почему растения растут всю жизнь
§ 24. Рост и развитие — свойства живых организмов
Вспомните
В отличие от неживых тел, организмы в течение жизни растут и развиваются. Мы наблюдаем, как вырастают из почек ранней весной побеги, развертываются и растут листья, появляются цветки, которые со временем превращаются в плоды. Часто удивляемся, как быстро растут щенки, котята. Птенцы превращаются во взрослых птиц, а личинки и куколки — в насекомых. Развитие организма от оплодотворения (образования зиготы) до естественной смерти называют индивидуальным развитием.
Рост — это увеличение массы и размеров организма. Растения растут всю жизнь. Само название «растение» происходит от слова «расти». О возрасте дерева мы можем узнать по кольцам на его спиле. Для этого нужно подсчитать число годичных колец (рис. 69). Определить возраст рыбы можно по чешуе, в которой каждый год образуется новый слой.
Рис 69. Годичные кольца на спиле дерева
Для животных характерна неодинаковая скорость роста, неравномерность его, вследствие чего пропорции тела с возрастом меняются. Определенная периодичность роста наблюдается у многих животных в зависимости от времени года, когда меняются условия их питания. У рыб замедление роста происходит осенью и зимой, а ускорение — весной и летом. То же наблюдается у крупного рогатого скота и лошадей.
В отличие от растений, большинство животных и человек растут до определенного возраста, затем их рост замедляется и приостанавливается. Скорость роста особенно велика в начальный период жизни организмов. Познакомимся подробнее с ростом и развитием растений. Растение растет как в длину, так и в толщину. Рост в длину происходит обычно в хушках побегов и корней, где расположены клетки образовательной ткани.
Причина роста растений — деление и рост клеток. Именно с деления клеток образовательной ткани начинается рост. Если обрезать верхушки корня и молодых побегов, то это приведет к прекращению их роста и образованию боковых корней и побегов. Вот почему у рассады капусты, томатов и других культурных растений прищипывают кончик корня во время пересадки в открытый грунт. Это увеличивает площадь корневого питания растений и повышает урожай. Ежегодная обрезка деревьев и кустарников также способствует образованию боковых побегов и позволяет управлять ростом растений. Рост большинства растений происходит периодически: период активного роста весной и летом сменяется затуханием процессов роста осенью.
У всех организмов в течение жизни происходят необратимые изменения: увеличиваются размеры, масса, появляются новые органы, то есть происходит развитие. У цветкового растения развитие начинается с момента оплодотворения, формирования различных тканей и органов, образования семян, их прорастания и до образования новых семян.
Есть растения, которые проходят все эти этапы в течение одного года. После образования новых семян эти растения погибают. Такие растения называют однолетними. У других растений семена образуются только на второй год жизни, поэтому их называют двулетними. Большинство цветковых растений образует семена ежегодно в течение многих лет. Такие растения называют многолетними.
Рост организма меняет его свойства и вызывает качественные изменения — развитие.
Ответьте на вопросы
Новые понятия
Рост. Индивидуальное развитие.
Подумайте!
Почему рост и развитие взаимосвязаны?
Моя лаборатория
Зимой у растений умеренных широт наблюдается период покоя.
Покой растений — такое состояние, при котором почти полностью приостанавливается рост и резко снижается интенсивность обмена веществ. В состоянии покоя могут находиться целые растения, их семена, споры, почки, клубни, луковицы, корневища и др. Растения умеренных широт начинают подготовку к состоянию покоя еще с осени. В этот период резко снижается скорость роста, замедляется процесс дыхания (в 100—400 раз слабее, чем летом), усиливается отложение запасных веществ. Листопадные породы сбрасывают листья, а иногда и целые листоносные ветки.
Продолжительный покой семян растений обеспечивает их длительную сохранность без прорастания. У тополя, ивы — несколько недель, у бобовых — 50—150 лет, а у индийского лотоса семена не теряют всхожесть даже в течение 400 лет.
В период покоя покоящиеся органы трудно пробудить. Например, только что убранные с поля клубни картофеля не будут сразу прорастать в теплом и влажном песке. Но к весне у них появятся ростки, и этот процесс уже трудно будет задержать.
В то же время разработаны различные способы искусственного выведения органов растения из состояния покоя. Например, для получения цветов в зимнее время применяют метод «теплых ванн». Растения сирени с цветочными почками вместе с корневой системой погружают в воду с температурой 30—35 °С на 10-12 ч. Примерно через три недели у сирени распускаются листья и цветочные почки.
Сложные циклы развития имеют насекомые. Прежде чем превратиться во взрослых особей, они проходят несколько стадий. Например, перестройкой всего организма сопровождается развитие бабочки. Из отложенного бабочкой яйца выходит личинка (гусеница). Она не похожа на взрослое насекомое. Личинка питается и растет. Достигнув определенных размеров, личинка превращается в куколку. В неподвижной куколке происходят сложные процессы перестройки личиночных органов в органы взрослой бабочки (рис. 70, а).
Развитие, при котором насекомое проходит четыре стадии: яйцо — личинка — куколка — взрослое насекомое, называют развитием с полным превращением. Так развиваются жуки, бабочки, блохи, комары, мухи, пчелы, осы, муравьи и некоторые другие насекомые.
Тараканы, саранча и клопы развиваются по-другому. У этих насекомых из яйца выходит личинка, которая по внешнему строению, образу жизни и питанию похожа на взрослое насекомое. Усиленно питаясь, личинка растет. Периодически она линяет и становится все более похожей на взрослое насекомое. При этом куколка не образуется. Развитие, при котором насекомое проходит три стадии: яйцо — личинка — взрослое насекомое, называют развитием с неполным превращением (рис. 70, б).
Выводы к главе 4
Размножение — воспроизведение себе подобных организмов — основное свойство всего живого. Оно способствует увеличению числа особей, расселению организмов и освоению ими новых территорий. Различают бесполое и половое размножение.
Бесполое размножение осуществляется делением, спорами и вегетативными органами. При бесполом размножении сохраняется наибольшее сходство потомства с родительской особью. При этом новые организмы наследуют признаки материнского организма.
Половое размножение — размножение, в основе которого лежит оплодотворение — слияние мужской и женской половых клеток. При половом размножении развитие нового организма начинается с развития оплодотворенной яйцеклетки — зиготы.
В результате полового размножения образуется потомство, сочетающее в себе свойства двух разных организмов. Поэтому при половом размножении появляются организмы с новыми признаками. Они, как правило, более жизнеспособны и лучше приспособлены к условиям существования.
Рост — увеличение массы и размеров организма — одна из особенностей всех живых организмов. Растения растут в течение всей жизни. Характер роста у животных различен.
Индивидуальное развитие — развитие организма от зарождения (зиготы) до естественной смерти.
Покой — приспособление организмов к перенесению неблагоприятных условий. В состоянии покоя у организмов приостанавливается рост, уменьшается содержание воды в клетках, замедляются процессы жизнедеятельности.
Как растут и развиваются растения?
На Земле существует большое количество разных растений. Это водоросли, травы, кустарники, деревья. Водоросли относятся к низшим растениям. Все остальные считаются высшими — у них есть корни, стебли, листья. В основном это наземные растения.
Растения — это неотъемлемая и важная часть живого мира. Они окружают нас повсюду и дают питание всем животным. Человеку они также предоставляют все необходимое для жизни: кислород, пищу, строительные материалы, одежду. Только растения способны создавать органические вещества из углекислого газа и воды с помощью световой энергии. А еще они забирают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород, необходимый нам для дыхания. Благодаря растениям кислород в воздухе никогда не заканчивается. Поэтому растительный мир Земли часто называют легкими нашей планеты.
Мало кто знает, что растения тоже дышат, питаются, чувствуют, двигаются. И в мире растений также ведется напряженная борьба за существование. И сегодня, несмотря на огромный объем знаний, удивительный мир растений хранит еще много тайн и загадок.
Как растут бананы?
Растения — это живые организмы, которые образованы множеством маленьких растительных клеток. Они во многом схожи с животными клетками, но имеют и существенные отличия.
Так, растительная клетка, в отличие от животной, ограничена прочной клеточной стенкой, состоящей из целлюлозы. В растительных клетках также имеются органеллы — лейкопласты, хлоропласта и хромопласты, которых нет в животных клетках. Эти крупные тельца, хорошо видимые под световым микроскопом, называют пластидами. Пластиды каждого типа имеют свое строение и выполняют определенные задачи.
Лейкопласты находятся в клетках неокрашенных частей растений (плодов, семян, корней). В них откладывается крахмал, запасаются белки, а иногда и жиры. На свету лейкопласты превращаются в хлоропласты. Так, позеленение на свету клубней картофеля вызывается перестройкой их лейкопластов в хлоропласты.
Хромопласты находятся в клетках плодов, корнеплодов и цветков и придают им красную, желтую или оранжевую окраску. Яркая окраска цветков привлекает насекомых-опылителей, а плодов — животных и птиц, способствующих распространению семян. Они обладают цветовым зрением и хорошо видят яркие цвета. Хромопласты — это конечный этап развития пластид; в них могут превращаться лейкопласты и хлоропласты, тогда как сами хромопласты в другие виды пластид превращаться не могут.
Растения, как правило, неподвижны. Часть пищи для поддержания жизнедеятельности и строительства собственного тела они получают из земли с водой при помощи своих корней. Также растения умеют эффективно использовать солнечную энергию. Для этого в них имеется особое вещество — хлорофилл.
Как и практически все живые организмы, растения круглые сутки нуждаются в кислороде. Днем они используют «свой» кислород, полученный в результате фотосинтеза, а ночью — добывают его из воздуха. Однако в целом растения используют кислорода меньше, чем выделяют.
Что такое фотосинтез?
В процессе фотосинтеза растения поглощают из атмосферы углекислый газ, а из почвы — воду, затем с помощью солнечной энергии образуют органические вещества (сахара) и выделяют кислород. Это единственный процесс на Земле, в ходе которого световая энергия солнца способна накапливаться и храниться в первичном органическом веществе. Это вещество используют травоядные животные, а через них — и хищные. Значит, вся пища на нашей планете образуется благодаря фотосинтезу. Таким образом, фотосинтез является основой жизни на Земле. Все дальнейшие превращения веществ и энергии в растениях и животных представляют собой перестройки, перекомбинации и переносы вещества и энергии первичных продуктов фотосинтеза.
Как же происходит фотосинтез? Хлоропласта, находящиеся в растительных клетках, содержат хлорофилл. Он поглощает энергию солнечных лучей. Через маленькие отверстия — устьица — в листья проникает углекислый газ. Корни поглощают из почвы воду, и по стеблю она доходит до листьев. Энергия солнца превращает воду и углекислый газ в сахар и кислород.
Жизненный цикл растений
Жизненный цикл растений представляет собой чередование бесполого поколения — спорофита и полового поколения — гаметофита. Обычное растение, состоящее из корня, стебля, листьев, цветка, — это спорофит.
Растения, имеющие цветки, называются цветковыми. Зеленые чашелистики и венчик из лепестков цветка служат защитой для тычинок и пестика. Тычинки — мужские части цветка, а пестик — женская. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Тычинки вырабатывают пыльцу, она по столбику попадает в завязь, где происходит оплодотворение и образуется семечко. Из завязи образуется плод, который одновременно защищает семя и позволяет ему распространяться.
У цветковых, или покрытосеменных, растений гаметофит находится в завязи цветка. Женский гаметофит представлен зародышевым мешком, в котором находится яйцеклетка. Мужской гаметофит образуется при прорастании пыльцы. Он состоит из одной вегетативной и одной генеративной клеток — спермиев. Когда два спермин из пыльцевого зерна (мужского гаметофита) прорастают до зародышевого мешка (женского гаметофита), образуется эндосперм. Один спермий оплодотворяет яйцеклетку, при этом образуется зигота, а второй сливается с центральной клеткой зародышевого мешка, создавая первичную клетку эндосперма, которая развивается в эндосперм. Такой процесс называется двойным оплодотворением. Оплодотворением яйцеклетка дает начало новому поколению растения — спорофиту.
Голосеменные растения, как, например, папоротники, размножаются спорами. То, что мы считаем листьями папоротника, на самом деле побеги, которые называют вайи. На нижней стороне каждой вайи можно заметить маленькие округлые образования, под которыми кучками располагаются спорангии, содержащие споры. Зрелые споры высыпаются и разносятся ветром. Из споры вырастает крошечное растеньице, которое выглядит как сердцевидная пластинка. Это заросток, являющийся гаметофитом, в котором развиваются половые клетки — сперматозоиды и яйцеклетки. После слияния половых клеток образуется одна клетка — зигота. Из нее развивается новый спорофит, который вырастает во взрослое растение — зрелый спорофит, то есть папоротник.
Что заставляет растения расти?
Ботаника Начало
Как растут растения?Удивительно, но в общем жизнь растений очень похожа на то, как растут люди. Все, вплоть до полового размножения для многих видов растений.
Как растения растут. Как это может быть изменено
Как растения растут. Как это может быть изменено
Подобно тому, как люди имеют существенные потребности для выживания, все растения требуют несколько основных элементов, чтобы расти и процветать, в том числе …
Сколько растению нужно каждого элемента изначально зависит от исходной среды обитания растения. Например, растения тропического леса, которое требует постоянно влажных и теплых условий могли бы, очевидно, не выжить в пустыне.
Но по человеческому желанию, способность растения, не должна полностью зависеть от природы. Органические фермеры, садоводы, ученые и исследователи «изменили» характеристики многих необходимых растений для того, чтобы дать им возможность развиваться и в других средах.
Продолжая пример растений тропического леса, если фермер замечает, что одну растению для урожая не нужно столь много воды, чтобы расти и плодоносить, он может начать перекрестно опылять это растение с другим растением с необходимыми качествами, в попытке начать новую «линию» (так называемую «разновидность» ) для создания более устойчивых растений тропических лесов. С течением времени и постоянного перекрестного опыления все больше и больше становится толерантных растений, таким образом растения тропического леса могут «научиться» выживать в условиях, которые значительно отличаются от своих родных земель.
Это намеренное перекрестное опыление может применяться к любой характеристике растения … от резистентности ( грубо говоря иммунитету растения,) цвета цветов, вкуса плодов и глубиной корневого слоя.
Теперь давайте перейдем к тому, что происходит внутри и между растениями. Что позволяет им расти, процветать и размножаться …
Как выращивать растения? От опыления к опылению: Жизненный цикл
Рискуем чрезмерного упростить, семь этапов цикла выращивания растений являются основными …
1. Опыление
В то время как некоторые растения могут размножаться бесполым (например, посадить срезку корня или стволовую резку, и новое растение получится), большинство растений размножаются половым путем посредством опыления.
2. Оплодотворение
У некоторых видов растений, когда зерно пыльцы, содержащая гаметы вступает в контакт с женской частью цветка ( пестиком), зерна пыльцы проходит по трубке вниз в попытке достичь яйцеклетку растения.
У некоторых растений, пыльца может проходить по трубке до 40 см! Когда это произойдет, гамета пройдет через пыльцевую трубку, достигнет яйцеклетки и произойдет оплодотворение яйцеклетку.
У других типов растений, женские части содержат водянистые жидкости, через которую жгутиконосная сперма проплывает путь к оплодотворению яйцеклеток.
3. Семя Формирование
Образование семян начинается внутри материнского растения или части растения. Затем оно продолжает свой рост внутри плода в некоторых типах растений (покрытосеменных) или в открытом на околоцветнике в других типах (голосеменные).
4. Распространение семян
После того, как плод растения созрел или плод раскрылся, его семена разносятся ветром, водой, животными или насекомых в то время, когда условия идеально подходят для семян растений, чтобы прорасти и расти.
5. Всхожесть
Прорастание происходит, когда растение прорастает из семени и начинает расти, производя его знакомые части, включая корни, стебли и листья.Прорастание происходит после того, как семя растения приземлилось на землю или было втоптано в землю или засыпана в окружающей среде (то есть почвой).
6. Продолжение роста
7. Опыление
После того, как растение выросло и стало зрелым, она производит свои собственные цветы для опыления и оплодотворения. Пусть круг жизни продолжается вечно!
Bio-Lessons
Образовательный сайт по биологии
Рост и развитие растения
Рост и развитие растения обеспечивается за счет деления клеток. Изменение массы, размера и объема проростка семени можно наблюдать при его прорастании.
Рост растений. Вспомните строение клеток и тип тканей верхушечной почки и зоны деления корня. Как вы помните, там расположена образовательная ткань. Благодаря непрерывному делению ее клеток происходит рост корней и побегов. Рост растений связан с размножением — увеличением количества клеток и с перераспределением веществ, входящих в состав растения. На свету благодаря фотосинтезу рост зеленых растений обычно приводит к увеличению массы тела, так как накопление органических веществ преобладает над расходом их на дыхание. В темноте рост зеленых растений происходит благодаря имеющимся органическим веществам при одновременной трате их на процесс дыхания.
При изучении корня, стебля и листа выяснялись способы роста этих органов: корень растет концом, и зона роста его не превышает 8-10 мм, в то время как стебель растет верхушкой и верхними междоузлиями. Зона роста стебля имеет несколько сантиметров, а иногда достигает 10 см и больше.
Рост стеблей злаков и других однодольных растений происходит преимущественно в междоузлиях. Их образовательная ткань расположена в основаниях листьев (узлах), поэтому рост стебля можно сравнить с тем, как раздвигается подзорная труба (вставочный рост) (рис.1).
Рис.1 Вставочный рост стебля злаковых растений
Если ежедневно в одно и то же время длину стебля фасоли измерять линейкой с миллиметровыми делениями, то можно заметить изменения на протяжении всего жизненного цикла растения. Сначала рост стебля идет медленно, затем ускоряется, достигает максимума, а затем замедляется и совершенно прекращается. Наблюдения показывают, что и все растения растут подобным же образом. Молодое дерево вначале растет медленно, затем рост его ускоряется, достигает максимума, затем замедляется и прекращается, Но даже у старых деревьев образуются новые веточки и каждую весну распускаются и растут новые листья.
Человек может регулировать рост растения в нужном ему направлении. Например, можно остановить рост стебля в длину, удалив верхушечную почку. Такой способ называется прищипыванием (выщипыванием) (рис.2). Дерево станет сильнее ветвиться.
Рис.2 Метод прищипывания (удаление верхушки стебля)
Можно удалить кончик корня (пикировка), это стимулирует сильное развитие боковых корней (рис.3). В результате улучшится питание растения и увеличится его продуктивность. При окучивании (присыпании земли к стеблю) растений из-за притока дополнительного кислорода также улучшается рост и стимулируется развитие придаточных корней. При обрезании молодых стеблей у яблони, малины, огурцов рост в высоту приостанавливается и начинается развитие боковых стеблей. В связи с этим весной в парках и во дворах производится обрезка деревьев и кустов, таким способом регулируют их рост.
Рис. 3 Пикировка корня
На рост растений влияют различные условия: количество влаги в почве и воздухе, наличие минеральных веществ, состав воздуха, свет, температура. У растений, которые произрастают во влажной почве, стебли и листья более сочные, чем у растений, которые растут на сухой почве. В полутемных и темных местах длина растений увеличивается быстрее, чем на свету. Например, побеги картофеля при хранении в темноте могут вырасти до нескольких метров. Свет уменьшает рост растения в длину. Когда вы наблюдали за ростом семени, вы могли заметить, что этот процесс связан с температурой. Для многих растений самая благоприятная температура 25-30°С. Более высокая температура замедляет рост. Многие весенние растения (подснежник, безвременник) вырастают сразу же после таяния снега. У разных растений устойчивость к холоду и жаре разная.
Рост растений также зависит от минеральных солей, поступающих из корневой системы. Если нет хоть одного нужного вещества, рост растения останавливается.
Для роста также нужен кислород, так как рост напрямую связан с затратами энергии. Зная необходимые условия для роста растений, нужно вовремя поливать, обеспечивать питательными веществами, обрабатывать почву, охранять от вредителей.
Используя эти знания, можно получать хороший урожай культурных растений.
Развитие растений. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. В ходе развития формируются новые свойства, органы.
Развитие организма начинается с появления зародыша. Первый этап в развитии растений называется зародышевый. Он охватывает время от начала формирования зародыша до момента прорастания семян. В этот момент главными факторами, влияющими на прорастание растений, являются температура и влажность. При низкой температуре семена не прорастают. Так же не способны прорастать и сухие семена.
Второй этап в развитии растений — молодость. Он длится от момента прорастания семени до первого цветения. В этот период жизни растение активно растет, значительно увеличивая свою зеленую массу. Оно ветвится, образует новые молодые побеги (веточки) и листья, растет в высоту (рис. 4).
Рис.4 Развитие растения
Как только растение приступило к цветению, начинается третий этап — зрелость. В этот период растение обязательно образует плоды с семенами. Большинство многолетних древесных растений в период зрелости, так же как и в период молодости, продолжают активно увеличивать свой рост. А однолетние растения тратят питательные вещества в основном на формирование плодов и семян, поэтому в период зрелости они растут незначительно или вообще прекращают рост.
Четвертый и последний период в жизни растительного организма — старость. В это время почти полностью прекращается рост растения, его цветение и плодоношение. Растение переходит в пассивное состояние и постепенно отмирает.
Сроки жизни у разных растений неодинаковы. Как вы уже знаете, есть однолетние растения. У них все четыре этапа завершаются за один весенне-летний сезон. Это такие растения, как пшеница, редис, фасоль и многие другие. Есть двулетние растения, которые зимуют в виде корнеплодов, а зрелость (цветение и формирование семян) происходит только в следующее лето. Это такие растения, как свекла, морковь, капуста, редька и многие другие. Многолетние цветковые растения, живущие на территории нашей страны, переходят зимой в период «зимнего покоя», а весной их жизнедеятельность возобновляется. Большую часть своей жизни они находятся в состоянии зрелости. Это многие деревья (дуб, яблоня, урюк и др.) и кустарники (виноград, смородина и др.). Есть и многолетние травянистые растения: пырей, хрен, календула и др.
Растения являются целостными организмами. Все процессы в них взаимосвязаны и зависят как от самого растения (однолетнее или многолетнее), так и от условий окружающей среды.
Рост растения обеспечивает размножение клеток образовательной ткани. Рост в высоту — конус нарастания или верхушечная почка, рост в глубину — зона деления корня; рост деревьев в толщину — клетки камбия; рост в высоту у злаков — образовательняя ткань в основаниях междоузлий. Качественные изменения в жизни и строении живых организмов называется его развитием. Развитие имеет свои этапы: первый — зародышевый; второй — молодость (до полового размножения); третий — зрелость; четвертый и последний — старость. По срокам жизни растения подразделяются на однолетние (редис, пшеница, фасоль), двулетние (свекла, морковь, капуста) и многолетние (дуб, яблоня, виноград, смородина).
Побег и почка
Стебель
Строение семян двудольных и однодольных растений
Строение цветка