§ 12. Растения

Определения и обозначения

Царство Растения — группа живых организмов, объединённых общими особенностями клеточного строения и жизнедеятельности. К растениям относят и водоросли, и травы, и деревья, поэтому их внешний вид может сильно различаться. Выделение в отдельное царство помогает сравнивать их с животными и грибами и понимать их общие свойства.

Растительная клетка — клетка, для которой характерны клеточная стенка, пластиды и обычно крупная вакуоль. Стенка находится снаружи клеточной мембраны и помогает клетке сохранять форму, а вакуоль с клеточным соком служит местом хранения воды и некоторых веществ. Эти особенности помогают клеткам поддерживать строение и выполнять жизненные функции растения.

Хлоропласт — пластида, содержащая зелёный пигмент хлорофилл. Пигмент улавливает энергию света, необходимую для фотосинтеза, поэтому хлоропласты особенно важны в зелёных частях растения. Если знать, где находятся хлоропласты, становится понятнее, в каких клетках создаются органические вещества.

Фотосинтез — образование органических веществ из углекислого газа и воды с использованием энергии света. Он идёт в хлоропластах, где есть хлорофилл, и сопровождается выделением кислорода. Это понятие объясняет, как растение получает органические вещества не из почвы в готовом виде, а создаёт их само.

Как это устроено

Растения выделяют в отдельное царство, потому что у них есть сочетание признаков, не характерное одновременно для животных и грибов. Большинство растений получают энергию света и создают органические вещества при фотосинтезе, тогда как животные питаются готовой пищей, а грибы поглощают готовые вещества. Растения разнообразны по размерам и форме: принадлежность к царству не зависит от наличия больших листьев или заметного стебля. Сравнение царств помогает увидеть не только отдельные признаки, но и разные способы жизни организмов.

Клеточная стенка, пластиды и вакуоль помогают растительной клетке выполнять свои задачи. Стенка придаёт клетке прочность и поддерживает её форму, поэтому множество клеток вместе может образовать устойчивые части растения. В пластидах происходят важные процессы, а крупная вакуоль содержит клеточный сок и помогает сохранять упругость клетки. Эти структуры не заменяют друг друга: каждая выполняет свою роль в жизни клетки.

Для фотосинтеза растению нужны вода, углекислый газ и свет. Вода поступает в растение главным образом из почвы, а углекислый газ попадает в него из воздуха; свет даёт энергию для процесса. Хлорофилл в хлоропластах улавливает эту энергию, поэтому без света фотосинтез не может идти. Исходные вещества и энергия выполняют разные задачи, и одно не может заменить другое.

В результате фотосинтеза растение получает органические вещества, которые использует для роста и жизнедеятельности. Часть этих веществ становится пищей для других организмов, когда те едят растения или питаются растительноядными животными. Одновременно в окружающую среду выделяется кислород; при этом его источник — вода, используемая в процессе, а не углекислый газ. Поэтому фотосинтез влияет и на питание организмов, и на состав воздуха.

Растения важны не только для себя: они создают органические вещества, с которых начинаются многие цепи питания. Животные и люди получают растительную пищу прямо или через другие организмы, а леса, луга и водные растения дают многим существам убежище и место для жизни. Выделяемый при фотосинтезе кислород нужен для дыхания множества организмов. Так растения связывают живые существа с окружающей средой и поддерживают жизнь в природе.

Отличительные особенности растений, животных и грибов

Чтобы сравнить организмы, пройдите по строке и сопоставьте один и тот же признак у всех трёх царств. Не делайте вывод по одной клеточной особенности: клеточная стенка есть и у растений, и у грибов. Надёжнее учитывать несколько признаков вместе, включая наличие хлорофилла и способ получения органических веществ.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке показана клетка с клеточной стенкой, ядром, крупной вакуолью и пластидами. Определите, к какому царству относится организм.

1. Найдём признаки, которые важны для сравнения царств: клеточную стенку, вакуоль и пластиды.
2. Клеточная стенка сама по себе не даёт окончательного ответа, потому что она есть и у грибов. Но сочетание стенки с пластидами и крупной вакуолью характерно для растительной клетки.
3. Сопоставим несколько признаков вместе, а не будем опираться только на один из них.

Ответ: организм относится к царству Растения.

Задача 2. Растение несколько дней находилось в темноте. Объясните, почему образование органических веществ при фотосинтезе прекращается.

1. Вспомним, что для фотосинтеза нужны вода, углекислый газ и энергия света.
2. В темноте свет не поступает, и хлорофилл не может улавливать световую энергию для процесса.
3. Даже если вода и углекислый газ доступны, отсутствие необходимой энергии останавливает фотосинтез. Это не означает, что прекращается дыхание растения.

Ответ: без света фотосинтез не идёт, поэтому органические вещества этим способом не образуются.

Задача 3. В закрытом сосуде с зелёным растением на свету изменилось содержание углекислого газа и кислорода. Объясните направления этих изменений и укажите роль растения.

1. На свету растение использует углекислый газ как исходное вещество для фотосинтеза.
2. При фотосинтезе выделяется кислород, поэтому его содержание в сосуде может увеличиваться, а содержание углекислого газа — уменьшаться.
3. Проверим условие: речь идёт о растении на свету, и если фотосинтез идёт быстрее, чем дыхание, указанные изменения будут заметны.

Ответ: при фотосинтезе растение поглощает углекислый газ и выделяет кислород; оно участвует в обмене газами и образует органические вещества.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у всех растений обязательно есть крупные листья и стебли. Так думают, потому что чаще всего наблюдают знакомые наземные растения, хотя в царстве есть и очень мелкие организмы с другим строением. Проверяйте себя так: определяйте растение по общим особенностям, а не только по внешнему виду.

Ошибка: путать фотосинтез с дыханием. Фотосинтез создаёт органические вещества и требует света, а дыхание происходит в живых клетках постоянно и обеспечивает их энергией. Чтобы не смешивать процессы, спросите себя, идёт ли речь о создании органических веществ на свету или о получении энергии из веществ.

Ошибка: утверждать, что растение получает готовую пищу из почвы. Из почвы корни поглощают воду и минеральные вещества, но органические вещества растение создаёт при фотосинтезе. Проверка проста: разделите то, что поступает из почвы, и то, что образуется в хлоропластах.

Ошибка: считать, что кислород при фотосинтезе берётся из углекислого газа. Такое предположение возникает потому, что углекислый газ входит в число исходных веществ процесса. Но кислород выделяется при фотосинтезе, в котором участвует вода; для проверки вспомните, что нужны и вода, и углекислый газ, а результатом становится кислород.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что живые организмы состоят из клеток и нуждаются в веществах и энергии. Эти знания помогают рассматривать клеточную стенку, пластиды и вакуоль не как отдельный список, а как части живой клетки. Понимание потребности в энергии также объясняет, зачем растению нужен свет для фотосинтеза.

Представление о растительной клетке пригодится при изучении органов растений и их питания. Органы связаны с клетками: например, вода поступает в растение, а фотосинтез происходит в содержащих хлоропласты клетках. Так можно проследить, как особенности клетки помогают работать целому растению.

Фотосинтез связан с круговоротом веществ и жизнью экосистем. Созданные растениями органические вещества переходят к другим организмам по цепям питания, а обмен газами влияет на окружающую среду. Поэтому знание роли растений помогает объяснить, как живые существа зависят друг от друга.

Что запомнить

• Растения — отдельное царство живых организмов.
• Для растительных клеток характерны клеточная стенка, пластиды и крупная вакуоль.
• Хлорофилл находится в хлоропластах.
• Фотосинтез происходит с использованием энергии света.
• Для фотосинтеза нужны вода и углекислый газ.
• При фотосинтезе образуются органические вещества и выделяется кислород.
• Растения создают органические вещества, которыми прямо или косвенно питаются другие организмы.