Растения
Многообразие растений
Многообразие растений
Научная классификация
Международное научное название

Plantae Haeckel, 1866

Синонимы
  • Vegetabilia
Современные отделы

Расте́ния (лат. Plantae) — биологическое царство, одна из основных групп многоклеточных организмов, включающая в себя в том числе мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и цветковые растения. Нередко к растениям относят также все водоросли или некоторые их группы. Растения (в первую очередь, цветковые) представлены многочисленными жизненными формами — среди них есть деревья, кустарники, травы и др.

Растения являются объектом исследования науки ботаники.

Общие признаки

  • Клетки растений имеют плотные целлюлозные оболочки.
  • В клетках находятся зелёные пластиды — хлоропласты, в них зелёный пигмент хлорофилл, поэтому возможен фотосинтез (получение энергии из неорганических веществ на свету при участии фотосинтетических пигментов). Благодаря хлоропластам большинство растений имеет зелёный цвет.
  • В основном ведут прикреплённый образ жизни.
  • Запасные вещества в клетках накапливаются в виде крахмала.
  • Растут в течение всей жизни.
  • Жизнедеятельность регулируется

    История

    На вопрос, что называть растением, нет однозначного ответа. Первым на этот вопрос попытался ответить древнегреческий философ и учёный Аристотель, поместив растения в промежуточное состояние между неодушевлёнными предметами и животными. Он определил растения как живые организмы, которые не способны самостоятельно передвигаться (в противоположность животным)[1]. Позднее были открыты бактерии и археи, которые никак не подпадали под общепринятое понятие растений. Уже во второй половине XX века грибы и некоторые типы водорослей были выделены в отдельные категории, поскольку не имеют сосудистой и корневой системы, которая присутствует у других растений[2].

    Современность

    Основная статья: Зелёные растения

    • Наличие плотной, не пропускающей твёрдые частицы, клеточной оболочки (как правило, состоящей из целлюлозы).
    • Растения — продуценты. Они производят органические вещества с помощью углекислого газа и энергии солнца в процессе фотосинтеза. Грибы и бо́льшая часть бактерий в последнее время относятся к отдельным царствам. Раньше грибы и бактерии считались растениями.
    • Цианобактерии, или синезелёные водоросли, для которых, как и для большинства растений свойственен фотосинтез, согласно современным классификациям также не относятся к растениям (цианобактерии включены в домен Бактерии в ранге отдела).
    • Другие признаки растений — неподвижность, постоянный рост, чередование
      Основная статья: Эволюция растений

      Архейская эра (3800—2500 млн лет назад)

      Судя по палеонтологическим находкам, разделение живых существ на царства произошло более 3 млрд лет назад. Первыми автотрофными организмами стали фотосинтезирующие бактерии (сейчас они представлены пурпурными и зелёными бактериями, цианобактериями). В частности, в мезоархее (2800—3200 млн лет назад) уже существовали цианобактериальные маты.

      Протерозойская эра (2500—570 млн лет назад)

      Единой, отвечающей на все вопросы, теории происхождения эукариотических фотоавтотрофных организмов (растений) пока нет. Одна из них (теория симбиогенеза) предполагает возникновение эукариотических фототрофов как переход эукариотической гетеротрофной амёбовидной клетки к фототрофному типу питания через симбиоз с фотосинтезирующей бактерией, которая впоследствии превратилась в хлоропласт. Согласно этой теории, таким же образом возникают и митохондрии из аэробных бактерий. Так появляются водоросли — первые настоящие растения. В протерозойскую эру широко развиваются одноклеточные и колониальные синезелёные водоросли, появляются красные и зелёные водоросли.

      Палеозойская эра (570—230 млн лет назад)

      В конце силура (405—440 млн лет назад) на Земле происходят интенсивные горообразовательные процессы, приведшие к возникновению Скандинавских гор, гор Тянь-Шань, Саян, а также к обмелению и исчезновению многих морей. В результате некоторые водоросли (сходные с современными харовыми водорослями) выходят на сушу и заселяют литорали и супралиторали, что стало возможным благодаря деятельности бактерий и цианобактерий, образовавших на поверхности суши почвенный субстрат. Так возникают первые высшие растения — риниофиты. Особенность риниофитов заключается в появлении тканей и их дифференцировки на покровные, механические, проводящие и фотосинтезирующие. Это было спровоцировано резким отличием воздушной среды от водной. В частности:

      • повышенной солнечной радиацией, для защиты от которой у первых наземных растений должен был выделяться и откладываться на поверхности кутин, что и было первым этапом формирования покровных тканей (эпидермы);
      • откладывание кутина делает невозможным поглощение влаги всей площадью (как у водорослей), что приводит к изменению функции ризоидов, которые теперь не только прикрепляют организм к субстрату, но и поглощают из него воду;
      • разделение на подземную и надземную части спровоцировало необходимость доставки минеральных веществ, воды и продуктов фотосинтеза по всему организму, реализованную появившимися проводящими тканями — ксилемой и флоэмой;
      • отсутствие выталкивающей силы воды и соответственно невозможность плавать, в ходе конкуренции видов за солнечный свет, привело к появлению механических тканей с целью «приподняться» над соседями, ещё одним фактором было улучшенное освещение, активизировавшее процесс фотосинтеза и приведшее к избытку углерода, что и позволило образоваться механическим тканям;
      • в ходе всех вышеперечисленных ароморфозов фотосинтезирующие клетки выделяются в отдельную ткань.

      Древнейшее известное наземное растение — куксония. Куксония обнаружена в 1937 г. в силурийских песчаниках Шотландии (возраст порядка 415 млн лет). Дальнейшая эволюция высших растений разделилась на две линии: гаметофитную (моховидные) и спорофитную (сосудистые растения). Первые голосеменные растения появляются в начале мезозоя (примерно 220 млн лет назад). Первые покрытосеменные (цветковые) возникают в юрском периоде.

      Классификация

      Эволюция систем классификации

      Геккель (1894)
      Три царства
      Уиттекер (1969)
      Пять царств
      Вёзе (1977)
      Шесть царств
      Вёзе (1990)
      Три домена
      Кавалье-Смит (1998)
      Два домена и семь царств
      Животные Животные Животные Эукариоты Эукариоты Животные
      Растения Грибы Грибы Грибы
      Растения Растения Растения
      Протисты Протисты Хромисты
      Протисты Простейшие
      Monera Археи Археи Прокариоты Археи
      Эубактерии Эубактерии Эубактерии

      Разнообразие

      По состоянию на начало 2010 года, по данным Международного союза охраны природы (IUCN), было описано около 320 тысяч видов растений, из них около 280 тысяч видов цветковых, 1 тысяча видов голосеменных, около 16 тысяч мохообразных, около 12 тысяч видов высших споровых растений (Плауновидные и Папоротникообразные)[4]. Однако, это число увеличивается, так как постоянно открываются новые виды.

      Разнообразие современных растений
      Отделы Русское
      название
      Число
      видов
      Водоросли Chlorophyta Зелёные водоросли 13 000 — 20 000[5]
      Charophyta Харофиты 4000—6000[6]
      Мохообразные Marchantiophyta Печёночные мхи 6000—8000[7]
      Anthocerotophyta Антоцеротовые мхи 100—200[8]
      Bryophyta Моховидные 10 000[9]
      Сосудистые споровые Lycopodiophyta Плауновидные 1200[10]
      Polypodiophyta Папоротниковидные 11 000[10]
      Семенные растения Cycadophyta Саговниковидные 160[11]
      Ginkgophyta Гинкговидные 1[12]
      Pinophyta Хвойные 630[10]
      Gnetophyta Гнетовидные 70[10]
      Magnoliophyta Цветковые растения 281 821[4]

      Строение растений

      Некоторые растения имеют очень сложное строение, но некоторые представлены одноклеточными организмами. Например: хлорелла, хламидомонада и т. д.

      Для клеток растений характерен большой относительный размер (иногда до нескольких сантиметров), наличие жёсткой клеточной оболочки из целлюлозы, присутствие хлоропластов и крупной центральной вакуоли, позволяющей регулировать тургор. Во время деления перегородка образуется за счёт слияния многочисленных пузырьков (фрагмопласт). Сперматозоиды растений дву- (у мохообразных и плауновидных) или многожгутиковые (у остальных папоротникообразных, саговниковых и гинкговых), причём ультраструктура жгутикового аппарата очень похожа на таковую в жгутиковых клетках харовых водорослей (отдел Зелёные водоросли).

      Клетки растений объединяются в ткани. Ткани растений характеризуются отсутствием межклеточного вещества, большим количеством мёртвых клеток (некоторые ткани, такие как склеренхима и пробка, состоят в основном из мёртвых клеток), а также тем, что, в отличие от животных, ткань растения может состоять из разных типов клеток (например, ксилема состоит из водопроводящих элементов, волокон древесины и древесинной паренхимы).

      Большинство растений характеризуется значительным расчленением тела. Существуют несколько типов организации тела растений: талломный, при котором отдельные органы не выделяются и тело представляет собой зелёную пластину (некоторые мохообразные, заростки папоротников), листостебельный, при котором тело представляет собой побег с листьями (корни отсутствуют; большинство мохообразных), и корнепобеговый, когда тело делится на корневую и побеговую систему. Побег большинства растений состоит из осевой части (стебля) и боковых фотосинтезирующих органов (листьев), которые могут возникать либо как выросты внешних тканей стебля (у мохообразных), либо как следствие слияния укороченных боковых ветвей (у папоротникообразных). Зачаток побега принято считать особым органом — почкой[3].

      Клетки растений содержат механорецепторы, корневые системы высших растений обмениваются органическими и неорганическими веществами с почвенными грибами[13].