Три больших мира: растения, животные, грибы

Представь лес после дождя. На ветке расправились листья, по коре ползёт улитка, а рядом с пнём появились грибы. Все эти организмы растут, обмениваются веществами со средой и продолжают жизнь в потомстве. Но устроены и питаются они по-разному. Если научиться замечать такие различия, лес перестаёт быть набором названий и становится понятной системой связей.

1. Сравнение начинается с клетки

Растения, животные и грибы относятся к эукариотам. Для их клеток характерно оформленное ядро, отделённое от цитоплазмы оболочкой. В ядре находится основная часть наследственного материала. У клеток всех трёх групп есть плазматическая мембрана, регулирующая обмен со средой. При этом не каждая зрелая специализированная клетка обязательно сохраняет все обычные структуры.

За мембраной растительной клетки располагается прочная клеточная стенка, содержащая целлюлозу. У грибной клетки стенка тоже есть, но её состав иной: в ней присутствует хитин. У животной клетки клеточной стенки нет. Не путай стенку клетки с кожей, раковиной или панцирем целого животного: это разные уровни строения.

В зелёных клетках растения находятся хлоропласты с зелёным пигментом хлорофиллом. Они участвуют в фотосинтезе. Однако клетка корня обычно не имеет хлоропластов. Поэтому утверждение «в каждой клетке растения есть хлоропласты» неверно. Для сравнения больших групп важно сочетание признаков, а не случайная деталь одного образца.

Эта таблица — учебное сравнение трёх больших групп. Она не охватывает всё разнообразие жизни. Бактерии и археи устроены иначе, а многие одноклеточные эукариоты рассматриваются отдельно. Даже внутри одной группы встречаются особенности и исключения.

2. Растения создают органические вещества

При фотосинтезе зелёное растение использует энергию света для образования органических веществ из воды и углекислого газа. При этом выделяется кислород. Органические вещества нужны для построения тела и служат источником энергии при дыхании. Свет — источник энергии, а не готовая пища, которую можно «впитать» вместо воды и углекислого газа.

Корни многих наземных растений поглощают воду и растворённые минеральные вещества. Листья получают углекислый газ из воздуха. Стебель связывает органы, проводя вещества между ними. Такое разделение работы не означает независимости частей: недостаток воды у корней отражается на состоянии листьев, а продукты фотосинтеза поступают в том числе к корням.

Растения также дышат: в их клетках органические вещества используются для получения доступной энергии. Дыхание продолжается и днём, и ночью. Фотосинтез и дыхание — разные процессы. В темноте фотосинтез прекращается, но живое растение не перестаёт нуждаться в энергии.

Есть растения с необычными способами питания, например паразитические виды, утратившие способность к фотосинтезу. На этом этапе главное — понять обычное зелёное растение и помнить, что широкое правило не описывает без исключения каждую форму жизни.

Цветы и семена есть не у всех

Мхи обычно невелики. У многих заметны зелёные побеги и коробочки на ножках, в которых формируются споры. У мхов нет настоящих корней, подобных корням сосны: прикреплению помогают ризоиды. Семян и цветков мхи не образуют.

Папоротники, хвощи и плауны имеют более сложное строение органов и проводящих тканей, чем мхи. У папоротников хорошо заметны крупные листья, у хвощей — членистые побеги, у плаунов часто встречаются ползучие побеги с мелкими листьями. В их размножении участвуют споры; семян у этих растений нет. Спора и семя — не два названия одного объекта.

Голосеменные образуют семена, не заключённые в плод. Например, у сосны семена развиваются на чешуях шишек. Хвоинки — её листья, а шишка не является плодом. Цветковые растения имеют цветки; после оплодотворения у них формируются семена внутри плодов. К этой группе относятся яблоня, пшеница, фасоль и множество других растений. Различия споровых и семенных растений описаны в образовательных материалах Американского музея естественной истории.

Где здесь водоросли?

Под названием водоросли объединяют разнообразные преимущественно водные фотосинтезирующие организмы. Среди них есть одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. У них нет такого набора настоящих корней, стеблей и листьев, как у цветкового растения. Крупная водоросль может напоминать листьями дерево, но сходство формы ещё не означает одинакового строения.

В современной классификации водоросли относят к разным группам по их происхождению. Зелёные водоросли родственны наземным растениям, а другие группы водорослей имеют иное происхождение. Поэтому слово «водоросли» описывает сходный образ жизни, но не означает, что все они — близкие родственники. Подробнее об этих группах — в обзоре Смитсоновского музея.

Растения рядом с человеком

Дикорастущие растения живут без специального выращивания человеком. Культурные растения человек выращивает для определённых целей: пшеницу — ради зерна, яблоню — ради плодов, лён — ради волокна. Древесина служит строительным материалом и сырьём для бумаги. Некоторые растения содержат вещества, применяемые при изготовлении лекарств, но это не делает любое домашнее приготовление из них безопасным.

Растения создают пищу для других организмов, выделяют кислород при фотосинтезе, формируют места обитания и удерживают почву корнями. Среди них есть ядовитые и вызывающие аллергию виды. Изучать растение — значит понимать его свойства и связи, а не сразу относить его к «полезным» или «ненужным».

3. Как отличить животных от других организмов

Животные — многоклеточные организмы, получающие готовые органические вещества. В их клетках нет клеточной стенки и хлоропластов. У большинства хорошо выражены ткани, органы и системы органов, совместно обеспечивающие питание, движение, дыхание и другие процессы. Разные животные питаются растениями, другими животными, смешанной пищей или органическими остатками.

Многие животные активно перемещаются, но не все постоянно меняют место. Морская актиния прикрепляется к поверхности и захватывает добычу щупальцами. Её сходство с цветком не превращает её в растение. При классификации мы учитываем строение и способ питания вместе, а не только внешний силуэт.

Пример: раковина и позвоночник

Улитка — беспозвоночное животное: у неё нет позвоночника. Её твёрдая раковина защищает тело, но не является позвоночником. Позвоночник находится внутри тела и состоит из позвонков; он есть, например, у рыбы, лягушки и человека. Наличие любой твёрдой части ещё не делает животное позвоночным.

Беспозвоночные не имеют позвоночника. Это многочисленные группы, среди которых моллюски, черви, членистоногие и другие. Улитка — моллюск, паук относится к паукообразным, бабочка — к насекомым. Паук не насекомое: у пауков восемь ходильных ног, у взрослых насекомых — шесть. У беспозвоночных возможны наружные покровы, раковины и даже внутренние опорные элементы. Название не означает полного отсутствия любых твёрдых частей.

К позвоночным относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Лягушка — земноводное, ящерица — пресмыкающееся, воробей — птица. Дельфин живёт в воде, но остаётся млекопитающим: дышит лёгкими и вскармливает детёнышей молоком. Среда обитания сама по себе не определяет группу.

Животные освоили воду, сушу, почву и воздушное пространство. Плавники рыбы, крылья птицы, роющие конечности крота помогают жить в определённых условиях. Условия связаны со строением, однако отдельный организм не создаёт нужные органы по желанию. Приспособления формировались в длительной истории поколений.

Одноклеточная инфузория способна двигаться и питаться готовыми веществами. Раньше подобных организмов часто называли «простейшими животными». Современное понимание отделяет их от многоклеточных животных; многие такие эукариоты обсуждаются как протисты. Название «одноклеточное» описывает количество клеток, а не принадлежность к одному царству. Смитсоновский институт рассматривает протистов отдельно от растений, животных и грибов.

4. Как устроены и питаются грибы

Грибы — самостоятельная группа эукариот. Они не имеют хлоропластов и не создают органические вещества посредством фотосинтеза. Гриб выделяет вещества, помогающие расщеплять доступный материал снаружи, а затем всасывает растворённые продукты. Такой способ питания отличается и от фотосинтеза растения, и от заглатывания пищи многими животными.

Тело многих грибов состоит из тонких нитей — гиф. Их сеть называется грибницей, или мицелием. Она пронизывает почву, опавшие листья, древесину или другой подходящий материал. То, что в быту называют грибом со шляпкой и ножкой, — обычно плодовое тело, связанное с образованием спор. Оно представляет лишь часть организма. Строение и питание грибов объясняются в материале Королевских ботанических садов Кью.

Споры участвуют в размножении и расселении грибов. При подходящих условиях из споры развивается новая грибница. Гифы не являются корнями растения, а споры гриба — его семенами. В учебном срезе нити специально увеличены, чтобы их было видно; по изображению нельзя измерять настоящую толщину грибницы.

Не все грибы образуют заметную шляпку. Плесневые грибы формируют нити и структуры со спорами на поверхности и внутри материала. Большинство знакомых пекарских дрожжей существует в виде отдельных клеток. Маленький размер и одноклеточность не превращают дрожжи в бактерии: дрожжи — эукариотические грибы.

5. Разложение, партнёрство и хлеб

Грибы-разлагатели используют органические остатки. Благодаря их работе и работе других организмов вещества из опавших листьев и погибшей древесины постепенно возвращаются в круговорот. Некоторые грибы паразитируют и вызывают болезни растений, животных или человека. Другие образуют взаимовыгодные связи. Нельзя приписывать всем грибам одну роль.

Микориза — связь гриба с корнями растения, полезная обоим участникам. Растение образует органические вещества при фотосинтезе и передаёт часть из них грибу. Гриб помогает корням получать воду и минеральные вещества из почвы. Такая связь существует у многих растений, но возникает только между подходящими видами. Роли грибов в почве описаны Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН.

Разобранная цепочка: почему поднимается тесто

Пекарские дрожжи используют сахара и в подходящих условиях выделяют углекислый газ. Газ образует пузырьки, которые удерживаются в тесте. Пузырьки увеличиваются, поэтому тесто становится более объёмным и рыхлым. Последовательность такая: дрожжи используют сахара → выделяют газ → в тесте появляются пузырьки → тесто поднимается.

Люди используют грибы в пищевом производстве и для получения некоторых лекарственных веществ. Но свойства одного вида нельзя переносить на любой похожий гриб. Плесень на обычном хлебе означает порчу: видимое пятно может быть лишь частью распространения гриба. Такой хлеб не следует сохранять, просто срезав пятно; это соответствует рекомендации USDA для хлеба и выпечки.

6. Как растения, животные и грибы связаны в природе

Растения, животные и грибы поддерживают жизнь сообщества вместе. Пчела получает пищу на цветке и может переносить пыльцу между цветками. Птица съедает плод и иногда распространяет семена. Дождевые черви участвуют в переработке остатков и изменении почвы. Грибы разлагают древесину или взаимодействуют с корнями. Удаление одного участника способно изменить условия для других.

Домашние животные дают человеку пищу, материалы, помощь и общение. Некоторые дикие животные повреждают посевы или переносят возбудителей болезней; существуют паразитические и ядовитые виды. Однако человеческая оценка «мешает мне» не описывает всю роль организма в природе. Сохранение среды обитания и разнообразия важно шире непосредственной хозяйственной выгоды.

Для дневника наблюдений часто достаточно фотографии, описания места и даты. Не нужно срывать незнакомое растение или разрушать грибницу ради изображения. По цвету и сходству с рисунком нельзя надёжно определить съедобность гриба: встречаются опасные двойники. Учебные иллюстрации показывают строение и связи, а не дают разрешение собирать или пробовать находки.

7. Типичные ошибки и самопроверка

• «Нет цветка — не растение». Мхи и папоротники относятся к растениям, хотя цветков не образуют.
• «Не ходит — значит растение». Прикреплённая актиния остаётся животным.
• «Есть твёрдая часть — значит позвоночное». Нужно наличие позвоночника, а не любой опоры.
• «Шляпка — весь гриб». Скрытая грибница может занимать значительно больше пространства.
• «Все мелкие одноклеточные — бактерии». Дрожжи и инфузории — эукариоты.
• «Гриб получает от растения свет». В модели микоризы растение передаёт органические вещества.
• «Все грибы вредны или все полезны». Свойства и роли разных видов различаются.

Восемь вопросов для проверки себя

1. Что общего у клеток растений, животных и грибов?
2. Почему клеточная стенка и раковина улитки — разные понятия?
3. Назови два растения без семян и два семенных растения.
4. Чем семя сосны отличается по расположению от семени яблони?
5. Почему дельфин не рыба?
6. Как связаны плодовое тело, грибница и споры?
7. Объясни подъём теста четырьмя шагами.
8. Что получает каждый партнёр в модели микоризы?

Ориентиры для ответа

1. Эукариотическое строение, мембрана, обычно оформленное ядро. 2. Стенка окружает отдельную клетку, раковина — структура целого животного. 3. Мох, папоротник; сосна, яблоня. 4. У сосны — на чешуях шишек, у яблони — внутри плода. 5. Это млекопитающее с лёгочным дыханием и молочным вскармливанием. 6. Грибница образована гифами, плодовое тело связано с образованием спор. 7. Сахара → газ → пузырьки в тесте → увеличение объёма. 8. Гриб получает органические вещества, растение — помощь в получении воды и минеральных веществ.

Методические заметки для учителя

Тема объединяет несколько крупных групп, поэтому её удобно пройти за два занятия: сначала растения и животные, затем грибы и связи. Первый вопрос — не «как называется организм», а «какие признаки помогут понять его устройство и питание». После предположения ученик открывает объяснение и уточняет первоначальную мысль.

Предложите сопоставить мох и сосну, улитку и рыбу, дрожжи и шляпочный гриб. Пусть ребёнок каждый раз назовёт общий признак и различие. Важнее доказательный ответ, чем запоминание длинного перечня групп или точного числа известных видов.

Задание о тесте проверяет причинный порядок, а микориза — направление обмена. Попросите объяснить стрелки словами: «кто передаёт, кому, что». Если ответ формально верен, но ученик говорит, что гриб фотосинтезирует под землёй, вернитесь к способам питания.

Изображения — художественные учебные модели. Срез грибницы не является фотографией опыта; размеры нитей условны. При работе с реальными объектами достаточно наблюдений на прогулке, готовых безопасных образцов и фотографий. Домашнее выращивание неизвестной плесени для этой темы не требуется.

Оценить понимание можно коротким выходным ответом: «Назови три организма разных групп и одну связь между ними». Языковой переключатель позволяет сопоставить термины: растение — plant, животное — animal, гриб — fungus, грибы — fungi, позвоночник — backbone, грибница — mycelium. Перевод не должен подменять объяснение биологического смысла.

О материале

Самостоятельный учебный текст и оригинальные иллюстрации для 5 класса. Изображения созданы с помощью генерации, затем проверены для использования как учебные модели; они не являются документальной съёмкой или определителем видов. На странице подготовлены три окна будущих 3D-сцен. Сами сцены пока не подключены. Основные справочные ссылки приведены рядом с соответствующими объяснениями.