3. Разнообразие растений

Предполагают, что в целом на Земле существует более 350 тыс. видов растений. К настоящему времени учёным удалось описать около 500 000 видов (высших растений около 300 - 350 000 видов и около 150 000 видов низших растений), среди них более 300 000 цветковых, 25 000 мохообразных, 11 000 папоротников, 8000 зелёных водорослей (табл. 3.1).

4. Строение растений

Рис. 4.1. Строение растительной клетки.Для клеток растений (рис. 4.1) характерен   большой относительный размер (до нескольких сантиметров), наличие жёсткой клеточной   оболочки из целлюлозы (рис. 4.2),   присутствие хлоропластов и крупной центральной вакуоли, позволяющей   регулировать рис. 4.3).   Во время деления перегородка образуется за счёт слияния многочисленных пузырьков (фрагмопласт). Сперматозоиды растений дву- (у мохообразных и плауновидных)   или многожгутиковые (у остальных папоротникообразных, саговниковых и гинкговых),   причем ультраструктура жгутикового аппарата очень   похожа на таковую в жгутиковых клетках харовых   водорослей (отдел Зелёные   водоросли).

Рис. 4.2. Строение стенки клетки растений.Клетки растений объединяются в ткани. Ткани растений характеризуются практически полным отсутствием межклеточного вещества, большим количеством мёртвых клеток (некоторые ткани, такие как склеренхима и пробка, состоят почти исключительно из мёртвых клеток), а также тем, что, в отличие от животных, ткань растения может состоять из разных типов клеток (например, ксилема(рис. 4.4) состоит из водопроводящих элементов, волокон древесины и древесинной паренхимы).

Рис. 4.3. Строение клетки растения.Большинство растений характеризуется значительным расчленением тела. Существуют несколько типов организации тела растений: талломный, при котором отдельные органы не выделяются и тело представляет собой зелёную пластину (некоторые мохообразные, заростки папоротников), листостебельный, при котором тело представляет собой побег с листьями (корни отсутствуют; большинство мохообразных), и корнепобеговый, когда тело делится на корневую и побеговую систему. Побег большинства растений состоит из осевой части (стебля) и боковых фотосинтезирующих органов (листьев), которые могут возникать либо как выросты внешних тканей стебля (у мохообразных), либо как следствие слияния укороченных боковых ветвей (у папоротникообразных). Зачаток побега принято считать особым органом — почкой.

Рис. 4.4. Строение растений.

5. Размножение

Жизнедеятельность живого организма невозможна без размножения. Посредством размножения происходит увеличение числа особей в растительном мире. Существует три способа размножения растений — вегетативное, бесполое и половое.

При вегетативном способе размножения (рис. 5.1) новая особь растения образуется из части вегетативных органов растений, т. е. листа, стебля или корня.

Иногда новая особь возникает даже из отдельной клетки того или иного вегетативного органа растения.

При бесполом размножении растений образуются специальные клетки (споры), из которых непосредственно вырастают новые самостоятельно живущие особи, сходные с материнской.

    Половое размножение принципиально отличается от вегетативного и бесполого(рис.5.2). Половой процесс в растительном мире крайне разнообразен и часто очень сложен, но по существу сводится к слиянию двух половых клеток (гамет) — мужской и женской.

Рис. 5.1. Вегетативное размножение растений.Гаметы возникают в определенных клетках или органах растений. В некоторых случаях гаметы одинаковы по размерам и форме и обе обладают подвижностью благодаря наличию жгутиков (изогамия); иногда они несколько отличаются друг от друга по размерам (гетерогамия). Но чаще — при так называемой оогамии — размеры гамет резко различны: мужская гамета, называемая сперматозоидом, небольшая, подвижная, а женская — яйцеклетка — неподвижная и крупная. Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Гаметы имеют в своем ядре по одному набору хромосом, а в образовавшейся после слияния гамет клетке, которая называется зиготой, число хромосом удваивается. Зигота прорастает и дает начало новой особи растения.

    Половой процесс осуществляется у растений в определенное время и на определенном этапе его развития, на протяжении которого растение может размножаться также и бесполым путем (с образованием спор), и вегетативно .

Рис. 5.2. Размножение растений.Половое размножение возникло в растительном мире в процессе эволюции. У бактерий и сине-зеленых водорослей его еще нет. У большинства водорослей и грибов, а также у всех высших наземных растений половой процесс отчетливо выражен.

Половое размножение очень важно для организма тем, что благодаря слиянию отцовской и материнской клеток создается новый организм. Он имеет большую изменчивость, лучше приспособлен к условиям окружающей среды.

6. Питание

    Поспособу получения и использования питательных материалов и энергии все организмы разделяются на две резко различные группы — автотрофы и гетеротрофы.

Рис. 6.1. Растение-паразит омела окрашенная Большинство существующих растений  – автотрофы, т.е. синтезируют органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию. К ним относятся все растения, имеющие хлорофилл, усваивающие солнечный свет, а значит, способны к фотосинтезу. Этим растениям принадлежит огромная роль в накоплении первичного  органического вещества, используемого далее в пищу гетеротрофами (животными, человеком, бактериями). Не случайно земные растения относятся к продуктам экологических систем.
    К растениям – гетеротрофам относят  немногочисленные растения – паразиты живущие за счет организма – хозяина и растения - хищники питающиеся непостредственно насекомыми.

    Растения-паразиты полностью или частично живущие за счёт питательных веществ живых организмов. Цветковые растения - паразиты паразитируют главным образом на высших растениях, в том числе на культурных (подсолнечнике, томатах, сорго, табаке и др.), снижая их урожай. Факультативные растения-паразиты могут существовать как за счёт чужеядности (паразитизма), так и используя др. способы питания (например, фотоавтотрофный). Другие источники питания используют иногда и облигатные растения-паразиты (растения-полупаразиты являются одновременно и чужеядными и фототрофными организмами; петров крест — одновременно и растение-паразит и растение-хищник). Растения-паразиты или внедряют в ткани организма-хозяина только гаустории, служащие для извлечения пищи (эктопаразиты, например - омелла рис. 6.1, рис. 6.2, заразиха и повилика), либо полностью или главным образом развиваются в тканях растения-хозяина и выходят на поверхность его тела только для размножения (эндопаразиты — раффлезиевые и др.). 

Рис. 6.2. Гаустории омелы

Эволюция растений-паразитов шла от случайного паразитизма через факультативные его формы к облигатному паразитизму, что сопровождалось утратой способности к фотоавтотрофному или сапрофитному питанию и приобретением приспособлений к чужеядному питанию. Структуры, обеспечивающие автотрофное питание, постепенно утрачивались или преобразовались в органы чужеядного питания (например, верхушки корней цветковых растений — в гаустории). Под влиянием паразитизма у некоторых из них изменился и ход развития. Развитие высокоспециализированных цветковых растений-паразитов характеризуется метаморфозом — превращением их организации в процессе онтогенеза. В некоторых группах растений развились более сложные формы паразитизма (аллелопаразитизм); например, цветковые растения с эндотрофной микоризой характеризуются взаимным паразитизмом цветкового растения и гриба (орхидные, грушаиковые и др.). Встречаются случаи и эпипаразитизма («тройного» паразитизма): микотрофное цветковое растение получает пищу из окружающих хвойных растений через посредство общего для них микоризного гриба (подъельник).

Рис. 6.3. Растение-хищник - Росянка.Другой разновидностью гетеротрофных растений являются растения-хищники. Насекомоядные растения или хищные растения являются многолетними травянистыми растениями, улавливающие насекомых (изредка др. мелких животных) и использующие их как дополнительный источник питания (главным образом азотистого). Насекомоядные растения встречаются во всех частях света. Около 500 видов из 6 семейства, в том числе росянковых, пузырчатковых, непентесовых, саррацениевых и цефалотовых. На территогии бывшего СССР встречается около 18 видов из 4 родов, относящихся к 2 семействам: росянковых (росянка (рис. 6.3), альдрованда) и пузырчатковых (пузырчатка, жирянка). Насекомоядные растения обитают в воде пресных водоёмов, на заболоченных лугах и болотах, т. е. на субстратах, бедных соединениями азота. Неизбежное в таких условиях азотистое голодание, а также недостаток фосфора, калия и др. веществ растения-хищники восполняют за счёт насекомых, улавливаемых ими при помощи ловчих органов — метаморфизованных листьев. На поверхности таких листьев имеются желёзки, выделяющие пищеварительные ферменты типа пепсина и органические кислоты (муравьиную, бензойную и др.). Ферменты расщепляют белки тела животного до более простых, усваиваемых насекомоядным растением соединений. У наземных растений-хищников корневая система развита слабо, у водных она редуцирована, тем не менее, все они могут существовать за счёт веществ, получаемых из почвы или воды. Эксперименты показывают, что растения, живущие только за счет корневого питания, в отличие от своих собратьев, получающих животную пищу, заметно отстают в росте и находятся в крайне угнетенном состоянии. Однако дополнительное питание животной пищей ускоряет развитие насекомоядного растения, переход к цветению и плодоношению. У одних хищных растений (росянка, жирянка, росолист и др.) листья покрыты многочисленными головчатыми желёзками, выделяющими липкую прозрачную жидкость, привлекающую насекомых и приклеивающую их к листу. При попадании насекомого на ловушку у растения усиливается секреция желёзок; при этом железистые волоски изгибаются по направлению к телу насекомого (росянка) или заворачиваются края ловчего листа, на котором оно находится (жирянка). У др. растений ловчий аппарат представлен или пассивно улавливающими насекомых урнами (непентес, саррацения, дарлингтония и др.) или активно действующими ловушками (дионея, альдрованда, пузырчатка и др.).

 1 2

А.С.Антоненко