образует ткани, которые формируют органы. Совокупность взаимосвязанных между собой органов образует организм (от лат. организо - устраиваю, придаю стройный вид), все части которого функционируют как единое целое. Поэтому при изучении организма выделяют несколько уровней: клеточный, тканевый, органный и, наконец, организменный. Таким образом, уровни организации, показывающие взаимосвязи клеток, тканей, органов в строении организма цветкового растения, можно представить в виде схемы:
Ткани растений
Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, строение и выполняющих определённые функции, называют тканью.
У растений выделяют
- образовательную
- основную
- проводящую
- покровную
- механическую
- и выделительную ткани.
Особенности строения клеток разных тканей связаны с выполняемой ими функцией.
Характеристика тканей растительного организма
1. Образовательная ткань (меристемы)
– живые тонкостенные клетки, способные к постоянному делению, обеспечивают образование других тканей и органов.
Первичная образовательная ткань (верхушечная) - обеспечивает рост органов в длину (конус нарастания побега, кончик корня, основание листовой пластинки, междоузлия злаковых растений).
Вторичная образовательная ткань – камбий – обеспечивает рост корня и стебля в толщину (между древесиной и лубом в древесном стебле и корне).
Вставочная меристема - располагается в междоузлиях (в основном у однодольных растений)
Образовательные ткани состоят из небольших, плотно прилегающих друг
к другу клеток с тонкими стенками и относительно крупным ядром и мел
кими вакуолями. Из за их способности делится, их также
называют меристемами (от греч ..меристес - делитель). В результате деления клеток этой ткани образуются все другие виды растительных
тканей, отсюда и её название - образовательная.
2. Основная ткань или паренхима
Клетки живые, тонкостенные, обеспечивающие жизнедеятельность растения.
Основные ткани занимают пространство между покровными, механическими и проводящими тканями. Они состоят из живых клеток. В зависимости от того, какую функцию выполняют их клетки, различают фотосинтезирующую, воздухоносную, запасающую и другие основные ткани.
Фотосинтезирующая (ассимиляционная ткань (хлоренхима) – зелёные клетки с хлорофиллом (мякоть листа, зелёные стебли травянистых растений). Обеспечивают фотосинтез, дыхание, газообмен.
Воздухоносная ткань (аэренхима) -это ткань водных и болотных растений, содержащая в межклетниках запасы воздуха (воздухоносная паренхима).
Водоносная паренхима - клетки с вакуолями, заполненными водой. Встречаются у водных растений.
Запасающая ткань – в клетках запасающей ткани откладываются различные органические вещества, клетки с включениями (зёрна крахмала, капельки жира, белок). Имеют большие вакуоли с клеточным соком. Расположены в мякоти плодов, видоизменённых побегах (луковицах, клубнях, корневищах), коре корней (корнеплодов); сердцевине стеблей, семенах. Обеспечивают запасание органических веществ.
3. Покровная ткань
Клетки живые или мёртвые, покрывают органы растения.
Обеспечивают защиту от механических повреждений, высыхания, температурных колебаний, проникновения микроорганизмов, транспирацию и газообмен.
Кожица (эпидерма) первичная покровная ткань, образована живыми клетками с утолщённой оболочкой, покрытых кутикулой - слой из воскоподобного органического вещества. Имеет вид тонкой прозрачной плёнки, покрывающей
органы растения. Некоторые клетки имеют устьица (на поверхности листьев, стеблей зелёных травянистых растений, всех частях цветка). Эпидерма может образовывать выросты в виде полосок, чешуек и щетинок.
Пробка – вторичная покровная ткань. Клетки пробки мёртвые, полые, плотно расположенные имеют утолщенные оболочки (на зимующих одревесневающих стеблях, корнях, корневищах, клубнях). Они надёжно защищают органы растения от неблагоприятных условий жизни.
Корка – третичная покровная ткань, большой слой пробки и других отмерших тканей (на стволах деревьев).
Ризодерма – первичная покровная ткань растений, формирующаяся у молодых корней вблизи конуса нарастания. Покрывает корешок в один слой клеток и образует зону всасывания длиной в несколько сантиметров. В этой части корешка происходит активное всасывание растением содержащихся в почве воды и минеральных солей. Клетки ризодермы образуют выросты – корневые волоски, благодаря которым поглощающая поверхность корня многократно (в 10–20 раз) увеличивается.
4. Проводящая ткань
образованы живыми или мёртвыми клетками, которые имеют вид трубок. По ним передвигаются растворённые в воде питательные вещества. Последовательно соединённые мёртвые полые клетки, поперечные перегородки между которыми исчезают, образуют сосуды проводящей ткани.
Удлинённые безъядерные живые клетки, последовательно соединённые
между собой, поперечные перегородки которых имеют отверстия (т. е. похожи на сито), образуют ситовидные трубки проводящей ткани.
Благодаря проводящим тканям в организме растения существует обширная разветвлённая сеть, соединяющая все органы растения в единую, непрерывную систему (ниже рисунок отсюда ).
Древесина (ксилема) состоит из сосудов – мёртвых полых трубок с одревесневшими стенками (в стебле, корне, жилках листьев). Проводит воду и минеральные соли из почвы в растение, выполняет опорную функцию.
Луб (флоэма) состоит из живых клеток – ситовидных трубок с отверстиями в поперечных стенках – и клеток-спутниц (в коре стебля, корне, в жилках листьев). Обеспечивает нисходящий ток органических веществ из листьев в стебель, корни.
5. Механическая ткань (склеренхима)
придают прочность растениям. Они образованы группами клеток с утолщёнными оболочками. У некоторых клеток оболочки одревесневают. Часто клетки механической ткани удлинённые и имеют вид волокон.
Волокна – длинные клетки с толстыми одревесневающими стенками; могут быть мёртвыми и живыми (в древесине и коре стеблей, корней, листьев, корневищ, в плодах). Окружают проводящие пучки. Выполняют опорную (скелетную) функцию.
Каменистые клетки (склереиды) – мёртвые клетки с толстыми одревесневшими оболочками (скорлупа орехов, косточки вишни, сливы). Защита семян от механических повреждений и преждевременного прорастания.
6. Выделительная ткань
Железистые волоски, нектарники – живые клетки, заполненные жидким секретом (на поверхности некоторых листьев и стеблей, внутри цветков). Защита от испарения, поедания животными, привлечение опылителей.
Мёртвые клетки, заполненные смолой (живицей) или млечным соком (смоляные ходы млечники). Располагаются во внутренних частях стеблей (хвойных растений, одуванчика, молочая). Защищают от повреждения и поедания животными.
Ткани растений и всех живых организмов - это комплексы из одинаковых или нескольких разных типов клеток, отвечающих за определённые функции.
Если ткань состоит только из одинаковых клеток, то она называется простой, если она построена из нескольких разных клеток, то она именуется сложной.
Разнообразные сложные группы специализированных тканей появились уже
у высших наземных растений. Особенно они развиты у цветковых растений.
Став строго специализированными, многие клетки потеряли способность
делиться. Поэтому у растений есть такие участки, где расположены молодые
клетки, делящиеся и образующие новые ткани. От них зависит рост растения.
Для запоминания растительных тканей составьте таблицу по форме:
Органы растений
Орган - это часть тела, выполняющая определённые функции.
Каждый орган имеет собственное строение, связанное с выполняемыми им функциями.
У цветковых растений выделяют побеги, корни, цветки, плоды с семенами
К вегетативным органам относят (от лат. вегетативус - растительный) корни и побеги. Они обеспечивают рост, питание, обмен веществ, выделение продуктов обмена и другие жизненно важные функции растения.
К генеративным (от лат. ге1-Lеро - порождаю, произвожу) органам относят цветки, из которых впоследствии образуются плоды с семенами. Они
обеспечивают половое размножение растений.
К генеративным (от лат. ге1-Lеро - порождаю, произвожу) органам относят цветки, из которых впоследствии образуются плоды с семенами. Они
обеспечивают половое размножение растений.
Строение и функции растительных органов (кликайте на слова и переходите):
побег состоит из стебля и листьев, также на побегах есть почки
семя
Рост и развитие побега
- Рост побега в длину обеспечивается делением клеток конуса нарастания на верхушке — это верхушечный рост.
- У некоторых растений, особенно у злаков, есть ещё и вставочный рост — за счёт деления клеток в основаниях всех междоузлий. Благодаря этому молодые стебли некоторых растений растут очень быстро. Например, стебли бамбука за сутки могут вырасти более чем на метр.
- Если верхушечную почку удалить (например, при обрезке), рост побега в длину прекращается, зато начинают активно развиваться боковые почки.
Прищипкой можно ускорить окончание ростовых процессов и способствовать формированию плодовых органов из пазушных почек.
- В сезонном климате умеренных широт рост и развитие побегов из почек носит периодический характер. У кустарников и деревьев, а также у большинства многолетних трав это происходит один раз в году — весной или в начале лета, после чего формируются зимующие почки будущего года, а в конце лета — осенью рост побегов заканчивается.
Минеральное питание растений. Удобрения
Из ПОЧВЫ через корни в растения поступают вода и растворённые в ней минеральные соли, т. е. происходит минеральное питание.
Больше всего растению нужны азот, калий и фосфор. Остальные вещества требуются в небольших количествах.
Но если растение не получает хотя бы одно из нужных веществ, то процессы его жизнедеятельности резко нарушаются. Избыток других веществ не заменяет недостающих, каждое вещество выполняет в растении свои функции. Например, выяснено, что вещества, содержащие
- азот, способствуют росту растения
- фосфор - скорейшему созреванию плодов
- калий - быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.
Почва это верхний слой земли, обладающий особым свойством - плодородием, способностью обеспечивать растения питательными веществами и влагой, создавать условия для их жизнедеятельности.
В природе опавшая листва, погибшие растения и животные перегнивают
и обогащают почву минеральными веществами. Сельскохозяйственные растения активно поглощают минеральные вещества из почвы, но так как человек собирает урожай, то минеральные вещества в почву не возвращаются.
Чтобы восполнить их содержание, в почву вносят органические и минеральные удобрения.
Азотные и калийные удобрения хорошо растворяются в воде, поэтому
их вносят в почву весной перед посевом семян.
Фосфорные удобрения плохо растворяются в воде, поэтому их вносят в почву осенью, чтобы они постепенно растворились и к весне стали доступны растениям.
Органические удобрения - это отмершие части растений и продукты
жизнедеятельности животных (перегной, торф, навоз, птичий помёт).
В почве органические вещества разрушаются до минеральных веществ
и используются растениями. Особенно ценным органическим удобрением
является навоз, он содержит все необходимые растениям вещества. Обычно
навоз вносят в почву осенью, и он постепенно разлагается до минеральных
веществ, пригодных для усвоения растениями.
Навоз перегнивает медленно, поэтому растения обеспечиваются питанием на несколько лет.
По окраске, форме, размерам растения можно определить, каких веществ ему не хватает (рис. 76).
- при недостатке азота растение становится бледно-зелёным
- при нехватке фосфора у картофеля желтеют и отмирают ткани по краям листа
- признаком недостатка калия служит появление на листьях бурых пятен
при избытке в почве солей азота растение сильно вытягивается в длину, в клубнях картофеля снижается содержание крахмала, у многих растений в клетках накапливаются нитраты.
Употребление в пищу овощей, содержащих избыток нитратов, оказывает вредное влияние на здоровье человека. :Кроме того, внесение больших доз удобрений ведёт к их вымыванию дождями или поливами в пруды, реки, озёра, отчего в водоёмах гибнут рыбы и другие организмы.
два способа внесения удобрений в почву:
внутрипочвенное внесение или поверхностное (разбрасывание).
Фотосинтез
Процесс образования органических веществ из неорганических (углекис
лого газа и воды) в хлоропластах с использованием энергии света называют фотосинтезом (от греч. фотос свет, синтез - соединение)
Фотосинтез протекает в две фазы: световую и темновую.
световая
Энергия света, поглощённая хлорофиллом, преобразуется в
энергию электронов, за счёт которой идёт синтез АТФ и образование НАДФ∙2Н. Процесс происходит на мембранах тилакоидов.
В световую фазу протекают следующие параллельные процессы:
1) возбуждение электронов хлорофилла энергией света и перемещение возбуждённых электронов на мембране тилакоидов;
2) синтез молекул АТФ за счёт энергии возбуждённых электронов –
фосфорилорование;
3) фотолиз (разложение) молекул воды за счёт энергии света, образование кислорода и протонов водорода:
Н2О → ½О2↑ + 2Н+ + 2ḕ
4) соединение водорода со специальным переносчиком НАДФ+ и образование
НАДФ∙2Н. Из клетки выделяется кислород.
темновая
Темновая фаза протекает в строме хлоропластов. В результате циклических реакций происходят фиксация СО2, активирование промежуточных веществ за счёт энергии АТФ, восстановление углерода за счёт НАДФ∙2Н и синтез глюкозы:
6СО2 + НАДФ∙2Н + АТФ → С6Н12О6 + НАДФ+ + АДФ
Значение фотосинтеза
Фотосинтез обеспечивает образование органических веществ из неорганических. Образовавшийся кислород обеспечивает дыхание и жизнь всех аэробных организмов.
У большинства высших растений фотосинтез происходит в клетках листьев.
В связи с этим строение листьев имеет приспособления для улавливания света:
- широкая и плоская листовая пластинка;
- листья, расположенные на стебле так, чтобы они не затеняли друг друга;
- прозрачная кожица, через которую свет проникает внутрь листа.
Но у некоторых растений, например кактусов, фотосинтез протекает в клетках стебля, содержащих хлоропласты
В растениях, как правило, образуется больше органических веществ, чем может быть немедленно израсходовано для роста и других жизненных процессов. Неиспользованная часть органических веществ запасается в семенах, клубнях, луковицах и других органах растений. Наиболее важным и часто запасаемым растениями веществом является крахмал.
Созданные в процессе фотосинтеза органические вещества - источник пищи и энергии для всего живого на Земле. За миллиарды лет на нашей планете накопились большие запасы органических веществ в виде каменного угля и торфа. Всё это бывшие растения, в которых запасена преобразованная солнечная энергия. В процессе фотосинтеза растения выделяют кислород. Именно благодаря фотосинтезу поддерживается постоянство газового состава в атмосфере. В атмосфере содержится около 21 % кислорода и 0,03 % углекислого газа. В использовании растением солнечной энергии проявляется св.язь между
Землёй и космосом. На космическую роль растений указывал известный
русский учёный Климепт Аркадьевич Тимирязев. Благодаря фотосинтезу ежегодно запасается огромное количество преобразованной солнечной
энергии. Поглощение в процессе фотосинтеза углекислого газа служит препятствием для увеличения его содержания в атмосфере. Человек широко
использует продукты фотосинтеза не только в пищу, но и в хозяйственной
деятельности как строительный материал, сырьё для производства вискозного шёлка, бумаги, спирта, лекарственных препаратов и др.
Зелёное растение, используя энергию солнечных лучей, само создаёт
органические вещества из неорганических (углекислого газа и воды), выделяя при этом кислород. Значит, оно не нуждается в получении органических
веществ из окружающей среды.
Поэтому зелёные растения относят к автотрофным (от греч. автос - сам и трофе - пища) организмам.
Таким образом, у растений можно выделить два типа питания:
минеральное, обеспечивающее растение водой и минеральными веществами, и фотосинтез, в процессе которого образуются необходимые органические вещества (ссылка на рисунок).
Дыхание растений
Специальных органов дыхания у растения нет.
Жизненные процессы протекают во всех живых клетках, следовательно, все
части растения, состоящие из живых клеток, дышат.
Наиболее интенсивно дышат растущие органы растения, очень слабо - сухие семена. Сухие семена находятся в состоянии покоя, и поэтому все процессы жизнедеятельности, в том числе и дыхания, у них протекают очень слабо.
У высших растений ведущую роль в газообмене играют устьица в кожице
листьев и зелёных стеблей, и чечевички пробкового слоя коры (рис. 82).
У крупных растений между рыхло расположенными клетками имеются воз
душные пространства (межклетники), из которых кислород поступает в клетки.
Надземная часть растения окружена воздухом. Так как в почве значительно меньше кислорода, чем в воздухе, в растениеводстве используют различные приёмы, улучшающие дыхание корней, например рыхлят почву для увеличения притока воздуха к корням.
Растения дышат круглые сутки - и на свету, и в темноте. Но на свету в растениях протекают два взаимосвязанных процесса - фотосинтез и дыхание.
На свету растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород.
Но они и дышат, т. е. поглощают кислород, хотя и в гораздо меньших количествах, чем выделяют при фотосинтезе. Углекислого газа при фотосинтезе
растения поглощают гораздо больше, чем выделяют при дыхании. Так,
в солнечный день растения выделяют в 10-20 раз больше кислорода, чем
поглощают его при дыхании. Во время фотосинтеза поглощается энергия
солнечного света и из неорганических создаются органические вещества.
Во время дыхания растение расходует органические вещества, а энергия,
необходимая для жизнедеятельности, освобождается. Дыхание во всех живых
клетках органов растения происходит непрерывно. Как и животные, растения погибают с прекращением дыхания.
Сравнительная схема дыхания и фотосинтеза отсюда
Передвижение веществ у растений
От корня вода и минеральные вещества передвигаются ко всем органам
растения по сосудам (восходящий поток), а от листьев из фотосинтезирующих тканей органические вещества передвигаются ко всем органам растения
по ситовидным трубкам (нисходящий поток) (рис. 84).
Органические вещества передвигаются по лубу как вверх, так и вниз. По cocyдам древесины вещества могут передвигаться только вверх.
Зная, как передвигаются в растении питательные вещества, можно управ
лять их движением. Например, если обрезать боковые побеги у томата
и винограда, можно направить к плодам те органические вещества, которые
использовались бы при развитии удалённых побегов. Это ускорит созревание
плодов и увеличит урожай.
Органические вещества, накопленные в семенах, служат для питания развивающегося зародыша, а накопленные в корневищах, луковицах, клубнях
используются для образования новых органов. У деревьев и кустарников основные запасы органических веществ откладываются в сердцевине и древесине. Весной эти вещества растворяются в воде и по сосудам поднимаются к распускающимся почкам.
Выделение у растений
Выделение у растений - это процесс выведения из организма продуктов обмена веществ, избытка воды, солей, различных веществ, которые формируются в процессе жизнедеятельности растительного организма
У растений, в отличие от животных, нет специальной выделительной
системы, и оно осуществляется специализированными клетками и тканями
в составе вегетативных органов.
У растений продукты обмена веществ накапливаются в вакуолях клеток, в специальных хранилищах, например в смоляных ходах у хвойных, млечных ходах у одуванчика и молочая. У многолетних растений они накапливаются в коре, иногда в древесине.
Удаление продуктов жизнедеятельности у растений происходит через корни и опавшие листья. Установлено, что к осени в клетках листьев накапливаются вредные для растения вещества, которые удаляются из растения вместе с опадающими листьями.
Через устьица и чечевички из растения удаляется углекислый газ.
У некоторых растений есть особые водяные устьица - гидатоды для выделения
избытка воды из внутренних тканей листа в виде капель. Обычно они рас
полагаются на верхушке и по краям листа.
Выделение сахаров у растений осуществляется специальными образованиями - нектарниками. У большинства растений они находятся в цветках, а у некоторых - на стеблях и листьях. Нектар обладает бактерицидными свойствами и защищает завязь цветка от микроорганизмов. К тому же нектар наряду с окрашенным венчиком и ароматом цветков играет важную роль в привлечении насекомых, осуществляющих перекрёстное опыление.
Через специальные железы растений в атмосферу выделяются летучие вещества, в том числе эфирные масла. К эфиромасличным растениям относятся пеларгония, мята, мелисса, эвкалипт.
Опавшие листья растений содержат неорганические и органические вещества
и представляют собой очень ценное удобрение. Поэтому садоводы заклады
вают листья в компостные кучи. Благодаря опавшим листьям почва в лесу
ежегодно обогащается перегноем. Вот почему их не надо жечь. Вполне понят
но, что сбор опавших листьев отрицательно сказывается на жизни деревьев.
Но следует учитывать, что в городах, где почва и воздух загрязнены выхлопными газами автомобилей, выбросами промышленных предприятий,
в листьях накапливаются ядовитые вещества. Поэтому их нельзя использо
вать для приготовления компоста, а почву следует регулярно удобрять.
Листопад
У растений продукты жизнедеятельности удаляются во время
листопада (рис. 89).
Установлено, что к осени в клетках листьев накапливаются вредные для растения вещества, которые удаляются из растения вместе с опадающими листьями.
Сигналом к наступлению листопада служит сокращение светового дня.
Установлено, что деревья вблизи уличных фонарей сохраняют листья дольше, чем растущие вдали от них.
Опадение листьев связано с появлением у основания листа отделительного слоя из легко разъединяющихся клеток (рис. 90). Поэтому даже при небольшом ветре листья опадают.
Массовый листопад, приводящий к полной потере листьев, происходит у растений умеренного пояса с наступлением зимы, а у растений субтропиков и тропиков в засушливый период.
У древесных растений умеренных широт подготовка к листопаду начинается задолго до наступления морозов. Зимой корни многих растений не могут
всасывать из почвы холодную воду. Чтобы не погибнуть от недостатка влаги,
деревья и кустарники сбрасывают листья. Перед листопадом листья меняют свою окраску с зелёной на жёлтую, оранжевую, красную и др. Это связано
с тем, что к осени происходит старение листьев. В них накапливаются про
дукты обмена веществ, разрушается зелёный пигмент - хлорофилл. Более
стойкие пигменты (красные, жёлтые и др.) сохраняются и придают листьям
осеннюю окраску.
Листопад играет важную роль в жизни леса опавшие листья перегнивают и служат хорошим удобрением, предохраняют корни от вымерзания. Но не все растения сбрасывают листья. Некоторые сохраняют их всю зиму. Это вечнозе
лёные кустарнички: брусника, вереск, рододендрон, клюква (рис. 91).
Называя некоторые растения вечнозелёными, надо помнить, что листья
этих растений не вечны. Они живут несколько лет и опадают, но не одно
временно. На новых побегах этих растений вырастают новые листья.
Мелкие плотные листья этих растений, слабо испаряющие воду, сохраняются под снегом. С зелёными листьями зимует большинство хвойных
деревьев и кустарников. Некоторые травы, например земляника, клевер,
чистотел, тоже уходят под снег зелёными.
Движение растений
Растения не способны к активному передвижению, но у них есть движения обусловленные ростом в ответ на различные воздействия - тропизмы, настии, таксис ,нутации
Раздражение воспринимается рецепторами (листовые подушечки, моторные клетки), сигналы из внешней среды передаются ситовидным трубкам флоэмы или от основной паренхимы к органам, реагирующим на них движением. Проведение возбуждения осуществляется с помощью биопотенциалов, фитогормонов или других веществ.
видео про движения
ниже рисунок про настии (ссылка)
Примером термонастии может служить быстрое закрывание цветков у многих весенних растений при понижении температуры воздуха и открывание их при её повышении. Цветки крокуса и тюльпана, например, реагируют на изменения температуры, равные соответственно 0,2 и 1 °C. (ниже рисунок отсюда)
Настии это движение органов , обусловленные особенностями самого растения и проявляется при воздействии факторов окружающей среды - температура, влажность и др
Нутации это вращательные движения верхушек растущих органов , выраженно у вьющихся растений
Таксис растений - двигательные реакции в ответ на односторонне действующий стимул, свойствен для свободно передвигающихся например хламидомонады
Тропизмы это ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды - растут в направлении раздражителя. Например фототропиз- изменение направления роста в сторону света
Размножение растений
бесполое вегетативное:
Половое размножение растений происходит с участием половых клеток — гамет. У растений это яйцеклетки (женские) и сперматозоиды или спермии (мужские, подвижные или неподвижные) .
Органом полового размножения покрытосеменных растений является цветок. После опыления и оплодотворения из цветка образуются плоды с семенами.
общее про растения все 👌☝️😊 переходим к систематике