Розділ «Тема 22. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЦАРСТВА РОСЛИНИ»

Загальна характеристика царства Рослини

Ботаніка (від грец. бота не – трава, рослина) – наука про рослини. Ця наука вивчає видовий склад рослин, будову, розвиток, життєдіяльність, закономірності поширення рослинних організмів. "Батьком" ботаніки був Теофраст (III-IV ст. до н. є.), який описав близько 500 рослин і зробив спробу їх класифікувати. У процесі свого розвитку ботаніка диференціювалась на велику кількість окремих розділів, які тісно пов'язані між собою і, водночас, можуть розглядатися як самостійні ботанічні дисципліни: морфологія рослин, цитологія рослин, гістологія рослин, ембріологія рослин, генетика рослин, фізіологія рослин, систематика рослин, палеоботаніка, екологія рослин, альгологія, бріологія та ін.

Рослини – клітинні еукаріотичні організми, які здатні до автотрофного живлення та ведуть здебільшого прикріплений спосіб життя. Розміри рослин дуже різні: від одноклітинних мікроскопічних (більшість одноклітинних водоростей) до багатоклітинних гігантських дерев завтовшки 10-12 м (баобаб) і висотою 100- 155 м (секвойя).

Особливості будови рослин

• Молекулярний рівень організації рослин визначається складом і перетвореннями хімічних елементів, неорганічних та органічних молекул. Неорганічними речовинами, які в найбільшій кількості використовуються рослинами, є вода, мінеральні солі, кисень, вуглекислий газ. Надходять ці речовини до рослин в процесі живлення: вода, мінеральні солі – у процесі мінерального живлення через корінь; вуглекислий газ – завдяки повітряному живленню через листки і утворюється при диханні рослин; кисень – завдяки повітряному живленню через листки і утворюється при фотосинтезі. Вода бере участь у фотосинтезі, транспортуванні речовин, здійснює регуляцію температури тіла тощо. Вуглекислий газ використовується для фотосинтезу, а кисень – для розщеплення речовин і отримання енергії. З мінеральних солей найбільше значення для рослин мають солі Калію, Кальцію, Натрію, які використовуються рослинами для регуляції процесів і транспортування речовин. Найпоширенішою в рослинному світі групою органічних речовин є вуглеводи, які беруть участь майже в усіх процесах рослинних клітин і організму в цілому. У процесі фотосинтезу утворюється глюкоза, до складу клітинних оболонок входить целюлоза, про запас відкладається крохмаль. Жири є запасними речовинами, мають важливе значення в побудові клітинних оболонок та обміні речовин клітини, при розкладі жирів вивільняється необхідна для життєдіяльності організмів енергія. Білки беруть участь у побудові нових клітин, впливають на швидкість хімічних реакцій, регулюють процеси обміну речовин. Нуклеїновим кислотам належить провідна роль у зберіганні спадкової інформації та передачі її нащадкам.

Теофраст

• Клітинний рівень організації рослин, у зв'язку з особливостями життєвих функцій, має певні особливості. Головною характерною рисою рослин є їхня здатність до фотосинтезу, через що для них властиві пластиди (хлоро-, хромо- і лейкопласти), у яких утворюються та запасаються органічні речовини. А запасають і накопичують рослини переважно полісахарид крохмаль. Оскільки рослини ведуть нерухомий спосіб життя та мають великі розміри, їхні оболонки мають бути особливо міцними, тому їхня клітинна стінка побудована з целюлози. Велике значення для рослин має транспортування речовин, який поєднує органи рослини в єдиний організм, тому між клітинами є цитоплазматичні містки (плазмодесми). У рослинних клітин – великі вакуолі, оскільки беруть участь у здійсненні багатьох функцій організму: запасання речовин, зберігання продуктів виділення, регуляція вмісту води у цитоплазмі тощо.

Схематична будова рослинної клітини: 1– плазмодесми; 2 – клітинна стінка з целюлози; З – плазматична мембрана; 4 – цитоскелет; 5 – цитоплазма; 6 – хлоропласт; 7 – рибосоми; 8 – включення з крохмалю; 9 – апарат Гольджі; 10 – лізосома; 11 – мітохондрія; 12 – вакуоля з клітинним соком; 13 – гладка ЕПС; 14 – пероксісома; 15 – шорстка ЕПС; 16 – ядро.

• На тканинному рівні в багатоклітинних рослин мажуть бути такі тканини, як твірні, покривні, механічні, провідні, основні Іноді виділяють секреторні тканини.

• На рівні органів рослини, на відміну від тварин, утворюють нові органи упродовж усього життя. Орган – це частина організму, яка мас притаманну їй будову, займає певне положення і виконує певні функції. Органи формуються у вищих рослин і поділяються на вегетативні та генеративні. Вегетативні органи – органи, які виконують основні життєві функції. Такими органами у вищих рослин є корінь та пагін. Вони забезпечують ріст, живлення, фотосинтез, дихання, транспортування речовин тощо. При зміні функції змінюються й вегетативні органи, утворюючи видозміни. Наприклад, пагони в картоплі видозмінюються в бульби, а в суниць – у вуса для вегетативного розмноження. Генеративні органи – органи, які виконують функцію формування зачатків нового покоління, їх захисту та розселення. Прикладом таких органів є шишка з насінням у сосни чи ялини, квітка, насінина й плід у таких квіткових рослин, як вишня чи яблуня.

• На організмовому рівні більшість рослин характеризується сильним розчленуванням тіла, що обумовлено типом живлення, яке здійснюється за допомогою фотосинтезуючих пігментів: хлорофілів, каротиноїдів, фікобілінів.

Особливості процесів життєдіяльності рослин

• Живлення в рослин фотоавтотрофне, яке забезпечує утворення вуглеводів з неорганічних речовин за рахунок використання сонячної енергії. Для деяких рослин (наприклад, петрів хрест) характерний гетеротрофний тип живлення. Рослинам притаманне також мінеральне живлення, яке забезпечує надходження води й мінеральних сполук.

• Дихання у рослин аеробне, їм потрібен кисень, який є акцептором електронів. Вони отримують його з атмосфери або з води, де він міститься в розчиненому стані.

• Виділення у рослин часто здійснюється клітинами й тканинами, які нічим не відрізняються від інших клітин, і спеціальних екскреторних органів у них немає. Продуктів виділення небагато і їх класифікують на дві групи: зовнішні (наприклад, леткі речовини листків) та внутрішні (наприклад, воски).

• Подразливість у формі тропізмів і настій. Тропізми – ростові рухи в тому напрямку, який визначається однобічним впливом певного чинника середовища. Ці рухи можуть бути спрямовані у напрямку до подразника (наприклад, рух кошиків соняшнику у бік до сонця) або від нього (наприклад, ріст коренів плюща в напрямку, протилежному до світла). Результатом таких рухів є те, що рослина займає в просторі якнайсприятливіше місце й уникає всього небезпечного для її життя. Настії – ростові рухи в тому напрямку, який визначається внутрішніми чинниками, а зовнішні впливи лише зумовлюють їхнє виникнення. Такі рухи обумовлені нерівномірним ростом нижньої та верхньої частини листка, пелюсток. їх можна спостерігати протягом доби, коли світло періодично змінюється темрявою. Квіти кульбаби, латаття білого на ніч закриваються, а вранці розкриваються. А в матіоли й тютюну запашного навпаки, квітки на світлі закриваються, а за зменшення освітлення – розкриваються.

• Рух як активне переміщення тіла в просторі відсутній. Більшості рослин властива прикріпленість до субстрату (у зв'язку з наявністю жорсткої клітинної стінки). Усю різноманітність рухових рослинних реакцій поділяють на пасивні та активні рухи. Пасивні рухи виникають під впливом вітру, течій води тощо (наприклад, перельоти насіння кульбаби). Активні рухи (наприклад, повернення листків до світла) пов'язані з ростом (ростові рухи) або зміною тиску всередині клітин (скоротливі рухи). Рухи в рослин забезпечують найкраще їх розташування у просторі, розмноження, захист від ворогів, поширення плодів і насіння тощо.

• Ріст необмежений і здійснюється упродовж всього життя (освоєння зовнішнього середовища може здійснюватися лише шляхом росту). Завдяки росту рослини реагують на зміну умов довкілля, формують значну листкову поверхню для фотосинтезу та розгалужену кореневу систему для поглинання води й мінеральних солей. У рослин, на відміну від тварин, ріст відбувається лише в ділянках з твірною тканиною. Відповідно до місць розміщення твірної тканини розрізняють три типи росту: верхівковий, бічний та вставний. Верхівковий ріст – це ріст коренів і пагонів у довжину, який здійснюється завдяки поділу і росту клітин верхівкової твірної тканини. Потовщення стебла та кореня, або бічний ріст, відбувається за участю бічної твірної тканини. І вставний ріст – це ріст пагонів у довжину в ділянках зі вставною твірною тканиною, наприклад у міжвузлях пшениці, жита. Ріст рослин проходить нерівномірно. Період активного росту змінюється періодом його сповільнення. За періодичністю ріст рослин може бути безперервним та періодичним. При безперервному рості розміри рослини постійно збільшуються (наприклад, в однорічних рослин), а за періодичного періоди росту чергуються із періодами спокою, коли ріст рослин припиняється (наприклад, у дерев помірного клімату).

• Розвиток супроводжується чергуванням двох поколінь: статевого (гаметофіта) і нестатевого (спорофіта). У життєвому циклі під час чергування поколінь пануючим (переважаючим) поколінням є покоління, представлене фотосинтезуючим організмом, що, як правило, довго живе.