Царство Растения. Низшие и высшие растения. Классификация растений

Царство Растения. Низшие и высшие растения. Классификация растений

Ботаника — наука, изучающая царство растений (греч. ботанэ — трава, растение).

Древнегреческий ученый Теофраст (III век до н. э.), ученик Аристотеля, создал систему ботанических понятий, систематизировав и обобщив все известные на то время знания земледельцев и лекарей со своими теоретическими умозаключениями. Именно Теофраст считается отцом ботаники.

Современная ботаника — наука о морфологии, анатомии, физиологии, экология и систематики растений

Признаки Царства Растений

• эукариоты;
• автотрофы (процесс фотосинтеза);
• осмотрофный тип питания: способность клеток поглощать только низкомолекулярные вещества;
• неограниченный рост;
• неподвижный образ жизни;
• запасное вещество — крахмал (накапливается в пластидах в процессе фотосинтеза);

Особенности строения растительной клетки:

• клеточная стенка из целлюлозы
  Наличие клеточной стенки препятствует проникновению в клетку пищевых частиц и крупных молекул, поэтому клетки растений поглощают только низкомолекулярные вещества (осмотрофный тип питания). Растения поглощают из окружающей среды воду и углекислый газ, для которых клеточная мембрана проницаема, а также минеральные соли, для которых в клеточной мембране существуют каналы и переносчики.
• пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты);
• крупная центральная вакуоль
  Пузырь с клеточным соком, окруженный мембраной — тонопластом. В тонопласте имеется система регулируемых переносчиков, которые переносят в вакуоль различные вещества, поддерживая нужную концентрацию солей и кислотность в цитоплазме. Кроме того, вакуоль обеспечивает нужное осмотическое давление в клетке, что приводит к появлению тургора — напряжения на клеточное стенке, которое поддерживает форму растения. Вакуоль служит также местом запасания питательных веществ и накопления отходов метаболизма.
• в клеточных центрах растений нет центриолей.

Рис. 1. Растительная клетка

Классификация растений

Основные ранги таксонов растений распределены по принципу иерархичности (соподчинения): более крупные таксоны объединяют в себе более мелкие.

Например:

Царство Растения

Отдел Покрытосеменные

Класс Двудольные

Семейство Сложноцветные

Род Ромашка

Вид Ромашка аптечная

Жизненная форма — внешний облик растения.

Основные жизненные формы: дерево, кустарник, кустарничек и трава.

Дерево — многолетнее растение с крупным одревесневшим стволом.

Кустарник — растение с многочисленными некрупными одревесневшими стволами, которые живут не более 10 лет.

Кустарничек — низкорослое многолетнее растение с одревесневшими стволами, высотой до 40 см.

Травы — травянистые зеленые побеги, ежегодно отмирающие. У двулетних и многолетних трав весной из зимующих почек отрастают новые побеги.

Высшие и низшие растения

Различные группы растений значительно отличаются по строению.

Низшие растения не имеют органов и тканей. Их тело — слоевище, или таллом. К низшим растениям относятся водоросли. Большинство из них обитают в водной среде. В этих условиях питание они получают, поглощая вещества всей поверхностью тела. Все или большая часть клеток этих растений находятся на свету и способны к фотосинтезу. Поэтому у них нет необходимости к быстрому перемещению веществ по организму. Клетки этих растений в большинстве случаев имеют однотипное строение.

В водной среде встречаются и другие фотосинтезирующие организмы. Это прежде всего цианобактерии, которые иногда называют сине-зелёными водорослями. Это прокариотические организмы, не являющиеся растениями.

Часто водорослями называют высшие растения, обитающие в воде. В этих случаях термин «водоросли» применяется в экологическом, а не в систематическом смысле.

Высшие растения имеет функционально различные органы, образованные специализированными клетками. В основном, они обитают на суше. Воду и минеральное питание они получают из почвы, а для осуществления фотосинтеза должны подниматься над её поверхностью, поэтому для таких растений необходимо перемещение веществ между частями организма (проводящая ткань) и механическая поддержка и опора наземно-воздушной среде (механическая и покровная ткани).

Наличие специализированных клеток, тканей и органов позволило им достигать больших размеров и освоить широкий набор сред обитания. Многие представители высших растений вторично вернулись в воду. В пресных водоёмах они составляют основную массу водной растительности.

 

Ткани растений

 

У многоклеточных растений клетки специализированы и объединены в ткани. Растительная ткань обладает следующими отличительными особенностями:

• нет межклеточного вещества, клетки плотно прилегают друг к другу;
• в тканях может быть большое количество мертвых клеток, некоторые из тканей целиком представлены мертвыми клетками, например, механическая ткань (склеренхима) и пробка;
• одна и та же ткань может состоять из клеток разных типов – древесина (ксилема) состоит из проводящих клеток, древесных волокон и мертвых клеток механической ткани паренхимы.
  
  

 

Важными видами ткани растений являются:

• Образовательная (меристема)
• Основная (паренхима)
• Механическая
• Покровная
• Проводящая

Образовательная ткань участвует в формировании всех тканей, а значит и самого растения. Располагаясь на верхушке корня и стебля, она обеспечивает длительный рост растения. Клетки меристемы мелкие округлой формы, имеют тонкие стенки. Цитоплазма в них густая, ядро крупное, вакуолей нет или они очень мелкие. Делятся они в разных направлениях.

 

Основная ткань размещает в себе другие ткани и составляет основу органов растений. Она выполняет ряд функций, от фотосинтеза до запаса питательных веществ. Клетки паренхимы округлой формы, средней и крупной величины, содержат хлоропласты. Ядро располагается у стенки, вакуоли крупные. Хорошо развито межклеточное вещество.

 

Механическая ткань словно каркас обеспечивает прочность органов растения, оберегая их от излома. Это жилки листа, волокна стебля, косточки. Клетки вытянутой формы, оболочка утолщена, одревесневела. Цитоплазма часто отсутствует.

 

Покровная ткань обеспечивает связь растения с окружающей средой и защиту. Она покрывает поверхность всех органов растения: кожицу листа, кору дерева. Клетки мелкие и средние, плотно прилегают друг к другу. Покровная ткань делится на три вида:

• эпидермис (кожица), расположена на поверхности листьев и молодых зеленых побегов;
• перидерма сменяет эпидермис и располагается на стеблях и корнях;
• корка образуется у кустарников и деревьев.

 

Проводящая ткань находится в жилках листа, стебля, корня и обеспечивает передвижение воды и питательных веществ.

 

Растения могут иметь разную структуру тела – существуют:

• талломные растения, у которых нет отдельных органов, например, некоторые мхи;
• листостебельные – есть листья и стебли, но нет корней. Это - большинство мхов;
• корнепобеговые – есть разделение на корневую и побеговую системы.

 

Органы растений

Органы растений разделяются на два типа:

• вегетативные – листья, стебель, корень;
• генеративные – плод, цветок, семя.

Корень – якорь растения, закрепляющий его в грунте. Он обеспечивает всасывание минеральных веществ и воды, в нем содержится запас питательных веществ, с его помощью осуществляются симбиотические связи, в нем синтезируются многие нужные вещества. Он может быть эволюционно видоизменен и представлять собой:

• корнеплод;
• корнеклубень;
• зацепку;
• воздушный корень.

 

Существует два вида корневых систем растений – мочковатая, где главный корень незаметен среди придаточных и стержневая, где главный корень длинный и толстый, а остальные являются придаточными.

Стебель может быть заметным, а может представлять собой небольшое утолщение у розеточных форм. Это орган надземной части растения, его основной функцией является проводящая – обеспечение листьев водой и минеральными веществами, а корня – органическими. Также, он выполняет механическую функцию, поддерживает растение в вертикальном состоянии. Стебель с почками и листьями называют побегом.

Почка – это зачаток побега или цветка, прикрытый укрывными чешуйками. Многие растения имеют видоизмененные побеги:

• корневища;
• клубни;
• луковицы.

 

На свойстве стебля образовывать придаточные корни основывается способ черенкового размножения.

Лист является основным питающим органом растения – в нем происходит фотосинтез. Кроме того, лист регулирует испарение воды растением и газообмен. Листья тоже могут быть видоизмененными и представлять собой:

• усики;
• колючки;
• ловчий орган.

 

При наступлении неблагоприятных условий растение впадает в состояние пониженного метаболизма и жертвует листьями – у древесной флоры при этом листья опадают, у трав – вянут с последующим разрушением, не отрываясь от стебля.

Цветок – это специализированный орган полового размножения, состоящий из:

• чашечки, представляющей собой соединенные чашелистики и удерживающей лепестки и цветоложе;
• венчика, состоящего из лепестков, обеспечивающего защиту от ветра и привлечение насекомых;
• пестика – женского органа размножения;
• тычинок, на которых образуется пыльца.

 

Если цветок содержит и тычинки, и пестик – он обоеполый. Если только пестик – женский. Цветок только с тычинками – мужской.

Размножение растений

Чтобы произошло оплодотворение, зернышко пыльцы должно оказаться на рыльце пестика. Яйцеклетка растения находится глубоко внутри пестика. После попадания на рыльце (верхнюю часть) пестика, зерно пыльцы быстро прорастает внутрь завязи, формируя тонкую полую трубочку. В этот момент в ней делится генеративное ядро, образуется два спермия. Когда трубка достигает дна завязи, один спермий сливается с яйцеклеткой, другой – с крупной центральной клеткой. Это называется двойным оплодотворением, уникальным явлением в живой природе. Результатом такого слияния становятся: семя,которое разовьется из яйцеклетки, и питательная ткань для него (эндосперм), который разовьется из триплоидной клетки, получившейся после слияния ее с другим спермием.

Цветковые могут быть двудомными – на одном растении появляются только мужские или только женские цветки или однодомными – тогда оба вида цветков развиваются на одном и том же растении.

Плод осуществляет функцию является защиты семян и обеспечение их распространения. Плоды могут быть односемянными и многосемянными, сухими и сочными. Сочные плоды имеют привлекательный и вкусный околоплодник, сухие – различные приспособления для разнесения их ветром или животными (летучки, пушинки, крючки).

Семя содержит в себе зародыш будущего нового растения и эндосперм для его питания на начальных стадиях развития. Семена состоят из одной или двух долей, на основании чего растения подразделяются на однодольные и двудольные, зародыша и плотной кожуры.

Для растений характерно и бесполое размножение:

• спорами различных типов размножаются мхи и папоротники;
• вегетативно размножается большинство цветковых растений, для этого используются различные его части – листья, побеги, корневища, клубни.

Низшие растения тоже способны к вегетативному размножению.