Высшие растения

Определения и обозначения

Высшие растения — многоклеточные растения, тело которых состоит из тканей и органов. У водорослей тело часто представляет собой слоевище: оно не разделено на настоящие органы. Ткани и органы позволяют растению выполнять разные задачи в разных частях тела.

Ткань — группа клеток, сходных по строению и выполняемым функциям. Клетки ткани работают согласованно: одни могут защищать растение, другие — проводить вещества или создавать органические вещества при фотосинтезе. Такое разделение работы делает организм более приспособленным к жизни на суше.

Орган — часть растения, образованная несколькими тканями и выполняющая определённые функции. Например, в корне разные ткани участвуют в поглощении воды, её проведении и защите. Организация тканей в органы помогает растению действовать как единое целое.

Спорофит и гаметофит — два поколения, сменяющие друг друга в жизненном цикле растения. Спорофит образует споры, а гаметофит — половые клетки. Смена поколений обеспечивает размножение и продолжение жизни вида, хотя у разных групп одно поколение может быть заметнее другого.

Как это устроено

На суше растение сталкивается с угрозой высыхания: вода испаряется быстрее, чем в водной среде, а организм не может постоянно оставаться погружённым в воду. Поэтому необходимы покровы, уменьшающие потерю влаги, и способы получать воду из почвы. Кроме того, растению нужна опора, чтобы сохранять форму и поднимать листья к свету. Для связи удалённых частей тела требуются пути перемещения воды и питательных веществ.

Когда клетки стали выполнять разные задачи, возникла специализация: одни лучше защищают, другие проводят вещества, третьи участвуют в фотосинтезе или запасают питательные вещества. Группы клеток со сходным устройством и работой образовали ткани. Несколько тканей могли объединяться и выполнять общую задачу — так возникали органы. Благодаря этому корень, стебель и лист работают по-разному, но поддерживают жизнь всего растения.

Основные органы высших растений — корень и побег. Корень обычно закрепляет растение в почве и поглощает из неё воду с растворёнными минеральными веществами. Побег включает стебель, листья и почки: стебель поддерживает надземные части и связывает их, а листья улавливают свет и участвуют в фотосинтезе. У мхов настоящих корней нет, поэтому их нельзя считать обязательным признаком всех высших растений.

В жизненном цикле высших растений сменяются спорофит и гаметофит. На спорофите образуются споры; из споры вырастает гаметофит, на котором формируются половые клетки. После их слияния начинается развитие нового спорофита. У мхов заметен главным образом гаметофит, а у папоротников, голосеменных и покрытосеменных преобладает спорофит.

Группы высших растений отличаются тем, насколько развиты проводящие ткани и органы, а также тем, образуют ли они споры или семена. У мхов нет настоящих корней и развитой системы проводящих тканей, а у папоротникообразных есть проводящие ткани и корни, но семян нет. Голосеменные и покрытосеменные образуют семена, поэтому оплодотворение у них не зависит от капель воды снаружи. Только покрытосеменные имеют цветки и плоды, в которых развиваются и находятся семена.

Основные группы высших растений и их признаки

Читайте таблицу по строкам: так удобно сравнить группы по одному признаку, например по способу размножения. Если нужно определить группу по нескольким особенностям, сопоставьте сразу несколько строк. У мхов и папоротникообразных для оплодотворения нужна вода, хотя по наличию корней и проводящих тканей они различаются.

Разбор задач

Задача 1

Ученик сравнил водоросль и мох. Укажите, по каким признакам мох относят к высшим растениям. Сначала важно не опираться только на размер или место обитания: нужно проверить устройство тела. Затем сравним, есть ли у организма ткани и органы.

1. У водоросли тело обычно представляет собой слоевище, не разделённое на настоящие органы.
2. У мха клетки различаются по строению и работе, а тело имеет части, выполняющие разные функции.
3. У мхов нет настоящих корней, но это не отменяет клеточной специализации и организации тела.

Ответ: мох относят к высшим растениям, потому что его многоклеточное тело организовано сложнее слоевища водоросли и имеет ткани и органы или их зачаточные аналоги. Отсутствие настоящих корней не является основанием исключать мхи из этой группы. При сравнении нужно оценивать общее строение, а не искать один обязательный признак.

Задача 2

У папоротника на нижней стороне листа заметны скопления спорангиев. Объясните, какое поколение образует споры и что из них развивается. Сначала определим, на каком растении находятся спорангии: они расположены на привычном папоротнике. Затем проследим, что появляется после спор.

1. Взрослый папоротник — это спорофит, и именно на нём образуются спорангии.
2. В спорангиях формируются споры, которые рассеиваются при созревании.
3. Из споры развивается небольшой гаметофит, называемый заростком; на нём образуются половые клетки.

Ответ: споры образует спорофит папоротника. Из спор вырастают гаметофиты-заростки, а после оплодотворения на них начинает развиваться новый спорофит. Так в жизненном цикле последовательно сменяются два поколения.

Задача 3

Сравните мох, папоротник и цветковое растение: определите, какое из них размножается семенами, какое — спорами, и у каких оплодотворение связано с водой. Чтобы не перепутать группы, сначала выясним, к какой группе относится каждый организм. Затем свяжем способ размножения с необходимостью воды при оплодотворении.

1. Мох — споровое растение; для движения сперматозоидов к яйцеклетке ему нужна вода.
2. Папоротник тоже размножается спорами, и его оплодотворение также зависит от воды.
3. Цветковое растение размножается семенами; оплодотворение происходит без необходимости внешней воды.

Ответ: мох и папоротник размножаются спорами, а цветковое растение — семенами. Оплодотворение связано с водой у мха и папоротника. У цветкового растения семена развиваются после оплодотворения, для которого вода из окружающей среды не требуется.

Типичные ошибки

Ошибка — называть водоросли высшими растениями только потому, что некоторые из них многоклеточные. Так рассуждают, если учитывают число клеток, но не рассматривают их устройство. Проверьте себя: тело водоросли обычно не разделено на настоящие ткани и органы, тогда как у высших растений есть такая организация.

Корневище папоротника иногда принимают за корень, потому что оно находится под землёй. Но корневище — это подземный побег, от которого отходят придаточные корни. Чтобы проверить себя, найдите узлы, почки или листья: такие признаки характерны для побега, а не для корня.

Спору ошибочно считают маленьким семенем, поскольку из обеих структур может развиться новое растение. Однако спора не содержит зародыша и запаса питательных веществ, характерных для семени. Спросите себя, есть ли у структуры зародыш и запас: если нет, это не семя.

Неверно утверждать, что оплодотворение всех высших растений не зависит от воды. Это правило относится к семенным растениям, а у мхов и папоротникообразных сперматозоиды должны переместиться к яйцеклетке в водной среде. Проверяйте ответ по группе растения: споровым мхам и папоротникам вода необходима.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, нужно знать особенности растительной клетки и понимать, что многоклеточный организм состоит из множества взаимодействующих клеток. Эти знания помогают объяснить, как клетки специализируются и формируют ткани. Далее представления о высших растениях пригодятся при изучении отдельных групп, их жизненных циклов и размножения спорами или семенами.

Понятия «ткань» и «орган» станут основой для изучения строения корня, побега, листа и цветка. Когда вы будете разбирать каждый орган отдельно, можно будет связать его части с функциями и типами тканей. Это помогает перейти от общего представления о растении к пониманию того, как устроены его конкретные органы.

Что запомнить

• Высшие растения имеют многоклеточное тело, состоящее из тканей и органов.
• Ткани образованы клетками, сходными по строению и функциям.
• Органы состоят из разных тканей и выполняют определённые функции.
• У высших растений происходит чередование спорофита и гаметофита.
• Мхи и папоротникообразные размножаются спорами.
• У семенных растений размножение происходит с помощью семян.
• Для оплодотворения мхов и папоротникообразных необходима вода.