Часть 3. Царство растения

Определения и обозначения

Растение — организм царства растений, обычно состоящий из клеток с ядром, клеточной стенкой и пластидами. Многие растения способны создавать органические вещества при фотосинтезе, тогда как животные получают пищу, поедая другие организмы, а грибы всасывают готовые вещества из окружающей среды. Это различие помогает понять, почему растения занимают особое место среди живых организмов.

Автотроф — организм, который образует органические вещества из неорганических. У растений исходными веществами для фотосинтеза служат вода и углекислый газ, а энергия поступает от света. Автотрофное питание позволяет растению создавать вещества, из которых строятся его клетки и ткани.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету с участием хлорофилла. В результате этого процесса растение запасает энергию в образованных веществах и выделяет кислород. Понимание фотосинтеза объясняет, откуда у растения берётся органическая пища и почему растения важны для живых организмов.

Хлорофилл — зелёный пигмент, который поглощает свет и помогает использовать его энергию при фотосинтезе. Он находится в пластидах, прежде всего в клетках зелёных частей растения. Благодаря хлорофиллу листья обычно имеют зелёную окраску и могут улавливать энергию света.

Как это устроено

Растения относят к эукариотам, потому что в их клетках есть ядро — отдельная структура, где хранится наследственная информация. Внутри клетки расположены и другие структуры, выполняющие разные задачи. Такое устройство позволяет клетке поддерживать жизненные процессы, а особые структуры растительной клетки обеспечивают её характерные свойства. Поэтому, сравнивая растения с бактериями, важно учитывать наличие у первых оформленного ядра.

Клеточная стенка окружает клетку снаружи и помогает ей сохранять форму и прочность. Пластиды выполняют особые функции: содержащие хлорофилл хлоропласты участвуют в фотосинтезе. Крупная вакуоль заполнена клеточным соком и помогает поддерживать внутреннее состояние клетки. Вместе эти структуры отличают растительную клетку от животной и помогают ей выполнять свои задачи.

Для фотосинтеза растению нужны вода и углекислый газ. Воду корни поглощают из почвы вместе с растворёнными минеральными веществами, а углекислый газ поступает из воздуха в листья. Свет необходим потому, что он даёт энергию для образования органических веществ из исходных неорганических веществ. Без света фотосинтез не может идти обычным для зелёного растения образом.

При фотосинтезе растения образуют органические вещества, которыми могут пользоваться они сами и другие организмы. В процессе также выделяется кислород, попадающий в окружающую среду. Поэтому растения связаны с газообменом в природе: они поглощают углекислый газ и пополняют запасы кислорода. Созданные ими органические вещества служат пищей и исходным материалом для построения живых организмов.

Растения освоили разные среды обитания, поэтому их строение неодинаково. Водоросли могут жить в воде и не имеют настоящих органов, а у многих наземных растений появились ткани и органы, которые помогают получать воду, поддерживать тело и улавливать свет. Различия в размножении тоже связаны с приспособлением к условиям жизни: одни группы размножаются спорами, другие образуют семена. Так возникло разнообразие растительного мира.

Основные группы растений и особенности их строения

Чтобы определить группу, сравнивайте не один признак, а сразу среду обитания, органы и способ размножения. Например, наличие семян само по себе не отличает голосеменные от покрытосеменных: нужно выяснить, открыты семена или заключены внутри плода. Таблица помогает увидеть, как меняются строение и размножение растений.

Разбор задач

Задача 1. Назовите два признака, по которым растение можно отличить от животного. Нужно выбрать признаки, относящиеся к самому растению, а не только к месту, где оно живёт. Удобно сравнить способ получения органических веществ и строение клеток. Такой выбор даёт два независимых основания для ответа.

1. Вспоминаем, что многие растения — автотрофы: они способны образовать органические вещества из неорганических при фотосинтезе. Животные получают готовые органические вещества с пищей.
2. Сравниваем клетки: у растительной клетки есть клеточная стенка и пластиды, которых нет у животной клетки. Это второй признак, связанный не с питанием, а со строением.

Ответ: растения отличаются от животных способностью к автотрофному питанию и наличием в клетках клеточной стенки и пластид.

Задача 2. Объясните, какие вещества нужны растению для фотосинтеза и откуда оно их получает. Необходимо назвать исходные вещества и связать каждое с частью растения или окружающей средой. Также нужно учесть условие, при котором процесс идёт. Тогда ответ будет объяснять не только что нужно, но и как это поступает к растению.

1. Называем воду: её корни поглощают из почвы. Вместе с водой могут поступать растворённые минеральные вещества, но они не заменяют воду и углекислый газ в фотосинтезе.
2. Называем углекислый газ: он поступает из воздуха в листья. В клетках листа при наличии хлорофилла используется энергия света.

Ответ: для фотосинтеза нужны вода, углекислый газ и свет. Воду растение получает главным образом корнями из почвы, углекислый газ — из воздуха через листья, а хлорофилл помогает использовать световую энергию.

Задача 3. Определите группу растения по описанию: оно живёт на суше, имеет корни, стебель и листья, размножается семенами, лежащими открыто на чешуях шишек. Решать следует последовательно, сопоставляя признаки растения с особенностями групп. Особенно важно не остановиться на слове «семена», потому что семена образуют две группы растений. Открытое расположение семян указывает на более точный признак.

1. Суша и наличие корней, стебля и листьев показывают, что это не водоросль и не растение с отсутствующими настоящими органами. Эти признаки подходят нескольким наземным группам.
2. Уточняем размножение: семена лежат открыто на чешуях шишек. У покрытосеменных семена развиваются внутри плода, а у голосеменных не заключены в плод.

Ответ: это голосеменное растение. К этой группе, например, относятся сосна и ель.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что растения получают готовые органические вещества из почвы. Так можно подумать, потому что корни поглощают вещества из земли, однако это вода и минеральные вещества, а органические вещества растение образует при фотосинтезе. Проверь себя вопросом: какое вещество растение получает из воздуха и что оно создаёт на свету? Если ответ включает углекислый газ и образование органических веществ, различие понято верно.

Ошибка: полагать, что фотосинтез происходит без света или требует только воды. Вода заметна при поливе, поэтому легко забыть о газе из воздуха и световой энергии. Проверь себя: назови воду, углекислый газ и свет — все три условия. Если хотя бы одного нет в ответе, он неполный.

Ошибка: называть корень, стебель и листья частями клетки. Их путают с клеточными структурами, потому что и органы, и клетка являются частями растения, но относятся к разным уровням строения. Корень, стебель и лист — органы, а клеточная стенка и пластиды — структуры клетки. Проверь себя: можно ли найти эту часть внутри одной клетки или она состоит из множества клеток?

Ошибка: считать все растения одинаково устроенными. Такое впечатление может возникнуть, если судить только по знакомым цветам и деревьям, но у разных групп различаются ткани, органы и размножение. Проверь себя по таблице: есть ли у растения настоящие корни, как оно размножается и где живёт? Сочетание этих признаков помогает не переносить особенности одной группы на все остальные.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в растительной клетке, нужно знать основные части клетки и отличия растительной клетки от животной. Фотосинтез связывает эту тему с питанием растений, круговоротом веществ и ролью растений в экосистемах: созданные вещества и выделяемый кислород важны для других организмов. Сравнение групп растений пригодится при изучении их органов, размножения и систематики. Оно помогает увидеть, по каким признакам учёные распределяют растения по группам.

Что запомнить

• Растения — эукариотические организмы.
• Клетки растений имеют клеточную стенку и пластиды.
• Многие растения способны к фотосинтезу.
• Для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ.
• Растения образуют органические вещества из неорганических.
• Группы растений различаются строением и способами размножения.