Расте́ния (, или ) — биологическое царство; одна из основных групп многоклеточных организмов, отличительной чертой представителей которой является способность к фотосинтезу, и включающая в себя мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные и цветковые растения.
Нередко к растениям относят также все водоросли или некоторые их объединения. Растения (в первую очередь, цветковые) представлены многочисленными жизненными формами, наиболее распространёнными из которых являются деревья, кустарники и травы.
Растения являются предметом исследования науки ботаники, включающей в себя множество ветвей.
Определение и особенности
Общие признаки Клетки растений имеют плотные целлюлозные оболочки. В клетках большинства растений находятся зелёные пластиды — хлоропласты, содержащие зелёный пигмент хлорофилл, в связи с чем возможен фотосинтез (поглощение энергии света и ассимиляция углекислоты при участии фотосинтетических пигментов). При этом происходит выделение кислорода при разрушении молекул воды. Благодаря хлоропластам большинство растений имеет зелёный цвет. В основном ведут прикреплённый к той или иной поверхности образ жизни. Запасные вещества в их клетках накапливаются в виде крахмала. Растут в течение всей жизни. Жизнедеятельность регулируется фитогормонами.
История изучения На вопрос, что называть растением, нет однозначного ответа. Первым на него попытался ответить древнегреческий философ и учёный Аристотель, поместив растения в промежуточное положение между неодушевлёнными предметами и животными. Он, в частности, определил растения как живые организмы, которые не способны самостоятельно передвигаться (в противоположность животным)University of Hamburg Department of Biology «»..
Позднее были открыты бактерии и археи, которые никак не подпадали под общепринятое понятие растений. Уже во второй половине XX века грибы и некоторые виды водорослей были выделены в отдельные категории, поскольку у них отсутствуют имеющиеся у растений сосудистая и корневая системыMicrobiology — Helium «».
Современность
Согласно современным выводам учёным, у растений имеются следующие определяющие их признаки: наличие плотной, не пропускающей твёрдые частицы, клеточной оболочки (как правило, состоящей из целлюлозы); растения — продуценты, так как они производят органические вещества из углекислого газа с помощью энергии солнца в процессе фотосинтеза, при этом выделяя кислород (грибы и бактерии, которых ранее относили к растениям, согласно современным классификациям выделены в самостоятельные общности живых организмов); цианобактерии, или синезелёные водоросли, для которых также свойственен фотосинтез, согласно современным классификациям не относятся к растениям (включены в домен Бактерии в ранге отдела); другие отличительные признаки растений — в частности, неподвижность, постоянный рост, чередование поколений и другие — не являются уникальными, но в целом позволяют отличить растения от других крупных общностей живых организмов.
Происхождение и эволюция
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 (в настоящее время они представленные 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 что 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 возникли и митохондрии из аэробных бактерий. Так появились водоросли — первые настоящие растения.
В протерозойскую эру в значительной степени развивались одноклеточные и колониальные сине-зелёные водоросли; возникли красные и зелёные водоросли.
Палеозойская эра (570—230 млн лет назад)
В конце силура (405—440 млн лет назад) на Земле происходили мощные горообразовательные процессы, приведшие к возникновению Скандинавских гор, гор Тянь-Шань, Саян, а также к обмелению и исчезновению многих морей.
В конечном итоге некоторые водоросли (сходные с современными харовыми водорослями) вышли на сушу и заселили литорали и супралиторали, что стало возможным благодаря деятельности бактерий и цианобактерий, образовавших на поверхности суши примитивный почвенный субстрат. Так возникли первые высшие растения — риниофиты.
Особенность риниофитов заключается в наличии тканей и их разделении на покровные, механические, проводящие и фотосинтезирующие. Это было вызвано 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. Она была 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 появились в начале мезозоя (примерно 220 млн лет назад). Первые покрытосеменные (цветковые) возникли 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 ПротистыПротисты Хромисты ПротистыПростейшие Monera Археи — Археи Прокариоты Археи Эубактерии Эубактерии Эубактерии
Видовое 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) .
В настоящее время это число постоянно увеличивается как за счёт постоянного открытия новых видов, так и в ходе обработки и объединения в единую базу данных многочисленных первичных источников о видовом разнообразии растений. В мае 2022 года в проекте World Flora Online содержались данные примерно о 350 000 видов, а по состоянию их количество составило уже 377 218.
+Современная классификация растений по данным WFOPL ЦарствоKingdom ПодцарствоSubkingdomДеление на подцарства используется в классификации WFOPL начиная с версии от декабря 2023 г. ОтделPhylum Русскоеназвание Числопорядков Числовидов РастенияPlantae МохообразныеBryobiotina Anthocerotophyta Антоцеротовые мхи5222 Bryophyta Моховидные3611 940 Marchantiophyta Печёночные мхи157 270 Сосудистые растенияPteridobiotina'' Angiosperms(Magnoliophyta) Цветковые растения64343 981 Cycadophyta Саговниковидные1377 Ginkgophyta Гинкговидные11 Lycopodiophyta Плауновидные31 142 Pinophyta Хвойные6836 Polypodiophyta Папоротниковидные1111 449142377 218
Строение
Цитология
Размер растительных клеток может составлять от 10 до 100 мкм. У водорослей, не имеющих выраженных тканей, клетки в пределах одного организма отличаются друг от друга незначительно; у высших же растений, в связи с наличием у них тканей, клетки сильно различаются по виду и строению. Обычно клетки представляют собой четырнадцатигранники, у которых восемь граней — шестиугольники, и шесть — четырёхугольники. Встречаются, однако и клетки, форма которых не поддаётся геометрическому описанию. Многообразие форм растительных клеток принято сводить к двум основным типам: паренхимным (если длина клетки не превышает ширину или превышает незначительно) и прозенхимным (длина клетки в 5 раз и более превышает ширину).
Несмотря на огромное разнообразие, клетки растений отличаются общностью строения — это клетки эукариотические, имеющие оформленное ядро. От клеток других эукариот их отличают следующие особенности: наличие плотных целлюлозных клеточных стенок; наличие пластид, главные из которых — хлоропласты, осуществляющие фотосинтез; развитая система вакуолей (у зрелых растительных клеток имеется так называемая центральная вакуоль, занимающая бо́льшую часть объёма клетки); отсутствие центриолей при делении. Главное запасное вещество растений — крахмал.
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.
Клетки растений объединяются в ткани, которые характеризуются отсутствием межклеточного вещества, большим количеством мёртвых клеток (некоторые ткани — склеренхима, ксилема, вторичные и третичные покровные ткани — состоят в основном из мёртвых клеток), а также тем, что, в отличие от животных, растительная ткань может состоять из разных типов клеток (например, ксилема состоит из водопроводящих элементов, волокон древесины и древесинной паренхимы). Различают образовательные ткани (меристемы) и образуемые ими постоянные ткани (проводящая, покровная, паренхима, механическая, выделительная). Морфология Тело водорослей (таллом), в отличие от высших растений, не разделено на вегетативные органы (корень, стебель, листья) и не имеет единой модели строения. Органы полового (гаметангии, или генеративные органы) и бесполого (спорангии) размножения у водорослей — одноклеточные; при этом женские гаметангии называются оогонии, мужские — антеридии. Таллому водорослей свойственно чрезвычайное морфологическое разнообразие: выделяют амёбоидный, монадный, нитчатый, сифональный и другие типы строения таллома.
У высших растений имеются органы, которые подразделяются на вегетативные и генеративные (гаметангии). Вегетативными органами являются, в частности, корень, стебель и лист, обеспечивающие поддержание жизнедеятельности организма растения и участвующие в вегетативном размножении. В генеративных органах формируются гаметы, необходимые для полового размножения. У споровых растений женские гаметангии — архегонии, мужские — антеридии; у семенных растений гаметангии редуцируются и под последними обычно понимается вся совокупность органов, связанных с половым размножением, — цветки (у голосеменных — стробилы) и плоды.
Различают три типа устройства тела высших растений: талломный (тело не разделено на вегетативные органы и имеет вид зелёной пластины; некоторые моховидные, заростки папоротниковидных), листостебельный (тело разделено на стебель и листья, но не имеет корней; большинство моховидных), корнепобеговый (тело разделено на вегетативные органы, имеет корневую систему и систему побегов; большинство растений).