9. Царство Растения

Определения и обозначения

Царство Растения — группа живых организмов, которых объединяют общие особенности строения клеток и питания. К растениям относятся очень разные организмы: от водорослей до деревьев. Поэтому их определяют не только по внешнему виду, но и по нескольким общим признакам.

Автотрофы — организмы, которые сами образуют органические вещества из неорганических. Так большинство растений создаёт вещества, необходимые для роста и получения энергии. Это понятие помогает отличать самостоятельное образование пищи от питания готовыми органическими веществами.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. При этом процессе выделяется кислород, который поступает в окружающую среду. Фотосинтез позволяет растениям создавать питательные вещества, а другим организмам — использовать часть выделившегося кислорода.

Хлоропласт — клеточная структура, в которой содержится хлорофилл и происходит фотосинтез. Хлорофилл поглощает энергию света, необходимую для образования органических веществ. Наличие хлоропластов помогает понять, как устроено питание большинства растений.

Как это устроено

В хлоропластах находится хлорофилл — зелёный пигмент, который поглощает энергию света. Эта энергия нужна, чтобы из воды и углекислого газа образовались органические вещества. Поэтому зелёные части растения, получающие свет, обычно особенно активно фотосинтезируют. Без света процесс не идёт, поскольку нет необходимого источника энергии.

При фотосинтезе растение использует воду и углекислый газ, а энергию света запасает в образующихся органических веществах. Кислород выделяется в окружающую среду в ходе превращений, связанных с использованием воды. Он не является «пищей» растения: это продукт процесса, который может быть использован другими организмами. В темноте фотосинтез прекращается, но дыхание растения продолжается.

Клеточная стенка окружает растительную клетку снаружи и помогает ей сохранять форму и защищает её. Внутри клетки находится вакуоль — полость с клеточным соком; она участвует в поддержании упругости клетки и хранении некоторых веществ. Пластиды выполняют разные задачи: хлоропласты обеспечивают фотосинтез, а другие виды пластид могут придавать окраску или запасать вещества. Такое строение помогает клетке выполнять функции, важные для жизни растения.

Растения, животные и грибы различаются по способу питания и устройству клеток. Большинство растений образует органические вещества при фотосинтезе и запасает их в виде крахмала; животные получают готовую пищу, а грибы поглощают готовые органические вещества и часто запасают гликоген. У растительной клетки есть пластиды и целлюлозная клеточная стенка, а у животных клеточной стенки нет. У грибов стенка тоже есть, но она отличается составом и хлоропластов у них нет.

В царстве Растения есть организмы разного размера и строения, потому что они приспособились к различным условиям среды. У многих есть корни, стебли и листья, но у водорослей тело устроено иначе. Различаются растения и образом жизни: одни живут в воде, другие — на суше. Их объединяют общие признаки клеток и то, что большинство из них способно к фотосинтезу.

Признаки растений и их значение

Таблица помогает сопоставить признак растения с тем, как он проявляется и для чего нужен. При определении организма не следует опираться только на один пункт: лучше проверить несколько особенностей. Например, клеточная стенка встречается не только у растений.

Разбор задач

Задача 1. Назовите признаки, по которым организм можно отнести к царству Растения. Чтобы обосновать ответ, нужно проверить не одно внешнее сходство, а сочетание признаков. Учитывайте строение клетки и способ питания организма.

1. Проверьте, есть ли у клеток клеточная стенка и пластиды. Одновременно выясните, присутствуют ли хлоропласты с хлорофиллом. Это даст сведения о клеточном строении.
2. Определите, способен ли организм образовывать органические вещества из воды и углекислого газа при участии света. Такой способ питания характерен для большинства растений. Учтите, что отсутствие корней, стебля или листьев само по себе не исключает организм из царства.
3. Сопоставьте полученные сведения, а не делайте вывод только по одному признаку. Клеточная стенка встречается и у других царств, а внешне похожие организмы могут различаться способом питания. Несколько совпадающих признаков дают более надёжное основание для ответа.

Ответ. К растениям организм относят по совокупности признаков: особенностям клеток, наличию пластид и способности большинства представителей к фотосинтезу. Ни один внешний признак не следует считать достаточным сам по себе. Уточнение важно, потому что растения бывают устроены по-разному.

Задача 2. Объясните, почему растение на свету поглощает углекислый газ, а в темноте фотосинтез не происходит. Здесь нужно связать поглощение газа с образованием органических веществ. Затем выяснить, какую роль в процессе играет свет.

1. Вспомните, что углекислый газ — одно из исходных веществ фотосинтеза. Из него и воды растение при участии энергии света образует органические вещества. Поэтому при фотосинтезе растение использует углекислый газ.
2. Свет поглощается хлорофиллом в хлоропластах и служит источником энергии для процесса. В темноте энергии света нет. Значит, фотосинтез не может идти, даже если углекислый газ и вода доступны.
3. Не путайте прекращение фотосинтеза с прекращением всех процессов в растении. Дыхание продолжается и днём, и ночью. При дыхании растение использует кислород, тогда как выделение кислорода связано с фотосинтезом.

Ответ. На свету растение поглощает углекислый газ, потому что использует его при фотосинтезе. В темноте фотосинтез прекращается из-за отсутствия энергии света. Дыхание растения при этом не прекращается.

Задача 3. У двух организмов есть клеточная стенка. У первого обнаружены хлоропласты, у второго их нет. Какое дополнительное наблюдение поможет определить, какой организм относится к растениям? Нужно понять, почему наличие стенки не решает задачу однозначно, и дополнить наблюдение сведениями о питании.

1. Не делайте вывод только по клеточной стенке. Она встречается у растений, грибов и некоторых других организмов. Значит, этот признак не позволяет определить царство.
2. Проверьте, есть ли у клеток пластиды с хлорофиллом и способен ли организм фотосинтезировать на свету. Эти наблюдения указывают на способность образовывать органические вещества из неорганических. Хлоропласты первого организма делают такую способность вероятной.
3. Сопоставьте строение клеток и способ питания. Если второй организм получает готовые органические вещества и не фотосинтезирует, это будет признаком отличия от большинства растений. Для точного вывода учитывайте комплекс признаков, а не только отсутствие одного органоида.

Ответ. Полезно выяснить, способен ли организм к фотосинтезу и как он получает органические вещества. Сочетание хлоропластов и автотрофного питания поддерживает вывод о принадлежности первого организма к растениям. Одной клеточной стенки для такого вывода недостаточно.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у каждого растения обязательно есть корни, стебли и листья. Так думают, потому что часто знакомятся прежде всего с цветковыми растениями, у которых эти органы хорошо заметны. Но тело водорослей может быть устроено иначе. Проверьте себя: помните ли вы растения, у которых нет привычного разделения на эти органы?

Ошибка: путать фотосинтез с дыханием. Фотосинтез требует света, а дыхание происходит постоянно, поэтому ночью растение тоже дышит. Эти процессы различаются и по назначению, и по условиям. Для проверки спросите себя, какой процесс образует органические вещества, а какой помогает получать энергию из них.

Ошибка: утверждать, что растение получает готовые органические вещества из почвы. Обычно из почвы корни поглощают воду и минеральные вещества, а органические вещества растение образует при фотосинтезе. Ошибка возникает из-за того, что питание связывают только с поглощением веществ корнями. Проверьте, различаете ли вы минеральные и органические вещества.

Ошибка: считать любой организм с клеточной стенкой растением. Стенки есть и у грибов, поэтому один этот признак не определяет царство. Такое заключение делают, если запоминают признак, но не сравнивают остальные особенности. Проверьте себя: учли ли вы наличие хлоропластов и способ питания организма?

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в теме, нужно знать основные части клетки и уметь сравнивать клетки растений и животных. Эти знания помогают понять, какую роль выполняют стенка, вакуоль и пластиды. Они же позволяют не путать клеточный признак с особенностью всего организма.

Тема связана с изучением фотосинтеза и питания растений: строение хлоропластов объясняет, где идёт образование органических веществ. Выделение кислорода и создание пищи связывают растения с круговоротом веществ в природе. Так становится понятнее, почему растения важны для других организмов.

Представление о разнообразии растений пригодится при изучении их групп и приспособлений к среде обитания. Сравнивая растения, можно увидеть, как особенности строения помогают им жить в воде или на суше. При этом общие признаки позволяют относить их к одному царству.

Что запомнить

• Растения объединены в отдельное царство живых организмов.
• Большинство растений — автотрофы.
• Фотосинтез происходит в хлоропластах при участии света.
• Для фотосинтеза необходимы вода и углекислый газ.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Клеточная стенка и пластиды — важные особенности растительной клетки.