Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Андерсон - Нова програма

§ 12. Біорізноманіття рослин

Що таке життєвий цикл, гаметофіт, спорофіт?

Які ви знаєте групи рослин?

Варто згадати, що, окрім одноклітинних еукаріотів, на планеті існують найрізноманітніші багатоклітинні еукаріотичні організми. Це, як відомо, рослини, тварини та гриби. Еволюція цих груп організмів, особливо рослин і тварин, відбувалася паралельно, але розглядати їх буде доречно окремо.

Особливості будови та життєдіяльності рослин. Нагадаємо особливості, що відрізняють клітини рослин від клітин інших багатоклітинних еукаріотів. Клітинна стінка містить полісахариди, насамперед целюлозу. Крохмаль слугує резервною речовиною. У цитоплазмі клітин є вакуоля з клітинним соком. У рослинних клітинах є пластиди. Одні з них - хлоропласти - містять хлорофіл. За участі цього пігменту в рослинах відбувається фотосинтез.

Тіла більшості рослин сформовані тканинами, що містять клітини різних типів. Виокремлюють кілька типів рослинних тканин (рис. 54). Клітини твірних тканин (меристема) здатні до поділу та перетворенння на клітини всіх інших тканин. Покривні тканини (епідерма, корок) захищають інші тканини від негативного впливу зовнішнього середовища й забезпечують зв’язок з ним. Провідні тканини (флоема й ксилема) відповідають за транспортування речовин в організмі. Клітини механічних тканин виконують опорну функцію. Основні тканини розташовані між іншими тканинами. Серед них - асиміляційна, що забезпечує фотосинтез. Рослини здатні до фотосинтезу, а тому мають вирішальне значення для існування життя на Землі, оскільки цей процес є основним джерелом органічних речовин. Кисень, що виділяється під час фотосинтезу потрібний для дихання й утворює озоновий шар планети.

Рис. 54. Тканини рослинного організму

Покривна тканина

Провідна тканина

Механічна тканина

Асиміляційна тканина

Поясніть взаємозв’язок будови та функцій тканин рослинного організму.

Вегетативні органи - корінь і пагін - забезпечують процеси обміну речовин, росту тощо. Генеративні органи - органи, за допомогою яких відбувається розмноження, - квітка та плід (рис.55).

Нестатеве розмноження відбувається з утворенням спор у спеціалізованих органах - спорангіях. Рослини також можуть розмножуватися вегетативними органами. Статеве розмноження відбувається за участі спеціалізованих клітин - гамет. У насінних рослин після запліднення формується насінина, що дозріває відкрито на лусках шишок у голонасінних рослин або захищена стінками плоду в покритонасінних рослин. Запліднення в покритонасінних відбувається всередині органа розмноження - квітки. У життєвому циклі рослин відбувається чергування статевого та нестатевого поколінь.

Еволюція рослин. Перші рослини з’явилися та розвивалися у воді. Такі водні автотрофні організми ми називаємо водоростями. Деякі з них - одноклітинні - ми розглянули раніше. Крім них існують багатоклітинні водорості, розміри яких можуть сягати десятків метрів. Існування у водному середовищі дозволяє запобігти пересиханню, унаслідок високої щільності вода підтримує тіло рослини, а також полегшує рух статевих клітин.

Із зростанням щільності життя у воді організми були змушені опановувати нове середовище існування - рослини вийшли на суходіл. Згідно із сучасними уявленнями, предками наземних рослин є зелені водорості. Одними з перших наземних рослин уважають риніофітів, у життєвому циклі яких переважав спорофіт. Ці рослини не мали виразного поділу тіла на органи, однак у них утворилися покривна й провідна тканини, що забезпечили їм захист від висихання в наземно-повітряному середовищі, а також транспортування поживних речовин. Подальше ускладнення будови органів і зміни в розмноженні призвели до появи наземних рослин, пристосованих до життя на суходолі.

Рис. 55. Особливості будови різних груп рослин

Поясніть відсутність органів у водоростей.

Чому в наземних рослин тіло поділене на органи?

Мохи стали розвиватися в напрямку переважання в життєвому циклі статевого покоління (гаметофіту), де спорофіт існує за рахунок гаметофіту (рис. 56). Так як у мохів немає коренів та провідних тканин, а запліднення залежить від наявності води, вони набули здатності пасивно всмоктувати воду, яку накопичують у водоносних клітинах.

Унаслідок подальшого пристосування до умов суходолу виникають папороті, хвощі і плауни. У них формується провідна тканина, великі пагони, а це збільшує площу поглинання сонячних променів і вуглекислого газу. Виникають корені, які не лише стали утримувати рослину в ґрунті, а й забезпечили ефективне всмоктування з неї води і мінеральних речовин. В життєвому циклі став переважати спорофіт, а гаметофіт редукувався до невеликої пластинки - заростка (рис. 57). В умовах суходолу це стало великою перевагою, тому що тканина гаметофіту дуже чутлива до нестачі вологи. Спорофіт стає самостійною рослиною та еволюціонував не лише в трав’янисті, але і в деревні форми - із давніх папоротеподібних рослин почали формуватися перші ліси на Землі. Але перепоною в опануванні більш посушливих місцин залишається залежність запліднення від наявності води.

Подальшим кроком в опануванні суходолу стало виникнення насінного розмноження, коли зародок захищений покривами та забезпечений поживними речовинами для розвитку і проростання - на планеті виникають голонасінні та покритонасінні рослини. В життєвому циклі цих рослин переважає спорофіт, а гаметофіт зазнав ще більшої редукції. Крім того, статеві клітини стали формуватися у внутрішніх тканинах рослин, тому водне середовище перестала грати роль необхідної умови для протікання статевого процесу (рис. 58).

Рис. 56. Життєвий цикл мохоподібних

Пригадайте й опишіть життєвий цикл моху Зозулин льон.

Рис. 57. Життєвий цикл папоротеподібних

Пригадайте й опишіть життєвий цикл папороті Щитник чоловічий.

У покритонасінних рослин пристосуванням до запилення і запліднення, яке підвищує можливості для перехресного запилення і, відповідно, комбінативной мінливості, стає квітка. Перевагою також є подвійне запліднення, яке відбувається в зав’язі квітки (згадайте його біологічне значення). Унаслідок дивергенції утворилися різноманітні квітки, які пристосовують рослину до різних способів запилення (за допомогою комах, вітру, води тощо). Ще один генеративний орган - плід, забезпечив захист насіння та його поширення. Всі ці особливості дозволили покритонасінних зайняти панівне становище в рослинному покриві Землі.

Роль рослин в екосистемах та значення в житті людини. Рослини, акумулюючи в органічних речовинах енергію Сонця, забезпечують життя всього живого на Землі. Вони відіграють провідну роль у колообігу багатьох хімічних елементів (Фосфору, Карбону тощо) і хімічних сполук (вода, кисень тощо). Рослини впливають на клімат, формують температурний режим планети. Кисень, що виділяють рослини під час фотосинтезу, використовується для дихання і захищає біосферу від ультрафіолетового проміння (рис. 59). Саме рослини є первинною трофічною ланкою в ланцюгах живлення. Корисні копалини, наприклад кам’яне та буре вугілля, торф, утворені з рослин. Рослини сприяють утворенню боліт (сфагнові мохи) та беруть участь у формуванні ґрунтів. У житті людини рослини відіграють значущу роль. Харчові культури, наприклад рис, квасолю та капусту, людина вживає в їжу. Такі рослини, як конюшина, тимофіївка, слугують кормом для свійських тварин. Також існують технічні та лікарські культури. Декоративні рослини вражають своєю різноманітністю.

Рис. 58. Життєвий цикл покритонасінних

Рис. 59. Тропічні ліси - легені планети

Висловіть судження про переваги покритонасінних рослин.

Створіть просвітницькі проекти для учнів молодших класів:

1. «Значення покритонасінних рослин у житті людини».

2. «Рослини та утворення корисних копалин».

3. «Лікарькі рослини України».

4. «Рослини Червоної книги України».

5. «Що я можу зробити для збереження рослинного світу».

1. Сформулюйте означення рослинного організму.

2. Які тканини рослинного організму вам відомі?

3. Схарактеризуйте будову покритонасінної рослини.

4. Які основні риси еволюції рослин?

5. Яка роль рослин у природі та їх значення в житті людини?