с чего начинается жизнь растения
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.
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
Основы растениеводства: как растут растения?
Огородники и садоводы-любители выращивают растения из года в год, не задумываясь о базовых принципах растениеводства, а зря! Знание о том, как растут растения поможет создать благоприятные условиях для зелёных питомцев, улучшить урожайность и облегчить уход за ними. Век живи — век учись!
Предлагаем вашему вниманию научные основы роста и развития растений, в дополнение к вашему багажу знаний и опыта. Сведения, приведенные в статье, помогут лучше «понять» растения и выращивать их осознанно.
Что такое рост растений
Рост растений — процесс образования клеток, тканей, органов растений, который сопровождается увеличением объема, массы и размеров. При росте растений формируются новые почки, листья и побеги, увеличивается высота растений, толщина стволов и листьев, размеры побегов.
Растут растения незаметно для глаза человека, особенно при хранении, когда у растений идет процесс образования почек.
В научном растениеводстве принято выделять 10 фаз роста и развития растений.
1. Семена в покое. У семени процессы жизнедеятельности сильно замедлены.
2. Набухание семян. При набухании семена активно поглощают влагу, увеличиваются в размерах, а внутри семени идет активная деятельность ферментов, превращающих органические запасы питательных веществ в простые и доступные для зародыша растения. Начинается процесс дыхания — семена требуют повышенное количество кислорода.
3. Прорастание семян. При прорастании семян начинается активная деятельность зародыша, образуется корешок, выступающий за пределы семенной оболочки. Для успешного прорастания семени необходима определенная температура, индивидуальная для каждого вида растения. Например, семена редиса, моркови, брюквы, салата и других холодостойких растений прорастают при температуре °C; семена фасоли, сахарной кукурузы, клубни картошки прорастают при °С; семена дыни, арбуза, баклажана при °С. Если тепла недостаточно для прорастания семян, семена приостанавливают рост и могут загнить.
4. Всходы. Всходы — четвертая фаза роста растений, в это время над поверхностью почвы появляются семядольные листья. К моменту появления всходов истощаются запасы питательных веществ внутри семени. Растение переходит на самостоятельное питание: листья поглощают углекислый газ из воздуха, а корни питательные вещества из почвы. В фазе всходов растению становится необходим весь комплекс факторов роста — влага, воздух, оптимальная температура и свет. Освещенность в момент появления всходов играет главную роль — при недостатке света растение может погибнуть, так и не перейдя на следующую стадию роста.
5. Рост листьев и корней. В фазе роста корней и листьев растение формирует мощную корневую систему и увеличивает поверхность листьев. В это время происходит накопление питательных веществ в различных органах растения: клубнях, корнеплодах, луковицах, кочанах, ягодах и др. Плодовые овощные растения в фазе роста листьев и корней накапливают в стеблях и листьях достаточное количество питательных веществ, которые пригодятся при формировании органов размножения.
6. Рост стебля и боковых побегов. Переходя в фазу роста стебля и боковых побегов, растение расходует большое количество питательных веществ, накопленных в фазе роста листьев и корней для роста стебля и усвоения питательных веществ. Это очень важная фаза. Образование стеблей и ответвлений у плодовых овощных растений сопровождается формирование органов размножения. Двулетние и многолетние растения переходят к этой фазе на второй год жизни, а однолетние — в год посадки. У двулетних растений шестая фаза может происходить в первый год, в это время наблюдается образование цветоносов, тоже происходит и у однолетних растений, когда они «перескакивают» фазу формирования продуктовых органов (редис, шпинат, салат).
7. Бутонизация — седьмая фаза роста растений, период когда на растениях образуются бутоны. Бутонизация сопровождается активным ростом листьев на появляющихся стеблях.
8. Цветение — восьмая фаза роста растений, наступающая после распускания бутонов. Во время цветения процесс образования корней и листьев замедляется. Цветение — период опыления цветков. У большинства растений перенос пыльцы с цветка на цветок выполняют пчелы и другие насекомые. После оплодотворения семяпочек цветки усыхают или опадают.
9. Рост плодов — девятая фаза роста растений. В фазе роста плодов оплодотворенная завязь разрастается и увеличивается в размерах, в плодах формируются семена и накапливаются питательные вещества. Рост плодов завершается по достижении максимальных размеров для вида и сорта растения.
10. Созревание плодов — десятая фаза роста растений, во время которой плоды не увеличиваются, но в них происходят физиологические процессы роста. В фазе роста плодов семена приобретают характерную для растения окраску и достигают полной спелости.
Знание фаз роста растений помогает скорректировать агротехнические мероприятия и ухаживать за растениями с максимальной пользой для них.
Продолжительность жизни растений
Овощные растения принято делить на три группы по продолжительности периода жизни.
1. Однолетние растения — растения, успевающие пройти все фазы роста и развития за один год. Когда все «земные дела» выполнены, однолетние растения отмирают. Все плодовые растения, а также шпинат, салат, редис, пекинская и цветная капуста, укроп и др., относят к однолетним растениям при выращивании умеренном климате.
2. Двулетние растения — растения, формирующие листья, корнеплоды, клубни, луковицы, кочаны, стеблеплоды в первый год жизни, оставляющие формирование цветоносов, плодов и семян на второй год жизни. Чтобы размножать двулетние растения, клубни, корнеплоды, луковицы, кочаны вместе с корнями хранят зимой в хранилище, а на следующий год высаживают в открытый грунт. Примеры двулетних овощных растений: морковь, редька, репа, свёкла, сельдерей, петрушка, белокочанная, савойская и брюссельская капуста.
Картофель, в умеренном климате выращивают как двулетнее растение. Фото: Википедия
3. Многолетние растения — растения, формирующие в первый год жизни мощные корни и листья, но не образующие плодов и семян. Образование плодов и семян у многолетних растений происходит на второй, третий год жизни и продолжается много лет. Примеры многолетних овощных растений: ревень, спаржа, хрен, лук-батун, щавель.
Отметим, что все три группы растений подразделяют условно, ведь на родине (там где растение растет в дикой природе) многие привычные нам однолетние растения прекрасно растут в многолетнем режиме, например: томаты (помидоры), сладкий перец, базилик, майоран и др.
Даже в пределах одного вида растений, продолжительность жизни может быть сортовым признаком, например некоторые сорта редьки (Ремо, Штутгартская) формируют семена за один год жизни, хотя редька считается типичным двулетним растением.
Состояние покоя у растений
Тепло — важнейший фактор роста растений, поэтому летом начинается активная жизнедеятельность у овощных растений, замедляющаяся при наступлении холодной погоды и сокращении светового дня.
Когда растение переходит в состояние покоя все процессы: фотосинтез, дыхание, транспирация, испарение воды листьями; затормаживаются и приостанавливаются. В покое, в клетках растений происходят изменения: уменьшается количество влаги, протоплазма клеток становится более вязкой, простые органические вещества превращаются в более сложные и откладываются в запас. Состояние покоя помогает растениям переносить неблагоприятные условия, складывающиеся при смене времен года.
Однолетние овощные растения переходят в состояние покоя при созревании семян, из которых при благоприятных условиях могут сформироваться новые растения.
Двулетние растения могут переходить в состояние покоя после образования продуктовых органов запаса (овощей) — корнеплодов, клубней, луковиц, корневищ, кочанов.
Находясь в глубоком покое, растения не могут расти даже при благоприятных условиях, например, картофельные глазки не пробуждаются даже если их после выкопки посадить в теплицу. В хранилище клубни картофеля могут прорастать в январе-марте, но не прорастают из-за низкой температуры. Период, когда растения способны к прорастанию, но условия этому не благоприятствуют, принято называть периодом вынужденного покоя.
Состоянием покоя растения можно управлять. Чтобы ускорить наступление покоя, растения перестают поливать, подкармливать азотными удобрениями, подрезают корни.
Чтобы ускорить выход растения из состояния покоя прибегают к выгонке. При выгонке луковицы репчатого лука купают в тёплой ванне, с температурой +40 °C, а картофельные клубни обрабатывают химическими растворами (тиомочевина, этиленхлоргидрин, роданистый натрий), воздействуют стимуляторами роста — гетероауксином, гиббереллином, этрелом.
Необходимость выгонки наступает при выращивании семян у двулетних растений. Поэтому маточники прикапывают на утепленных участках почвы за дней до высадки на постоянное место. Подращивание маточников улучшает созревание семян у растений с длинным вегетационным периодом.
Ускорение образования плодов и семян
Под воздействием тепла растения проходят первую, температурную стадию, называемую чаще всего яровизацией. Яровизация начинается после прорастания семени. У холодостойких растений (капуста, салат, все корнеплодные растения, шпинат) яровизация протекает при температуре °C, у репчатого лука — при °C.
Чтобы ускорить формирование плодов и семян, маточники этих растений в течение определенного времени необходимо хранить при указанной температуре. Если таких условий не будет, растения не перейдут к образованию стеблей, цветков и семян.
Это свойство растений используют при вегетативном размножении репчатого лука. С этой целью луковицы, предназначенные для посадки, хранят при температуре, при которой процесс яровизации пройти не может (-1 — + 1 °C или выше +18 °C).
У томатов, огурцов, фасоли и других теплолюбивых культур яровизация протекает при температуре, которая является благоприятной для роста.
Световая стадия — вторая стадия развития плодов и семян, реакция растений на продолжительность светлого и темного периодов суток.
Растения длинного дня, развивающиеся и переходящие к формированию плодов при световом дне более 12 часов, например: салат, все корнеплодные растения, капуста, шпинат и др. При выращивании в условиях короткого дня (световой день менее 12 часов в сутки) образование цветоносных стеблей и стрелок у растений длинного дня задерживается. Поэтому, при выращивании редиса, салата, шпината в парниках, световой день искусственно сокращают до
Арбуз и баклажан никак не реагируют на продолжительность светового дня, поэтому их называют нейтральными.
Продолжительность периодов жизни растения
По продолжительности периодов, стадий, жизни растения принято делить растения на кратко-стадийные и длинностадийные. У кратко-стадийных, скороспелых растений, каждая стадия продолжается суток (шпинат, редис, салат), а у длинностадийных — суток (капуста, петрушка, морковь, сельдерей, брюква).
Продолжительность прохождения стадийных изменений у растений бывает различная. У короткостадийных изменения происходят за (салат, редис, шпинат), у длинно-стадийных — за 120 и более суток (морковь, петрушка, сельдерей, поздние сорта капусты, брюква и др.). К средне-стадийным растениям относят столовую свеклу, репчатый лук, репу, редьку и др.
Продолжительность вегетационного периода, сроки наступления цветения и плодоношения у однолетних, двулетних и многолетних растений зависят от скорости прохождения ими отдельных периодов роста и развития. Изменяя почвенно-климатические условия и способы культуры, можно удлинять или укорачивать жизнь растений.
Влиянием продолжительности температурной и световой стадий объясняется образование цветоносных стеблей (стеблевания) у двулетних растений в первый год их выращивания, а также задержка появления цветоносов при семеноводстве двулетних овощных растений после высадки маточных растений в поле.
Понимание биологической сущности процессов, протекающих в растениях, позволяет овощеводу управлять ростом и развитием растений.