Основные процессы жизнедеятельности растений

На этой странице Вы узнаете:

• Что заставляет растения становиться хищниками или паразитами?
• Почему перевёрнутое семя всегда вырастает корнем вниз, а листьями вверх?
• Почему осенью с деревьев опадают листья?

Вам знакома игра “Plants vs zombies”? Сложно в это поверить, но в жизни растения тоже способны к движению и даже охоте! О том, чем живут растительные организмы, мы подробнее узнаем в этой статье.

Питание

Большинство растений – автотрофы. Они самостоятельные ребята, которые могут сами себя прокормить при помощи фотосинтеза. 

Однако, существуют и гетеротрофные растения-паразиты. Обычно это низкорослые травы или лианы, которые недостаточно высокие для того, чтобы улавливать достаточное количество солнечных лучей. Поэтому они паразитируют на более приспособленных растениях и питаются чужими органическими веществами. 

К таким растениям относится, например, петров крест. Он поселяется на корнях древесных растений и питается ими. Растение совсем не фотосинтезирует, поэтому ему не нужны хлоропласты.

Что заставляет растения становиться хищниками или паразитами? Если живешь в почве, бедной минеральными элементами, то приходится добывать их по-другому. Например, питаться мелкими беспозвоночными животными или паразитировать на них. Клетки животных организмов богаты белком, который содержит много азота, полезного для растений. У растений-охотников развиваются различные приспособления для ловли добычи: например, листья-ловушки и листья-липучки.  Лист венериной мухоловки Тип питания таких растений называется “миксотрофным” – это “микс” из автотрофного и гетеротрофного типов поглощения веществ. Органические вещества хищники синтезируют сами, а минеральные добывают при расщеплении белков добычи.

Фотосинтез

Фотосинтез – процесс синтеза углеводов из воды и углекислого газа, происходящий с использованием энергии солнечных лучей.

Фотосинтез протекает под действием света в хлоропластах клеток листа.

Хлоропласты – двумембранные органоиды, имеющие в составе белок хлорофилл. 

Условно весь процесс можно разделить на 

• светозависимую 
• и светонезависимую фазу (из названий понимаем, что для первой фазы необходима энергия солнечных лучей, а для второй – нет).

Механизм фотосинтеза (нужно нарисовать)

Светозависимая фаза протекает на мембранах тилакоидов и начинается с возбуждения электрона в молекуле хлорофилла – ему передаёт энергию солнечный свет. 

Параллельно с этим происходит фотолиз воды.

Фотолиз воды – разрушение её молекулы с образованием ионов Н⁺ и ОН^—. 

Из гидроксильной (ОН^—) группы затем образуется кислород – побочный продукт фотосинтеза, который удаляется из листа через устьица. Ионы водорода же связываются переносчиками НАДФ. 

Важно запомнить! Кислород – побочный продукт фотосинтеза.

В эту же фазу на тилакоидах образуются молекулы АТФ, аккумулирующие в своих макроэргических связях энергию – она еще пригодится для темновой фазы фотосинтеза.

Светонезависимая фаза протекает в строме (гелеобразной внутренней среде) хлоропласта. Происходит фиксация углекислого газа из воздуха и его связывание. Об устройстве хлоропласта можете узнать в статье “Классификация растений в ЕГЭ”.

В результате нескольких химических реакций из водорода, доставленного НАДФ, и углекислого газа образуется глюкоза и вода. Образовавшаяся глюкоза в цитоплазме поликонденсируется и образует крахмальные зёрна.

Поликонденсация – образование полимеров органических веществ из мономеров с выделением воды как побочного продукта.

Важно знать! Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид: СО2 + Н2О → C6H12O6; n C6H12O6 → (-C6H11O5-)n.

Дыхание

Как и другие эукариотические организмы, растения дышат кислородом и в процессе дыхания выделяют углекислый газ и воду. Получается, дыхание и фотосинтез – взаимообратные процессы. 

Дыхание растений осуществляется в 2 последовательных этапа:

• Сначала кислород поглощается из воздуха через устьица и поступает в клетки. Там он транспортируется к митохондриям – энергетическим станциям клетки.

• В митохондриях и происходит кислородный этап обмена веществ у аэробов – организмов, в процессе жизнедеятельности потребляющих кислород. 

Митохондрии – двумембранные органоиды, обеспечивающие окисление питательных веществ и аккумулирующие выделяющуюся при этом энергию в макроэргических связях молекул АТФ – аденозинтрифосфата. 

Важно знать! Биологическая роль дыхания состоит вовсе не в поглощении и выделении каких-либо газов, а именно в окислении веществ и получении большого количества энергии.  В бескислородном этапе окисления 1 молекулы глюкозы выделяется только 2 молекулы АТФ, а в кислородном – целых 36, это наглядно иллюстрирует преимущество аэробного типа метаболизма.

Рост и развитие

Рост растительных организмов осуществляется за счёт деления недифференцированных клеток образовательной ткани – меристемы, которая находится на верхушке побега, между ксилемой и флоэмой стебля и в основаниях междоузлий. 

В зависимости от расположения задействованной в процессе роста образовательной ткани, различают рост 

• верхушечный, 
• боковой 
• и вставочный.

Рост у растений, в отличие от животных, неограниченный – организм может увеличиваться в размерах и “достраивать” новые структуры до момента своей биологической смерти.

Движение

В отличие от животных организмов, растения не способны к активному перемещению в пространстве, однако они могут осуществлять незначительные движения. К ним относятся тропизмы и настии.

Тропизмы – медленные и постепенные ростовые движения растений, вызываемые односторонне действующим раздражителем. 

Таким раздражителем может служить солнечный свет, реакция на него будет называться “фототропизмом”. Различают положительный (например, поворот листовых пластинок к солнцу) и отрицательный (от солнца) фототропизмы. 

Почему перевёрнутое семя всегда вырастает корнем вниз, а листьями вверх? Ответ прост: проявляется геотропизм – рост корня по направлению к центру Земли, а побега – от центра планеты. Раздражителем в этом случае выступает земное притяжение. Именно за счёт этого явления, хаотично брошенное в субстрат семя всегда прорастает побегом “вверх”, а корнем – “вниз”. Положительный фототропизм

Настии – более резкие и быстрые, чем тропизмы, (но не ростовые!) движения, вызываемые также внешними раздражителями. 

Примеры настий в природе: открытие и закрытие цветков при температурных изменениях, реакция на наступление темноты, складывание листочков мимозы в ответ на прикосновение.

Транспорт веществ

Транспорт соков по организму у высших сосудистых растений осуществляют настоящие проводящие ткани, к ним относятся ксилема и флоэма. Подробнее о проводящих тканях читайте в статье “Ткани растений. Органы растений Ч1”.

Как вода из почвы “засасывается” в стебель против силы притяжения? 1. Осмотическое давление (или по-другому корневое давление) Восходящий ток веществ обусловлен отрицательным осмотическим давлением в клетках. Оно возникает за счёт того, что в клетках корневых волосков концентрация веществ выше, чем в почве. Вода беспрепятственно проходит через мембраны клеток и передается в сосуды проводящей зоны корня.  Корневое давление 2. Транспирация Еще одним важным механизмом является транспирация , которая появляется в результате постоянного испарения влаги с поверхности листа и, как следствие, постоянного её недостатка в клетках растения.

Листопад

Осенью укорачивается световой день, и в листах начинают накапливаться другие пигменты – каротиноиды, что приводит к превращению хлоропластов в хромопласты. Начинается листопад.

Листопад – процесс опадания состарившихся листьев, предшествующий зимовке лиственных растений.

Обычно листопад начинается с похолоданием – в замерзшей почве гораздо меньше усваиваемой растениями влаги, поэтому корневое давление уже не может обеспечить организм водой до полного насыщения. 

Почему осенью с деревьев опадают листья? 1. Задолго до опадания листа в его основании закладывается слой пробки. Он формирует будущий листовой рубец.  2. Снаружи от него образуется отделительный слой. Клетки этого слоя ослизняются, что приводит к нарушению связи между листом и стеблем.  3. Тургорное давление в клетках падает, они высыхают.  4. Достаточно слабого ветра, и лист полностью отделяется от стебля и падает под тяжестью своей собственной пластинки.  5. Ранка затягивается пробкой, образуя листовой рубец. Отделение листа от ветки

Значение листопада: 

• вместе с листьями из организма удаляются токсичные вещества, накопленные за год, 
• уменьшается масса кроны, что защищает растение от излома при выпадении снега. 

Вегетативное размножение

Вегетативное размножение осуществляется с помощью вегетативных органов. 

При таком размножении за короткое время образуется сразу большое количество особей с одинаковым генотипом и фенотипом, что очень выгодно в неменяющихся условиях среды, к которым организм и так хорошо приспособлен. 

Вегетативное размножение может происходить с помощью 

• листовых (как у комнатных растений), 
• стеблевых или корневых (как у кустарников) черенков, 
• ползучих побегов (усов) – так размножаются, например, клубника и луговой чай.

Усы (наземные столоны) – это недолговечные ползучие побеги. 

Верхушечная почка такого столона, загибаясь вверх, даёт розетку листьев, которая легко укореняется, после чего столоны разрушаются.

Если побег, например, смородины, прижать к земле, он даст придаточные корни и побеги из придаточных почек. Такие побеги будут называться отводками, и они тоже могут являться органами вегетативного размножения.

Отводки характерны для кустарниковых растений, таких, как упомянутая выше смородина или крыжовник. Многие кустарники (малина, вишня, сирень) вегетативно размножаются с помощью корневых отпрысков.

Фактчек:

• Растения питаются автотрофно.
• Фотосинтез протекает под действием света в хлоропластах клеток листа – двумембранных органоидах, имеющих в составе белок хлорофилл.
• Как и другие эукариотические организмы, растения дышат кислородом и в процессе дыхания выделяют углекислый газ и воду.
• Транспорт соков по организму у высших сосудистых растений осуществляют настоящие проводящие ткани, к ним относятся ксилема и флоэма.
• В отличие от животных организмов, растения не способны к активному перемещению в пространстве, однако они могут осуществлять незначительные движения. К ним относятся тропизмы и настии.

Проверь себя:

Задание 1.
Побочным продуктом поликонденсации является…

1. вода
2. кислород
3. углекислый газ
4. биополимер

Задание 2.
Фотолиз воды происходит…

1. в светозависимую фазу фотосинтеза
2. в светонезависимую фазу фотосинтеза

Задание 3.
По типу питания растения являются…

1. фототрофами
2. хемотрофами
3. осмотрофами
4. фаготрофами

Задание 4.
Вегетативное размножение осуществляется…

1. спорами
2. гаметами
3. спорангиями или гаметангиями
4. корневыми отпрысками

Задание 5. 
Медленные и постепенные ростовые движения корня под действием земного притяжения называются…

1. положительным геотропизмом
2. отрицательным геотропизмом
3. фототропизмом
4. настическими

Ответы: 1 – 1; 2 – 1; 3 – 1; 4 – 4; 5 – 1.