§ 33. Рост и развитие растительного организма

Определения и обозначения

Рост растения — необратимое увеличение его размеров и массы. Необратимое означает, что достигнутые изменения не исчезают просто после прекращения воздействия внешнего условия. Рост можно заметить, например, по удлинению побега или увеличению листьев.

Развитие растения — последовательность качественных изменений организма в течение жизни. Меняется не только размер: возникают новые органы и способности, а растение переходит от одного жизненного этапа к другому. Это понятие помогает описывать, как меняется устройство и состояние растения.

Индивидуальное развитие, или онтогенез, — путь растения от возникновения организма до завершения его жизненного цикла. В него входят все стадии жизни, включая зародыш, проросток, взрослое растение и старение. Понятие онтогенеза позволяет рассматривать эти стадии как части единого жизненного пути.

Образовательная ткань, или меристема, — ткань растения, клетки которой способны делиться и образовывать новые клетки. Эти клетки пополняют растущие части растения и дают начало другим тканям. Поэтому меристема нужна для роста и формирования новых частей организма.

Как это устроено

Рост начинается с деления клеток образовательной ткани: число клеток увеличивается. Затем дочерние клетки растут, то есть увеличиваются в размерах, и некоторые из них специализируются — приобретают строение и функции определённой ткани. Поэтому рост нельзя объяснить только увеличением уже существующих клеток: важны и деление, и последующий рост клеток.

Расположение меристем связано с направлением роста. На верхушках побегов и корней находятся участки, где образуются новые клетки, поэтому побеги и корни удлиняются. Внутри стеблей и корней есть образовательные ткани, которые способствуют увеличению толщины. Благодаря разному расположению таких участков растение может расти в длину и в ширину.

В течение онтогенеза растение проходит последовательные стадии. Сначала развивается зародыш, затем появляется проросток, который формирует корень, стебель и листья. Взрослое растение может образовать органы размножения и дать начало новым организмам, а позднее вступает в период старения. Переходы между стадиями означают качественные изменения, а не просто увеличение размеров.

Свет нужен растению для образования органических веществ, вода участвует во многих процессах и помогает переносить вещества, а минеральное питание снабжает необходимыми элементами. Температура влияет на скорость процессов в клетках: при неподходящих значениях они могут замедляться или нарушаться. Поэтому недостаток света, воды или минеральных веществ, как и неблагоприятная температура, способен изменить темп роста и ход развития. Условия среды влияют на работу растения, но органы формируются самим организмом.

Рост и развитие часто происходят одновременно, однако описывают разные стороны изменений. Когда лист становится больше, это признак роста; когда растение начинает образовывать новые органы или переходит к размножению, проявляется развитие. Один процесс может сопровождать другой, но не заменяет его. Такое различие помогает точнее объяснять, что именно наблюдается у растения.

Сравнение роста и развития растения

Используйте таблицу, чтобы сначала определить, какого типа изменение описано: количественное или качественное. Затем проверьте, не идут ли рост и развитие одновременно. Например, увеличение листа показывает рост, а появление нового органа — развитие.

Разбор задач

У проростка фасоли за неделю увеличились длина стебля и размеры листьев. Определите, какой процесс наблюдается, и объясните ответ.

1. Шаг 1. Выделим, что изменилось: стебель стал длиннее, а листья — крупнее. В условии названы размеры частей растения.
2. Шаг 2. Сравним это с определением роста. Ростом называют необратимое увеличение размеров и массы организма или его частей.
3. Шаг 3. Сделаем вывод по наблюдаемым признакам. В условии нет сведений о появлении новых органов или переходе растения к следующему этапу жизни.

Ответ: наблюдается рост проростка, потому что увеличились длина стебля и размеры листьев. Если бы появились качественные изменения, например новые органы или переход к размножению, можно было бы говорить также о развитии.

На верхушке побега обнаружены активно делящиеся клетки. Объясните, какую роль эта область играет в жизни растения.

1. Шаг 1. Установим, к какой ткани могут относиться активно делящиеся клетки. Такие клетки характерны для образовательной ткани, или меристемы.
2. Шаг 2. Вспомним, что деление меристемы увеличивает число клеток. Новые клетки затем могут увеличиваться и специализироваться.
3. Шаг 3. Учтём расположение ткани. Верхушка побега — участок, который обеспечивает его удлинение за счёт образования новых клеток.

Ответ: эта область обеспечивает рост побега в длину. Деление клеток меристемы создаёт новые клетки, из которых формируются и растут части побега.

Два одинаковых проростка выращивали при разных условиях: один получал достаточно света и воды, другой — мало света. Сравните их рост и развитие и назовите возможную причину различий.

1. Шаг 1. Сравним условия: одному проростку хватало света и воды, а второй испытывал недостаток света. Значит, условия опыта различались, хотя исходные растения были одинаковыми.
2. Шаг 2. Свет нужен для образования органических веществ, поэтому его недостаток может нарушить нормальное обеспечение растения ими. Из-за этого рост второго проростка может идти иначе или замедлиться.
3. Шаг 3. Разделим возможные изменения на рост и развитие. По длине стебля и размерам листьев сравнивают рост, а по появлению новых органов и переходу к следующему этапу — развитие.

Ответ: проростки могут различаться по росту и темпу развития из-за неодинакового освещения. Чтобы точно сравнить их, нужно отдельно наблюдать размеры и массу, а также качественные изменения; по одному условию нельзя утверждать, какие именно различия возникли.

Типичные ошибки

Ошибка: считать рост и развитие одним и тем же. Их путают, потому что оба процесса заметны по изменениям растения. Но рост означает увеличение размеров и массы, а развитие — качественные изменения; проверьте себя, спросив, изменилось ли только количество или возникло новое свойство либо орган.

Ошибка: думать, что клетки только увеличиваются. Так можно решить, наблюдая, как растение становится крупнее, но без деления новых клеток рост не объяснить. Вспомните роль меристемы: она образует клетки, которые затем растут и специализируются.

Ошибка: считать, что условия среды сами создают органы. Свет или вода не превращаются в лист или корень, хотя влияют на процессы в растении. Проверка проста: условия обеспечивают возможность нормального роста, а формирование органов происходит благодаря работе самого организма.

Ошибка: считать старение прекращением всех изменений. Старение — не выход за пределы жизненного пути, а один из этапов онтогенеза. Чтобы проверить себя, вспомните, что развитие охватывает весь путь растения, включая изменения на поздних стадиях жизни.

Связь с другими темами

Для понимания роста полезно знать строение растительной клетки и тканей: именно свойства клеток образовательной ткани объясняют образование новых частей. Развитие взрослого растения связано с размножением, поскольку на определённом этапе оно образует органы размножения и может дать начало новым организмам. Знания о влиянии света, воды, температуры и минерального питания пригодятся при изучении приспособлений растений и выращивании культурных видов. Эти темы помогают связывать устройство растения с условиями его жизни.

Что запомнить

• Рост — необратимое увеличение размеров и массы растения.
• Развитие — качественные изменения организма в течение жизни.
• Рост и развитие взаимосвязаны, но не совпадают по смыслу.
• Деление клеток образовательной ткани обеспечивает рост растения.
• Рост и развитие зависят от условий среды.
• Жизненный путь растения включает последовательные этапы от зародыша до старения.