При описании строения растений нельзя ограничиться примером одного конкретной особи или даже целой систематической группы. Поэтому для каждого примера прогрессивного отличия растений всегда подразумевается наличие отдельного вида, обладающего описываемыми свойствами. Мы избегали подкреплять свои тезисы примерами тех таксонов, систематическое положение которых остается спорным или невыясненным до конца, т. е. организмов пограничных групп.
Анатомия и морфология
Растение растет на протяжении всей жизни. За это время оно образует многочисленные и однообразные серии корней и побегов, в которых имеется множество фрактальных структур, листьев и корней, принципиально подобных в общем плане строения и функционирования. Со временем более старые части растения отмирают или выполняют новые функции. Так могут образовываться огромнейшие конструкции. Например, у медуницы (Pulmonaria dacica Simonk.) семейства Бурачниковые (Boraginaceae), симподиально нарастающее корневище образует серию клонов, и, старея, отмирает. До этого оно может еще некоторое время выполнять запасающую функцию. Если рассмотреть судьбу отдельной ткани растения, например, ксилемы, то можно пронаблюдать клетки, проводящие воду и минеральные вещества, со временем теряют проводящую функцию и полностью одревесневают за счет откладки лигнина и суберина. При этом членики сосудов и трахеиды могут зарастать тилами, в них могут откладываться смолы, и ткань, перестав нести проводящую функцию, становится опорной. Таким образом, при наличии относительно простого строения, растения смогли рационально распределить все жизненно необходимые функции между имеющимся небольшим набором тканей и органов.
Простота строения растительного организма подразумевает также возможность относительно быстрой и точной регенерации отдельных частей организма в случае даже серьезных повреждений целостного организма. Пример этому: быстрое заживление ран на побеге или же на корне. Это происходит благодаря наличию у ряда растительных клеток функции тотипотентности. Функции утратившегося органа чаще всего выполняют другие, вновь выросшие. В некоторых случаях растение восстанавливается даже после полной утраты корней или после утраты системы побегов. Например, у видов рода Ива (Salix) корневая система может восстановиться за один вегетационный период. У тополей (Populis laurifolia Ledeb., P. nigra L. и др.) обычно полное отрастание кроны после спилов. Следовательно, растения прекрасно приспособились к неблагоприятным воздействиям других организмов и способны к самовосстановлению.
Источником образования новых побегов или даже новых растений целиком могут служить адвентивные почки. Они образуются эндогенно из мезофилла листа, паренхимы сердцевинных лучей, камбия, перицикла, специальных раневых меристем на листьях и корнях. Примеров растений с адвентивными почками много: бегония (Begonia), росянка (Drosera L.), льнянка (Linaria Mill.), одуванчик (Taraxacum Wigg.), осина (Populus tremula L.) и др. Это приспособление к быстрому самовоспроизведению в благоприятных условиях. Дочерние побеги образуются прямо на вегетативных органах материнского растения в большом количестве независимо от сезона и наличия «партнера».
Приспособление суккулентов к экстремальным условиям жаркой пустыни гениальны. Есть виды, которые с приближением засушливого периода практически целиком втягиваются под землю своими корнями, например, Лофофора (Lophophora) из семейства кактусовые (Cactaceae). У некоторых растений из семейства Mesembreanthaceae и Asphodelaceae имеются специальные скопления водоносных клеток у поверхности листа, которые как линзы пропускают свет и рассеивают его внутри.
Люди очень многому научились у мудрых растений-инженеров. Для примера достаточно рассмотреть уникальную конструкцию сетчатой колонны ствола, напоминающую железобетонный каркас, некоторых представителей-паразитов рода Ficus. Такие фикусы-душители при малых затратах материала могут добиться создания конструкций большой высоты, выдерживающей огромную массу, и в то же время достаточно гибкую.
Физиология и биохимия
Самое большое совершенное отличие растений от представителей животного мира – фотосинтез. Растения, как автотрофы в своем большинстве, практически не испытывают никаких недостатков органических веществ, например, для растений нет незаменимых аминокислот, они все синтезируются растениями, как и все углеводы, будь то простые моносахариды или же разветвленные полисахариды. В этом отношении растения независимы.
Замечательна возможность практически каждой растительной клетки синтезировать различные гормоны. В связи с этим растения обладают тропизмами – относительной подвижностью в зависимости от окружающих условий, например, поворот листа, цветка или целого побега в сторону солнца или же, наоборот – от солнца (например, у цветочных стрелок цикламена (Cyclomen) из семейства Первоцветные (Primulaceae) после опыления). Этого вполне достаточно для поиска благоприятных условий, несмотря на прикрепление к субстрату.
Уникальная система водного обмена позволяет растениям поднимать на большую высоту огромное количество воды, без затрат собственной энергии, работу за них проделывает солнечная энергия.
Продолжительность жизни некоторых растений больше животных. Благодаря своим особенностям растения способны достигать огромных размеров, не сравнимых с размерами других организмов за все время существования Земли. Для примера достаточно сравнить синего кита и растение эвкалипт (Eucaliptis). Тридцатиметровый кит примерно в четыре раза меньше огромных австралийских эвкалиптов, которые достигают размеров в сто, а иногда и в сто сорок метров.
Растения способны к чрезвычайно быстрому росту. Всем известны темпы роста бамбука, Amherstia nobilis, Аlbizia moluccana, Eucaliptis.
Удивляет способность некоторых семян сохранять всхожесть в течение нескольких сотен лет. Находящиеся в состоянии покоя сухие семена могут быть охлаждены до температуры жидкого водорода, и их всхожесть от этого не изменится. Семена люцерны (Medicago) переносят длительное нагревание до 100° С. Семена клевера (Trifolium) можно держать в спиртовом растворе в течение нескольких лет, и их всхожесть от этого не пострадает. Таким образом, растения преодолевают не только расстояния, но и время, чего животным не дано.
Экология
Растения покрыли густым ковром сушу Земли, а также они покрыли шельфовые зоны материков и толщу океанских вод. Экологическая пластичность позволила им без особых укрытий широко распространиться на севере, причем даже за полярным кругом. Типичные растения, приспособленные к суровым северным условиям – это дриады, многочисленные карликовые ивы и березы и др., стелющиеся и подушковидные криофиты.
Растения создают уникальные многоярусные биоценозы в зоне экваториального пояса. В этих природных системах на 1 м2 приходится огромный объем биомассы, что возможно только благодаря вертикальному расселению. Растения-эпифиты поселяются на фанерофитах, используя их только в качестве опоры. Подобных примеров множество: это многочисленные папоротники (Platicerium, Davalia, Asplenium), орхидеи (Oncidium, Dendrobium, Odontoglossum, Phaelenopsis), бромелиевые (Cryptanthus, Thilandsia, Gusmania) и др. В некоторых случаях растения-эпифиты могут быть и паразитами.
Важно отметить, что растения снабжают Землю кислородом, без которого невозможны жизненные процессы и само существование биосферы. Именно появление растений на суше позволило выйти на сушу и животным, создав благоприятную для жизни среду.
Во всех природных экосистемах, за исключением детритных систем на дне мирового океана, растения-автотрофы – начальное звено всех цепей питания, т. е. основа биогеоценозов и биосферы.
Таким образом, растения «мудры, изобретательны и независимы».
О родстве растений с человеком можно говорить только подразумевая то, что все живые организмы, вероятно, произошли от одного общего предка – от прогеноты. И к тому же животные и растения – это эукариоты, следовательно, общий предок у этих двух групп должен был быть.