Краткое содержание главы

Зрелое растение развивается из зародыша в результате ряда координированных событий, общий ход которых запрограммирован в генах, а реальное воплощение зависит от внешней среды. Рост в длину связан, во-первых, с образованием новых клеток в центрах клеточного деления (меристемах), расположенных на верхушках стеблей, корней и почек, и, во-вторых, с удлинением самих этих клеток. Точно так же и рост в толщину происходит путем образования и последующего растяжения новых клеток, порождаемых в этом случае латеральной (боковой) меристемой, или камбием, залегающим (обычно в виде однорядного цилиндра) между древесиной и корой. Дифференциацией называют процесс, в результате которого образованные меристемой идентичные клетки в конце концов становятся разными и приобретают специфические характеристики.

Семя состоит из зародыша, запаса питательных веществ в эндосперме или в мясистых семядолях зародыша и из семенной оболочки. Прорастание наступает после того, как семя поглотит достаточное количество воды и в нем начнутся процессы клеточного деления и растяжения. Скорость роста вначале бывает небольшой (лаг-фаза), затем поддерживается логарифмическая зависимость скорости роста от времени (лог-фаза), а позже рост снова замедляется и наконец прекращается вообще. Продолжительность жизни у разных видов растений варьирует от нескольких недель до 3000 лет и более. Однако на искусственных питательных средах можно неограниченно долго выращивать, путем пересевов, ткани даже и тех растений, которые в норме быстро заканчивают свой жизненный цикл. Ткани, культивируемые таким образом, остаются обычно недифференцированными, но при помощи соответствующих химических веществ, в том числе и гормонов, в них можно вызвать дифференциацию.

Молодые корни покрыты эпидермисом, состоящим из плоских клеток, выполняющих защитную функцию, и корневых волосков, приспособленных для всасывания воды и растворенных в ней минеральных веществ. Центральную часть корня занимает ксилема с ее водопроводящей тканью, состоящей из трахеид и сосудов, паренхимными клетками и волокнами. Вокруг ксилемы располагается флоэма, состоящая из ситовидных трубок, клеток-спутниц и паренхимных клеток; по флоэме перемещается водный раствор органических веществ. Кнаружи от флоэмы лежит перицикл - образовательная ткань, в которой зарождаются боковые корни, пробивающие себе путь наружу через внешние ткани. Весь этот центральный цилиндр, или стела, окружен эндодермой, в клетках которой имеются водонепроницаемые пояски Каспари. Вследствие этого ток растворенных веществ, перемещавшийся ранее по влажным клеточным стенкам, изменяет здесь свой путь и движется далее уже сквозь мембраны. Между центральным цилиндром и эпидермисом располагается состоящая из паренхиматозных клеток первичная кора, часто играющая роль запасающей ткани. Когда камбий, лежащий между ксилемой и флоэмой, активируется, эпидермис и часть первичной коры под напором внутреннего прироста растрескиваются и сбрасываются. Трещины затягиваются благодаря деятельности новой меристемы - пробкового камбия, формирующего новую защитную ткань - перидерму. Стебли по своему строению сходны с корнем, хотя и отличаются от него рядом признаков: как правило, они имеют состоящую из паренхимных клеток сердцевину, эндодерма в них по большей части отсутствует, и боковые побеги образуются эндогенно, а не закладываются в глубине, как боковые корни.

Вследствие неодинаковой активности камбия в разное время года образуются неодинаковые по величине трахеиды и сосуды. Возникает характерный узор, позволяющий различать ежегодный прирост древесины, - годичные кольца. Их используют иногда для датировки тех или иных деревянных предметов, а также для получения информации о климате в давно прошедшие времена и об археологических событиях.

Лист - это обычно плоский орган. Его основная, фотосинтезирующая, ткань (мефозилл) пронизана сильно разветвленными жилками, состоящими из ксилемы и флоэмы. Лист окружен эпидермисом, покрыт воскообразной кутикулой. Многочисленные устьица, отверстость которых регулируется тургором замыкающих клеток, обеспечивают газообмен между внутренним пространством листа и атмосферой.

Репродуктивные органы (цветки) не являются непременной принадлежностью растения на протяжении всего его жизненного цикла; обычно они развиваются в ответ на определенные - зависящие от времени года - сигналы среды, такие, как длина дня или изменения температуры. В цветке мужские и женские органы (тычинки и плодолистики) образуют клетки, претерпевающие мейоз. Гаплоидные микроспоры развиваются в мужские гаметофиты (пыльцевые зерна), в которых формируются спермии; гаплоидные мегаспоры в процессе развития превращаются в женские гаметофиты (зародышевые мешки), дающие начало яйцеклеткам. В результате слияния спермия и яйцеклетки (оплодотворения) возникает зигота и восстанавливается диплоидное число хромосом (образуется бесполое поколение - спорофит). У папоротников и, по всей вероятности, также у цветковых растений ряд этапов репродуктивного цикла находится под контролем особых химических "посредников", или гормонов.