Урок биологии на тему «Движение растений». Движение растений
Движение растений. Чем отличается движение растений от движения животных? Рост растений
На первый взгляд мир растений, кажется, недвижим. Но при наблюдении можно убедиться, что это не совсем так. Движение растений происходит очень медленно. Они растут, и это доказывает то, что они совершают определенные ростовые движения. Если посадить в почву семя фасоли, при благоприятных условиях оно начинает пускаться в рост, пробуравливая почву, выносить на свет две семядоли. Под воздействием тепла и света они начинают зеленеть и двигаться вверх. Уже через два месяца на растении появляются плоды.
Скорость роста растений
Чтобы заметить движение, можно провести специальную видеосъемку. В результате происходящее за сутки можно пронаблюдать за несколько секунд. Ростовые движения растений ускоряются в сотни раз: на глазах ростки пробивают себе путь через почву, распускаются на деревьях почки, набухают и расцветают цветочные бутоны. В реальности очень быстро растет бамбук – в минуту на 0,6 мм. Еще большей скоростью роста обладают некоторые плодовые тела грибов. Диктиофор увеличивается в размерах на 5 мм всего лишь за одну минуту. Наибольшей подвижностью обладают низшие растения – это водоросли и грибы. К примеру, хламидомонада (водоросль) может быстро при помощи жгутиков перемещаться в аквариуме на освещенную солнцем сторону. Также передвигаются многие зооспоры, которые служат для размножения (у водорослей и грибов). Но вернемся к более сложным растениям. Цветковые совершают различные движения, которые связаны с процессом роста. Они бывают двух видов – это тропизмы и настии.
Тропизмы
Тропизмами называют движения одностороннего типа, которые реагируют на какие-либо раздражающие факторы: свет, химические вещества, силу тяжести. Если разместить на подоконнике проростки зерен ячменя или овса, через какое-то время они все развернутся в сторону улицы. Такое движение растений к свету носит название фототропизма. Растения при этом лучше используют солнечную энергию.
У многих возникает вопрос: почему стебель тянется вверх, а корень растет вниз? Такие примеры движения растений называют геотропизмом. В этом случае стебель и корень по-разному реагируют на силу тяжести. Движение направлено в разные стороны. Стебель тянется вверх, в противоположную сторону от действия силы тяжести, – это отрицательный геотропизм. По-иному ведет себя корень, он растет по направлению движений силы тяжести – это положительный геотропизм. Все тропизмы подразделяются на положительные и отрицательные.
Например, в пыльцевом зерне прорастает пыльцевая трубка. На растении своего вида рост идет прямо и достигает семяпочки, это явление носит название положительный хемотропизм. Если пыльцевое зерно попало на цветок иного вида, то трубка при росте загибается, не растет прямо, такой процесс предотвращает оплодотворение яйцеклетки. Становится очевидным, что выделенные пестиком вещества на растениях своего вида вызывают хемотропизм положительный, на чужеродных видах – отрицательный.
Открытие Дарвина
Теперь понятно, что тропизмы играют большую роль в процессе движения растений. Первым изучать причины, которые вызывают тропизм, начал великий англичанин Чарльз Дарвин. Именно им было установлено, что раздражение воспринимается в точке роста, в то время как изгиб – ниже, в зонах растяжения клеток. Ученый предположил, что в точке роста возникает вещество, перетекающее в зону растяжения, там и происходит изгиб. Современники Дарвина не поняли и не восприняли эту его новаторскую мысль. Только в ХХ веке ученые опытным путем доказали правоту открытия. Оказалось, что в конусах нарастания (в стебле и корне) образуется некий гормон гетероауксин, иначе - бета-индолилуксусная органическая кислота. Освещение влияет на распределение этого вещества. На теневой стороне гетероауксина меньше, на солнечной – больше. Гормон ускоряет обмен веществ и поэтому теневая сторона стремится изогнуться в сторону освещения.
Настии
Познакомимся с другими особенностями движения растений, которые называются настии. Движения эти связаны с диффузными воздействиями окружающих условий. Настии, в свою очередь, могут быть положительными и отрицательными.
Соцветия одуванчика (корзинки) на ярком свете раскрываются, а в сумерках, при плохом освещении, – закрываются. Такой процесс называется фотонастией. У душистого табака все наоборот: цветы при уменьшении освещения начинают раскрываться. Здесь проявляется отрицательный вид фотонастии.
При снижении температуры воздуха цветки шафрана закрываются – это проявление термонастии. Настии в своей основе также имеют неравномерный рост. При сильном росте верхних сторон лепестков идет раскрытие, а если большей силой обладают нижние – закрытие цветка.
Сократительные движения
У некоторых видов движение частей растений происходит быстрее, чем ростовые. Например, у кислицы или стыдливой мимозы возникают сократительные движения.
Стыдливая мимоза произрастает в Индии. Она моментально складывает свои листья, если к ней прикоснуться. В наших лесах растет кислица, называют ее также заячья капуста. Еще в 1871 году профессор Баталин заметил удивительные свойства этого растения. Однажды, возвращаясь с лесной прогулки, ученый собрал букетик кислицы. При тряске по булыжной мостовой (он ехал на извозчике), листья растения сложились. Так профессор заинтересовался этим явлением и было открыто новое свойство: под воздействием раздражителей растение складывает листья.
Вечером листики кислицы также складываются, причем в пасмурную погоду это происходит раньше. При сильном солнечном свете происходит такая же реакция, но раскрытие листьев после этого восстанавливается примерно через 40-50 минут.
Механизм движения
Так каким же образом листья кислицы и стыдливой мимозы совершают сократительные движения? Этот механизм связан с сократительным белком, который приходит в действие при раздражении. При сокращении белков тратится энергия, вырабатываемая в процессе дыхания. Накапливается она в растении в виде АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). При раздражении АТФ разлагается, распадается связь с сократительными белками, высвобождается энергия, заключенная в АТФ. Вследствие этого процесса листья складываются. Только через определенное время АТФ снова образуется, связано это с процессом дыхания. И только тогда листья вновь могут раскрыться.
Мы выяснили, какие движения совершают растения (мимоза и кислица), отвечая на раздражающие факторы. Стоит заметить, что сокращение происходит не только при изменениях в окружающей среде, связано это и с внутренними факторами (процессом дыхания). Кислица складывает листья с наступлением темноты, но раскрывать их она начинает не с восходом солнца, а уже ночью, когда в клетках накапливается достаточное количество АТФ и восстанавливается связь с сократительными белками.
Особенности
Приведенное в примере движение растений имеет и свои особенности. Наблюдение за кислицей в природе принесло некоторые неожиданности. На поляне с массой растений этого вида, когда у всех растений листья раскрыты, попадались экземпляры с закрытыми листиками. Как оказалось, растения эти в это время цвели (хотя летом цветы имеют невзрачный вид). При цветении кислица тратит множество веществ для образования цветков, для раскрытия листьев у нее просто не хватает энергии.
Если сравнивать животных и растения, то стоит отметить, что на сократительные движения у них влияют одинаковые причины. Есть сходные реакции на раздражитель, при этом имеется скрытый период раздражения. У кислицы он составляет 0,1 с. У мимозы при длительном раздражении он составляет 0,14 с.
Реакция на прикосновение
Рассматривая движения растений, стоит отметить, что есть экземпляры, которые способны изменять напряжение тканей при прикосновении к ним. Всем известный бешеный огурец в зрелом состоянии при раздражении способен выплевывать семена наружу. Тургор внутренней ткани околоплодника неравномерно повышается при потере воды или при надавливании, и плод сразу раскрывается. Подобная картина возникает и при касании растения недотроги. Возможно, что в настиях в большей степени преобладают не ростовые, а сократительные движения, но это еще исследуют ученые.
Общая классификация движений растений
Движения растений учеными в целом классифицируется следующим образом:
- Движение цитоплазмы и органоидов – внутриклеточные движения.
- Локомоторные передвижения клеток с использованием специальных жгутиков.
- Рост на основе растяжения клеток роста - сюда включается удлинение корней, побегов, осевых органов, рост листьев.
- Рост корневых волосков, пыльцевых трубок, протонемы мхов, то есть верхушечный рост.
- Движения устьиц – тургорные оборотные движения.
Локомоторные движения и движения цитоплазмы присущи как растительным, так и животным клеткам. Остальные типы принадлежат исключительно растениям.
Движение животных
Основные движения растений мы рассмотрели. Как же движутся животные и в чем проявляются отличия этих процессов у животных и растений?
Любые виды животных имеют способность перемещения в пространстве, в отличие от растений. Во многом это зависит от среды обитания. Организмы способны передвигаться под землей, на поверхности, в воде, в воздухе и так далее. У многих способности к движению во многом схожи с человеческими. Все зависит от различных факторов: строения скелета, наличия конечностей, их формы и многого другого. Движение животных подразделяется на несколько типов, к основным относятся следующие:
- Амебное. Такое движение характерно для амеб - одноименных организмов. Тело таких организмов одноклеточное, оно перемещается при помощи ложноножек – специальных выростов.
- Простейшее. Аналогично амебному передвижению. Простейшие одноклеточные организмы перемещаются при помощи вращательных, колебательных, волнообразных движений вокруг собственного туловища.
- Реактивное. Такой тип движения также характеризует простейшие организмы. В этом случае движение вперед происходит благодаря выбросу особой слизи, который толкает организм.
- Мышечное. Самый совершенный тип движения, который свойственен всем многоклеточным. Сюда же включается и человек – высшее создание природы.
Чем отличается движение растений от движения животных
Каждое животное в своем движении преследует какую-то цель – это поиск пищи, смена места, защита от нападений, размножение и многое другое. Главное свойство любого перемещения – движение всего организма целиком. Иными словами, животное движется полностью всем телом. Это главный ответ на вопрос о том, чем отличаются движения растений от движений животных.
Подавляющее большинство растений ведет прикрепленное существования. Корневая система – необходимая для этого часть, расположена она неподвижно в конкретном месте. Если растение отделить от корня, оно просто погибнет. Самостоятельно передвигаться в пространстве растения не могут.
Многие растения способны совершать какие-либо сократительные движения, о чем рассказывалось выше. Они способны раскрывать лепестки, складывать при раздражении листья и даже ловить насекомых (мухоловка). Но все эти движения происходят в определенном месте, где произрастает данное растение.
Выводы
Движения растений во многом отличаются от движений животных, но все-таки они существуют. Рост растений - наглядное этому подтверждение. Основные отличия между ними следующие:
- Растение находится в одном месте, в большинстве случаев имеет корень. Любые виды животных способны передвигаться в пространстве самыми разными способами.
- В своих движениях животные всегда имеют определенную цель.
- Животное передвигается всем телом, целиком. Растение способно к движению отдельными своими частями.
Движение – это жизнь, всем известно это высказывание. Все живые организмы на нашей планете способны к движению, пусть оно даже и имеет какие-либо отличия.
Движение растений
Растения способны совершать самые различные движения, которые обусловливаются обменом веществ и на которые затрачивается определенное количество энергии. Прежде всего, сам рост уже есть движение. Правда, движение в большинстве случаев медленное, почти незаметное для человеческого глаза. Но есть и исключение из правила: молодые побеги бамбука, например, вырастают за сутки на 1—2 метра. У некоторых растений можно наблюдать, как быстро — на глазах — распускаются цветки.
Известно движение соцветия подсолнечника. В течение дня его корзинка неотступно следует за солнцем, а вечером, перед наступлением темноты, она уже поворачивается лицом к востоку, готовясь встретить лучи утренней зари. Желтые соцветия одуванчика закрываются к вечеру и вновь распускаются солнечным утром.
На ночь складываются или опускаются листья многих растений из семейства бобовых, или мотыльковых (белой акации, стыдливой мимозы, десмодиума), семейства кисличных (кислицы и биофитума), некоторых водных и болотных растений (амбулии, херпестеса). С наступлением же утра их листья постепенно раскрываются или приподнимаются.
Любые движения растений ботаники называют настиями. В конкретных же случаях, когда речь идет о движениях, вызванных вполне определенной причиной, к этому термину добавляют соответствующие приставки. Так движения, которые обусловлены суточным ритмом, как, например, закрытие листьев на ночь и открытие их днем, называются пикт и настиями. Опушенные или сложенные листья занимают более спокойное и энергетически выгодное положение. Днем растение поддерживает их в горизонтальном положении — ведь интенсивность процессов фотосинтеза зависит от положения листа относительно источника света. В темноте же фотосинтез, как известно, не происходит. Нет надобности тратить энергию на поддержание листьев в горизонтальном положении, и потому на ночь листья складываются.
У многих растений листья двигаются и в течение дня, поворачиваясь внешней своей поверхностью к источнику света. При слишком же сильном солнечном освещении, например, в полуденные часы, листья, наоборот, поникают, словно уклоняясь от лучей. Подобные движения можно наблюдать у десмодиума, кислицы, фасоли и других растений. Изменяя положение листьев относительно источника света, растение регулирует процессы фотосинтеза. В частности, момент поникания листьев соответствует минимуму на суточной кривой хода фотосинтеза. (Биологам известно, что обычно в полуденные часы, когда световая радиация максимальна, фотосинтез ослабевает, а подчас даже прекращается совсем.)
Механизм складывания листьев прост. Они поникают тогда, когда изгибается сочленение между черешком и листом. Изгиб этот, в свою очередь, происходит вследствие изменения давления клеточного сока, вызванного сжатием тела клетки под действием осмотически активных веществ — растворов солей, сахаров и других. При этом вода, находящаяся в клетках, перемещается в межклеточное пространство, вызывая падение давления клеточного сока.
От того, в какой части сочленения происходит изменение давления сока, зависит поднятие или опускание листа.
Занимательны растения-недотроги. С одним из них — нежным субтропическим растением мимозой стыдливой — вероятно, знакомы многие. Ее перистые листочки тотчас же складываются, если к ним прикоснуться.
Мимоза стыдливая.
Такие движения, проявляющиеся при внешних раздражениях — ударах, порывах ветра, прикосновениях, — называются сейсмонастиями. Они свойственны не только стыдливой мимозе. Нептуния, или болотная мимоза, десмодиум, кислицы, особенно кислица копеечниковидная, тоже реагируют на прикосновение, опуская листья вниз. Правда, у этих растений движения листьев более медленные. Перечисленные растения имеют чувствительные подушечки-сочленения между стеблем и черешком, между главным и вторичными черешками и, наконец, между черешком и сложными листочками. (А перечисленные растения очень красивы и вполне могли бы стать отличными украшениями на банкеты свадьбы и званные ужины).
В этих подушечках и происходят реакции, конечным результатом которых является движение листьев. Реакции эти в основном сводятся, как уже было сказано, к изменению давления клеточного сока в той или иной части сочленения. Пластинка листа и черешки таких растений снабжены чувствительными волосками, которые воспринимают и передают раздражения.
Наибольшей чувствительностью к раздражению отличается стыдливая мимоза; даже при легком прикосновении перистые листочки ее поднимаются вверх, складываясь попарно. При сильном сотрясении поникает, опускаясь вниз, весь сложный лист вместе с черешком. Раздражении распространяется по растению от одного листа к другому со скоростью от 15 до 50 миллиметров в секунду.
Зачем у стыдливой мимозы и других сейсмонастических растений выработался механизм, складывающий листья? Некоторые ученые склонны думать, что, внезапно складывая листья, растение отпугивает приблизившееся к нему животное. Однако это маловероятно. У мимозы есть более надежная защита — крепкие и острые шипы на стеблях. Другие же сейсмонастические растения имеют более медленную реакцию, складывают листочки постепенно, и их плавное движение вряд ли способно испугать кого-либо. Более обоснованным кажется другое мнение. Родина всех описанных растений — влажные тропические страны, где часты сильные ливни, ветры и бури. Нежные листья мимозы, например, если бы они не обладали свойством складываться, могли бы пострадать от действия стихий. Очевидно, сейсмонастии — эти жизненно полезные для растений качества — возникли и развивались в процессе длительной эволюции.
Сейсмонастии свойственны и некоторым цветкам. Если, например, прикоснуться к тычинкам цветка комнатной липы — спармании, то они быстро расходятся в стороны. Это облегчает опыление цветка: когда на него садится насекомое, тычинки раздвигаются, открывая дорогу к пестику. У опыленных цветков тычинки остаются неподвижными при прикосновении; механизм сейсмонастии стал ненужным.
Между прочим, растения способны «уставать». Если их часто раздражать, способность к движениям на какое-то время теряется.
Наиболее удивительны растения, обладающие способностью к автонастиям — быстрым самопроизвольным движениям, происходящим строго ритмично и без каких-либо внешних воздействий. Представитель таких растений — десмодиум тиране, называемый еще сигнальным растением или растением-семафором. Это невысокий кустарник, который растет в Индии по берегам рек и водоемов. У десмодиума самопроизвольно двигаются маленькие боковые листья, расположенные по два напротив друг друга на черешке большого листа. Листочки движутся скачкообразно — то вверх, то вниз — с интервалом в 1,5—2,5 минуты. Длительность этого интервала зависит от времени года, температуры и влажности окружающего воздуха. Ночью большие листья опускаются — «спят», но маленькие по-прежнему ритмично двигаются.
Механизм этого движения связан с происходящими в растении реакциями, регулируемыми процессом дыхания. Известно, что растения непрерывно — и днем и ночью — дышат, и процесс этот происходит с выделением значительного количества тепла.
Энергия эта используется растениями для роста, цветения и прочих жизненных процессов. Десмодиум тиране распространен в тропических странах Азии. Климат здесь влажный и жаркий, и дыхание растений усиленное. При этом выделяется большое количество энергии. Растение не может использовать ее только на внутренние процессы, ибо количество ее более чем достаточное. В этих условиях растение, по-видимому, приспособилось к превращению избыточной энергии в механическую работу движения листочков.
На самом деле, при понижении температуры воздуха интенсивность дыхания падает, а следовательно, выделяется меньшее количество энергии, и движения листочков становятся редкими и медленными. Наиболее интенсивно движение при 28—30°С. При дальнейшем повышении температуры темп движения листочков снова падает, а при 43—45°С прекращается совсем. Аналогичным же образом изменяется и дыхание растений, которое достигает максимума интенсивности при 25—28°С и практически прекращается при 45—50°С.
Если растение долгое время содержится в условиях низких температур — 10—15°С, его боковые листочки отпадают, как ненужное приспособление. То же самое происходит при длительном пребывании растения в сухом комнатном воздухе с относительной влажностью 55—65 процентов. Ведь темп дыхания зависит также и от влажности воздуха, усиливаясь с ее повышением и замедляясь с понижением. Аналогичным образом усиливается и замедляется движение листочков десмодиума.
На связь движения листочков с дыханием указывают также опыты, при которых растение помещали в среду инертного газа аргона. В этих условиях, когда растению «нечем дышать», прекращалось и движение листочков.
Между прочим, даже определенная нагрузка на листочки (0,015 г) не может приостановить движения их. При поднятии нагрузки каждый из листочков выполняет работу, достигающую 0,0075 гсм.
Механизм автонастий листочков десмодиума — настоящий растительный регулятор. Поэтому в последнее время растением этим заинтересовались кибернетики. У десмодиума движения боковых листочков непосредственно связаны с дыханием и не связаны с процессами фотосинтеза. Иной механизм автонастий у кислицы копеечниковидиной, родина которой — влажные тропические леса Южной Америки. Ее красивые тройчатосложные листочки свекольно-красного цвета также периодически поднимаются и опускаются. Правда, движения их более редки, чем у десмодиума (около 20 циклов за 2 часа), однако двигаются у кислицы все листья.
Интенсивность движения листьев кислицы копеечниковидной зависит в первую очередь от освещенности. С уменьшением освещенности она падает. При полном затенении растения в дневное время уже спустя 40 минут листочки опускаются, и движения их прекращаются. В ночное время листочки неподвижны.
Как видим, кислица копеечниковидная также имеет характерный регулирующий механизм. Конструкция его, к сожалению, пока не изучена.
Кроме автонастий, кислице копеечниковидной, как уже упоминалось выше, свойственны и сейсмонастии. При прикосновении ее листочки быстро складываются, опускаясь вниз.
Все эти оригинальные растения, описанные в статье, декоративны и культивируются у нас во влажных оранжереях. Можно содержать их и дома, в комнатных тепличках и оранжерейках. Желательно помещать их на светлом месте, особенно зимой. При достаточной освещенности они хорошо перезимовывают в условиях комнатной — 16—18°С — температуры.
Автор: Е. Назаров.
www.poznavayka.org
Движение растений
Растения в отличие от животных прикреплены к месту своего обитания и не могут перемещаться. Однако и для них характерно движение. Движение растений — это изменение положения органов растений в пространстве, обусловленное разными факторами внешней среды: светом, температурой, силой тяжести, химическими элементами и др.
Движения растений относятся к быстротекущим процессам. В основе движений лежит раздражимость растений. Движения могут иметь и эндогенный характер.
Для цветкового растения свойственно главным образом движение органов путем изгиба, скручивания, откидывания и т. д., т. е. движение органов, неподвижно прикрепленных к субстрату. Среди этих движений есть движения, связанные с изменением тургора в отдельных клетках и тканях, а также с изменением скорости роста различных сторон, частей и органов растений. К первым относятся «сон» растений, обусловленный движением листьев или лепестков, сейсмонастия и другие явления. Ко вторым относятся тропизмы и настии.
Тропизмы — это ростовые движения, вызываемые односторонним действующим раздражителем (свет, сила тяжести, химические элементы и др.). Изгибание растений в сторону действующего фактора (раздражителя) называют положительным тропизмом, а в противоположную от действующего фактора сторону — отрицательным.
В зависимости от природы раздражителя, вызывающего изгиб, каждый конкретный тропизм получил соответствующее название. Если изгиб вызван действием света — фототропизм, силой тяжести — геотропизм, неравномерным распределением воды в почве — гидротропизм, химических соединений (удобрений) — хемотропизм, кислорода — аэротропизм и т. д.
Фототропизм
Многолетними исследованиями выяснено, что к органам растений, отклоняющимся в сторону источника света (положительный фототропизм), относятся молодые побеги и листья. Свет оказывает влияния на направление роста корней. Отрицательно фототропны зародышевые корешки растений, усики, гипокотили и другие части растений.
Во время развития растений фототропизм его органов может изменяться. Например, до оплодотворения цветоножки некоторых растений проявляют положительный фототропизм, а после оплодотворения — отрицательный. Изменение положительное фототропизма на отрицательный у одних и тех же органов может быть вызвано и интенсивностью освещенности. При относительно слабой освещенности отмечается положительный, а при сильной — отрицательный фототропизм.
Благодаря изгибаньям, обусловленным фототропизмом, органы растений занимают наиболее выгодное положение. В результате изгибания стеблей возникает листовая мозаика, которая способствует оптимальному использованию света при фотосинтезе (рис. ).
Способность растении располагать пластинки листьев перпендикулярно падающим лучам называют диафототропизмом, а расположение листьев под острым или тупым углом — плагиотропизмом. Листовая мозаика особенно отчетливо видна у тенелюбивых растении.
Как же осуществляются фототропные движения?
Родоначальником учения о фототропизме считают Ч. Дарвина. Он выяснил, что световое раздражение воспринимается верхушкой, ответная реакция (изгиб) возникает в зоне растяжения, лежащей ниже. Следовательно, клетки, воспринимающие световое раздражение (рецептор), и клетки, отвечающие на это раздражение, пространственно разобщены. Это дало ему возможность предположить существование веществ, которые синтезируются в одном месте, а передвигаются в другое (типа гормонов у животных).
В 1928 г. физиологи Н. Г. Холодный и Ф. В. Вент независимо друг от друга сформулировали гормональную теорию фототропизма, которая пользуется всеобщим признанием. В ее основе лежит представление о фототропизме как о процессе, стимулирующем перераспределение гормонов в верхушке побега. Одностороннее освещение вызывает электрическую поляризацию тканей верхушки: освещенная сторона получает отрицательный заряд, а затененная — положительный. Под влиянием этой поляризации ток гормона смещается на затененную сторону, клетки этой стороны растягиваются сильнее, чем освещенной, в результате получается изгиб в сторону света.
Выяснено, что гормонами, вызывающими рост клеток при фототропической реакции, являются ауксины или -индолилуксусная кислота. На рисунке 133 показана схема движения ауксина на колеоптиле овса при действии света. При одностороннем действии света на колеоптиль (Б) происходит поперечное перераспределение ауксинов в неосвещенную сторону (б), что и приводит к изгибу колеоптиля (5). В случае, когда поперечный поток ауксина прерывается (Г, в) при действии одностороннего света изгиб не наблюдается (Д). Неравномерное распределение ауксина оказывается очень важным, но не единственным следствием поперечной поляризации.
Возникают также физико-химические различия, связанные с физиологией обмена веществ, в частности с изменением содержания сахара и концентрации ионов водорода в клетках освещенной стороны. Химическая природа других веществ пока еще неизвестна. В развитие теории Холодного—Вента по данным последних исследований следует признать и роль ингибиторов, их соотношение и баланс с ауксином, что принято во всех процессах, в основе которых лежит рост растений (М. X. Чайлахян, О. Н. Кулаева, 1967).
Исследования показали, что спектр действия фототропизма определяется и качеством света. Фототропизм лучше проявляется в УФ области и в синей части спектра. У семенных растений фототропическая реакция вызывается коротковолновыми лучами. Фототропическая реакция зависит и от интенсивности освещения: чем слабее свет, тем дольше нужно освещать растения для получения фототропического эффекта. Произведение силы света на продолжительность его воздействия является величиной постоянной. Эта зависимость получила название закона количества раздражения.
Фототропическая чувствительность может не проявиться, если освещать растения сразу сильным светом после их проращивания в темноте. Такое же действие оказывают хлороформ и эфир.
В фототропической реакции свет выступает как раздражитель, необходимый лишь для запуска различных физиологических процессов; при этом расходуется малое количество энергии. Для ростовых процессов требуется много энергии.
studfiles.net
Движение растений
Растения в отличие от животных прикреплены к месту своего обитания и не могут перемещаться. Однако и для них характерно движение. Движение растений — это изменение положения органов растений в пространстве, обусловленное разными факторами внешней среды: светом, температурой, силой тяжести, химическими элементами и др.
Движения растений относятся к быстротекущим процессам. В основе движений лежит раздражимость растений. Движения могут иметь и эндогенный характер.
Для цветкового растения свойственно главным образом движение органов путем изгиба, скручивания, откидывания и т. д., т. е. движение органов, неподвижно прикрепленных к субстрату. Среди этих движений есть движения, связанные с изменением тургора в отдельных клетках и тканях, а также с изменением скорости роста различных сторон, частей и органов растений. К первым относятся «сон» растений, обусловленный движением листьев или лепестков, сейсмонастия и другие явления. Ко вторым относятся тропизмы и настии.
Тропизмы — это ростовые движения, вызываемые односторонним действующим раздражителем (свет, сила тяжести, химические элементы и др.). Изгибание растений в сторону действующего фактора (раздражителя) называют положительным тропизмом, а в противоположную от действующего фактора сторону — отрицательным.
В зависимости от природы раздражителя, вызывающего изгиб, каждый конкретный тропизм получил соответствующее название. Если изгиб вызван действием света — фототропизм, силой тяжести — геотропизм, неравномерным распределением воды в почве — гидротропизм, химических соединений (удобрений) — хемотропизм, кислорода — аэротропизм и т. д.
Фототропизм
Многолетними исследованиями выяснено, что к органам растений, отклоняющимся в сторону источника света (положительный фототропизм), относятся молодые побеги и листья. Свет оказывает влияния на направление роста корней. Отрицательно фототропны зародышевые корешки растений, усики, гипокотили и другие части растений.
Во время развития растений фототропизм его органов может изменяться. Например, до оплодотворения цветоножки некоторых растений проявляют положительный фототропизм, а после оплодотворения — отрицательный. Изменение положительное фототропизма на отрицательный у одних и тех же органов может быть вызвано и интенсивностью освещенности. При относительно слабой освещенности отмечается положительный, а при сильной — отрицательный фототропизм.
Благодаря изгибаньям, обусловленным фототропизмом, органы растений занимают наиболее выгодное положение. В результате изгибания стеблей возникает листовая мозаика, которая способствует оптимальному использованию света при фотосинтезе (рис. ).
Способность растении располагать пластинки листьев перпендикулярно падающим лучам называют диафототропизмом, а расположение листьев под острым или тупым углом — плагиотропизмом. Листовая мозаика особенно отчетливо видна у тенелюбивых растении.
Как же осуществляются фототропные движения?
Родоначальником учения о фототропизме считают Ч. Дарвина. Он выяснил, что световое раздражение воспринимается верхушкой, ответная реакция (изгиб) возникает в зоне растяжения, лежащей ниже. Следовательно, клетки, воспринимающие световое раздражение (рецептор), и клетки, отвечающие на это раздражение, пространственно разобщены. Это дало ему возможность предположить существование веществ, которые синтезируются в одном месте, а передвигаются в другое (типа гормонов у животных).
В 1928 г. физиологи Н. Г. Холодный и Ф. В. Вент независимо друг от друга сформулировали гормональную теорию фототропизма, которая пользуется всеобщим признанием. В ее основе лежит представление о фототропизме как о процессе, стимулирующем перераспределение гормонов в верхушке побега. Одностороннее освещение вызывает электрическую поляризацию тканей верхушки: освещенная сторона получает отрицательный заряд, а затененная — положительный. Под влиянием этой поляризации ток гормона смещается на затененную сторону, клетки этой стороны растягиваются сильнее, чем освещенной, в результате получается изгиб в сторону света.
Выяснено, что гормонами, вызывающими рост клеток при фототропической реакции, являются ауксины или -индолилуксусная кислота. На рисунке 133 показана схема движения ауксина на колеоптиле овса при действии света. При одностороннем действии света на колеоптиль (Б) происходит поперечное перераспределение ауксинов в неосвещенную сторону (б), что и приводит к изгибу колеоптиля (5). В случае, когда поперечный поток ауксина прерывается (Г, в) при действии одностороннего света изгиб не наблюдается (Д). Неравномерное распределение ауксина оказывается очень важным, но не единственным следствием поперечной поляризации.
Возникают также физико-химические различия, связанные с физиологией обмена веществ, в частности с изменением содержания сахара и концентрации ионов водорода в клетках освещенной стороны. Химическая природа других веществ пока еще неизвестна. В развитие теории Холодного—Вента по данным последних исследований следует признать и роль ингибиторов, их соотношение и баланс с ауксином, что принято во всех процессах, в основе которых лежит рост растений (М. X. Чайлахян, О. Н. Кулаева, 1967).
Исследования показали, что спектр действия фототропизма определяется и качеством света. Фототропизм лучше проявляется в УФ области и в синей части спектра. У семенных растений фототропическая реакция вызывается коротковолновыми лучами. Фототропическая реакция зависит и от интенсивности освещения: чем слабее свет, тем дольше нужно освещать растения для получения фототропического эффекта. Произведение силы света на продолжительность его воздействия является величиной постоянной. Эта зависимость получила название закона количества раздражения.
Фототропическая чувствительность может не проявиться, если освещать растения сразу сильным светом после их проращивания в темноте. Такое же действие оказывают хлороформ и эфир.
В фототропической реакции свет выступает как раздражитель, необходимый лишь для запуска различных физиологических процессов; при этом расходуется малое количество энергии. Для ростовых процессов требуется много энергии.
studfiles.net
Движения растений
Мир растений кажется нам неподвижным. Но если внимательно наблюдать за растениями, нетрудно убедиться, что это далеко не так. Прежде всего они растут и, значит, совершают ростовые движения. Посаженное во влажную почву семя фасоли трогается в рост, своим согнутым подсемядольным коленом пробуравливает почву и выносит на поверхность две семядоли. Они зеленеют и увеличиваются, затем начинают образовываться настоящие листья. Примерно через месяц с небольшим растение зацвело, а через два с лишним месяца на нем образовались плоды — бобы.
Хорошо можно увидеть ростовые движения у растений с помощью специальной киносъемки. То, что происходило в течение суток, проходит перед вами за несколько секунд: на ваших глазах распускаются цветочные почки плодовых деревьев, прорастают семена, проростки пробивают себе дорогу в почве, извиваясь как змеи. Обычно ростовые движения очень медленны и потому незаметны для нас. Но побеги бамбука растут очень быстро — в среднем на 0,6 мм в минуту. Еще быстрее растут плодовые тела некоторых грибов. Например, плодовое тело гриба диктиофора вырастает за одну минуту на 5 мм.
Листья герани поворачиваются к свету -это фототропизм.
Гораздо большей подвижностью, чем высшие растения (мхи, папоротники, хвойные и цветковые растения), обладают многие низшие растения (грибы и водоросли). Так, например, одноклеточная водоросль хламидомонада при помощи двух жгутиков легко перемещается из не освещенной солнцем стороны аквариума на освещенную. Так же движутся многие бактерии и зооспоры (клетки, служащие для размножения) многих водорослей и грибов.
Но вернемся к цветковым растениям. Мы уже знаем, что они совершают активные движения, связанные с процессами роста. Эти ростовые движения бывают двух типов: тропизмы и настии.
Тропизмы — это движения, вызванные односторонним раздражением растения каким-либо внешним фактором: светом, силой тяжести, химическими веществами. Если проростки пшеницы или овса поставить на подоконник, то через некоторое время они все повернутся в сторону света, окажутся как бы зачесанными в одну сторону. Это фототропизм. Благодаря ему растения лучше используют энергию солнечного луча.
Почему стебель обычно растет вверх, а корень вниз? Оказывается, стебель и корень по-разному отвечают на действие силы тяжести, и потому их движения — геотропизм — направлены в разные стороны. Стебель растет в направлении, противоположном действию силы тяжести (отрицательный геотропизм), а корень — по направлению действия этой силы (положительный геотропизм).
При ярком солнечном свете соцветия одуванчика открываются, с уменьшением освещенности они закрываются — это фотонастия.
Любой тропизм может быть отрицательным или положительным. Пыльцевая трубка пыльцевого зерна, проросшего на рыльце пестика растения своего вида, растет прямо и достигает семязачатка (семяпочки). Это положительный хемотропизм. Если же пыльцевое зерно попадает на рыльце цветка чужого вида, то трубка вначале растет прямо, а затем загибается в обратную сторону. Это отрицательный хемотропизм. В данном случае он препятствует оплодотворению яйцеклетки в семязачатке. Очевидно, вещества, выделяемые пестиком растения своего вида, вызывают положительный хемотропизм, а чужого вида — отрицательный.
Как мы убедились, тропизмы играют большую роль в жизни растения. Начало изучению причин, вызывающих тропизмы, положил великий английский ученый Чарлз Дарвин. Он установил, что восприятие раздражения происходит в точке роста растения, а изгиб — ниже, в зоне растяжения клеток. Дарвин высказал предположение, что в точке роста образуется вещество, которое притекает затем к зоне растяжения, где и происходит изгиб. Эта мысль Дарвина не была понятна современникам и подверглась резкой критике. Только в XX в. опытным путем было доказано, что Дарвин был прав. Оказалось, что в верхушках (конусах нарастания) стебля и корня образуется гормон гетероауксин — органическая (бета-индолилуксусная) кислота. Под влиянием освещения происходит неравномерное распределение гетероауксина в растении: на освещенной стороне гетероауксина меньше, а на теневой больше. Гетероауксин вызывает усиленный обмен веществ в цитоплазме и этим способствует более интенсивному росту растения, так как он тесно связан с обменом веществ. Поэтому теневая сторона растения растет сильнее и оно изгибается в сторону света.
Кислица при раздражении, складывая листья, совершает сократительные движения.
Познакомимся теперь с настиями растений. Настии — это движения, связанные с рассеянным (диффузным) влиянием окружающих условий на растения. Настии тоже бывают положительными и отрицательными. Утром, при ярком солнечном свете, открываются соцветия (корзинки) одуванчика; с уменьшением освещенности они закрываются. Это пример положительной фотонастии. Цветки душистого табака, наоборот, раскрываются в вечернее время, с уменьшением освещенности. Это отрицательная фотонастия. У шафрана цветки закрываются при снижении температуры воздуха — это термонастия. В основе настий тоже лежит неравномерный рост. Если сильнее растет верхняя сторона лепестков цветка — он раскрывается, если нижняя сторона — он закрывается.
Некоторые растения совершают движения более быстрые, чем ростовые. Таковы, например, сократительные движения листьев у стыдливой мимозы и кислицы. Стыдливая мимоза — растение родом из Индии — при прикосновении быстро складывает свои листья. У нас есть своя северная стыдливая мимоза — это широко распространенная в наших лесах кислица (заячья капуста). В 1871 г. профессор А. Ф. Баталии возвращался на извозчике в город после загородной прогулки в окрестностях Петербурга. Ехал он по очень тряской булыжной мостовой и вдруг заметил, что собранная им кислица сложила листья. Так было открыто удивительное свойство этого растения складывать листья под влиянием раздражения. Кислица складывает листья и вечером, причем в пасмурную погоду это происходит обычно на час раньше, чем в ясную. Наблюдая в лесу за кислицей, вы увидите, что листья у нее сложены там, где на них падают солнечные блики. Значит, кислица складывает листья не только от темноты, но и от сильного света. Если кислицу, растущую в тарелке или блюдечке, выставить на сильный солнечный свет, она на глазах, в течение 3—5 мин, сложит свои листья. Если затем ее поставить в тень, она раскроет листья не скоро, а через 40—50 мин.
Отчего же зависят движения листьев стыдливой мимозы или несколько более медленные движения листьев кислицы? Механизм этих движений связан с особыми сократительными белками, сокращающимися при раздражении. При их сокращении тратится энергия, образуемая в процессе дыхания. Она накапливается в растении в виде богатого энергией фосфорного соединения — аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), связанной с сократительными белками. При раздражении особый фермент разлагает АТФ, связь ее с сократительными белками распадается, при этом освобождается заключенная в АТФ энергия. Она и расходуется на сокращение белков — листья складываются. Через определенное время в процессе дыхания снова образуется АТФ и восстанавливается ее связь с сократительными белками — листья растения раскрываются. Вот почему у кислицы после раздражения ее сильным светом листья распрямляются не сразу.
Таким образом, складывание листьев у стыдливой мимозы и кислицы связано не только с изменениями в окружающей среде, но и с внутренними факторами, и в частности с процессом дыхания. Мы уже отмечали, что кислица складывает свои листья вечером, когда начинает темнеть. Раскрывает их она не с первыми лучами солнца, а еще ночью, в полной темноте, когда в процессе дыхания в ее клетках на-копит,ся достаточно АТФ, чтобы восстановилась связь между АТФ и сократительными белками.
Наблюдения за кислицей в природе принесли и другую неожиданность. Летом в лесу среди растений кислицы с открытыми листьями встречалось иногда несколько экземпляров со сложенными. Оказалось, что эти растения цвели, хотя цветение их было внешне незаметно, так как кислица летом, в отличие от весеннего цветения, образует невзрачные нераскрывшиеся цветки. Очевидно, во время цветения у кислицы тратится много веществ на образование цветков и не хватает энергии для того, чтобы раскрыть листья.
В основе сократительных движений у растений и животных лежат общие причины. Об этом свидетельствуют их сходные ответные реакции на раздражение. Мимоза и кислица, как и животные, имеют скрытый период раздражения, который составляет 0,1 с. При длительном раздражении у мимозы наблюдаются явления утомления и скрытый период раздражения удлиняется до 0,14 с.
Помимо перечисленных нами движений существуют еще движения, связанные с изменением напряжения тканей под влиянием прикосновения. Например, при прикосновении зрелый плод растения бешеного огурца как бы «выплевывает» свои семена. При надавливании или при потере воды тургор внутренних тканей околоплодника повышается неравномерно, и плод мгновенно раскрывается. Подобную картину можно наблюдать, коснувшись плодов растения недотроги. Возможно, что во многих случаях настий большое значение имеют сократительные движения, а не ростовые, но это еще предстоит окончательно доказать.
Похожие статьи
zoodrug.ru
Движение растений
В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал итог своих многолетних раздумий над развитием живого мира. Его «Происхождение видов» разошлось с сенсационной скоростью — в один день. Не было, наверное, научного собрания, где не обсуждалась бы эта исключительная работа. Нередко случалось, что крупные открытия целиком поглощали их творцов. Первооткрыватели либо на долгие годы прекращали публикации, как это произошло с Рентгеном, либо до конца своих дней развивали одну идею. А Дарвин? Нет, Дарвин не ушел на заслуженный отдых. Не ограничился он и проблемой биологической эволюции. Правда, статьи, связанные с естественным отбором, появлялись непрерывно, а в 1869 году вышла его знаменитая книга «Происхождение человека». Но вместе с тем ум ученого был занят новой проблемой. Что же привлекло его внимание?
Многие часы просиживал он над маленькими растениями, рисовал в блокнотах какие-то странные пересекающиеся линии. Час — линия, еще час — еще линия. И так изо дня в день. Оказывается, Дарвин с исключительной тщательностью фиксировал движения разных органов растения.
Способность растений «передвигаться» в пространстве науке была известна. Люди давно подметили, как поворачивается к свету подсолнечник или фикус. Все знали и недотрогу мимозу — стоило едва заметно коснуться ее расчлененного листика, и тот поспешно складывался. Вот этими-то движениями растений — редко быстрыми и заметными, а чаще неуловимо медленными — и заинтересовался Дарвин. Начиная с 1860 года и до конца своей жизни он не переставал изучать эти явления.
КАК РАСТЕНИЯ УЗНАЮТ ВРЕМЯ
Лист тянется к свету, корень растет навстречу удобрениям — и все эти движения происходят не в одном ритме. Рост то усиливается, то приостанавливается. Весной интенсивно идут все процессы роста, летом быстро образуются органы плодоношения, осенью же — торможение, остановка, растение готовится встретить зиму и засыпает, чтобы с приходом новой весны повторить этот цикл.
Есть и суточные ритмы движений растения. Утром многие цветы открывают свои головки лучам солнца. Проходит несколько часов — эти головки закрыты, но зато разворачиваются другие. Можно устроить из цветов настоящие часы, и они будут довольно точно показывать время.
Что же заставляет почки распускаться весной и превращаться в цветки? Какой «механизм» открывает и закрывает лепестки цветов? Как растения узнают время? Наконец, почему они «чувствуют» музыку? И нельзя ли, изучив ритмы жизнедеятельности полезных растений, изменить эти ритмы и заставить растения расти скорее?
Ответа до недавних пор не было. Никаких представлений о «приемниках», включающих «реле» и «моторы» ростовых движений, наука не знала. Ученые проявили немалое упорство, постигая законы, управляющие ритмами жизни, и сложные «механизмы», обеспечивающие их выполнение в растениях. В стеблях, корнях, листьях, цветах они искали «часы» и даже «секундомеры», всевозможные «приемники» внешних сигналов, «двигатели» и старались понять их устройство.
БОТАНИКА В ТУПИКЕ
…1862 год. Немецкий ученый Гофмейстер решил изучить, как поступает вода с растворенными в ней минеральными веществами из корневой системы по стеблю к листьям. «Скоростью плача» назвал этот процесс русский исследователь Баранецкий. Трудные были опыты. В «артерии» растений не поставишь счетчики или водомеры, как и водопроводную трубу. Да и количества воды столь малы, что их трудно измерить и взвесить.
Гофмейстер срезал наземную часть растения, на пенек надел трубку, ставшую подобием манометра, и начал следить, сколько воды выделяют корни через равные промежутки времени. Очень скоро он убедился в ритмичности этого процесса. Но каково же было удивление исследователя, когда он, обнаружив явную периодичность «плача», не смог установить никакой зависимости от внешних условий! Вместо четкого объяснения опытов, он прибег к туманной и ничего не значащей фразе: «Периодичность плача, по-видимому, обусловлена внутренними причинами». Что кроется за этими словами, что это за «внутренние причины», было неизвестно.
Шли годы. В разных лабораториях (оснащенных новейшим лабораторным оборудованием) ученые пытались понять законы, управляющие ритмами жизни растений. Со временем трудностей становилось все больше. В 1929 году, к примеру, были опубликованы сведения о ритмическом изменении размеров устьиц в листьях, открывающих и закрывающих доступ влаги в растение. Но что заставляло устьица двигаться столь странным образом? Ни один из процессов внешней среды не менялся с такой скоростью и в противоположные стороны. Все так же ровно светило солнце, не падала и не поднималась температура воздуха, порывы ветра налетали совершенно беспорядочно, а устьица пульсировали строго ритмично.
Наука приносила все новые и новые факты. Объяснить их никто не мог.
ОТВЕЧАЮТ ФИЗИОЛОГИ
Разрешение противоречий пришло из другой области биологии. В 1862 году Иван Михайлович Сеченов, изучая нервную систему животных, сделал фундаментальное открытие в физиологии. До Сеченова ученые знали, что на любой раздражитель внешней среды организм отвечает возбуждением нервной системы. Сеченов обнаружил другую, не менее важную сторону процесса — торможение. Вслед за возбуждением нервной системы обязательно идет ее торможение, заявил русский ученый.
Так стало ясно, что не только в растениях, но и во всей живой природе процессы идут ритмически. Любой, непрерывно действующий раздражитель не приводит к непрерывному возбуждению. Процессы жизнедеятельности идут пульсируя — фаза возбуждения сменяется фазой торможения, которые повторяются снова и снова. Более глубокое объяснение ритмичности процессов ученые нашли, так сказать, на молекулярном уровне.
В протоплазме клеток много электрически заряженных частичек — ионов. Если следить за количествами ионов в разные моменты времени, то мы опять получим пульсирующие кривые. И колебания эти зависят от состояния органа.
Биохимики выяснили: когда наступает возбуждение, клетка выбрасывает ионы калия, фосфатов и некоторые другие. А на их место устремляются ионы натрия и хлора. Это напоминает качели. Приходит фаза торможения, качели заполняются новыми пассажирами и снова люлька устремляется вверх.
Так и в клетке. Когда наступает короткий период покоя, этот «ионный насос» как бы выключается, чтобы с наступлением возбуждения снова приняться за работу. Тут-то и скрыты, по-видимому, секреты ритмов жизни. Чтобы понять их, прежде всего надо разобраться в причинах включения и работы ионного насоса. Этим вопросом в последнее время занимается молекулярная биология.
«ПРОКЛЯТИЕ» НАД РАСТЕНИЯМИ
Итак, исследователи столкнулись с одинаковым явлением раздражимости у животных и растений. «Таинственные ритмы» оказались выражением этого явления. Загадка, над которой так долго ломали головы ученые, была наконец раскрыта.
Однако данные, полученные физиологами, далеко не сразу получили признание ботаников. Пятьдесят с лишним лет потребовалось, чтобы сломить, побороть прочно устоявшееся в науке представление о принципиальном отличии животного мира от растительного.
Некоторые ученые проводили эту грань, основываясь на привязанности растений к одному месту. Они отрицали способность растений воспринимать раздражения и целесообразно отвечать на них. Правда, опыты Дарвина отчетливо показали, что растение так же чувствительно, как и животное. Но за это на Дарвина обрушился шквал нападок. В числе нападавших были многие «киты» тогдашней науки. Сакс, ведущий физиолог того времени, объявил опыты Дарвина «неумело поставленными, а выводы из них несостоятельными». Визнер через год после выхода работы Дарвина опубликовал специальную книгу, где без каких бы то ни было научных оснований просто ругал все до одного опыты Дарвина.
«Проклятие» над приложением теории раздражимости к растениям удерживалось до середины XX века. Быть может, причина была и в том, что растение как целостный организм никто и нигде до тех пор не изучал. Физики, химики, ботаники, математики — специалисты самых различных областей порознь исследовали интересующие их проблемы растительного мира. Разрозненность исследований стала, наконец, уже тормозом в развитии науки о растениях. Нужно было обобщить данные, накопленные отдельными областями знания, приложить общие законы живой материи к растительному царству.
РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА ЖДЕТ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ
Одним из первых попытался рассмотреть процессы раздражимости у всех живых организмов известный русский ученый X. С. Коштоянц. Вслед за ним немец Бюннинг и физиолог И. И. Гунар занимались этой проблемой.
Много лет подряд шел напряженный поиск. Гунару и его сотрудникам удалось показать, что большая часть процессов в растениях протекает ритмично — с периодом 2—5 часов.
Правда, в самом этом наблюдении не было ничего неожиданного. Полученные данные подтверждали старые и отличались от них лишь точностью. Новое же заключалось в другом. Ритмы оказались такими устойчивыми, что самые резкие изменения внешних условий не могли изменить их.
У растений фасоли и подсолнуха, за которыми велись наблюдения, существует суточный ритм в поступлении фосфора — днем количество фосфора в растении возрастает, ночью уменьшается. Кроме того, было замечено, что поток фосфора заметно пульсирует. В лаборатории попытались сбить эти ритмы, освещая растения искусственным солнцем по 6,12 и 16 часов подряд, пробовали менять температуру с 5 до 40 градусов. Ритмы оставались устойчивыми. Это было ценное наблюдение.
Теперь нужно было доказать, что ритмы и пульсацию, не зависящие от перемен во внешней среде, можно объяснить только с позиций теории раздражимости. Но об этом уже читайте в нашей следующей статье.
Автор: В. Сойфер.
www.poznavayka.org
Урок биологии на тему «Движение растений»
Тема: Движение растений
Цель: дать представление об особенностях и типах движения у растений
Задачи:
- раскрыть сущность понятий «тропизмы» и «настии», познакомить с их видами;
- научить определять тип движения растений;
- расширение кругозора.
Тип урока: изучение нового материала.
Ход урока.
1. Организационный момент (приветствие, проверка готовности к уроку)
2. Актуализация знаний.
- Какими свойствами обладают живые организмы?
-Какие из этих свойств присущи растениям?
-Дышат ли растения?
- Как питаются растения?
- Как они могут размножаться?
- В чем отличие процессов роста и развития?
- А могут ли растения двигаться? Как?
3. Изучение нового материала.
- У живых существ самое заметное проявление жизни - движение. Это относится и к растениям, у которых оно совершается гораздо медленней, по сравнению с животными. У растений очень медленно движутся органы: листья, стебли, корни, цветы. Движутся они путем изгиба или скручивания. У вьющихся растений, например, хмеля, вьюна или декоративной фасоли, растущие верхушки стеблей в поисках опоры совершают круговые движения. Это легко можно наблюдать с помощью замедленной киносъемки.Рост растений сопровождается различными движениями, большинство из которых является ответной реакцией на различные раздражители (свет, температуру, химические вещества, механические воздействия). Различают два типа движения у растений: ростовые и сократительные.
Ростовые движения могут быть связаны с различным действием раздражителей. Ростовые движения, вызванные раздражителем, действующим в одном направлении, называют тропизмами. Ростовые движения, связанные с рассеянным влиянием раздражителя, называют настиями.Тропизмы могут быть положительными (если растение изгибается к источнику раздражения) и отрицательными (изгибание происходит от источника раздражения).
Различные виды тропизмов получили свое название от источников раздражения.Фототропизм —изгиб растения под влиянием источников света.
Изгиб происходит благодаря неравномерному распределению ауксина в стебле. На теневой стороне ауксина скапливается больше, и рост клеток там интенсивнее. На световой стороне ауксина меньше. Изгиб происходит в сторону медленно растущих клеток, к свету.
Положительным фототропизмом обладают стебли, а корни и усики - отрицательным. Листья располагаются обычно перпендикулярно к падающим лучам. Фототропизм имеет огромное значение в жизни растений, так как благодаря ему стебли и листья оказываются в положении наиболее выгодного освещения.
- Почему подсолнух всегда повернут к солнцу? Ученые установили, что «чудеса» подсолнухи творят благодаря особенному строению стебля. Стебель подсолнуха, устремленный на запад, в ночное время суток растет быстрей. Так, миллиметр за миллиметром цветочек продвигает свою «макушку» и утром встречает солнце на востоке. А днем все происходит с точность наоборот: восточная часть стебля растет быстрее западной. Такие «трюки» подсолнух творит, чтобы получить больше солнечной энергии - на 15 % больше. Когда подсолнух полностью созревает, он теряет способность двигаться за солнцем и всегда смотрит на восток!
Отрицательный фототропизм корней можно увидеть при проращивании семян. При одностороннем освещении корни проростков отклоняются от света, а стебли - к свету- Каково же значение для растений положительного и отрицательного фототропизма?
Зеленым стеблям и листьям нужен свет для усвоения углерода. Многие цветки обладают положительным фототропизмом; так, соцветия подсолнечника и череды до распускания корзинок все время поворачиваются к солнцу. Благодаря отрицательному фототропизму боковые корни растений, отклоняясь от света, зарываются в землю.
Геотропизм — изгиб органа растения под влиянием силы притяжения Земли. В большинстве случаев корень обладает положительным геотропизмом, а стебель — отрицательным.
Если молодое (ещё растущее) растение положить горизонтально, то через некоторый промежуток времени (различный для разных растений, обычно несколько часов) конец корня загнётся вниз, а конец стебля - вверх. Такие геотропические изгибы происходят лишь в области растущего участка (зоны) , участки же, переставшие расти, не изгибаются. У злаков изгиб происходит на месте узла, и стебель подымается вверх ломаной линией.
- Обнаружить отрицательный геотропизм стеблей можно простым опытом. Цветочный вазон с бальзамином (или с другим растением) ставим в темное помещение в горизонтальном положении. Через несколько дней обнаруживается геотропический изгиб: стебель направляет свой рост от земли.
В 1974-1975 годах на борту орбитальной станции "Салют-4" проводились длительные эксперименты, целью которых было изучение влияния факторов полета не только на прорастание, но и на рост и развитие растений. Опыты с горохом сорта Пионер длились около месяца. Анализ замедленной киносъемки показал, что начальные фазы роста проростков в космосе не отличались от контрольных, выращиваемых на Земле. В дальнейшем рост проростков в условиях невесомости замедлялся, и они погибали на разных стадиях развития. Характерная черта растений, выращенных во время космического полета, - угнетение образования корневой системы, нарушение белкового и углеводного обменов, изменения в структуре органелл. Таким образом, в условиях невесомости (где устранено одностороннее действие силы тяжести) растения не смогли осуществить весь цикл своего развития и погибали. Следовательно, сила тяжести - необходимый экологический фактор для роста, образования органов и . И в будущем, по-видимому, для выращивания растений на космических орбитальных станциях потребуется искусственная сила тяжести.
Хемотропизм — движение растений под влиянием химических веществ.
Явление хемотропизма можно наблюдать на примере изгиба корней при наличии в почве различных веществ. Катионы в растворах почвенных солей вызывают отрицательный хемотропизм, а анионы — положительный. На этом основании происходит рост корней в сторону удобренных участков почвы.
Если посадить в бедную почву по кругу диаметром до 1 метра какие-нибудь семена, а в центр положить кусочек навоза, то, когда растения хорошо разовьются, нужно раскопать землю возле круга. Можно увидеть, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре комку навоза и оплели его.
Причины тропических изгибов стеблей и корней объясняются неравномерным распределением гормонов роста на верхней и нижней поверхности горизонтально расположенного органа. Если рассмотреть клетки на внешней и внутренней стороне изгиба (при любых тропизмах), то видно, что на внешней стороне изгиба клетки вытянутые и более крупные, а на внутренней стороне - мелкие.
У растений можно наблюдать также термотропизмы и гидротропизмы.
Настии движения органов растений (листьев, лепестков…) проявляются при ненаправленном воздействии факторов окружающей среды (температура, свет и др.).
Растение кислица реагирует на свет. Их листья являются закрытыми и направленными вертикально вниз в темноте и прохладном окружающем воздухе, а «открываются» в горизонтальное положение на свету и при тепле (фотонастии и термонастии). Этот процесс занимает около 90 минут.
В тепле происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков - и цветки раскрываются, а при холоде происходит ускорение роста их внешней стороны - происходит закрытие цветка.
Настии принято разделять на положительные и отрицательные. По утрам, при ярком солнечном освещении открываются соцветия-корзинки , а при уменьшении освещённости происходит их закрытие (фотонастия).Именно поэтому солнечным днем луг с одуванчиками ярко-желтый, а вечером и в ненастную погоду - темно-зеленого цвета, так как соцветия одуванчика закрылись.
Цветки раскрываются в вечернее время, при уменьшении освещённости. Это явление называется отрицательной фотонастией. Примером движения растений, связанного с изменением интенсивности освещенности, могут служить явление открывания и закрывания цветков в различное время суток. Цветки маттиолы, душистого табака, ночной красавицы открываются ночью, а днем закрыты. Цветки льна, вьюнка открываются утром. У разных видов открывание и закрывание цветка происходит в строго определенное время суток. Это явление было известно давно. К. Линней, пользуясь им, составил цветочные часы.Фотонастические движения происходят благодаря замедленному росту клеток на той или другой стороне лепестка.
Принято различать фотонастии, термонастии, хемонастии, никтинастии, сейсмонастии
-
- Фотонастии - движения, которые вызваны сменой освещенности.
- Термонастии - движения, которые вызваны изменениями температуры ( например, цветки тюльпанов отгибают лепестки в теплом помещении и закрывают, если перенести растение в холодное помещение)
- Никтинастии - движения растений, связанные с комбинированным изменением, как освещенности, так и температуры. Такое комбинированное воздействие наступает при сменах дня и ночи.
- Сейсмонастии - движения, вызванные прикосновением, сотрясением и т.п (Примером этого вида движения может служить сжимание листьев у стыдливой мимозы и венериной мухоловки, растущих в тропических лесах, сжимание листьев у росянки, растущей на сфагновых болотах.
При реакции на раздражение растение затрачивает энергию. На беспрерывные раздражения растение перестает реагировать. Реакция наступает только тогда, когда восстановится необходимое количество энергии.)
Некоторые движения у растений связаны с изменением тургорного давления в клетках (-Что это?). Так, лопасти листьев у кислицы, клевера, белой акации опускаются в ночное время из-за того, что в верхней половине сочленения листа тургор повышается. Изгиб происходит в сторону меньшего тургорного давления. Колебание тургорного давления в клетках конуса нарастания побега приводит к тому, что верхушки побегов растут не прямо вверх, а по спирали.
4. Закрепление.
- Какие типы движений бывают у растений?
- Что такое тропизмы? Приведите примеры.- Что такое настии? Приведите примеры.
Определите тип движения растения:
1. Открытие ночью цветков ночной красавицы, а днем закрытие (отрицательные фотонастии).
2. Движение корней по направлению к питательным веществам (хемотропизм)
3. При одностороннем освещении корни проростков семянок гречихи отклоняются от света (отрицательный фототропизм)
4. Движение головок подсолнечника в сторону солнца (положительный фототропизм)
5. Схлопывание листьев росянки, когда садиться насекомое. (Сейсмонастии)
5. Итоги урока.
Д/з – прочитать конспект в тетради, выучить термины.Источники:
http://www.modernbiology.ru/dvijen_rast.htm
http://www.studmed.ru/docs/document3439 ?view=5
xn--j1ahfl.xn--p1ai
