Читать книгу Рослини - Группа авторов - Страница 7

У XVII столітті завдяки створенню перших оптичних приладів люди дізналися про безліч цікавих речей і явищ, які неможливо було побачити неозброєним оком. Серед них були і клітини різноманітних живих істот, які відігравали роль своєрідних «цеглинок», що з них був побудований увесь організм.

У ті часи в Англії жив уславлений експериментатор у галузі природознавства Роберт Гук. Він удосконалив мікроскоп, що його за п’ятдесят років до нього сконструювали голландські майстри Іоганн та Захарія Янсени. Одного разу Гук поклав на підставку свого мікроскопа тонкий зріз звичайної пробки від пляшки вина і побачив цікавий узор з маленьких чарунок, що нагадували чарунки бджолиних щільників. Тоді вчений вирішив порівняти структуру пробки, що, як відомо, мала рослинне походження, зі структурою інших рослин. Першою рослиною, яку він почав вивчати, була бузина. На тонкому зрізі її серцевини Гук теж побачив узор, дуже схожий на чарункову поверхню бджолиних щільників.

Цей малюнок коркового шару деревної кори був зроблений Робертом Гуком у 1665 р. за допомогою цього мікроскопу, який він створив власноруч

Він добре роздивився ряди дрібних чарунок, відокремлених одна від одної тонкими перетинками. Так відбулося відкриття рослинних клітин. А термін «клітина» теж належить Гукові. Так він у 1665 р. назвав відкриті ним утворення.

Відтоді минуло вже понад три століття. Звісно, нині про клітини відомо значно більше, ніж знали про них тоді. На зміну оптичним приладам Левенгука, Янсенів, Гука та світловим мікроскопам, якими ви користуєтеся у школі, прийшли потужні електронні мікроскопи. Вони збільшують зображення в десятки і сотні тисяч разів і дозволяють зазирнути не тільки в саму клітину, а й у ті утворення, що містить вона всередині.

Існує навіть самостійна наука цитологія, яка вивчає клітини. Встановлено, що кожна клітина є окремою живою системою, основою будови і життєдіяльності всіх рослин та тварин, яка саморегулюється.

Клітини рослин відрізняються від клітин тваринних організмів за формою і призначенням. Кожна з них має тверду оболонку, або клітинну стінку, яка надає клітині певної форми і захищає її внутрішній вміст від пошкоджень. Вона складається з довгих волокон – целюлози. Клітинна стінка завдяки різноманітним отворам забезпечує проникнення речовин як іззовні, так і всередину клітини, таким чином здійснюючи обмін речовин між суміжними клітинами і зовнішнім середовищем. Вона зберігає і основний вміст клітини – цитоплазму, яка на 90 відсотків складається з води, але містить ще й білки, вуглеводи, рибонуклеїнову (РНК) і дезоксирибонуклеїнову (ДНК) кислоти та орга-нели (органоїди) – мікроскопічні утворення, в яких здійснюються внутрішньоклітинні процеси, наприклад утворення поживних речовин.

Серед органоїдів важливу роль відіграють пластиди, в яких відбувається біосинтез – процес утворення органічних речовин в рослинному організмі. Пластиди бувають забарвлені і безбарвні. Безбарвні пластиди називаються лейкопластами. В них нагромаджується крохмаль, білки та олії. За обмін речовин відповідають хромопласти, які бувають червоними або жовтогарячими. Нарешті, існують ще зелені пластиди, хлоропласти, в яких відбувається фотосинтез.

Зупинімося на фотосинтезі – дивовижному процесі, що відбувається у клітинах вищих рослин, водоростей та деяких бактерій, під час якого під впливом енергії сонячного проміння неорганічні речовини перетворюються в органічні.

У хлоропластах міститься зелений пігмент хлорофіл. Саме він використовує енергію сонячного світла для розщеплення молекул води на водень та кисень. Непотрібний рослині кисень видаляється з неї, а водень об’єднується з діоксидом вуглецю і утворює глюкозу. А глюкоза потім перетворюється на крохмаль, який відкладається про запас.

Що більше світла, то скоріше розщеплюються молекули води всередині хлоропластів, тим більше рослина утворює глюкози, крохмалю і виділяє кисню.

Проведемо невеличкий експеримент. Для цього знадобиться кімнатна рослина з великим широким листям. Накладемо на один з листків кружечок щільного темного паперу і залишимо горщик з рослиною на сонці. Ввечері знімемо кружечок і обробимо цей листок розчином йодистого калію. Та частина листка, що була вкрита папером, буде світлішою. Таке сталося через те, що під впливом розчину крохмаль у листку потемнів. У тій частині, що піддавалася інтенсивному освітленню, його утворилося значно більше, ніж у тій, що була прикрита, про що свідчить колір різних частин листка.

Щось подібне можна спостерігати і вприроді. Напевне, вам доводилося навесні бачити білі паростки на картоплинах, які зберігалися у темному погребі або підвалі.

Якщо кімнатну рослину протягом дня тримати в темряві, а потім несподівано включити освітлювальний прилад і тієї ж миті виключити, то за двадцять хвилин стебло рослини вигнеться у напрямку спалаху. Що сильніше був спалах, то більше вигнеться рослина.

Саме вони, коли картоплю зарити в землю, вилізуть невдовзі на поверхню у вигляді темно-зеленого листя. Свого забарвлення вони набувають унаслідок впливу на них сонячного проміння. Білий колір мають і паростки інших рослин, поки вони знаходяться під землею. Щоб зберегти соковитість і ніжну структуру білого пагона, спаржу, наприклад, навмисне обгортають землею. Зелений пагін втрачає смак і стає грубішим.

За мільйони років свого розвитку рослини чудово пристосувалися до найефективнішого використання сонячного світла. Всім відомо, що кімнатні рослини повертають листя до вікна, і час від часу їх слід пересувати, щоб вони росли з усіх боків однаково. Те саме відбувається і в природі. Якщо на дереві один листок затемнює інший, затемнений листок тягнутиметься в той бік, де на нього впаде проміння. Таким чином, усі листки на дереві утворюють так звану «листяну мозаїку», яка особливо добре помітна на плющі або винограді, що вкривають стіни будівель. Погляньте на них і ви помітите, що всі листки отримують однакову кількість сонячного світла.

Процес фотосинтезу здійснюється у величезних масштабах. Щорічно наземні і морські рослини зв’язують 42,2 млрд тонн вуглекислого газу і утворюють 105,5 млрд тонн глюкози. Для її перевезення потрібно було б використати потяг довжиною в 50 млн кілометрів, що становить третину відстані від Землі до Сонця. Крім того, рослини виділяють в атмосферу сорок сім трильйонів кубічних метрів кисню, життєво необхідного для дихання тварин і людини.

А тепер повернімося до інших утворень усередині клітини. В цитоплазмі існують також вакуолі – порожнини, заповнені клітинним соком, який містить мінеральні солі, амінокислоти, вуглеводи, органічні кислоти, дубильні та інші речовини. Кожна клітина в центрі обов’язково має ядро. Воно регулює всі її функції та поділ. У ньому також знаходяться хромосоми, які містять гени. Саме завдяки їм майбутня клітина «знає», якою вона стане і як функціонуватиме.

Щоб замінити старі і пошкоджені клітини, інші клітини в організмі рослини діляться. Завдяки цьому процесу рослини ростуть. Посилене ділення відбувається в деяких ділянках організму, наприклад у бруньках та пуп’янках, де утворюється листя та зароджуються квітки.

Спершу надвоє ділиться ядро. Кожна його частина має такий самий набір хромосом, як початкова клітина. Потім по центру клітини проходить лінія поділу, з обох боків якої формуються целюлозні стінки. Цитоплазма рівномірно розподіляється між двома новими утвореннями.

До поділу материнська клітина має кілька дрібних вакуоль. Після розділення вони об’єднуються у вакуом – одну велику центральну вакуолю. Клітина з вакуомом збільшується в розмірі, а її ядро та цитоплазма прилягають до клітинної оболонки. Зазвичай вона втрачає здатність ділитися. Друга, менша за розміром, дочірня клітина при необхідності знову ділиться.

Поділ клітини

За будовою усі рослини поділяються на одноклітинні та багатоклітинні. Зрозуміло, що перші з них складаються з однієї клітини.

До одноклітинних рослин належать бактерії та деякі водорості. Іноді ці клітини такі малі, що людське око не в змозі їх роздивитися. Наприклад, розміри клітин деяких бактерій коливаються від 0,1 до 0,25 мілімікронів. Зустрічаються одноклітинні рослини, які представлені гігантською клітиною в кілька десятків сантиметрів. Згадайте древні сифонові водорості, про які йшлося в главі «Мільйони років до нашої ери». Довжина однієї їхньої клітини, яка була самостійною рослиною, сягала півметра. Одноклітинні рослини частіше за все живуть відокремлено від інших або утворюють колонії. Утворюючи колонії, вони продовжують самостійно харчуватися і розмножуватися.

Багатоклітинні рослини складаються з величезної кількості клітин. Найпримітивніші з них, великі гриби та водорості, мають величезну кількість зовсім однакових клітин. Разом з одноклітинними бактеріями та водоростями їх називають нижчими рослинами. А ті багатоклітинні рослини, в яких клітини мають різний вигляд і виконують різні функції, називаються вищими. Більшість з них є мешканцями суходолу.

Клітини кореня, стебла, листя та інших органів вищих рослин мають різний вигляд, бо вони виконують різну «роботу». Клітини коріння поглинають воду і мінеральні речовини з ґрунту. Ті, що містяться у стеблі, гілках, пагонах та черешках листя, підводять їх до кожної з клітин усієї рослини. Ті, що утворюють міцну кору, захищають рослину від висихання та пошкоджень.

Комплекси клітин, що мають однакову будову і виконують однакові функції, утворюють тканини. Усі органи рослини складаються з основної тканини, яка містить тканини, що проводять поживні речовини та воду. Зовні основна тканина вкрита епідермою – покривною тканиною. Вчені вирізнили дуже багато рослинних тканин, які об’єднали у вісім систем. З деякими з них ви познайомитися в наступних розділах.