Царство растения

Определения и обозначения

Растения — представители отдельного царства живых организмов. Их отличают от животных и грибов особенности клеточного строения и питания: растения имеют пластиды и обычно сами создают органические вещества. Это понятие помогает объединить водоросли, мхи, папоротники, хвойные и цветковые растения по общим признакам.

Автотрофное питание — образование органических веществ из неорганических. Растения используют воду, углекислый газ и энергию света, поэтому могут создавать питательные вещества самостоятельно. Благодаря этому они не обязаны получать готовую пищу от других организмов.

Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету с выделением кислорода. Упрощённо его можно записать так: углекислый газ + вода → органическое вещество + кислород. Это главный способ питания зелёных растений и источник органических веществ для многих пищевых цепей.

Хлорофилл — зелёный пигмент растений, поглощающий свет и участвующий в фотосинтезе. Он находится в хлоропластах и улавливает энергию, необходимую для превращения неорганических веществ в органические. Именно хлорофилл придаёт большинству зелёных частей растений характерную окраску.

Как это устроено

Растения выделяют в отдельное царство, потому что у них сочетаются особые признаки строения, питания и образа жизни. Их клетки защищены клеточной стенкой, содержат пластиды и крупную вакуоль, а многие растения способны к фотосинтезу. Обычно растения прикреплены к субстрату, поэтому получают вещества из окружающей среды и не перемещаются в поисках пищи, как животные.

Клеточная стенка расположена снаружи клеточной мембраны и придаёт клетке форму и прочность. Она защищает содержимое клетки и помогает растению сохранять вертикальное положение. Пластиды выполняют разные функции: хлоропласты участвуют в фотосинтезе, другие пластиды могут запасать вещества или придавать органам окраску.

В хлоропластах находится хлорофилл. Он поглощает свет определённых участков спектра, и энергия света используется для образования органических веществ. Поэтому зелёная часть растения, содержащая хлоропласты, при освещении может производить питательные вещества, а не только получать их извне.

Для питания растение получает углекислый газ из воздуха, воду и минеральные вещества из почвы. Вода поступает главным образом через корни, а минеральные соли растворены в почвенной воде. В листьях вода и углекислый газ при участии света превращаются в органические вещества, например сахара, которые затем используются для роста, дыхания и образования других веществ.

Свет нужен как источник энергии для фотосинтеза, а вода и углекислый газ входят в состав исходных веществ этого процесса. Минеральные вещества необходимы для построения клеток и образования белков, пигментов и других соединений. Фотосинтез важен и для других организмов: растения создают пищу в начале многих пищевых цепей и выделяют кислород, участвующий в дыхании.

Основные признаки царства растений

Таблица помогает быстро отделить признаки растения от признаков других царств. Сначала найдите строение клетки, затем свяжите каждую структуру с её функцией. Последняя строка показывает, почему растения важны не только для себя, но и для всей природы.

Разбор задач

Задача 1. Сравните клетку растения и клетку животного по наличию клеточной стенки, пластид и вакуоли. Нужно определить не только различия, но и их значение. Сравнение удобно проводить по каждому признаку отдельно.

1. У растительной клетки есть клеточная стенка, а у животной клетки такой стенки нет.
2. В растительной клетке имеются пластиды, включая хлоропласты; для животной клетки пластиды не характерны.
3. У растения обычно есть крупная вакуоль, а у животного могут быть мелкие вакуоли или их может не быть.
4. Делаем вывод: стенка укрепляет клетку, хлоропласты обеспечивают фотосинтез, а вакуоль участвует в запасании воды и поддержании внутреннего давления.

Ответ: растительная клетка отличается от животной клеточной стенкой, пластидами и крупной вакуолью.

Задача 2. Объясните, почему зелёное растение не может нормально расти в темноте, даже если его поливают. Вода необходима растению, но одной воды недостаточно для образования органических веществ. Нужно проверить, какое условие фотосинтеза исчезло.

1. В темноте хлорофилл не получает световую энергию.
2. Без света фотосинтез резко нарушается или прекращается, поэтому из воды и углекислого газа почти не образуются новые органические вещества.
3. Запасы питательных веществ постепенно расходуются на дыхание, рост замедляется, а растение слабеет.

Ответ: полив не заменяет свет, потому что без света растение не может нормально фотосинтезировать и создавать пищу.

Задача 3. В закрытый сосуд с зелёным растением поместили световой индикатор углекислого газа. Предскажите, как изменится количество углекислого газа на свету и в темноте. Сравнить нужно два процесса: фотосинтез и дыхание.

1. На свету фотосинтез поглощает углекислый газ, а дыхание одновременно выделяет его.
2. Если у хорошо освещённого зелёного растения фотосинтез идёт интенсивнее дыхания, общее количество углекислого газа уменьшается.
3. В темноте фотосинтез прекращается, но дыхание продолжается, поэтому углекислого газа становится больше.

Ответ: на свету содержание углекислого газа обычно снижается, а в темноте повышается из-за дыхания.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения питаются готовыми органическими веществами из почвы. Так думают, потому что корни действительно поглощают вещества из почвы. Проверка простая: растение получает оттуда воду и минеральные соли, а органические вещества образует в листьях при фотосинтезе.

Ошибка: путать дыхание и фотосинтез. Фотосинтез на свету создаёт органические вещества, а дыхание идёт постоянно и высвобождает энергию при их расщеплении. Проверьте себя вопросом: речь идёт об образовании пищи или об освобождении энергии?

Ошибка: утверждать, что фотосинтез происходит во всех клетках растения. Он возможен только в клетках с хлоропластами и при наличии света. Значит, нужно выяснить, есть ли в данной клетке хлоропласты и освещена ли она.

Ошибка: говорить, что кислород при фотосинтезе образуется из углекислого газа. В школьном объяснении важно помнить: выделяемый при фотосинтезе кислород связан с превращением воды. Поэтому не следует автоматически считать углекислый газ источником всех продуктов процесса.

Связь с другими темами

До изучения царства растений нужны знания о признаках живого и строении клетки. Клеточная мембрана, ядро и цитоплазма помогают понять, где расположены клеточная стенка, пластиды и вакуоль.

Тема связана с растительной клеткой, органами растений и жизненными процессами. Знание строения объясняет, как корни получают воду, а листья участвуют в фотосинтезе.

Фотосинтез пригодится при изучении круговорота веществ и пищевых цепей. Он объясняет, откуда в экосистемах берутся органические вещества и почему растения важны для животных и человека.

Что запомнить

• Растения образуют отдельное царство живых организмов.
• Растительная клетка имеет клеточную стенку, пластиды и крупную вакуоль.
• Хлорофилл находится в хлоропластах и поглощает свет.
• При фотосинтезе из воды и углекислого газа образуются органические вещества.
• Для фотосинтеза необходим свет.
• Растения поглощают из почвы воду и минеральные вещества.