Жизнедеятельность растений

Весь запас органических веществ, благодаря которому существует жизнь на Земле, создают зеленые растения и некоторые специализированные бактерии. Для этого им нужны вода, углекислый газ, минеральные компоненты и солнечный свет. Поскольку растения должны снабжаться этим постоянно, у них выработались специальные структуры.

Фотосинтез зеленых растений

Зеленые растения любых размеров – от микроскопических одноклеточных водорослей до стометровых деревьев – имеют, по крайней мере, две общие черты. Во-первых, их клетки окружены плотной оболочкой из целлюлозы. Толщина этих оболочек может быть менее 0,001 мм, но в целом они придают необходимую растению прочность. Во-вторых, все зеленые растения содержат пигмент хлорофилл, который обусловливает их окраску и необходим для осуществления фотосинтеза-процесса, позволяющего растениям самим синтезировать себе органические вещества.

Именно хлорофилл улавливает солнечную энергию, использующуюся в химических процессах создания питательных веществ. Даже растения, имеющие бурую или красную окраску (как, например, некоторые водоросли), содержат хлорофилл, хотя его зеленый цвет и маскируется цветом других пигментов. Лишь у немногих растений нет хлорофилла, и тогда они либо паразитируют на других растениях (например, повилика), либо вступают с ними в обоюдовыгодные отношения (симбиоз), как это наблюдается у грибов. Листья у растений-паразитов зачастую редуцированы до чешуи.

Хотя хлорофилл может содержаться в любой части растения, к фотосинтезу приспособлены листья и именно они особенно богаты этим пигментом. В ходе фотосинтеза солнечная энергия используется в растении для расщепления воды на кислород и водород. Кислород освобождается, а из водорода и углекислого газа атмосферы в результате ряда сложных химических реакций при участии ферментов образуются сахара (углеводы), которые могут быть основой для построения любого характерного для растений химического соединения.

Синтезированные в листьях органические вещества поступаю т в другие части растения по особой проводящей ткани, называемой флоэмой. Вытянутые, примыкающие одна к другой концами клетки флоэмы образуют как бы систему «вен», пронизывающих растение. Пограничные концевые участки клеточных оболочек имеют вид перфорированных перегородок и называются ситовидными пластинками. Через них проходят тяжи живой цитоплазмы, которые и участвуют в проведении питательных веществ.

Система водоснабжения растений

Вода в зеленых растениях движется по другой проводящей ткани – ксилеме, клетки которой образуют сосудистую систему, дополняющую систему клеток флоэмы. Ксилема-это длинные ряды клеток с прочными оболочками. Но это могут быть и широкие трубки, представляющие собой многоклеточные структуры. По ксилеме вода поднимается от корней в листья в результате совместного действия осмоса (особый тип диффузии) и капиллярности (подъем воды по очень тонким трубочкам). Таким образом, вода может доходить до вершин самых высоких деревьев.

Большинство растений, как водных, так и наземных, всю жизнь остается на одном месте, но некоторые микроскопические водоросли могут передвигаться в воде с помощью бичевидного жгутика или коротких ресничек. Растения устроены так, чтобы усваивать как можно больше солнечной энергии и выдерживать неблагоприятные воздействия среды. Водные растения гибки, как веревки, и не повреждаются текущей водой. Наземные растения так ориентируют свои листья, что их поверхность обычно повернута к солнцу. Корни наземных растений прочно закрепляются в почве. Внешний облик растений может заметно различаться в зависимости от условий окружающей среды. Так, растения, выросшие высоко в горах, кажутся на первый взгляд совершенно несхожими с представителями того же вида, развившимися на равнине.

Каждый растительный гормон действует на рост растений по-своему. Ауксин, например, способствует главным образом удлинению растительных клеток, но принимает участие и в укоренении растений, а также в противодействии абсцизовой кислоте в процессе так называемой «ампутации», когда растение прерывает связь с отмирающими листьями и зрелыми плодами еще задолго до того, как они опадут. Гиббереллин выполняет различные функции в растущем растении, но особенно известен своей способностью стимулировать рост побегов в длину у некоторых карликовых растений. Цитокинины играют важную роль в регуляции клеточного деления.

В отличие от животных растения не имеют нервной системы. Их рост регулируется только гормонами, или так называемыми ростовыми веществами. Эти вещества образуются преимущественно в активно растущих тканях, а свое действие оказывают в частях растения, несколько удаленных от мест их образования. Одни гормоны, как, например, ауксины, гиббередлины и цитокинины, ускоряют рост, другие – среди них наиболее распространена абсцизовая кислота – подавляют. Есть и такие вещества, которые влияют на созревание плодов.

Значение солнечного света для растений

Солнечный свет, необходимый для фотосинтеза растений, помогает и регуляции их роста. Растения, развивающиеся в темноте, обычно сильно вытянуты и имеют желтоватую окраску, поскольку в этом случае свет не разрушает ауксин, а хлорофилл не образуется. Фитохром, вещество чувствительное к свету, входит в состав физиологических «часов» растения, определяя его способность учитывать длину светового дня, а значит, и «следить» за временем года. С точки зрения экологии это очень важно, поскольку наилучшее время для цветения или высева семян варьирует в разных частях света.