Жизненные процессы в организме растений
Жизнь — биологический качественно особенный вид движения материи.
Растение — живой организм и, соответственно, ему присущи все основные признаки живого:
- обмен веществ и энергии,
- питание,
- дыхание,
- рост,
- развитие,
- движение,
- раздражительность,
- размножение,
- саморегуляция,
- самовосстановление,
- приспособление к изменениям условий среды.
Одним из основных признаков проявления жизни есть процесс обмена веществ и энергии.
Самым сложным процессом образования веществ (ассимиляции) является фотосинтез, а распада (диссимиляции) — дыхание.
Обмен веществ и энергии — это сложный комплекс процессов поступления в организм веществ и энергии из внешней среды, их преобразование, усвоение организмом, распад с выделением энергии и выведение из организма.
Растение способно размножаться, расти, реагировать на меняющиеся условия благодаря постоянному обмену и превращению веществ и энергии. В организм постоянно поступают одни вещества, проходят в нём цикл превращений. Одновременно конечные продукты обмена выводятся из организма. Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции — образования специфических для организма сложных биологических веществ из более простых и диссимиляции — распада сложных соединений, образующих тело, на более простые вещества.
Зелёные растения благодаря наличию солнечной энергиисв процессе фотосинтеза способны продуцировать из простых неорганических веществ сложные органические соединения.
В организм растения постоянно поступают необходимые вещества и энергия, происходит их превращение и усвоение — это питание растения.
Для осуществления фотосинтеза, кроме световой энергии, необходимы углекислый газ и вода. Углекислый газ поступает через щели устьиц эпидермиса листка к основной хлорофиллоносной ткани, а образованный в процессе фотосинтеза кислород выводится наружу.
Воздушное питание растений происходит благодаря процессу превращения солнечной энергии в энергию химических связей. В результате процесса фотосинтеза из углекислого газа и воды образуется глюкоза, которая потом преобразуется в основное запасное вещество растений — крахмал. В результате этого процесса выделяется свободный кислород.
Во время дыхания наоборот поглощается кислород и высвобождается углекислый газ.
Процесс фотосинтеза происходит с поглощением энергии Солнца, а в процессе дыхания энергия высвобождается (направляется на потребности организма). Значит, процессы фотосинтеза и дыхания противоположны друг другу, но и одновременно взаимосвязаны. Кислорода во время фотосинтеза высвобождается значительно больше, чем используется растением во время дыхания, потому зелёные растения — основной источник атмосферного кислорода.
Питание — это процесс поступления в организм питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности, и их усвоение
Питание является звеном процесса обмена веществ. Без этого процесса невозможна жизнедеятельность, ведь организму необходима энергия для нормального функционирования. Растение растёт и развивается благодаря поступлению из почвы через корневую систему минеральных веществ.
Каждый химический элемент по-своему влияет на процессы развития в растительном организме: Нитроген (азот) ускоряет рост вегетативной массы (стебель, листья), Калий и Фосфор позитивно влияют на образование цветов и плодов, другие элементы, которые необходимы в меньшем количестве, так же влияют на определённые процессы в развитии растения.
Существуют два типа питания: автотрофный и гетеротрофный.
Автотрофное питание — это синтез органических веществ из неорганических с использованием энергии Солнца. В процессе такого синтеза в организме растений вырабатывается кислород. Часть выработанного кислорода необходима растениям для процесса дыхания, а остальной газ поступает в атмосферный воздух.
Необходимым условием фотосинтеза есть наличие света, углекислого газа и воды. Воду растения получают преимущественно из почвы (минеральное питание), углекислый газ — из атмосферного воздуха (воздушное питание). Углерод углекислого газа есть основой для образования молекул всех органических веществ. В процессе фотосинтеза в хлоропластах зелёных растений под влиянием света молекулы воды разлагаются и выделяется кислород. Скорость фотосинтеза зависит от внешних факторов: освещённости, температуры воздуха, количества углекислого газа (в атмосфере его 0,03%), наличия воды. Оптимальные условия для фотосинтеза — температура + 20—25°С и достаточная влажность почвы.
Гетеротрофы питаются готовыми органическими веществами.
Среди гетеротрофов есть паразиты и сапротрофы.
Паразиты — организмы, которые питаются органическими веществами живых организмов.
Сапротрофы используют для питания органические вещества отмерших организмов.
Одновременно в листьях происходят ещё две важные жизненные функции — дыхание и испарение воды (транспирация).
Дыхание — сложный процесс усвоения организмом растения атмосферного кислорода и выделения углекислого газа.
Дыхание один из основных процессов обмена, который обеспечивает беспрерывную связь организмов с окружающей средой средой. Во время дыхания происходит окисление органических веществ и освобождается связанная в них энергия. Эта энергия используется растениями для обеспечения жизнедеятельности. Во время дыхания растения поглощают кислород, а выделяют углекислый газ. На дыхание растений влияют и климатические факторы окружающей среды. Интенсивность дыхания , которую можно измерить по количеству кислорода, что вдыхается и количеством углекислого газа, что выдыхается, в разных частях растения неодинакова. Самой высокой интенсивностью дыхания отличаются молодые органы, которые быстро растут. В местах интенсивного роста клетки быстро делятся и растут. Для этого им необходимы питательные вещества и много энергии, которая в растениях высвобождается с участием кислорода, поступившего в результате дыхания.
Наиболее интенсивно дышат генеративные органы, менее интенсивно — листья, слабо — стебель и корни. Сухие семена дышат очень слабо, во время набухания и прорастания дыхание его усиливается в сотни и тысячи раз. С окончанием активного роста растений дыхание их органов ослабевает.
Испарение воды растениями (транспирация) — это выделение водяного пара сквозь устьица, чечевички и т. п.
Вода испаряется всеми частями растения, но наиболее интенсивно это осуществляют листья. Скорость испарения регулируют устьица. Через систему межклеточников водяные пары попадают в щели устьиц и сквозь них выводятся наружу. Возможна потеря воды непосредственно с поверхности листа, хотя она и незначительна.
Благодаря транспирации понижается температура организма растения, что предотвращает перегревание. Так же важнейшая роль испарения воды в обеспечении беспрерывного восходящего потока водных растворов минеральных солей от корня к надземным органам.
Все жизненные процессы растения происходят лишь при наличии воды. Основная масса воды, поглощаемой растениями, испаряется, и лишь незначительное её количество используется непосредственно для образования органических соединений. От температуры, влажности воздуха и ветра зависит скорость транспирации. Если влажность воздуха высокая — интенсивность испарения замедляется (даже может совсем прекратиться), а при усилении ветра и повышении температуры воздуха скорость испарения значительно усиливается.
Рост — это количественное увеличение размера, поверхности, объёма, массы живого организма или его частей за счёт поступления питательных веществ.
Растение растёт на протяжении всей жизни, и рост его органов очень заметен. Что касается деревьев, то они растут в вышину и в толщину, иногда достигая огромных размеров. Молодые деревья растут быстрее, чем старые. Рост осуществляется за счёт деления и роста клеток. Быстрее всего делятся и растут клетки на кончике корня и верхушечной части побегов. Корни и стебли растений растут своей верхушкой. Рост в толщину осуществляется благодаря делению клеток камбия.
Изменения происходят с растениями на протяжении всего их существования, и они хорошо заметны. Из семени прорастает росток. Его питание сначала обеспечивается запасом питательных веществ, содержащихся в семени. Позже он может самостоятельно поглощать питательные вещества из внешней среды. В процессе роста потребности растения в питательных веществах увеличиваются, поскольку всё больше их используется на формирование вегетативных органов, а потом — органов размножения.
Развитие — это качественные изменения, которые происходят в отдельных органах и во всём организме.
Количественные и качественные изменения взаимосвязаны, то есть рост и образование разных специальных образовательных тканей, которые выполняют определённые функции организма (дифференциация).
Для нормального роста и развития необходим доступ света, влаги, питательных веществ, активное дыхание.
Растения способны к движениям, конечно, очень медленным, но, тем не менее, такие движения постоянно происходят. Если комнатное растение разместить на окне, то оно повернётся к свету. В том случае, если вазон отодвинуть, растение поворачивается таким образом, чтобы быть повёрнуты к свету.
Соцветия подсолнуха поворачивают свои соцветия по ходу солнца. А вот цветы душистого табака закрыты утром и днём, а наступлением сумерек раскрываются. Интересно, что цветы большинства растений всегда распускаются в одно и то же время. Например, цикорий раскрывает цветы с 7 часов утра, а ещё раньше - в 5 - 6 часов раскрывает соцветия одуванчик. Удивительные метаморфозы можно наблюдать на поляне, покрытой цветущими одуванчиками. С утра она покрыта золотистыми соцветиями, а с наступлением вечера или после дождя она становится зелёной — соцветия закрываются.
Все, без исключения, живые организмы способны к размножению. Не исключением являются и растения. Растениям присущи два вида размножения — семенное и вегетативное. Вегетативное размножение осуществляется частями стеблей, корней и листья. Семенное размножение сложнее, потому что оно проходит фазы цветения, опыления, оплодотворения, образования семян и плодов, распространения их в окружающей среде.
Раздражительность — это способность живых организмов изменять свою жизнедеятельность под влиянием действия внешних факторов (раздражителей).
Этот процесс характерен как для животных, так и для растительных организмов. Раздражительность растениям необходима как приспособление к изменчивым условиям существования.
Мимоза стыдливая имеет сложные листья (состоят из многих пластинок). Обычно листочки мимозы выпрямлены, но если приблизиться к листкам или дотронуться до них пальцем — они складываются и прижимаются к черешку листка.
Процессы функционирования растительного организма изучает отрасль биологии - физиология растений.
Взаимосвязь органов в растительном организме
Все части растения тесно взаимосвязаны между собой, дополняют друг друга и функционируют как единое целое. Если нарушится функция или строение одного из органов, то это сразу же отображается на работе других частей организма растения в целом.
У растений питание осуществляется и из почвы и из воздуха. Именно почвенное питание осуществляется путём всасывания корневой системой из грунта растворов минеральных солей.
Повреждение и отмирание корня не только нарушит закрепление растения в грунте, но и сделает невозможным поглощение им из почвы растворов минеральных солей.
Листок — орган, который есть основным местом образования органических веществ из неорганических. Без таких соединений не смогут расти и развиваться клетки растений, их ткани, органы — весь организм в целом. Строение листка идеально приспособлено для осуществления этой функции. Клетки основной ткани листка (хлоренхимы) в хлоропластах содержат зелёные пигменты хлорофиллы, благодаря которым и состоится процесс фотосинтеза.
Фотосинтез — основная функция листа.
Но листья и стебли нуждаются ещё и в минеральных веществах, которые в виде водного раствора поступают из корня. Связь между различными частями растения осуществляет проводящая ткань (флоэма и ксилема), которая поддерживает постоянную связь между подземными и надземными органами.
В организме растения органические вещества перемещаются и превращаются во всех её органах и клетках. Таким образом, осуществляется рост растения. При этом накопляются органические вещества в плодах, семенах, в корневой системе, в подземных и надземных органах.
В организме растения беспрерывно осуществляются процессы жизнедеятельности. Как и любой другой организм, растению для дыхания необходим кислород. Специальных органов дыхания у растений нет, а осуществляется процесс дыхания через поверхность органов (и вегетативных и генеративных). То есть дыхание у растений происходит во всех органах и клетках.
Все органы работают согласованно благодаря специальным веществам, которые вырабатываются растением — фитогормонами. Эти соединения образуются в специальных клетках, а потом, благодаря работе элементов проводящих тканей попадают в другие, и там проявляется их направленное действие.
Одни фитогормоны ускоряют деление и рост клеток, другие - тормозят их, регулируют прорастание семян, рост почек, образование цветов, плодов и т. п.
