§ 34. Рост и развитие растительного организма

Определения и обозначения

Рост растения — увеличение его размеров и массы за счёт образования новых клеток и увеличения их размеров. Например, побег может удлиняться, а корень — становиться длиннее и толще. Это понятие помогает описывать количественные изменения растения и не смешивать их с появлением новых органов или функций.

Развитие растения — качественные изменения организма, связанные с усложнением его строения и появлением новых функций. Так, образование цветков означает, что растение перешло к этапу, связанному с размножением. Понятие развития нужно, чтобы объяснить, как меняется не только величина растения, но и то, что оно умеет делать.

Индивидуальное развитие, или онтогенез — последовательные изменения растения от начала его жизни до завершения жизненного цикла. В него входят все этапы жизни: от появления молодого растения до образования органов размножения и завершения цикла. Этот термин помогает рассматривать изменения не по отдельности, а как связанный путь.

Образовательная ткань — ткань, клетки которой делятся и обеспечивают рост растения. Такие клетки дают начало новым клеткам, из которых формируются ткани и органы. Это понятие объясняет, за счёт чего растение может увеличиваться и где возникают зоны активного роста.

Как это устроено

Рост начинается с деления клеток образовательной ткани: одна клетка образует новые клетки, поэтому их общее число увеличивается. Затем молодые клетки растут и становятся крупнее. Одного только увеличения клеток недостаточно для полного объяснения роста, потому что растение прибавляет в размерах благодаря обоим процессам. Новые клетки также пополняют ткани, необходимые для дальнейшего роста органов.

Наиболее заметные участки активного роста находятся на верхушках корней и побегов. Там расположена образовательная ткань, клетки которой часто делятся и создают запас новых клеток для удлинения органа. Поэтому корень продвигается в почве, а побег растёт вверх. Образовательная ткань встречается и в других зонах, так что рост не ограничивается только верхушками.

Рост и развитие связаны, но обозначают разные виды изменений. Когда увеличиваются длина побега, число клеток или масса растения, это количественные изменения — рост. Когда у растения появляются новые органы либо меняются его строение и жизненные функции, происходят качественные изменения — развитие. Такое различение помогает точно описать наблюдение: размеры и масса показывают рост, а новые особенности — развитие.

Индивидуальное развитие состоит из последовательных этапов, а не из случайного набора перемен. На каждом этапе растение имеет характерные особенности строения и жизнедеятельности, которые помогают ему выполнять задачи этого периода. Например, у молодого растения формируются и растут органы, а образование цветков связано с переходом к размножению. Поэтому, наблюдая за растением, полезно учитывать не только его нынешний вид, но и то, какой этап жизни оно проходит.

На рост и развитие влияют условия среды, потому что растению нужны подходящие условия для работы клеток и образования новых веществ. Свет необходим для образования органических веществ, вода участвует в жизненных процессах, а минеральные вещества поступают из почвы. Температура влияет на скорость процессов в организме: слишком неподходящие условия могут их замедлить. Если света или воды недостаточно, растение может расти медленнее и иначе проходить этапы развития, чем при благоприятных условиях.

Сравнение роста и развития растения

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, что именно изменилось: размер или масса либо строение и функции. Затем сопоставьте наблюдение с соответствующей колонкой. Если одновременно происходят оба вида изменений, растение и растёт, и развивается.

Разбор задач

Задача 1. У молодого растения увеличились длина побега и число клеток. Определите, какое изменение произошло. Нужно проверить, описаны ли перемены размеров и массы или появились новые особенности строения и функций. В условии сказано об удлинении и увеличении числа клеток, но не о новых органах или функциях.

1. Увеличение длины побега — количественное изменение размера.
2. Увеличение числа клеток связано с ростом растения и образованием новых клеток.
3. Появление новых функций в условии не указано, значит оснований говорить о развитии здесь нет.

Ответ: произошло увеличение растения, то есть рост. Вывод основан на том, что изменились размеры и число клеток. Если бы в условии говорилось о появлении нового органа или переходе к размножению, нужно было бы дополнительно отметить развитие.

Задача 2. Растение образовало цветки, а затем плоды и семена. Объясните, какие изменения отражают эти события. Здесь важно не считать любое увеличение органа только ростом: появление цветков, плодов и семян показывает новые особенности строения. Эти органы связаны с размножением растения.

1. Определяем, что образовались новые органы — цветки, плоды и семена.
2. Связываем их появление с изменением функций растения: оно переходит к размножению.
3. Относим эти качественные изменения к развитию; увеличение размеров уже существующих органов могло бы одновременно быть ростом.

Ответ: образование цветков, плодов и семян отражает развитие растения и переход к размножению. Оно не описывается только как рост, потому что дело не просто в увеличении размеров. Изменились строение растения и выполняемые им функции.

Задача 3. Сравните два растения одного вида: одно росло при достаточном освещении и поливе, другое — при недостатке света и воды. Предположите, чем будут различаться их рост и развитие. Сначала учитываем, что свет и вода относятся к условиям среды и влияют на жизненные процессы растения. Затем сравниваем благоприятные и неблагоприятные условия, не забывая, что точный результат зависит и от других факторов.

1. У растения при достаточном свете и поливе есть более подходящие условия для роста.
2. Недостаток света и воды может замедлить увеличение размеров и массы второго растения.
3. Неблагоприятные условия могут также повлиять на прохождение этапов развития, например задержать образование органов размножения.

Ответ: вероятнее всего, растение при достаточном освещении и поливе будет расти быстрее и лучше проходить этапы развития. Второе может быть меньше и позже образовать цветки, плоды или семена. Это предположение, поскольку на результат влияют также температура и минеральное питание.

Типичные ошибки

Ошибка — считать рост и развитие одним и тем же. Их легко спутать, потому что оба процесса происходят в течение жизни одного растения и могут идти одновременно. Проверьте себя: если изменились размеры или масса — это рост, а если появились новые особенности строения или функций — развитие.

Ошибка — думать, что растение растёт только из-за увеличения клеток. Такой вывод кажется естественным, ведь крупные клетки занимают больше места, но он не учитывает появление новых клеток. Для проверки назовите оба процесса: деление клеток образовательной ткани и увеличение клеток в размерах.

Ошибка — полагать, что все части растения растут одинаково. На деле активное деление клеток происходит там, где расположена образовательная ткань, и особенно заметно на верхушках корней и побегов. Проверьте себя вопросом, есть ли в рассматриваемой зоне такая ткань; это поможет понять, почему разные участки растут неодинаково.

Ошибка — объяснять развитие только внутренними особенностями растения. Для жизни ему нужны подходящие условия среды, поэтому недостаток воды, света или минерального питания способен повлиять на изменения организма. Проверьте себя: перечислите условия, в которых росло растение, и учтите температуру, прежде чем сравнивать его развитие с другим.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетки образуют ткани, а ткани входят в состав органов растения. Эта связь объясняет, как работа отдельных клеток обеспечивает изменение целого организма. Представляя уровни строения, легче понять, почему деление клеток приводит к росту корня или побега.

Тема связана с изучением корня и побега: знания о зонах роста помогают объяснить, как эти органы удлиняются. На верхушках расположена образовательная ткань, клетки которой образуют новые клетки. Поэтому строение органа помогает понять, где и благодаря чему происходит его рост.

Понимание роста и развития пригодится при изучении размножения растений и их жизненных циклов. Оно помогает связать образование цветков, плодов и семян с определёнными этапами жизни. Знание влияния среды также позволяет объяснять, почему растения одного вида могут расти и развиваться по-разному.

Что запомнить

• Рост — количественное увеличение размеров и массы растения.
• Развитие — качественные изменения растения в течение его жизни.
• Рост обеспечивают деление клеток и увеличение их размеров.
• Деление клеток происходит в образовательной ткани.
• Растение проходит последовательные этапы индивидуального развития.
• Свет, температура, вода и минеральное питание влияют на рост и развитие.