12. Подцарство Высшие растения

Определения и обозначения

Высшие растения — растения, тело которых обычно состоит из тканей и органов, а клетки специализированы, то есть различаются строением и работой. Это устройство помогает разделять жизненные задачи: одни клетки защищают растение, другие проводят вещества или создают органические вещества. У некоторых групп, например у мхов, органы устроены проще, чем у цветковых растений.

Ткань — группа клеток сходного строения, которые выполняют общую функцию. Например, одни ткани защищают поверхность растения, а другие проводят воду и растворённые вещества. Понятие ткани помогает понять, как разные клетки объединяются для совместной работы.

Орган — часть растения, образованная несколькими тканями и выполняющая определённые функции. Корень и лист, например, отличаются задачами и строением, потому что выполняют разную работу. Разделение тела на органы позволяет растению одновременно закрепляться, получать воду и использовать свет.

Чередование поколений — закономерная смена в жизненном цикле растения полового поколения и поколения, образующего споры. Половое поколение называют гаметофитом, а образующее споры — спорофитом. Это понятие помогает описывать жизненный цикл целиком, а не только отдельный способ размножения.

Как это устроено

На суше растение не может всё время находиться в воде, поэтому его клетки рискуют высохнуть. Кроме защиты от потери влаги, растению нужна опора: в водной среде тело поддерживает вода, а на суше эту задачу приходится решать самому растению. Размножение тоже должно быть приспособлено к жизни вне водоёма, хотя у ряда групп вода всё ещё необходима для оплодотворения.

Когда клетки стали выполнять разные задачи, возникло разделение труда: одни защищали тело, другие проводили вещества, третьи участвовали в фотосинтезе. Группы клеток со сходным строением и работой образовали ткани. Несколько тканей, действующих вместе, сформировали органы, способные выполнять более сложные задачи. Поэтому ткань — часть устройства органа, а не другое название целой части растения.

У многих высших растений корень закрепляет растение в почве и поглощает из неё воду с минеральными веществами. Побег растёт вверх и несёт листья, а также помогает размещать их на свету. Листья улавливают свет и используют его для фотосинтеза — образования органических веществ. Такое распределение функций помогает растению получать необходимые ресурсы и поддерживать рост.

В жизненном цикле высших растений сменяются гаметофит, связанный с половым размножением, и спорофит, который образует споры. У одних растений заметнее и самостоятельнее одно поколение, у других — другое, поэтому их соотношение неодинаково. У мхов преобладает гаметофит, а у папоротникообразных и семенных растений — спорофит. Смена поколений — общий принцип, хотя внешне эти растения сильно различаются.

Мхи относят к высшим растениям, потому что у них есть ткани и простые органы, хотя настоящих корней нет. Папоротникообразные имеют корни, стебли и листья и размножаются спорами. Семенные растения отличаются тем, что образуют семена, защищающие зародыш и содержащие запас питания. Значит, группы объединяет принадлежность к высшим растениям, а различают их особенности строения и размножения.

Основные признаки групп высших растений

Сравнивайте группы по каждой строке: так легче увидеть, какие признаки у них общие, а какие различаются. Обратите внимание, что способ размножения связан с зависимостью оплодотворения от воды, но это разные признаки. У семенных растений семя защищает зародыш, а оплодотворение происходит без свободной воды.

Разбор задач

Задача 1. Определите, почему мох относят к высшим растениям, несмотря на отсутствие у него настоящих корней. Нужно сравнить признаки высших растений со строением мха, а не опираться на наличие одного конкретного органа. Решение:

1. Вспомним главный признак: клетки высших растений специализированы, а тело обычно образовано тканями и органами либо их упрощёнными аналогами. Поэтому отсутствие одного органа само по себе не исключает растение из этой группы.
2. У мха есть ткани и простые органы, хотя они устроены проще, чем органы цветкового растения. Для закрепления и поглощения воды мху служат ризоиды, но они не являются настоящими корнями.
3. Сопоставим признаки: мох имеет характерные для высших растений ткани и простые органы, несмотря на упрощённое строение. Значит, отсутствие настоящего корня не отменяет его принадлежности к высшим растениям.

Ответ: мох относят к высшим растениям, потому что у него есть ткани и простые органы; ризоиды заменяют некоторые функции корней, но корнями не являются.

Задача 2. У папоротника обнаружены органы, на нижней стороне листьев которого находятся скопления спорангиев. Определите орган и его роль в размножении. Решение:

1. Скопления спорангиев находятся на нижней стороне листьев папоротника, значит, описанный орган — лист. У папоротника листья участвуют не только в фотосинтезе, но и в образовании спор.
2. Спорангии — структуры, в которых формируются споры. Когда споры созревают, они рассеиваются и при подходящих условиях могут дать начало новому поколению.
3. Следовательно, найденные скопления связаны с размножением папоротника спорами. Лист несёт спорангии и помогает образованию и распространению спор.

Ответ: это лист папоротника; расположенные на нём спорангии образуют споры, участвующие в размножении.

Задача 3. Сравните мох, папоротник и цветковое растение по способу размножения и зависимости оплодотворения от воды. Объясните, с чем связаны различия. Решение:

1. Мох и папоротник размножаются спорами. Для оплодотворения у них необходима вода, поскольку мужские половые клетки должны переместиться к женским по водной плёнке.
2. Цветковое растение относится к семенным: оно размножается семенами, а оплодотворение не зависит от свободной воды. Мужские клетки доставляются к яйцеклетке пыльцевой трубкой.
3. Сравнение показывает, что семена и связанные с ними приспособления позволяют размножению быть менее зависимым от влажной среды. Различия отражают неодинаковую приспособленность групп к жизни на суше.

Ответ: мох и папоротник размножаются спорами и нуждаются в воде для оплодотворения, а цветковое растение размножается семенами и не зависит от свободной воды при оплодотворении.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать, что у всех высших растений есть настоящие корни, стебли и листья. Её допускают, потому что у многих знакомых растений эти органы хорошо заметны, но у мхов строение проще. Проверьте себя: ризоиды мха закрепляют его и помогают поглощать воду, однако корнями не являются.

• Ошибка — путать споры и семена. Спора — одна клетка, тогда как семя содержит зародыш и запас питательных веществ; их можно спутать, потому что оба участвуют в размножении и могут распространяться. Проверяйте, есть ли внутри зародыш и запас питания: это признаки семени.

• Ошибка — думать, что все растения размножаются только спорами или только семенами. Такое обобщение возникает, если судить по одной знакомой группе. Сверьте группу с её способом размножения: мхи и папоротникообразные образуют споры, а семенные растения — семена.

• Ошибка — называть ткань и орган одним и тем же. Их путают, потому что и те и другие являются частями строения растения. Чтобы проверить себя, спросите, о чём говорится: о группе сходных клеток или о части растения, собранной из нескольких тканей и выполняющей определённые функции.

Связь с другими темами

Для понимания строения высших растений пригодятся знания о растительной клетке: её частях и отличиях от животной клетки. Понятия ткани и органа помогут разбирать строение корня, побега и листа, где несколько тканей работают вместе. Представление о размножении спорами и семенами понадобится при изучении мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений. Так общие признаки высших растений связывают темы о клетках, строении и размножении.

Что запомнить

• Высшие растения имеют ткани и органы или их упрощённые аналоги.
• Ткани образованы клетками, сходными по строению и функциям.
• Орган включает несколько тканей и выполняет определённые функции.
• Жизненный цикл высших растений связан с чередованием поколений.
• Мхи размножаются спорами, а для оплодотворения им нужна вода.
• Папоротникообразные также размножаются спорами и зависят от воды при оплодотворении.
• Семена позволяют зародышу пережить неблагоприятные условия и распространяться.