Особенности внешнего строения растений

Органы растений

Органы растений

Все растения разнообразны и отличаются друг от друга по строению. Существуют растения, чьи тела не подразделяются на отдельные органы и все клетки имеют сходное строение. К таким представителям растительного мира относятся водоросли. Тело водорослей не делится на органы и называется талломом или слоевищем (рис.1). Их упрощенное строение определило их название – низшие растения.

Рис.1 Тело водоросли (таллом)

Растения, тела которых состоят из разных органов (стебля, листьев), называют высшими ра­стениями. К ним относятся мхи, папоротники, хвощи, плауны, семенные растения.

Орган – это часть тела организма, которая имеет определенное строение и выполняет одну или несколько функций. Органы цветкового ра­стения – побег (стебель, листья, почки), корень, цветок, плод, семя. У высших растений различа­ют два типа органов: вегетативные (от лат. вегетативус – растительный) – побег и корень и генеративные (от лат. генераре – рождать, про­изводить) – цветок, плод, семя, ответственные за размножение. К вегетативным органам относятся части тела растений, обеспечивающие рост, пи­тание, дыхание, водоснабжение и т. д. Особенно хорошо они развиты у цветковых растений. Раз­множение растений вегетативными органами на­зывается вегетативным (рис. 2).

Рис.2 Органы цветкового растения

Корень и побег – два главных органа высших растений. С их помощью растение получает не­обходимые для своей жизни вещества, т. е. это охватывает природную среду, почву и воздух.

Побег состоит из стебля, листьев и почек. Стебель, лист и почка – части по­бега, их тоже называют органами растения (рис.3).

Рис.3 Органы растения

Органы, осуществляющие половое размножение, называются генеративны­ми. К генеративным органам относится цветок, из которого появляется плод с семенем.

В генеративном органе развиваются особые по­ловые клетки, или гаметы.На побегах некоторых растений бывают образо­вания, где развиваются споры. Споры – это особые клетки, покрытые двойной оболочкой. С помощью спор такие растения, как папоротник, размножают­ся и распространяются по земле.

Семенные и споровые растения. Растения, у которых образуются семена, называют семенными. Цветущие семенные растения называют цветковы­ми (рис. 4).

Рис.4 Цветковые (покрытосеменные) растения

Все растения, у которых есть цветок, образуют плоды с семенами. То есть их семена снаружи “по­крыты” плодом. Поэтому цветковые растения еще называют покрытосеменными.

Голосеменные растения образуют семена, но не цветут (рис. 4), поэтому у них нет плодов. За это свойство их называют голосеменными. Особенно рас­пространены хвойные. Они называются хвойными потому, что у них, в отличие от других растений, листья имеют форму иголок.

Рис.5 Голосеменные растения

К ним относятся сосна, ель и др. Хвойные по­явились на несколько миллионов лет раньше, чем цветковые.

Споры – очень мелкие, невидимые глазу клет­ки. Они очень легкие, сухие, далеко распространя­ются по воздуху или воде. Попадая в благоприятные условия, споры начинают расти, и из них образуется новое поколение растений. К растениям, размножающимся и распространяющимся с помощью спор, отно­сятся мхи, плауны, хвощи, папоротники (рис. 6).

Рис.6 Споровые растения

Растения, размножающиеся с помощью спор, называются споровыми (рис.7).

Рис.7 Прорастание спор мха

Семенные и споровые растения – представители растительного царства. Они зеленого цвета, так как в их клетках содержится хлорофилл. За счет хлорофилла растения на свету образуют органические вещества и выделяют кислород. Бла­годаря этому свойству растения имеют огромное значение для жизни на Земле.

Биологический русско-английский глоссарий

Орган – body |ˈbɒdi|

Вегетативный – vegetative |ˈvɛdʒɪtətɪv|

Генеративный – generative |ˈdʒɛn(ə)rətɪv|

Таллом – thallus |ˈθaləs|

Побег – sprig |sprɪɡ|

Проверочное тестовое задание включает в себя вопросы с одним и несколькими правильными ответами

Корень

Для чего нужен корень каждому представителю земной флоры? Во-первых, это опора, которую использует растение, чтобы удерживаться в почве. А второй, не менее важный элемент – питание. Через корень происходит поглощение питательных веществ и воды из почвы. Корни некоторых растений живут до 500 и более лет. Кустарников – до 20. У травянистых растений – многие однолетние, но некоторые и до 15-20 лет.

Какие части есть у растения? В первую очередь это корни. Они обитают в почве и помогают организму расти, питая его, всасывая минеральные вещества из грунта. Корни содержат тысячи микроволосков. Корни некоторых растений имеют вид стержня (стержневые). Это большой корень, от которого уже потом ответвляются мелкие. Иногда он заглубляется в почвы на десятки метров в поисках воды и питательных веществ. У других представителей царства много равноценных корней, которые образуют пучковатую корневую систему (к примеру, многие травы).

Не у всех растений корни располагаются в почве. У некоторых тропических видов (к примеру, орхидей) они свисают и из воздуха непосредственно впитывают влагу. А плющ прикрепляется своими воздушными корнями к деревьям или стенам.

Из каких частей состоит растение?

Возьмем любого травянистого представителя флоры, к примеру – фиалку. Из каких частей состоит растение такого типа? Во-первых, это мягкий стебель. Многие травы – однолетние, то есть после выпадения семян растение погибает (в первую очередь засыхает стебель). Еще один тип – кустарники, к примеру, возьмем шиповник. Вместо стебля у такого растения – несколько стволов, которые намного тверже, чем у травянистых. Третий тип растений – деревья, к примеру, дуб. У него имеется один твердый и большой ствол (иногда разветвленный), покрытый корой. В остальном все типы растений по строению сходятся.

Необычные растения

Органы цветковых растений часто впечатляют своей формой и размером.

Представитель голосеменных вельвичия удивительная визуально напоминает клубок змей. Именно так выглядят ее длинные широкие листья, достигающие в длину до двух метров. Растение произрастает на пустынных открытых ландшафтах, где сильные потоки ветра разрывают вдоль листья вельвичии. Это и создает эффект змеиного гнезда. А сам побег удивительного растения находится под землей.

Под опорными корнями фикуса-баньяна, количество которых насчитывается около 4 тысяч, может спокойно поместиться 5 000 человек.

Видоизмененные листья росянки и пузырчатки очень липкие, имеют специализированные пищеварительные железы или закрывающиеся ловушки. Все дело в том, что они являются растениями-хищниками, способными усваивать белки животного происхождения. Они могут питаться мелкими насекомыми, рачками и мальками рыб.

Вегетативные и генеративные органы цветковых растений имеют сложное строение, которое обусловливает выполнение функций и обеспечивает их преобладание на Земле.

Органы и функции цветкового растения

Покрытосеменными являются растения, которые образуют цветок и плод.

Все органы растений можно объединить в две группы. К вегетативным относятся побег, состоящий из стебля и листа, а также подземная часть — корень. Генеративными являются цветок, плод и семена. Ими обладают только цветковые растения. Органы цветковых растений в зависимости от особенностей строения выполняют определенные функции. Все они играют важную роль в функционировании организмов, обусловливая их жизнеспособность и адаптацию к условиям обитания.

Органы и функции цветкового растения взаимосвязаны. Рассмотрим строение каждого из них подробнее.

Побег и его видоизменения

Большим разнообразием надземной части характеризуются именно цветковые растения. Органы цветковых растений иногда видоизменяются в зависимости от условий среды. В этом заключается приспособительная способность побега.

Его осевая часть называется стеблем. Участки, на которых развиваются листья, — узлами, а расстояния между ними — междоузлиями. Угол между пластинкой и стеблем образует пазуху листа.

Боковые части стебля также отличаются большим разнообразием. Листья с одной листовой пластинкой называются простыми, с несколькими — сложными. По-разному они могут располагаться и на растении. Например, листья березы и подсолнечника — поочередно по спирали, а у сирени и клена — напротив друг друга. Мутовчатым является листорасположение, при котором пластинки развиваются в количестве трех и более в одном узле.

Все вегетативные органы выполняют функции бесполого размножения, минерального питания, фотосинтеза и транспирации.

Строение (ткани, клетки, органы растительного организма)

Растительные клетки содержат ядро, являются эукариотическими (хотя бы на одном из этапов развития). Органоиды в цитоплазме сходны у растений и животных (Рис. 2).

Рис. 2. Строение растительной клетки

Черты отличия клеточного строения растений от животных:

• есть пластиды, хлорофилл;
• над плазматической мембраной сформирована целлюлозная клеточная стенка;
• имеется крупная центральная вакуоль, наполненная клеточным соком;
• крахмал содержится в цитоплазме в виде зерен.

Ткани — группы клеток, сходных по происхождению, строению и функциям (Табл. 1). Всего у растений насчитывается от 20 до 30 типов таких скоплений клеток.

Таблица 1

Описание тканей цветковых растений

Название	Локализация	Функции
Образовательная	Верхушка побега, кончик корня, основания листьев, междоузлия.	Образование других типов тканей; верхушечный и другие типы роста; регенерация повреждений.
Покровная	Кора, кожица листа, стебля, корневые волоски.	Защита; газообмен с внешней средой; испарение.
Основная	Листья, стебель, плоды.	Фотосинтез; газообмен с окружающей средой; запасание воды; накопление продуктов обмена веществ.
Механическая	Лубяные и древесные волокна, каменистые клетки.	Образование наружного и внутреннего каркасов для опоры и защиты.
Проводящая	Сосуды древесины, ситовидные трубки.	Транспортировка воды и минеральных веществ к листьям; проведение органических веществ от листьев к другим органам.
Выделительная	Железистые клетки, волоски, нектарники, млечники.	Образование млечного сока, влаги, нектара; накопление продуктов обмена.

Через устьица происходит испарение воды, газообмен. Специальные образования состоят из щели и замыкающих клеток. Последние имеют относительно толстые внутренние стенки, способные изменять форму и открывать устьица.

Вегетативные органы растения

У цветкового растения различают два основных вегетативных органа (от лат. «вегетативус» — растительный) — корень и побег. Их главные функции связаны с питанием и дыханием растения, его ростом. Побег состоит из стебля, листьев и почек (рис. 4, 5). У большинства растений корень — подземный орган. Он закрепляет растение в почве, всасывает в организм воду и растворенные в ней минеральные вещества. Основная функция побега — образование на свету из неорганических веществ органических, необходимых для роста и развития растения.

Рис. 4. Органы цветкового растения Рис. 5. Система побегов вишни

И корни и побеги растения способны ветвиться: на корнях образуются боковые корни, а на побеге из почек развиваются новые побеги (рис. 5). Благодаря ветвлению у растения формируются две системы органов. Все корни одного растения составляет его корневую систему, а побеги — систему побегов.

Ветвление корней и побегов, способствующее увеличению их числа, дает возможность растению расширять свое жизненное пространство, получать необходимое количество воды, питательных веществ и солнечного света.

Органы семенного размножения цветковых растений

Особый орган цветкового растения, где формируются клетки полового размножения, — цветок. Его основными частями являются пестик и тычинка. В них происходит образование половых клеток. Результатом их слияния является семя. Оно состоит из зародыша, образованного корешком, стебельком, листочком и почечкой, и оболочки.

Процессу оплодотворения у цветковых растений предшествует опыление — перенос пыльцы с тычинки на пестик. Это происходит при помощи насекомых, человека или ветра. Далее при слиянии женской половой клетки и одного спермия образуется зародыш. Второй соединяется с центральной зародышевой клеткой, формируя эндосперм. Это запасное питательное вещество, которое зародыш использует для осуществления процессов роста и развития.

Семя, окруженное оболочками, называется плодом. Они также разнообразны. По строению околоплодника выделяют сухие и сочные, а по количеству семян — одно- и многосемянные. С помощью плодов происходит распространение и расселение растений. Человек, в свою очередь, использует их в качестве продукта питания. Также он контролирует количество растений, используемых для собственных целей.

Стебель/ствол

Основные части растения – стебель (у трав) или ствол (у деревьев). Следует отметить, что стволы отличаются довольно большим разнообразием, но имеют сходные функции и характеристики. У высших растений это удлиненный побег. Одна из его основных функций – опорная. На нем располагаются ветки, листья, почки, цветки. Также ствол или стебель выступает в роли связующего элемента между листьями и корнями, функции его, таким образом, – проводные. Из корневищ вода с минералами по стволу попадает к кроне, где происходит процесс фотосинтеза.

А еще стебли некоторых растений (кактусовые) играют роль хранилища запасных питательных веществ, и когда наступает засушливая пора, растение ими начинает питаться. У ползучих растений стебель может укореняться в почве, в местах узлов образуя придаточные корни, тем самым облегчая функцию размножения и распространения. Цепляющийся стебель гороха крепит растение к опоре посредством усов, обеспечивая наиболее устойчивое расположение.

Царство растений

Растения — объект изучения науки ботаники. Основы одной из старейших отраслей научного знания заложил Теофраст — ученик древнегреческого ученого и философа Аристотеля. Современная ботаника представляет собой комплекс наук. Крупнейшие отрасли: морфология, физиология, систематика, происхождение растений. Отдельные крупные группы внутри биологического царства изучают частные ботанические науки. Например, предмет альгологии — водоросли.

Сходство строения клеток, механизмов обмена веществ и роста позволяют объединить растения с животными и грибами в группу эукариот.

Отличительные признаки растительного организма:

• Автотрофное питание.
• Пластиды в клетках;
• Целлюлозная клеточная стенка.
• Способность к постоянному росту.
• Характер ответа на внешние изменения.
• Относительная неподвижность.
• Связь с субстратом.
• Разветвленное тело.

Фотосинтез осуществляется в клетках, обладающих зелеными пластидами. Растения в экосистемах являются продуцентами, так как сами для себя создают органические вещества. Выделяемый при фотосинтезе кислород используют для аэробного дыхания другие живые организмы. Молекулы О₂ образуют защитный озоновый экран в атмосфере (Рис. 1).

Рис. 1. Фотосинтез

Царство растений (научное название Plantae) объединяет 12 отделов, из которых 4 — водоросли, 2 — мхи. В состав биологического царства также входят плауны, папоротники, хвойные и цветковые. Другие отделы представлены малым числом семейств, родов и видов.

Тело водорослей — талом (слоевище) — состоит из сходных по строению и функциям клеток. Вода обеспечивает водоросли (Algae) углекислым газом и кислородом, поддерживает тело, поэтому нет необходимости в механических тканях.

Высшие растения отличаются наличием тканей и органов. Сформированы многоклеточные органы полового и бесполого размножения. К высшим относятся споровые и семенные растения.

Как установили палеонтологи, низшие растения появились около 2 млрд. лет назад. Древние псилофиты вышли из воды на сушу. Это уже были высшие растения, лишенные корней, но имеющие сосуды — группы клеток для проведения воды к фотосинтезирующим клеткам. Сформировались защитные и механические ткани.

Выходу растений на сушу способствовали ароморфозы:

• возникновение эукариотической клетки;
• появление фотосинтеза;
• многоклеточность, дифференциация клеток;
• мейоз и оплодотворение;
• обособление гаплоидного и диплоидного поколений, их чередование в цикле развития;
• появление семени у древних папоротников;
• формирование цветка.

Покрытосеменные, или цветковые, заняли господствующее положение в царстве растений после голосеменных. Многие виды и более крупные систематические группы низших растений исчезли полностью или угасают.

Цветки/плоды/семена

По сути это органы размножения растений. Они могут иметь разную структуру в зависимости от вида, но функции остаются общими. Цветы нужны для образования семян и плодов (их количество и внешний вид также отличаются). А для того чтобы из цветков образовались плоды, необходимо опыление. Насекомые различных видов (а также – некоторые птицы) прекрасно справляются с данной функцией. Их привлекает аромат и цвет, нектар и пыльца. Некоторые растения опыляются при помощи ветра, а некоторые искусственно – людьми. А из опыленных цветков уже образуются плоды и семена, обеспечивающие продолжение рода.

Жизнедеятельность растительного организма

Растение — живой организм, для которого характерны особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, раздражимость, развитие и воспроизведение. Основные метаболические процессы — фотосинтез, кислородное дыхание, корневое питание, водный обмен (Рис. 5).

Рис. 5. Жизнедеятельность растений

Фотосинтез происходит в зеленых клетках. Суть процесса — преобразование энергии света в энергию химических связей органических соединений. В превращениях веществ и усвоении энергии велика роль зеленого пигмента хлорофилла. Конечные продукты — сахар и крахмал.

Почвенное питание — процесс поглощения корнем воды с растворенными минеральными веществами. Неорганические соединения необходимы растениям для синтеза углеводов и белков, нуклеиновых кислот, АТФ. Недостаток питательных веществ приводит к минеральному голоданию растительного организма.

Клеточное дыхание у растений — процесс окисления органических соединений до углекислого газа и воды. Кислород поступает во все органы на свету и в темноте. Фотосинтез протекает только в зеленых клетках на свету. Дыхание, фотосинтез и водный обмен тесно связаны. Недостаток света, кислорода, воды отрицательно сказывается на жизнедеятельности растительного организма.

Основные вегетативные органы растений:

1. Побег:
   • Почка (вегетативная)
   • Лист
   • Стебель
2. Корень

Побег

Этот вегетативный орган образуется из меристемы растения

Для побега характерен неограниченный рост в высоту, соответствнно, развивается и ветвление, но не у всех растений. Некоторые растения не ветвятся, но сохраняют при этом верхушечный рост ( пальмы, например).

• с помощью верхушечной почки побег растет в длинну ( в высоту);
• узлы — основания листьев;
• междоузлия — участок стебля растения между двумя узлами;
• угол между листом и вышележащим междоузлием называют листовой пазухой, или пазухой листа. 

Почки растений

Почка — это вегетативный орган побега, который обеспечивает его верхушечное нарастание и ветвление.

Вегетативная почка

В состоянии покоя почка является зачаточным побегом.

По месторасположению почки могут быть:

• верхушечными — обеспечивают апикальный рост;
• пазушными — находятся в пазухах листьев;
• придаточные — развиваются из камбия

Вегетативная почка образуется либо в пазухе листа, либо на верхушке побега. Она может тут же начать развиваться, а может и «заснуть» и оставаться нераскрытой некоторое время.

Снаружи она защищена чешуйками — плотными видоизменениями листьев.  У многих растений чешуйки покрыты или пропитаны смолянистым веществом — для лучшей защиты и удержания влаги.

Генеративная почка

Генеративную почку еще часто называют цветочной почкой, т.к. в ней находятся зачатки цветков.

Видоизмененные побеги

нажмите на изображение, чтобы увеличить

Стебель

Главные функции стебля — опора для фотосинтезирующих листьев и обеспечение связи между ними и корнем.

Дополнительные функции — дополнительный фотосинтез ( у зеленых стеблей), запасание питательных веществ и вегетативное размножение и т.п.

Классификация стеблей очень разнообразна.

• По положению относительно почвы — надземные и подземные стебли;
• По степени одревеснения: травянистые и деревянистые;
• По форме и направлению роста: ползучие, вьющиеся, прямые, стелющиеся и т.д.

Строение стебля

Давайте еще раз повторим основные ткани и их функции в стебле (идем от самых внешних к самым глубоким):

1. Кожица — есть, в основном, в травянистых стеблях — тоненький слой живых клеток; у древовидных она есть у молодых растений, потом заменяется коркой.
2. Пробка — состоит из покровной ткани, т.е. клетки омертвевшие. Ее основная функция — защита растения. У большинства деревьев она со временем заменяется коркой. В ней находятся чечевички.

• Луб — это проводящая ткань, состоит из ситовидных трубок и лубяных волокон. У нее 2 функции — прочность растения — волокна помогают поддерживать вертикальную форму и противостоять внешним условиям, и обеспечение низходящего тока синтезированных органических веществ — эту роль выполняют ситовидные трубки (живые клетки).

• Камбий — образовательная ткань. Она образует и клетки луба, и древесину. По-сути, это рост стебля в толщину. Утолщение ствола, вызванное деятельностью камбия, может длиться всю жизнь растения и может привести к образованию ствола, имеющего колоссальный объем.
   У растений, растущих в тропических лесах, интенсивность нарастания камбия очень мало изменяется в течение года, поэтому у их почти не выражена слоистость древесины
   

   В регионах со сменой климата, а соответственно и условий прорастания дерева, уровень деятельности камбия зависит от смены времен года.

Древесина — проводящая ткань. Содержит сосуды (мертвые клетки), трахеиды и древесные волокна. 2 функции — сосуды проводят воду и минеральные вещества от корня вверх — восходящий ток, а древесные волокна обеспечивают прочность. Те годовые кольца, которые мы наблюдаем у старых деревьев — это свидетельства роста древесины за 1 год.

Сердцевина — основная ткань. В сердцевине запасаются питательные вещества.

Движение вещество по стеблю:

 К вегетативным органам растения так же относятся корень и листья. Их внешний вид, функции и строение мы рассмотрим в следующех лекциях.

• Вопросы ЕГЭ по побегу и стеблю
• примеры вопросов ОГЭ

Листья/крона/иголки

Еще одно название частей растения – листья. Они выполняют множество функций. Листья отвечают за фотосинтез и питание дерева на свету, регулировку температуры (испарение в жару) и рост. Осенью дерево сбрасывает листву, избавляясь вместе с ней от вредных веществ. А еще листья имеют большое значение для осуществления жизнедеятельности других обитателей планеты Земля: растений, микроорганизмов, животных и грибов, служа им кормовой базой.

В процессе эволюционного развития у некоторых растений листья видоизменились, превратившись колючки, или, наоборот, стали более мясистыми. А листья некоторых растений даже могут отлавливать и переваривать мелких насекомых.