Часть 3. Царство Растения

Определения и обозначения

Царство Растения — группа живых организмов, большинство которых содержит хлорофилл и образует органические вещества при фотосинтезе. Растения отличаются строением клеток, способами питания, роста и размножения. В царство входят и водоросли, и наземные растения, а не только деревья и травы. Это понятие помогает объединить организмы с общими признаками и сравнивать их разнообразие.

Автотроф — организм, который самостоятельно создаёт органические вещества из неорганических. Растениям для этого обычно нужны вода, углекислый газ и энергия света. Так они получают вещества для роста, а не только готовую пищу из окружающей среды. Автотрофный способ питания связывает растения с круговоротом веществ в природе.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды на свету, сопровождающееся выделением кислорода. Процесс идёт в клетках с хлорофиллом — зелёным пигментом, поглощающим свет. Упрощённо его можно представить так: углекислый газ + вода → органические вещества + кислород; для реакции нужна энергия света. Фотосинтез объясняет, откуда растения получают органические вещества и почему они важны для других организмов.

Высшие растения — растения, тело которых расчленено на органы или имеет ткани, выполняющие разные функции. Например, корни поглощают воду, а листья участвуют в фотосинтезе. У мхов настоящих корней нет, но их ткани и строение тела сложнее, чем у большинства водорослей. Это понятие помогает отличать более сложно устроенные растения от низших.

Как это устроено

Растения выделяют в отдельное царство из-за сочетания признаков. Их клетки имеют оболочку и обычно содержат хлоропласты — части клетки, где происходит фотосинтез; запасным веществом часто служит крахмал. Большинство растений растёт в течение жизни благодаря делению клеток и размножается половым или бесполым способом. При этом внутри царства есть большие различия, поэтому растения делят на группы.

Хлорофилл поглощает энергию света, необходимую для фотосинтеза. Без света этот процесс не обеспечивает образование органических веществ, хотя растение продолжает дышать. Созданные растениями вещества становятся пищей для самих растений и для других организмов, а выделяемый кислород используют многие живые существа. Поэтому растения поддерживают пищевые связи и круговорот веществ в экосистемах.

Низшие растения, к которым относят водоросли, обычно имеют тело-слоевище: оно не разделено на настоящие корень, стебель и листья. У высших растений есть ткани — группы клеток, выполняющие определённые функции; у многих появились органы. Такое разделение помогает эффективнее закрепляться, получать воду и переносить её по телу. Устройство каждой группы связано с её условиями жизни.

Освоение суши требовало защиты от высыхания, опоры и способов получать воду и переносить её. Мхи приспособились к жизни на влажной суше, но для оплодотворения им нужна вода. У папоротников, хвощей и плаунов появились более развитые органы и проводящие ткани, однако их размножение спорами тоже связано с влажной средой. Голосеменные образуют семена, а покрытосеменные — цветки и плоды; эти приспособления сделали размножение и распространение растений более успешными.

Способ размножения связан со строением растения и его жизненным циклом. Споры мелкие и могут распространяться без образования семени, но для прорастания им нужны подходящие условия; у мхов и папоротников оплодотворение зависит от воды. Семя защищает зародыш и содержит запас питательных веществ, поэтому семенные растения могут размножаться в более разнообразных условиях. У покрытосеменных цветок обеспечивает образование семян, а плод защищает их и помогает распространению.

Основные группы растений и их признаки

Сравнивайте группы по телу и размножению: эти признаки помогают определить, к какой группе относится растение. Затем учитывайте среду обитания и примеры, чтобы понять, какие условия группа освоила. В таблице указаны основные особенности, но внутри каждой группы есть разнообразие.

Разбор задач

Задача 1. Распределить водоросль, мох, папоротник, сосну и яблоню по основным группам растений и указать общий признак каждой группы.

1. Определяем, есть ли у растения цветок и плод. Яблоня образует цветки, а её семена находятся в плоде, значит, это покрытосеменное растение.
2. Проверяем, образует ли растение семена в шишках. У сосны семена развиваются открыто на чешуях шишек, поэтому она относится к голосеменным.
3. Среди оставшихся растений различаем споровые группы. Папоротник имеет органы и проводящие ткани, но размножается спорами; мох тоже размножается спорами и не имеет настоящих корней.
4. Водоросль относим к водорослям: её тело обычно представляет собой слоевище без настоящих органов. Сопоставляем каждое растение не только с названием группы, но и с её основным признаком.

Ответ: водоросль — водоросли, тело-слоевище; мох — мхи, размножение спорами; папоротник — папоротниковидные, есть органы, размножение спорами; сосна — голосеменные, семена развиваются на чешуях шишек; яблоня — покрытосеменные, есть цветки и плоды.

Задача 2. Объяснить, почему мхи и папоротники называют споровыми растениями, а сосну и яблоню — семенными.

1. Сначала ищем, что служит основным способом размножения. У мхов и папоротников образуются споры, поэтому обе группы называют споровыми.
2. У сосны и яблони формируются семена с зародышем. Наличие семян — признак семенных растений, даже если семена расположены по-разному.
3. Сравниваем, где находятся семена. У сосны они открыто развиваются на чешуях шишек, а у яблони заключены в плоде, который образуется из цветка.
4. Не делаем вывод только по размеру растения или наличию листьев. Решающий признак в этой задаче — образование спор или семян.

Ответ: мхи и папоротники — споровые растения, потому что размножаются спорами; сосна и яблоня — семенные, потому что образуют семена. Сосна относится к голосеменным, яблоня — к покрытосеменным.

Задача 3. Составить последовательность усложнения растений при освоении суши и обосновать ступени примерами приспособлений.

1. Начинаем с водорослей: они преимущественно живут в воде, а их тело обычно не разделено на органы. Это исходная группа для сравнения строения, но не следует считать, что все растения произошли от современных водорослей.
2. Далее ставим мхи. Они обитают на суше, имеют более сложное строение тела, однако зависят от влажности и воды при оплодотворении.
3. Следом указываем папоротники, хвощи и плауны. Их органы и проводящие ткани помогают жить на суше, хотя размножение спорами сохраняет зависимость от влажных условий.
4. Затем располагаем голосеменные: семя защищает зародыш и позволяет размножаться без свободной воды для переноса половых клеток. После них указываем покрытосеменные, у которых цветок обеспечивает размножение, а плод защищает семена и помогает их распространению.

Ответ: водоросли → мхи → папоротники, хвощи и плауны → голосеменные → покрытосеменные. Это схема общего усложнения приспособлений, а не утверждение, что каждая современная группа напрямую произошла от предыдущей.

Типичные ошибки

Называть растениями только деревья и травы — значит исключать водоросли и мхи. Такую ошибку допускают, когда представляют растение только как крупный организм с корнем и листьями. Проверьте себя: к царству относятся разные группы, а общие признаки, например фотосинтез, важнее внешнего сходства с деревом. У водорослей и мхов тоже есть место в многообразии растений.

Считать, что все растения размножаются семенами, неверно: мхи и папоротники размножаются спорами, а многие растения могут размножаться и вегетативно — частями тела. Ошибка возникает, если знакомые семена воспринимаются как единственный способ размножения. Чтобы проверить себя, выясните, образует ли растение семена, споры или новые побеги из части организма. Не смешивайте способ размножения группы с единственным возможным способом у каждого её представителя.

Называть тело водоросли корнем, стеблем и листьями — значит приписывать ей органы, которых у большинства водорослей нет. Части слоевища могут внешне напоминать органы высших растений, но сходный вид ещё не означает одинаковое строение и функции. Проверьте себя: спросите, есть ли у этих частей ткани и настоящие органы. Если тело не разделено на корень, стебель и листья, правильно называть его слоевищем.

Путать фотосинтез с дыханием нельзя: фотосинтез на свету создаёт органические вещества, а дыхание помогает получать энергию из этих веществ. Путаница возникает потому, что оба процесса идут в растении и связаны с газообменом. Проверьте себя по результату: при фотосинтезе выделяется кислород и образуются органические вещества, а при дыхании органические вещества используются для получения энергии. Дыхание происходит не только на свету.

Связь с другими темами

Для изучения темы нужно знать строение растительной клетки и роль хлоропластов, а также понимать признаки живого организма и способы размножения. Эти знания помогают объяснить, почему фотосинтез возможен не у всех клеток растения и чем различаются споры и семена. Далее тема пригодится при изучении групп растений, их жизненных циклов и экосистем. С ней связаны круговорот веществ, цепи питания, эволюция и приспособленность организмов к среде.

Что запомнить

• Растения — самостоятельное царство живых организмов.
• Большинство растений питается автотрофно благодаря фотосинтезу.
• Низшие растения не имеют настоящих органов и тканей.
• Высшие растения имеют более сложное строение и приспособления к жизни на суше.
• Споровые растения размножаются спорами, а семенные — семенами.
• К основным группам растений относят водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные.
• Покрытосеменные имеют цветок и плод и являются наиболее разнообразной группой растений.