Будова та життєдіяльність рослин. Основні процеси життєдіяльності рослин

Життя — якісно специфічна біологічна форма руху матерії. Головними ознаками живого є обмін речовин і енергії, живлення, дихання, ріст і розвиток, рух, подразливість, розмноження, саморегуляція та самооновлення, здатність пристосовуватись до змін зовнішнього середовища.

Обмін речовин і енергії — це сукупність процесів надходження в організм речовин і енергії із зовнішнього середовища, їх перетворення, засвоєння в організмі, розпад з виділенням енергії та виведення з організму.

Живлення — процес надходження в організм речовин, необхідних для підтримки життєдіяльності, та їх засвоєння, це складова частина обміну речовин. Існують два типи живлення: автотрофний і гетеротрофний. Автотрофне живлення — утворення (синтез) органічних речовин із неорганічних і за використання, в основному, енергії сонячного випромінювання. У процесі синтезу органічної речовини з неорганічних у рослин виділяється кисень. Частину його рослини використовують для дихання, а решта газу потрапляє в атмосферу.

Гетеротрофи використовують для живлення готові органічні речовини. Гетеротрофи поділяються на паразитів і сапротрофів. Паразити — організми, що використовують для живлення органічні речовини живих організмів. Сапротрофи — живляться органічними речовинами відмерлих організмів.

Фотосинтез — найголовніша функція листка. У листках відбуваються також важливі функції — дихання і випаровування води (транспірація). При фотосинтезі з неорганічних сполук утворюються органічні за рахунок засвоєння рослиною енергії світла.  Необхідною умовою фотосинтезу є наявність світла, води та вуглекислого газу. Воду рослини отримують переважно з ґрунту, вуглекислий газ — із повітря. Споживання рослинами вуглекислого газу з атмосфери називають повітряним живленням. Вуглець вуглекислого газу є основою для утворення молекул органічних речовин. Під час фото-синтезу на світлі рослини розкладають воду і виділяють з неї кисень. Інтенсивність фотосинтезу залежить від освітленості, температури довкілля, кількості вуглекислого газу (в атмосфері його 0,03 %), надходження води. Оптимальні умови для фотосинтезу — температура +20…25 °C та достатнє зволоження ґрунту.

Дихання — складний процес; усі організми дихають киснем і виділяють при цьому вуглекислий газ. Дихання є одним з основних процесів обміну речовин і енергії, що підтримує зв’язок між організмом і середовищем. Під час дихання проходять процеси окиснення органічних сполук з вивільненням енергії, що зв’язана в них. Ця енергія необхідна рослинам для забезпечення процесів життєдіяльності. Під час дихання по­глинається кисень та виділяється вуглекислий газ у довкілля. Температура та інші чинники зовнішнього середовища дуже впливають на дихання рослини.

Випаровування води рослинами (транспірація) — це виділення водяної пари через продихи, сочевички тощо. Вода випаровується через усі частини рослини, та найінтенсивніше це здійснюють листки. Швидкість випаровування регулюють продихи. По системі міжклітинників водяна пара потрапляє в продихові щілини і через них виходить назовні. Можлива втрата води безпосередньо з поверхні листка, хоча вона й незначна. Транспірація має важливе значення для життя рослини: знижує її температуру та захищає від перегрівання, а найголовніше — забезпечує висхідний потік розчинів від кореня у надземну частину. Усі процеси життєдіяльності рослини відбуваються лише за наявності води. Основна маса води, яку поглинають рослини, випаровується, лише незначна її кількість використовується безпосередньо для утворення органічних речовин. Вітер, температура та вологість повітря визначають інтенсивність транспірації. При збільшенні вологості швидкість випаровування води зменшується, може навіть зовсім припинитися, а при підвищенні температури та посиленні вітру — зростає.

Взаємозв’язки частин рослинного організму. Функції рослинного організму — фотосинтез, дихання, мінеральне живлення, транспорт води, органічних і неорганічних речовин, ріст і розвиток, розмноження тощо — вивчає наука фізіологія рослин. Усі частини рослини тісно взаємопов’язані між собою, доповнюють одна одну і становлять єдине ціле. Порушення будови чи функції будь-­якої з них одразу ж відбивається на діяльності інших частин і організму в цілому. Ушкодження та відмирання кореня не тільки порушить закріплення рослини в ґрунті, але й зробить неможливим поглинання нею з ґрунту розчинів мінеральних речовин. Листок — орган, де у рослини утворюються органічні речовини, без яких неможливий ріст клітин і тканин коренів і пагонів, а отже, організму в цілому. Разом з тим листок і стебло мають потребу в мінеральних розчинах, які надходять з кореня. Зв’язок між різними частинами рослини здійснює провідна тканина, яка пронизує весь організм — від кореня через стебло до клітин листка. Узгодження роботи органів здійснюється завдяки виробленню рослиною особливих сполук — фітогормонів. Фітогормони утворюються в одних клітинах і через провідну тканину потрапляють в інші, де виявля­ється їхня дія. Одні з них прискорюють поділ і ріст клітин, інші можуть гальмувати їх, тобто регулюють проростання насіння, бруньок, утворення квіток, плодів тощо.

Одним з основних проявів життя є обмін речовин. Рослина росте, розмножується, реагує на зміни умов довкілля завдяки постійному обміну речовин і перетворенню енергії. Одні речовини по­стійно надходять в організм та використовуються ним, зазнаючи в його клітинах перетворень; інші речовини (кінцеві продукти обміну) — виводяться з організму в навколишнє середовище. Тобто обмін речовин складають два взаємопов’язаних процеси: асиміляція — утворення складних речовин з більш простих для побудови тіла рослини та дисиміляція — розклад складних речовин, з яких побудоване тіло, на прості речовини. Найскладнішим асиміляційним процесом є фотосинтез, а дисиміляційним — дихання.

В організм рослини надходять необхідні їй речовини та енергія, відбувається їх перетворення та засвоєння — це живлення рослини. Зелені рослини за рахунок енергії світла утворюють складні органічні сполуки з простих неорганічних — це відбувається в процесі фотосинтезу. Будова листка пристосована до здійснення його функцій. Клітини основної тканини листка містять хлорофіл, який знаходиться в хлоропластах. Для здійснення фотосинтезу, крім світла, необхідні вода та вуглекислий газ. Вуглекислий газ надходить, в основному, через продихи листка під час газообміну (повітряне живлення). Завдяки нерівномірному потовщенню оболонки клітин продихів, залежно від кількості води, продихові щілини відкриваються і закриваються. Через продихові щілини вуглекислий газ надходить до хлорофілоносної тканини, а вивільнений під час фотосинтезу кисень виходить назовні. Під час дихання поглинається кисень та вивільняється вуглекислий газ. Процес фотосинтезу йде з по­глинанням енергії Сонця, а в процесі дихання енергія вивільняється (спрямовується на потреби організму). Отже, процеси фотосинтезу та дихання певним чином протилежні один одному, але водночас пов’язані між собою. Кисню при фотосинтезі вивільняється значно більше, ніж споживається рослиною при диханні, тому зелені рослини збагачують ним атмосферу.

Фотосинтез — дуже складний процес. Вивчати його почали давно. Російський учений К. А. Тимірязєв наприкінці XIX сторіччя уперше висловив думку про космічну роль рослин. Зелені рослини, а точніше хлорофіл, перетворюють енергію Сонця в енергію хімічних зв’язків складних органічних сполук. Саме зеленим рослинам належить провідна роль у забезпеченні енергією всіх живих істот на нашій планеті.