Окружающие нас растения устойчиво удерживаются в сформировавшихся сообществах только в том случае, если они нормально растут и развиваются. Рост и развитие растения - это различные, хотя и взаимосвязанные, стороны его жизни. Показателем роста является увеличение массы и объема растения, а развитие представляет собой комплекс необходимых качественных изменений содержимого растительных тканей, без которых растение не может приступить к образованию тех или иных органов и к плодоношению. Иногда растение хорошо растет (т.е. его вегетативная масса увеличивается), но не образует органов плодоношения. Это объясняется тем, что содержимое клеток данного растения не приобрело соответствующего качества, поэтому растение и не развивается дальше. Если же растение находится в условиях, не обеспечивающих его необходимым количеством света, воды, тепла и пищи, оно не сможет нормально расти. Жизнь растения зависит от деятельности его корневой системы и листового (фотосинтезирующего) аппарата. Корни извлекают из почвы не все вещества, нужные растению для питания. Значительную часть пищи, а именно весь углерод, составляющий около 45% сухой массы растения, оно усваивает из воздуха с помощью листьев.
Каждому виду растения, как правило, присуща своя постоянная форма листьев. Однако и в этом случае есть исключения. Примером тому является варьирование формы листьев у осины, рябины обыкновенной, плюща комнатного и других растений в зависимости от их возраста. Частуха подорожниковая и стрелолист стрелолистный тоже при развитии в воде образуют подводные листья, резко отличающиеся по форме от надводных.
Лист является неотъемлемым вегетативным органом высшего растения. Он может иметь листовую пластинку, черешок, основание и прилистники. Однако у большинства растений листья имеют лишь черешок и пластику. Черешки служат для ориентации листовых пластинок по отношению к свету, чтобы максимально использовать солнечную энергию. Листовые пластинки выполняют основную работу по фотосинтезу, транспирации (испарению воды) и газообмену.
Из курса ботаники известно, что верхняя и нижняя поверхность листовой пластинки покрыта тонкой кожицей (эпидермой), предохраняющей лист от чрезмерной потери влаги. Часто верхняя сторона эпидермы листа имеет гладкую блестящую поверхность - кутикулу. Между бесцветными клетками этой защитной ткани расположены устьица, образованные двумя полулунными клетками, между которыми остается межклеточное пространство - устьичная щель. Изогнутость этих клеток изменяется в зависимости от условий окружающей среды: в первую очередь от обеспечения растений водой, отчего образуемое ими отверстие может расшириться, сузиться или почти совсем закрыться. Обычно большая часть устьиц находится на нижней стороне листа. Клетки, образующие устьица, содержат хлоропласты, участвующие в процессе фотосинтеза.
Между верхней и нижней кожицей расположены хлорофиллоносные клетки, которые составляют мякоть листа (мезофилл). Главной функцией этих клеток является процесс фотосинтеза, в результате которого образуются органические вещества, необходимые для жизни всего растения. Мезофилл образуют столбчатая (палисадная) и губчатая паренхима. Мякоть листа пронизана сетью жилок, соединенных в пучки волокон и сосудов. Волокна придают листу прочность. Сосуды служат каналами для передвижения соков; по одним из них поступает в лист добытая корнями вода с растворенными в ней минеральными солями, а по другим происходит отток углеводов и других продуктов, создаваемых в листе, в стебель, корни и репродуктивные органы.
Через устьица внутрь листа свободно проникает углекислый газ, кроме того они регулируют испарение воды растением. Эти отверстия имеют микроскопическую величину (около 0,00005 мм2), но на каждом листе их очень много. У различных растений насчитывают на 1 мм2 поверхности листа от 40 до 700 и более устьиц. Средний по величине лист капусты или подсолнечника имеет свыше 10 млн устьиц. Несмотря на такое большое количество устьиц, общая площадь их отверстий составляет не более одной сотой доли всей поверхности листа. Однако малая величина устьиц не является препятствием для проникновения углекислоты внутрь листа, так как все газы, в том числе и углекислый, обладают способностью проникать через малые отверстия с большой скоростью.
Внутри каждой клетки мякоти листа содержится по 20-50 мелких зеленых телец, называемых хлорофилловыми зернами, или хлоропластами. Хлоропласты состоят из белковой бесцветной основы и зеленого красящего вещества - хлорофилла. Этот пигмент поглощает красные, оранжевые и желтые лучи. Кроме хлорофилловых зерен в клетках зеленых растений содержатся также каротиноиды, имеющие желтую иди оранжевую окраску, которые поглощают коротковолновые лучи спектра солнечного света (синие, фиолетовые и ультрафиолетовые) и передают поглощенную энергию хлорофиллу. Хлорофилловые зерна погружены в протоплазму клетки и могут в ней перемещаться в зависимости от интенсивности освещения растений: при рассеянном свете они концентрируются у верхних и нижних стенок клеток, а при очень ярком освещении собираются у боковых стенок.
С наступлением весны, как только у растений появляются листья, в каждой их клетке формируются сложные молекулы пигментов фотосинтеза - хлорофиллов и каротиноидов, составляющие поистине чудо-лабораторию. Поглотив солнечный луч, пигменты фотосинтеза начинают готовить пищу для растения. В солнечный летний день в миллиардах таких "зеленых лабораторий", в каждом листе совершается непрерывный удивительный процесс - фотосинтез. В хлорофилловых зернах из углекислого газа, поглощенного из воздуха, воды и растворов минеральных солей, добытых корнями, в результате сложнейших химических превращений (реакций) под влиянием солнечного света и тепла происходит синтез крахмала, сахаров, жиров, белковых соединений и других веществ, без которых невозможна жизнь на земле. Учеными установлено, что для получения 4 т зерна пшеницы с 1 га посева растения на этой площади в процессе фотосинтеза должны усвоить около 20 т углекислого газа, фотохимически разложить 7,5 т воды, а также выделить в атмосферу не менее 13 т кислорода.