Часть 3. Царство растения

Определения и обозначения

Растение — организм, обычно способный самостоятельно образовывать органические вещества при фотосинтезе. Растения могут быть одноклеточными или многоклеточными, жить в воде или на суше. Их клетки имеют клеточную стенку, а у многих есть хлоропласты. Эти признаки помогают отличить растения от животных и грибов.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. В этом процессе участвует хлорофилл — зелёный пигмент, поглощающий свет, а одним из продуктов становится кислород. Фотосинтез обеспечивает растение веществами для роста. Выделяемый кислород используют многие живые организмы.

Хлоропласт — органоид растительной клетки, содержащий хлорофилл и обеспечивающий фотосинтез. В нём энергия света используется для образования органических веществ. Хлоропласты есть не во всех клетках растения: например, в корнях, обычно лишённых света, их нет. Поэтому части растения могут выполнять разные задачи.

Ткань растения — группа клеток, сходных по строению и выполняющих общую функцию. Одни ткани защищают растение, другие проводят воду и растворённые вещества или помогают ему расти. Объединение клеток в ткани позволяет многоклеточному растению выполнять сложные задачи. Так клетки работают не поодиночке, а совместно.

Как это устроено

Разнообразные растения объединяют в царство по сходным особенностям строения и жизнедеятельности. Многие из них содержат хлорофилл и создают органические вещества при фотосинтезе, тогда как животные получают готовую пищу, а грибы питаются готовыми органическими веществами. У растений есть клеточная стенка, но одного этого признака недостаточно для определения царства. Принадлежность организма устанавливают по совокупности признаков, а не только по зелёной окраске или месту обитания.

Строение растительной клетки связано с тем, какую работу она выполняет. Клеточная стенка поддерживает форму клетки и защищает её, а вакуоль — полость с клеточным соком — помогает сохранять упругость и накапливать вещества. В хлоропластах происходит фотосинтез, поэтому они нужны клеткам, получающим свет. Например, клеткам листа хлоропласты необходимы, а клеткам корня, как правило, нет.

Для фотосинтеза нужны свет, вода и углекислый газ: без любого из этих условий процесс не может нормально идти. Вода поступает в растение из окружающей среды, а углекислый газ — из воздуха или воды; свет даёт энергию для образования органических веществ. Поэтому в темноте фотосинтез прекращается, хотя дыхание растения продолжается. Созданные при фотосинтезе вещества служат растению пищей, а выделяемый кислород важен для многих организмов.

Организация растений усложнялась по мере освоения суши. У водорослей тело часто представляет собой слоевище — оно не разделено на настоящие корни, стебли и листья. У мхов появились органы, похожие на стебель и листья, но их устройство проще, чем у высших наземных растений. Корни, развитые проводящие ткани, стебли и листья помогают папоротникообразным и семенным растениям получать воду, переносить вещества и жить вдали от водоёма.

Способ размножения связан с условиями, в которых живёт растение. Водоросли могут размножаться делением, частями тела и специальными клетками; мхи и папоротникообразные образуют споры, которым для прорастания нужны подходящие условия. У многих растений для оплодотворения необходима вода, поэтому им легче размножаться во влажной среде. Семена защищают зародыш и содержат запас питательных веществ, а у цветковых плод также помогает защищать и распространять семена.

Основные группы растений и особенности их организации

В таблице показано, как различаются основные группы по строению тела, наличию органов и размножению. Слово «споры» обозначает особые клетки, из которых при подходящих условиях развивается новое растение; семя содержит зародыш и запас питательных веществ. Сравнивайте группы по столбцам, чтобы увидеть не только различия, но и последовательность усложнения организации.

Разбор задач

Задача 1. Назвать два признака, по которым организм можно отнести к растениям. Не выбирайте признак только по внешнему виду или месту жизни: водные организмы не обязательно растения, а растения не всегда зелёные. Сначала вспомните особенности клеток и питания. Затем сформулируйте два подходящих признака.

1. Проверяем, способен ли организм самостоятельно образовывать органические вещества при фотосинтезе. Это характерно для многих растений, но не является признаком каждого отдельного вида.
2. Учитываем особенности клеток: у растений есть клеточная стенка, а у фотосинтезирующих клеток — хлоропласты с хлорофиллом. Сочетание признаков надёжнее, чем один признак.
3. Формулируем ответ: организм можно отнести к растениям, если его признаки соответствуют растительной клетке и способу питания, характерному для растений.

Ответ: два подходящих признака — наличие клеточной стенки и способность фотосинтезировать с помощью хлоропластов. Учитывайте, что существуют растения без хлорофилла, поэтому не следует считать фотосинтез обязательным для каждого представителя царства.

Задача 2. Объяснить, почему зелёное растение на свету выделяет кислород, а в темноте этот процесс прекращается. Здесь нужно связать наблюдение не просто с зелёным цветом, а с работой клеток. Вспомните, какие условия необходимы для фотосинтеза и где он происходит. Затем отделите фотосинтез от дыхания.

1. Свет поглощается хлорофиллом в хлоропластах и обеспечивает энергией фотосинтез. В ходе этого процесса растение образует органические вещества из воды и углекислого газа.
2. При фотосинтезе выделяется кислород. В темноте нет света, поэтому фотосинтез и связанное с ним выделение кислорода прекращаются.
3. Делаем вывод: растение продолжает дышать и в темноте, но это другой процесс. Дыхание не требует света и не заменяет фотосинтез.

Ответ: на свету хлорофилл обеспечивает фотосинтез, при котором образуются органические вещества и выделяется кислород. В темноте фотосинтез прекращается, но дыхание продолжается.

Задача 3. Распределить мох, папоротник, сосну и цветковое растение по группам и объяснить порядок усложнения их организации. Необходимо учитывать и органы, и размножение. Сначала отнесите каждый пример к своей группе, а затем сравните группы по наличию органов и семян. Так получится обоснованная последовательность.

1. Мох относится к мхам, папоротник — к папоротникообразным, сосна — к голосеменным, цветковое растение — к покрытосеменным. Это четыре разные группы растений.
2. Сравниваем строение: у мхов нет настоящих корней, у папоротника они есть, а у сосны и цветкового растения есть семена. У цветковых семена защищены плодом, у голосеменных они развиваются открыто.
3. Объясняем порядок: от мхов к папоротникообразным усложняются органы, затем у семенных растений появляется семя, а у покрытосеменных — цветок и плод. Это сравнение показывает общие тенденции, а не превращение одного современного вида в другой.

Ответ: мох — мхи, папоротник — папоротникообразные, сосна — голосеменные, цветковое растение — покрытосеменные. В целом группы различаются усложнением органов и переходом от размножения спорами к размножению семенами.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все растения обязательно зелёные. Так думают, потому что у многих привычных растений листья содержат хлорофилл, но окраска может быть иной, а отдельные растения не фотосинтезируют. Проверьте себя: зелёный цвет сам по себе не определяет царство, нужно учитывать совокупность признаков.

Ошибка — путать фотосинтез с дыханием. Оба процесса связаны с обменом веществ, поэтому их иногда смешивают, хотя фотосинтез использует свет для создания органических веществ, а дыхание высвобождает энергию из веществ. Проверьте себя вопросом: идёт ли процесс в темноте? Дыхание идёт, а фотосинтез без света прекращается.

Ошибка — утверждать, что растения получают готовую пищу из почвы. Такое представление возникает потому, что корни поглощают из почвы вещества, необходимые для жизни. На самом деле это вода и минеральные вещества, а органические вещества растение обычно образует при фотосинтезе. Проверьте себя: почва не заменяет свет и углекислый газ, нужные для этого процесса.

Ошибка — считать, что у всех растений есть корни, стебли и листья. Такое обобщение кажется естественным, если вспоминать деревья и травы, но тело водорослей может быть не разделено на настоящие органы. Проверьте себя: выясните, относится ли организм к водорослям или к наземным группам. Не называйте части слоевища настоящими корнями, стеблями и листьями.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о строении клетки, различиях между живыми организмами и условиях жизни. Растительная клетка связывает тему с изучением клетки: её стенка, вакуоль и хлоропласты помогают понять особенности строения растений. Дальше эти знания пригодятся при изучении органов, размножения и систематики растений. Они также помогают объяснить роль растений в экосистемах, где те создают органические вещества и влияют на состав воздуха.

Что запомнить

• Растения образуют самостоятельное царство живых организмов.
• Многие растения создают органические вещества в ходе фотосинтеза.
• Хлорофилл находится в хлоропластах и поглощает энергию света.
• Для фотосинтеза растению нужны свет, вода и углекислый газ.
• Организация растений различается: тело может быть простым или разделённым на органы.
• Разные группы растений отличаются строением и способами размножения.