Крупные наземные растения: перенос растворов и опора - ВЫСШИЕ СПОРОВЫЕ РАСТЕНИЯ - СЛОЕВИЩНЫЕ РАСТЕНИЯ - РАСТЕНИЯ

Определяем проблему урока

Антошка: Мхи заселили сушу, но мне кажется, что если бы они были покрупнее, то смогли бы использовать больше солнечного света.

Биолог: Ты прав, но нужно помнить, что большой рост создаёт новые проблемы.

• Поводом для обсуждения какой проблемы может стать диалог Антошки и биолога? Сравни с авторским вариантом (стр. 171).

Вспоминаем то, что знаем

• Чем строение сухопутного растения должно отличаться от строения водного? (§ 25-26, 27)

• Нуждаются ли водоросли в переносе веществ по слоевищу? (§ 19)

• Вообрази мох трёхметровой высоты. Какие ткани должны быть усилены в этом воображаемом растении в сравнении с обычным мхом? (§ 26)

Решаем проблему, открываем новые знания

• Прочитай текст и определи, какие приспособления позволили растениям на суше увеличиться в размерах.

Крупным растениям нужны ткани

У плаунов, хвощей и папоротников развиты проводящие, опорные, фотосинтезирующие и покровные ткани. Растения этих отделов обычно крупнее мхов, а в древности они достигали двадцати метров в высоту. Удержание таких растений требует мощной опорной ткани, а для переноса растворов по телам крупных растений нужна развитая проводящая ткань. Растения, обладающие проводящей тканью в виде разного рода трубок, называют сосудистыми.

Подъём растворов по сосудам происходит благодаря испарению воды

Вода, испаряясь, подтягивает вслед за собой содержимое тончайших трубочек так же, как поршень шприца втягивает жидкость через иглу (рис. 27.1).

27.1. Схема подъема воды.

Первое противоречие: нужно испарять больше, но пересохнуть нельзя

Если испарение с поверхности прекращается, останавливается и подъём раствора, а это гибельно для растения. Однако при чрезмерном испарении растение высохнет. Как совместить постоянное испарение с защитой от пересыхания?

Растение само регулирует скорость испарения в зависимости от температуры и сухости окружающего воздуха. У хвощей, плаунов и папоротников стебли и листья покрыты влагонепроницаемой покровной тканью, а в этой ткани есть щели - устьица, которые могут раскрываться и закрываться. Раскрывая щели, растение ускоряет испарение, а сужая - замедляет (рис. 27.2).

27.2. Схема устьица. Срез: 1 - щель, 2 - замыкающая клетка.

Второе противоречие: проводящие клетки должны быть жёсткими, но не должны мешать росту

Трубки, по которым текут растворы, должны быть жёсткими, иначе соседние клетки пережмут их. Чтобы быть жёсткими, клетки должны иметь толстые негнущиеся стенки.

Но клетки с толстыми стенками не могут вытягиваться, а значит, и стебель в тех местах, где в нём появились такие трубки, удлиниться не может.

У папоротников проводящая ткань сложена в основном трахеидами — длинными клетками, стенки которых укреплены жёсткими кольцами и спиралями: они не дают клетке смяться под давлением соседних клеток (рис. 27.3). В промежутках между кольцами и витками спиралей стенки трахеид тонкие и способны растягиваться.

Трахеиды выстроены цепочками по всему стеблю, и раствор перетекает из трахеиды в трахеиду через поры в стенках этих клеток (рис. 27.4).

27.3. Трахеиды.

27.4. Примыкание трахеид.

Как растут трахеиды

Растянувшись, трахеида наращивает изнутри толстую стенку в промежутке между кольцами. После этого цитоплазма клетки разрушается, и жидкость может свободно течь по трахеиде. По трахеидам растворы минеральных веществ поднимаются от корней к другим частям растения. Эту проводящую ткань называют ксилемой.

Раствор сахара течёт по флоэме

От фотосинтезирующих тканей растворы сахаров расходятся по другой разновидности проводящей ткани - флоэме. Флоэма состоит из живых клеток. В этих клетках нет ядра и ими управляют мелкие соседние клетки (клетки-спутницы, см. рис. 27.5). У них нет жёстких стенок, и они не сминаются из-за большого давления содержимого.

Скорость движения раствора по флоэме меньше скорости движения по ксилеме, но больше скорости передвижения раствора по цитоплазме от клетки к клетке.

27.5. Флоэма.

Сравниваем свой вывод с авторским

Крупные наземные растения нуждаются в устройствах для переноса воды и для защиты от пересыхания.

Устьице, ксилема, флоэма

Применяем новые знания

1. Зачем наземным растениям нужны устьица?

2. Почему у трахеид оболочки неравномерно утолщены?

3. Как переносятся вещества по телу крупных растений?

4. Нужны ли устьица водорослям?

5. Есть мнение, что чем сложнее устроено растение, тем лучше оно приспособлено к жизни в современной биосфере, а древние, просто устроенные растения со временем вымрут, вытесненные растениями, появившимися позже. Обсудите эту точку зрения с соседом и найдите доводы, подтверждающие и опровергающие её.

6. Какие функции могут выполнять подземные органы сухопутных растений?

7. Что затрудняет жизнь наземным растениям и не мешает водным?

8. Каковы преимущества жизни на суше в сравнении с жизнью в толще воды?