Отличительные особенности растений.

В прошлом все организмы разделяли на растения и животных; с открытием микроскопических форм этот подход распространился и на них. Грибы считались растени­ями, вероятно, потому, что большинство их неспособно передвигаться и по форме роста они ближе к обычным зеле­ным растениям, чем к животным. Граница между миром растений и миром животных, а также число царств живого мира далеко не бесспорны. Бактерии и сине-зеленые водоросли (цианеи) настолько резко отличаются от остальных живых су­ществ по своей организации, что их выделяют в особое надцарство прокариот (доядерных организмов). Они лишены оформленного ядра, у них нет типич­ного митоза, мейоза, полового процесса. Эти, а также целый ряд других особенностей в строении и жизнедеятельности прокариот (греч. протос — первый; карион — ядро) говорят об их большей примитивности по сравнению с другими организмами, объединяемыми в надцарство эукариот (греч. эу — хороший). Установлено, что прокариоты — самые древние организмы на Земле (не менее 2—3 млрд. лет).

Как особое царство живых существ, входящее в надцарство эукариот наряду с царствами растений и животных, в настоящее время рассматри­вают грибы, так как они отличаются от типичных зеленых (точнее, окра­шенных и способных к фотосинтезу) растений рядом признаков. Важней­ший из них — отсутствие у грибов хлорофилла и других пигментов, опре­деляющих способность к фотосинтезу. Полагают, что грибы как самостоя­тельная ветвь эволюции возникли в то время, когда царства растений и животных еще не обособились друг от друга.

Подробнее этот вопрос можно обсуждать только после изучения систе­матики, микробиологии, биохимии, цитологии и ряда других дисциплин.

Вирусы фактически не явля­ются живыми организмами, представляя собой лишь фраг­менты генетического аппарата других существ, размножа­ющиеся за счет изменения метаболизма клеток. Некоторые из них произошли от бактерий, другие, по-видимому, от эукариот.

К эукариотам относится много весьма различных групп одноклеточных организмов. Гетеротрофных эукариот, по традиции называемых простейшими, относят к животным, а автотрофных к растениям (водорослям). Однако для тех, кто детально изучает этих автотрофов и гетеротрофов, очевид­но, что между ними существуют тесные взаимосвязи, и гово­рить о двух различных эволюционных линиях неправомерно. Поэтому теперь всех одноклеточных эукариот объединяют в царство протистов (Protista). Несколько эволюционных линий водорослей (зе­леные, бурые и красные) приобрели многоклеточность. Многоклеточными являются и все растения, связанные непо­средственно только с зелеными водорослями, от которых, как считается, они и произошли в ходе заселения суши. Уни­кальное сочетание признаков — многоклеточное, назем­ного образа жизни, неподвижности, способности к фотосин­тезу — оправдывает выделение растений в отдельное цар­ство, понимаемое сейчас более узко, чем в прошлом.

В то время как растения питаются в результате фотосин­теза (за исключением немногих видов, которые утратили эту способность, но явно произошли от обычных), животные пищу заглатывают, а грибы впиты­вают (абсорбируют), предварительно переварив выделен­ными наружу ферментами. Каждая из этих трех эволюцион­ных линий многоклеточных считается отдельным царством эукариот; остальных эукариот (весьма неоднородную груп­пу) относят к царству протистов.

Типы обмена веществ. Все живые существа обнаруживают между собой фундаментальное сходство. В них найдены только те хими­ческие элементы и только те формы энергии, которые имеются в окружаю­щей их неживой среде, и это может служить одним из доводов к тому, что все живые существа возникли естественным *путем из неживой природы.

Фундаментальное сходство всех живых организмов проявляется и в том, что основу живого тела, составляют белки и нуклеиновые кислоты, определя­ющие важнейшие свойства жизни — обмен веществ и самовоспроизве­дение.

Общая характерная особенность всех живых существ — постоянный об­мен веществ с внешней средой. Он складывается из двух противоположных, но неразрывных процессов: 1) организм поглощает вещества извне и строит (синтезирует) из них вещества, подобные тем, которые входят в состав его тела (процесс ассимиляции, уподобления); 2) в организме постоянно идет распад и отчуждение веществ (процесс диссимиляции). Благодаря согласованности этих процессов организм поддерживает свою форму и индивидуальность, подобно тому, как сохраняет свою форму струя воды или пламя свечи.

Наряду с потоком веществ через организм проходит поток энергии. Для синтеза различных органических соединений организм затрачивает энергию. Источник этой энергии может быть двояким: или энергия осво­бождается в процессе распада других органических веществ при диссимиля­ции (например, при дыхании), или энергия добывается извне (например, лучистая энергия солнца при фотосинтезе).

Большинство растений содержит пигменты зеленого цвета — хлорофил-лы(греч. хлорос — зеленый; филлон — лист) —и способны к фотосинтезу.

В процессе фотосинтеза, во-первых, лучистая энергия солнца погло­щается и преобразуется в скрытую энергию химических связей. Во-вторых, за счет этой энергии зеленые растения, воспринимая из окружающей среды воду с растворенными в ней неорганическими соединениями и угле­кислый газ, производят первичный синтез органических веществ. Эта осо­бенность позволяет назвать зеленые растения автотрофными (греч. автос — сам; трофе — пища) организмами. Их также можно назвать фото-трофными организмами, поскольку они используют энергию солнечных лучей.

Органические вещества, возникшие в процессе фотосинтеза, используют­ся растением в двух направлениях: как исходный материал для построе­ния более сложных веществ, входящих в состав живого тела, и как источ­ник энергии, которая освобождается в процессе дыхания.

В противоположность автотрофным растениям животные не способны к синтезу органических веществ непосредственно из неорганических. Они питаются уже готовыми органическими веществами, перерабатывая их в ве­щества своего тела (т. е. ассимилируя их) и используя связанную в них энергию. Поэтому их называют гетеротрофными (греч. гетерос — другой) организмами. Кроме животных, к гетеротрофным организмам отно­сятся также грибы, бактерии и некоторые другие бесхлорофилльные ор­ганизмы. Некоторые бактерии способны к автотрофному питанию, но при этом они чаще всего используют энергию химических процессов (хемосин­тез) и лишь очень немногие способны к фотосинтезу.

Таким образом, только зеленые (фототрофные) растения накапливают на нашей планете запасы связанной («консервированной») энергии и орга­нических веществ и обеспечивают существование остальных живых су­ществ. Годовая продукция фотосинтеза на Земле достигает 10¹⁰ т.

Взаимодействие живых организмов на Земле выражается не только в том, что растения связывают солнечную энергию и создают органические ве­щества, а животные их потребляют. Между растениями, животными и микро­организмами существуют глубокие, взаимные связи, выражающиеся в круго­вороте веществ на Земле. В процессе фотосинтеза растения выделяют свободный кислород, используемый при дыхании животными и самими расте­ниями. С другой стороны, углекислый газ, выделяемый в процессе дыхания, делает возможным фотосинтез. Постоянство содержания в атмосфере Ог и СО2 объясняется непрерывностью и взаимосвязанностью процессов созида­ния органических веществ и их разрушения (при процессах дыхания, брожения и гниения). Сбалансированность этих процессов установилась в результате длительной сопряженной эволюции всех живых существ. В глу­бокой геологической древности газовая оболочка Земли имела очень мало свободного кислорода, и только с появлением хлорофиллоносных растений в ней стал накапливаться свободный кислород.

Накопление свободного кислорода привело к появлению кислородного дыхания, свойственного огромному большинству ныне живущих растений и животных. Благодаря кислородному дыханию возросла энергия жизненных процессов и скорость накопления массы органического вещества на нашей планете. Наличие свободного кислорода усилило химическое выветрива­ние горных пород и накопление в верхних слоях земной коры минераль­ных соединений, нужных для питания растений.

Элементы минерального питания находятся в природе также в состоянии непрерывного круговорота. Они всасываются корнями растений из почвы и включаются в состав живых растений. Растениями питаются животные. Тру­пы растений и животных разрушаются гетеротрофными гнилостными орга­низмами (бактериями, грибами) и минерализуются. Таким образом, бакте­рии и грибы играют важную роль в общем круговороте веществ.

Живые организмы, связанные между собой и с окружающей средой в процессе круговорота веществ, сосредоточены в поверхностных слоях Земли (суши и водных пространств) и в нижних слоях атмосферы. Они образуют почти непрерывную «пленку жизни». В почве корни растений сплетены в густую сеть, а надземные побеги, смыкаясь, одевают нашу «зеленую планету» почти сплошным покровом лугов, лесов, полей, степей и тундр. Кроме того, в каждом грамме почвы содержится несколько мил­лионов микроорганизмов и мельчайших животных. Эта пленка жизни очень тонка по сравнению с размерами Земли, которую она облекает (на суше — не толще нескольких десятков метров). Но она оказывает сильнейшее влия­ние на неживую природу, на направление и скорость многих геологических процессов, определяющих лицо Земли (накопление и размыв горных пород, образование и разрушение почв).

Пленка жизни вместе с переработанными ею горными породами образует биосферу.