Органы высших растений

Специализированные органы характерны только для высших растений.

Возникновение органов в процессе эволюции. Необходимость усложнения тела и расчленения его на разные органы у водорослей отсутствует, так как все их клетки находятся в одинаковых условиях (температурный режим, освещенность, минеральное питание, газообмен). Каждая клетка водоросли обычно содержит хлоропласты и способна к фотосинтезу.

Однако, выйдя на сушу, предки современных высших растений попали в совершенно иные условия: кислород, необходимый для дыхания, и углекислый газ, используемый для фотосинтеза, растения должны были получать из воздуха, а воду – из почвы. Новая среда обитания не была однородной. Возникли проблемы, которые надо было решать: защита от высыхания, поглощение воды из почвы, создание механической опоры, сохранение спор. Существование растений на границе двух сред – почвы и воздуха – привело к возникновению полярности: нижняя часть растения, погружаясь в почву, поглощала воду с растворенными в ней минеральными веществами, верхняя часть, оставаясь на поверхности, активно фотосинтезировала и обеспечивала все растение органическими веществами. Так появились два основных вегетативных органа современных высших растений – корень и побег.

Такое расчленение тела растений на отдельные органы, усложнение их структуры и функций происходило постепенно в процессе длительной эволюции растительного мира и сопровождалось усложнением тканевой организации.

Первой появилась покровная ткань, обеспечившая защиту растения от высыхания и повреждений. Подземная и наземная части растения должны были иметь возможность обмениваться различными веществами. Вода с растворенными в ней минеральными солями поднималась вверх из почвы, а органические вещества перемещались вниз, к подземным частям растения, не способным к фотосинтезу Это требовало развития проводящих тканей – ксилемы и флоэмы. В воздушной среде надо было противостоять силам гравитации, выдерживать порывы ветра– это потребовало развития механической ткани.

Тело первых наземных растений – риниофитов, или псилофитов, представляло собой систему ветвящихся осевых структур – теломов (рис. 17). По мере приспособления к жизни в воздушной и почвенной средах теломы дали начало вегетативным органам, имеющим разное строение и выполняющим разные функции.

Рис. 17. Строение и основные органы гипотетического спорофита примитивного высшего растения (по Л. И. Лотовой): 1 — спорангий; 2 — фертильный телом; 3- стерильный телом; 4 — ризоиды; 5 — ризомоид
Организм растения как совокупность органов. Орган – это часть организма, имеющая определенное строение, расположение и выполняющая конкретную функцию. Для каждого органа характерна определенная внешняя (морфологическая) и внутренняя (анатомическая) организация. Целостный организм растения состоит из совокупности органов, тесно связанных и объединенных между собой в единое целое и в структурном, и в функциональном отношениях.

Вегетативные и генеративные органы. У высших растений различают вегетативные и генеративные (репродуктивные) органы. Вегетативными органами высших растений являются корень и побег, состоящий из стебля, листьев и почек. Вегетативные органы обеспечивают фотосинтез и дыхание, рост и развитие, поглощение и проведение в теле растения воды и растворенных в ней минеральных солей, транспорт органических веществ, а также участвуют в вегетативном размножении.

Генеративные органы – это спорангии, спороносные колоски, стробилы (шишки) и цветки, образующие плоды и семена. Они появляются в определенные периоды жизни и выполняют функции, связанные с размножением растений.

Гомологичные и аналогичные органы. У растений различают гомологичные и аналогичные органы. Гомологичные органы имеют одинаковое происхождение, но могут различаться формой и выполняемыми функциями, например луковица и корневище. Аналогичные органы, наоборот, внешне сходны, выполняют одинаковые функции, но имеют разное происхождение, например колючки барбариса и боярышника.

Тропизмы. Органам высших растений свойственны направленные ростовые движения (изгибы), вызванные односторонним воздействием различных факторов среды (света, влажности, земного притяжения и др.). Такие типы движений называют тропизмами. В их основе лежит явление раздражимости. Обычно тропизмы возникают в растущих частях растений за счет более быстрого роста клеток на одной стороне листа, стебля или корня. Разная скорость роста связана с асимметричным распределением растительных гормонов (фитогормонов), в первую очередь гормона роста (ауксина). Движение, направленное в сторону раздражителя, называют положительным тропизмом, в противоположную сторону – отрицательным. В зависимости от природы раздражителей различают разные виды тропизмов. Например, рост побега по направлению к источнику света является положительным фототропизмом, рост корня в направлении центра Земли – положительным геотропизмом, а рост побега – отрицательным геотропизмом.

Развитие вегетативных органов в онтогенезе. У семенных растений зачатки вегетативных органов закладываются в процессе формирования семени и составляют наиболее существенную часть зародыша. Зародыш состоит из зародышевого корешка, зоны, переходной между корешком и будущим стеблем, и зародышевых листьев – семядолей, между которыми находится почечка. При прорастании первым из семени выходит зародышевый корешок. Он дает начало главному корню, закрепляет молодое растение в почве и начинает поглощать воду и растворенные в ней минеральные вещества. Почти одновременно из зародышевой почечки развивается главный побег.

У споровых растений (плаунов, хвощей, папоротников) зародыш имеет более простое строение. На первых этапах жизни он развивается на гаметофите и питается за счет него.

Итак, тело любого высшего растения состоит из побега и корневой системы, развивающейся при ветвлении корня. Единственным исключением являются моховидные, у которых отсутствуют настоящие корни.

Вопросы для повторения и задания

  1. Почему даже у высокоорганизованных водорослей, внешне напоминающих высшие растения, настоящего расчленения на корень, стебель и листья не существует?
  2. В чем заключается полярность современных высших растений?
  3. Что такое орган? Какие органы различают у высших растений?
  4. В чем отличие анатомической организации от морфологической?
  5. Каково значение вегетативных органов высших растений?
  6. Что такое тропизмы? Приведите примеры положительных и отрицательных тропизмов.