Появление тканевого строения
из неорганических. В качестве источника энергии они использовали энергию Солнца. Первыми фотосинтетиками были организмы, использующие в качестве источника Н+ не воду, а сероводород (Н2S). Жизнь тогда была представ-
лена тонкой бактериальной пленкой на дне водоемов или во влажных местах
Около 3,2 млрд лет назад появились синезеленые водоросли, вырабо-
тавшие современный механизм фотосинтеза с расщеплением воды под дей-
ствием света. Кислород при этом начал выделяться в атмосферу, которая по-
степенно приобрела азотно-кислородный характер. Часть кислорода в верх-
них слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей превращалась
в озон. Озоновый слой стал поглощать ультрафиолет, губительный для всего
живого, и организмы получили возможность поселяться на поверхности во-
доемов и на суше. Кроме того, примерно в то же время у некоторых орга-
низмов появляется кислородное дыхание, в процессе которого происходит
расщепление и окисление богатых энергией углеродсодержащих молекул,
полученных в процессе фотосинтеза.
Около 1,5 млрд лет назад на Земле появились первые эукариотические
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите отличительные особенности растений.
2. Каково положение растений в различных системах органического
3. Какое значение имеют растения в природе и для человека?
4. Назовите основные разделы ботаники.
5. Каковы основные исторические вехи развития ботаники?
1. Основные пути эволюции низших растений. Появление тканевого
2. Ткани и принципы их классификации.
В царстве растений выделяют две большие группы: низшие и высшие
растения. К низшим относят первично водные организмы – водоросли. У
данной группы тело представлено либо одной клеткой (хлорелла, эвглена),
либо цепочкой клеток (нитчатые водоросли), либо слоевищем или талломом.
Самыми древними водорослями, давшими начало всем остальным группам,
явились одноклеточные прокариотические организмы – цианобактерии (си-
Поскольку элементы питания растений (CО2, О2, Н2О) равномерно рас-
пределены в окружающей среде, то в ходе эволюции растения потеряли под-
вижность и перешли к прикрепленному образу жизни. Как известно, растения поглощают и выделяют вещества через клеточную стенку. Следовательно, для увеличения скорости обмена требуется увеличение площади поверх-
ности соприкосновения со средой. Поэтому в процессе эволюции наблюдается тенденция к увеличению площади поверхности тела растений. Это может быть достигнуто следующими путями:
1) увеличением размеров одноклеточного организма;
2) увеличением размеров организма за счет образования большого ко-
личества ядер и других органелл. Такие организмы могут иметь достаточно
большие размеры. Например, водоросль каулерпа имеет длину 10–50 см, являясь одноклеточным многоядерным организмом. Такой тип организации
является эволюционным тупиком, т. к. неклеточное строение не способствует дифференциации отдельных участков тела; кроме того, при поранении
будет страдать все содержимое клетки;
3) многоклеточность – наиболее удачный путь, получивший дальнейшее эволюционное развитие. Только благодаря ей стала возможной дифференциация отдельных участков тела, а также приспособление их к выполнению определенных функций.
Многоклеточные водоросли могут иметь нитчатую, разнонитчатую,
пластинчатую форму. Однако их вегетативное тело еще не дифференцировано на ткани. Водоросли живут в относительно стабильных и благоприятных условиях: элементы, необходимые для их питания и развития, находятся
непосредственно в воде и окружают их со всех сторон. Самый сложный уровень организации характерен для бурых водорослей, имеющих клетки, сходные с ситовидными элементами высших растений. Тип организации вегетативного тела, характерный для водорослей, называется талломом.
Важным событием в морфологической эволюции растительного мира
был выход растений на сушу, т. е. приспособление крупных многоклеточных форм к жизни в воздушно-почвенной среде, что означало возникновение высших растений. Предполагается, что толчком к выходу растений на сушу
послужило достаточное накопление в атмосфере свободного кислорода, а также усиление конкуренции в морях между организмами за источники питания и свободное место. Кроме того, немаловажное значение имело появление озонового слоя, предохраняющего наземные растения от губительных
С какими же трудностями сталкивается растение при переходе к наземному образу жизни? Главное – это проблема обезвоживания. Представьте, что произойдет с водорослью, если ее вынести из воды. Поэтому у высших растений появляются покровные ткани и кутикула, препятствующие излишнему испарению воды и защищающие от механических воздействий. Если в водной среде растение всасывало воду всей поверхностью, то на суше
появилась необходимость образования корнеподобных структур для извлечения воды из почвы и прикрепления к субстрату. Полученную из влажной
почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества нужно поднять на
высоту растения, поэтому появляются проводящие ткани.
Так как в воздушной среде резко возрастают механические нагрузки,
то возникает потребность образования механических тканей для поддержания тела растения. Необходимость газообмена, которая в наземных условиях
происходит с воздушной средой, а не с раствором, привела к образованию
устьиц, расположенных в эпидермисе. Для обеспечения процесса фотосинтеза потребовалось образование ассимиляционной ткани. Таким образом, наземные растения выработали различные ткани, а клетки, слагающие их, подверглись сильной дифференциации, в результате чего стали выполнять более
узкие функции лучше, чем недифференцированные клетки водорослей.
Источник
4.4.2. Ткани высших растений
Ткани – это устойчивые комплексы клеток, сходные по своему строению, происхождению и функциям. У прокариот и примитивных водорослей тканей нет. Клеточная дифференциация начинается у бурых водорослей и достигает максимума у покрытосеменных растений. Различают следующие основные группы тканей: образовательные, основные, проводящие, покровные, механические, выделительные.
4.4.3. Вегетативные органы цветковых растений. Корень
Орган – это часть тела, состоящая из различных тканей, имеющая определенную форму и выполняющая определенные функции. Вегетативные органы обеспечивают обмен веществ и рост растения. К ним относятся корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек.
Корень – орган растения, выполняющий функции закрепления растения в почве, почвенного питания водой и минеральными веществами, запасания органических веществ, вегетативного размножения подземными частями.
Корень является осевым органом с радиальной симметрией. Верхушка корня покрыта корневым чехликом , под которым находится образовательная ткань, обеспечивающая рост корня.
Разновидности корней: главный, боковые, придаточные . Совокупность всех корней одного растения образует корневую систему . Корневые системы двудольных растений, как правило, стержневые , корневые системы однодольных растений, как правило, мочковатые .
На продольном разрезе молодого корня видны 4 зоны:
– зона деления , образующая конус нарастания корня . Эта группа клеток образует клетки корневого чехлика и слизь, защищающие корень и облегчающие его продвижение в почве.
Зона роста – образована молодыми, растущими клетками. Здесь начинается формирование тканей корня:
– зона корневых волосков (зона всасывания) образована выростами клеток первичной, однослойной всасывающей ткани корня;
– зона проведения . Здесь формируются боковые корни и вторичная структура корня многолетних растений. У однолетних сохраняется только первичная структура корня.
Транспорт воды из почвы в корень происходит пассивно, благодаря разности осмотических давлений между цитоплазмой корневых волосков и водных растворов почвы. А эта разность давлений, в свою очередь, создается активно, за счет затраты энергии. Из клеток всасывающей зоны вода поднимается в проводящие элементы корня в результате роста осмотического давления. В сосудах корня давление поднимается до 3 атмосфер. Оно создано за счет затраты энергии растением. Вверх же по стеблю вода поднимается за счет испарения воды в листьях.
У многих растений встречаются видоизмененные корни: корнеплоды (у редиса, редьки, свеклы, и т.д.), корневые клубни (у георгина, батата). Корни многих растений вступают в симбиоз с грибами, образуя микоризы или грибокорни. Корни бобовых растений вступают в симбиоз с азотобактериями. В результате образуются клубеньки. Бактерии фиксируют атмосферный азот и обеспечивают им растения.
4.4.4. Побег
Побег – это стебель с расположенными на нем листьями и почками. Расположение почек и листьев на побеге бывает:
– супротивным – две почки выходят из одного узла;
– очередным – по одной почке в узле;
– мутовчатым – 3 и более почек в одном узле;
– спиральным – почки расположены по спирали.
Элементы побега формируются из общей верхушечной
образовательной ткани и обладают единой проводящей системой. Формирование побега относится к крупнейшим ароморфозам, обусловившим выход растений на сушу.
Почка – укороченный зачаточный побег – состоит из зачаточного стебля и зачаточных листьев (вегетативная почка) или зачаточных цветков (генеративная почка). Почки, несущие в себе и листья, и цветки, называются смешанными. Верхушечные почки обеспечивают рост побега в длину, боковые (пазушные) обеспечивают ветвление побега. Почки, образующиеся на листьях и в междоузлиях, называются придаточными. «Спящие почки » развиваются после отмирания вышележащих почек, повреждения растений. Эти почки обеспечивают восстановление растений. Почки могут быть защищены почечными чешуями и тогда их называют закрытыми. Почки без чешуй называются открытыми.
Стебель – осевой вегетативный орган с радиальной симметрией. Обладает верхушечным ростом. Главный стебель развивается из почечки зародыша семени. Функции стебля: опорная, проводящая, запасающая, фотосинтезирующая, рост и ветвление растения, вегетативное размножение.
Строение стебля. Стебель травянистых растений состоит из эпидермы и основной ткани – паренхимы . В ней располагаются проводящие сосудисто-волокнистые пучки, содержащие элементы ксилемы и флоэмы. В стеблях древесных растений ксилема и флоэма разделены камбием. Камбий – это образовательная ткань, обеспечивающая рост стебля в толщину. На поперечном срезе такого стебля видны: сердцевина, древесина с годичными кольцами, камбий, кора. Кора – это весь слой, расположенный кнаружи от камбия. Внутренний слой коры, прилегающий к камбию, образован лубом или флоэмой.
По характеру направления роста стебли делятся на прямостоячие (сосна), ползучие (огурец), цепляющиеся (чина луговая), лазающие (лианы), вьющиеся (вьюнок).
Видоизмененные стебли образуют корневища, клубни, луковицы.
Лист – это боковой орган растения, обладающий двусторонней симметрией и обеспечивающий функции фотосинтеза, транспирации и газообмена. Лист состоит из листовой пластинки и черешка. В зависимости от количества листовых пластинок листья бывают простыми (с одной листовой пластинкой на черешке) и сложными (с несколькими листовыми пластинками, имеющими собственные черешки). Форма листьев и их расположение на стебле, тип жилкования являются важными систематическими признаками. Листья, не имеющие черешка, называются сидячими. Листья с черешками – черешковыми.
Лист с обеих сторон покрыт эпидермисом. На нижней стороне листа находятся устьица, обеспечивающие газообмен и транспирацию. У водных растений устьица расположены на верхней стороне листа. Мякоть листа называется паренхимой или мезофиллом .
Скелет листа образован сосудисто-волокнистыми пучками и механической тканью. Через черешок проводящие элементы листа связаны со стеблем. По характеру расположения жилок встречаются листья с сетчатым, дуговым и параллельным жилкованием. Сетчатое жилкование наиболее характерно для двудольных растений, дуговое и параллельное – для однодольных.
Фотосинтез происходит в столбчатой и губчатой тканях паренхимы. Столбчатая ткань примыкает к верхней кожице, а губчатая – к нижней.
В зависимости от среды обитания у листьев возникли различные адаптации. У растений засушливых мест адаптации связаны с уменьшением испарения и накоплением запасов влаги. У растений влажных мест обитания адаптации связаны с увеличением транспирации.
В зависимости от характера адаптаций возникли видоизменения листьев: колючки (барбарис, кактус), усики (горох), ловчий аппарат (непентес), мясистые чешуи (лук), плотная кутикула (столетник).
Источник