Общие сведения о растениях.

Растениям принадлежит основная роль в биосфере. Мир растений чрезвычайно разнообразен, и растительность встречается на земном шаре повсюду – от холодных областей Арктики до ледяного материка Антарктиды. Леса занимают около 1/6 поверхности суши. Большие территории заняты степями, лугами, болотами, полями. Разнообразная растительность находится в океанах, морях и пресных водоемах.

У большинства растений имеются следующие органы: корни, стебли, листья, цветки и плоды.

Корень – подземный орган растения. С его помощью растение укрепляется в почве, получая из нее воду и минеральные соли. Корни растений служат для откладывания запасных питательных веществ и для вегетативного размножения. У некоторых растений имеются воздушные корни (орхидеи).

Корни бывают главные, боковые и придаточные. Совокупность всех корней называют корневой системой. Если в корневой системе отчетливо выделяется главный корень, то ее называют стержневой (мак, люпин и др.). Наиболее мощно главный корень развивается у растений пустынь, достигая 15 м и более (селин, песчаная акация).

Мочковатая корневая система характеризуется или отсутствием главного корня, или развитием его наравне с боковыми, образующими мощный пучок тонких корней. Мочковатая система корней развита у злаков. Ученые подсчитали, что длина корней одного растения озимой ржи может составлять свыше 600 км с общей их поверхностью до 230 кв.м.

Придаточные корни возникают на стебле или листьях. Так, томаты, картофель после окучивания образуют много придаточных корней, которые укрепляют растение и усиленно снабжают его питательными веществами. У плюща и ряда других растений придаточные корни играют роль присосок, которыми растение прикрепляется к опоре.

Корни моркови, свеклы, репы являются хранилищем запасов питательных веществ. У таких растений, как георгин, ятрышник, чистяк, на придаточных корнях образуются корневые клубни, в которых откладываются запасы органических веществ.

Стебель – важнейший орган растения, на котором расположены листья, почки, цветки и плоды. Стебель проводит воду и питательные вещества от корня к листьям и другим органам. В стебле также откладываются запасы питательных веществ (капуста, сахарный тростник), а счет него можно производить вегетативное размножение (крыжовник, малина, смородина).

На стебле различают узлы (место прикрепления листьев), междоузлия (участки стебля между двумя узлами) и почки.

Стебли бывают деревянистыми (стволы) и травянистыми. Стебель может быть незначительной высоты и толщины, как у многих травянистых растений, и достигать огромной толщины (секвойя – 30-40 м, баобаб – 10-12 м в окружности) и высоты (секвойя – 120-130 м, эвкалипт – 140-150 м).

Внешний вид стеблей разнообразен: по направлению и способу роста стебли бывают прямостоячие (пшеница, подсолнечник), ползучие (земляника, клюква), вьющиеся (хмель, вьюнок), цепляющиеся (тыква, огурец). У некоторых растений стебель остается недоразвитым (находится в зачаточном состоянии) и листья образуют прикорневую розетку (наперстянка, маргаритка).

Стебель способен сильно видоизменяться: у боярышника, например, боковые веточки превращены в колючки, которые служат растению для защиты. Стебли могут продолжаться под землей, превращаясь в корневища (ландыш, пырей, ветреница), мясистые образования в виде клубня (картофель) и луковицы (лук, чеснок).

В местностях, где в течение года влаги бывает не очень много, стебель играет роль зеленых листьев (саксаул) или содержит в себе много влаги (кактус, агава).

Внутреннее строение стеблей различное, но все они обязательно имеют многочисленные сосуды. По сосудам, расположенным ближе к центру, питательные вещества движутся из корневой системы в листья, т.е. снизу вверх. По сосудам, расположенным ближе к наружной части стебля, питательные вещества из листьев поступают ко всем органам.

Если сделать поперечный срез стебля кукурузы, то при рассмотрении в микроскоп можно отчетливо увидеть основные его части. Снаружи находится кожица, внутри мякоти стебля различают группы клеток, которые располагаются в виде пучков. Они разбросаны по всему стеблю. Внутри пучка имеются сосуды. Сосуды, расположенные к внутренней стороне, образуют древесину, к внешней стороне – луб. По древесине питательные вещества поступают от корня, а по лубу – от листьев. У фасоли на поперечном срезе можно заметить, что пучки расположены кольцом и между древесиной и лубом появляется новый слой клеток, который называется камбием; за счет этого слоя образуются новые клетки.

У деревянистых растений имеется слой дополнительного камбия, который весной образует более крупные сосуды древесины, а летом – более мелкие с тонкими стенками. В результате такой деятельности получается резкая граница в виде годичных колец. Ширина их зависит от климатических условий, от состава почвы. По числу годичных колец можно узнать возраст дерева. В настоящее время для определения возраста дерева используют буравы, с помощью которых вынимают тонкую пластинку, пройдя через все годичные кольца и не срубая самого дерева.

На продольном срезе дерева можно увидеть, что многие сосуды имеют различную форму (длинные, ситовидные, трубочки и т.д.).

Лист состоит из листовой пластинки и черешка. В листе происходит образование органического вещества (процесс фотосинтеза) и испарение воды в атмосферу. Иногда листья служат для вегетативного размножения (бегония, колеус).

Листья играют большую роль в жизни человека: растения с большим количеством листьев приглушают звук, собирают пыль, а у многих растений листья выделяют летучие вещества (фитонциды), убивающие болезнетворные микробы (тополь, туя, ель).

По строению листья делят на простые и сложные. Простой лист состоит и одного черешка и одной пластинки, а сложный – из нескольких пластинок, вполне обособленных друг от друга, но прикрепленных своими черешками к одному главному черешку. Простые листья бывают цельные (береза, осина, груша), лопастные (дуб, клен), раздельные (одуванчик), рассеченные (картофель, редька).

Форма края листа моет быть пильчатой (липа, вяз), зубчатой (лещина, крапива жгучая), выемчатой (белена), городчатой (будра). Лист пронизан сетью жилок, которые представляют собой продолжение сосудисто-волокнистых пучков стебля. Они служат для передвижения воды и солей в лист и органических веществ из листа в другие органы.

Листья могут прикрепляться к стеблю черешком (сирень, астра) или сидеть прямо на стебле (тюльпан, гладиолус; у многих растений при основании листа бывают прилистники – мелкие листочки (сныть).

На поперечном срезе листа видно, что он состоит из наружной покровной ткани – эпидермиса, - которая покрыта кутикулой, предохраняющей лист от повреждения. По поверхности эпидермиса разбросаны многочисленные поры – устьица; они состоят из двух замыкающих клеток, регулирующих расход воды и газообмен. На 1 кв.мм листа приходится от 50 до 500 устьиц.

Средняя часть листа состоит из столбчатой и губчатой ткани; в ней происходит фотосинтез.

Фотосинтез – сложный процесс образования в листьях органических веществ.

В чудесной «фабрике» зеленого листа происходит улавливание солнечной энергии и образование за счет этой энергии воды, углекислого газа и органических веществ. Энергия солнца поглощается пигментом зеленого листа – хлорофиллом. Для образования хлорофилла нужны следующие условия: наличие света, присутствие в почве железа и магния, без которых листья имеют бледную окраску, температура воздуха не должна опускаться ниже 10 С. Хлорофилл обладает важными свойствами, необходимыми для участия в фотосинтезе: он может поглощать солнечную энергию, запасать ее или передавать другим молекулам.

Во время фотосинтеза происходит воздействие света на воду, которая освобождает кислород, при этом накапливается химическая энергия в виде нестойкого соединения; этот процесс происходит при участии хлорофилла. Второй момент фотосинтеза заключается в том, что углекислота превращается в сахар, который переходит в крахмал. К.А. Тимирязев в книге «Жизнь растений» раскрыл сущность процессов фотосинтеза.

Осенний листопад и пожелтение растений также находятся в связи с фотосинтезом и свойствами хлорофилла. Перед опадением у основания черешка листа образуется слой отделительных клеток, за счет чего лист легко отрывается от стебля. Но перед этим в листьях скапливаются вредные, ненужные для растения вещества, а полезные вещества переходят в стебель и корни (опавшими листьями не питается почти ни одно животное).

Откуда же возникает богатая палитра красок осенью? Оказывается, с наступлением холодов хлорофилл разрушается: в листьях начинают проступать желтые и красные пигменты, а прежде они маскировались зеленым пигментом. Происходит также синтез красных, фиолетовых пигментов, которые придают листьям осеннюю окраску.

Следовательно, осенний листопад – это приспособление растений к условиям существования в умеренном климате. У вечнозеленых растений листья тоже опадают, но постепенно. Так, у ели и сосны они заменяются в течение 5 лет, у пихты – 10-12, у араукарии – 15 лет.