Геотропизм растений. Геотропизм у растений

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 
Главная » Растений » Геотропизм растений

Гравитропизм. Геотропизм растений


Геотропизм - это... Что такое Геотропизм?

Ambox outdated serious.svg Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

Геотропизм, или гравитропизм (в физиологии растений) — способность различных органов растения располагаться и расти в определённом направлении по отношению к центру земного шара. Всем известно, что стебель растёт вверх, а корень вниз. Но так как понятия «вверх» и «вниз» относительны, то точнее это явление нужно формулировать так: стебель и корень растут по направлению земного радиуса. Уже на основании этого повсеместно наблюдаемого факта можно заключить, что причина такой ориентировки кроется в силе земного притяжения, или силе тяжести.

Опыты Найта

Опыты Томаса Эндрю Найта (англ. Thomas Andrew Knight) в 1806 году подтвердили это вполне.

Проращивая семена на быстро вращающемся кружке центробежной машины, Найт заметил, что корни молодых растений росли по направлению центробежной силы (от центра), а стебли — в противоположную сторону. Очевидно, что в этом опыте центробежная сила действовала так, как при нормальных условиях действует земное притяжение (более подробное описание опытов см. тут).

Положительный и отрицательный геотропизм

Если органы, как например, корень, растут по направлению действия силы земного притяжения, то есть к центру Земли, то о них говорят, что они положительно геотропичны; геотропизм же органов, растущих в обратном направлении, например, стебля, называют отрицательным.

Клиностат

Чтобы устранить явления геотропизма, прибегают к помощи особого прибора, так называемого клиностата. Клиностат состоит из длинного металлического стержня, вращающегося вокруг своей оси при помощи часового механизма. По желанию стержень может быть установлен в вертикальном, горизонтальном или любом наклонном положении. На стержень надевается кружок для помещения растений. Если стержень медленно вращать в горизонтальном положении, а к кружку (в этом случае из пробки) прикрепить булавками проросшие семена, то можно заметить, что молодые растения будут расти в том направлении, какое им дали в начале опыта. Результат понятен: при постоянном вращении кружка каждая часть растения перемещается то вверх, то вниз, следовательно, земное притяжение действует на неё в равные промежутки времени в противоположном направлении — отсюда нейтрализация силы тяжести.

Геотропизм и рост растений

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; от длины растущего участка зависит и форма изгиба: у корней (с коротким участком роста) изгибы круты, у стеблей (с длинной зоной роста) они имеют форму пологой дуги. У злаков изгиб происходит на месте узла, и стебель подымается вверх ломаной линией.

На основании этих и многих других данных приходят к выводу, что явления геотропизма — явления роста. Всему, что благоприятствует росту, благоприятствует и геотропизм; всё, что задерживает рост, задерживает и геотропизм.

До сих пор речь шла о геотропизме главного стебля и главного корня. Их геотропизм называют вертикальным (ортогеотропизм). Другие растительные органы, например, подземные корневища многих растений (Ситник (Juncus)), ветви некоторых деревьев, растут в горизонтальном направлении и, будучи выведены из такого положения, стремятся снова к нему возвратиться. Такой геотропизм называют поперечным, или трансверсальным (диагеотропизм).

Боковые ветви и боковые корни растут обычно под косым углом к главной оси, геотропизм их сравнительно весьма слаб, а ветки и корни 2-го, 3-го и т. д. порядков уже совершенно не обнаруживают геотропизм и растут во всевозможных направлениях. Несмотря на значительное число исследований, посвящённых изучению явлений геотропизма, последние остаются всё ещё весьма тёмными и загадочными. Почему одна и та же сила земного притяжения заставляет корень стремиться к центру Земли, а стебель в противоположную сторону — ответ на это, по всей вероятности, нужно искать в различии строения этих органов.

Отрицательный геотропизм цветоноса (побега, несущего цветок) Рябчика императорского (Fritillaria imperialis). Верхняя часть луковицы вокруг основания цветоноса (d) обрезана. Цветонос из горизонтального положения a-d через стадию b-d переходит в положение с-d.

Геотропические изгибы растений

Самые геотропические изгибы происходят вследствие неравномерного роста в длину двух противоположных сторон органа. При изгибе корня верхняя сторона растёт сильнее, нежели нижняя; при изгибе стебля — как раз наоборот. Что отрицательный геотропизм стебля — явление активное, жизненное — это ясно и понятно. Относительно же корня можно было бы предположить (как и на самом деле некоторые предполагали), что изгиб его пассивен, что он склоняется вниз лишь вследствие собственной тяжести.

Опыт Юлиуса Закса (нем. Julius Sachs) показал, что такое воззрение несправедливо. Сакс наливал на поверхность ртути неглубокий слой воды и затем прикреплял молодые проростки бобов так, что корень их ложился горизонтально в этом водяном слое. Под влиянием положительного геотропизма корень загибался вниз и вонзался верхушкой довольно глубоко в ртуть, вытесняя таким образом объём ртути, равный объёму погрузившейся верхушки, несмотря на то, что удельный вес ртути почти в 13,5 раз более удельного веса вершины корня.

Факт проникновения корня в плотную почву служит другим аналогичным доказательством активности геотропического движения этого органа. По мнению Дарвина, земное притяжение действует как раздражитель на верхушку корня, от которой раздражение передаётся уже далее растущей зоне корня, где и происходит изгиб. Корни, у которых верхушка отрезана, по Дарвину, неспособны изгибаться геотропически. Позднейшие опыты Визнера (нем. Julius Wiesner) не подтвердили, однако, этого воззрения.

Описываемые явления имеют громадное значение для жизни растения. Подчиняясь положительному геотропизму, корень устремляется в почву, закрепляет растение и, проникая всё глубже и глубже, приходит в соприкосновение с новыми запасами пищи. Не менее понятна роль отрицательного геотропизма, поднимающего стебель кверху в область воздушной пищи. Благодаря тому же геотропизму поваленные (ветром или дождём) наземь злаки снова подымаются и принимают обычное вертикальное положение.

Геотропизм у животных

Геотропизм у животных также заключается в стремлении принимать определённое положение относительно направления силы тяжести; он тоже может быть положительный и отрицательный, то есть животное стремится держаться головой кверху (некоторые гусеницы, божьи коровки — Coccinella, тараканы) или вниз (паук-крестовик — Epeira).

Источники

  • Геотропизм // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907., по:
    • Sachs. Die Vorlesungen über Pflanzenphysiologie (Лейпциг, 1882 (нем.))
    • Van-Tieghem. Traité de Botanique (Париж, 1891 (фр.))
    • Фаминцын. Учебник физиологии растений. — СПб., 1887
    • Палладин. Физиология растений. — Харьков, 1891
    • Ротерт. Курс физиологии. — Казань, 1891

dic.academic.ru

Геотропизм

Наряду со светом на растения оказывает влияние сила тяжес­ти, определяющая положение растений в пространстве. Прису­щую всем растениям способность воспринимать земное притя­жение и реагировать на него называют геотропизмом. Геотропизм представляет собой ответную реакцию на ускорение силы тяжести. Положительным геотропизмом облада­ют корни или их части, при этом отмечается рост к центру Земли. Отрицательным геотропизмом обладают надземные орга­ны, их рост направлен от центра Земли. Уже при прорастании семени, которое происходит в темноте, т. е. вне влияния света, и независимо от положения самого семени наблюдается изгиб зародышевого корешка вниз, а проростков - вверх. Прибитые к земле дождем растения или полегшие хлеба могут снова поднять­ся за счет геотропической реакции растений. У некоторых расте­ний, которые способны образовывать воздушные корни, можно наблюдать и отрицательный геотропизм, если они находятся в сильно увлажненной среде.

Геотропическая реакция так же, как и фототропическая, изме­няется в процессе онтогенеза. Цветки некоторых растений до рас­пускания обладают отрицательным геотропизмом, а после распус­кания он изменяется на положительный. Геотропизм у боковых стеблей и корней выражен меньше, чем у главных. В результате главный побег растет строго вертикально вверх, главный корень — вертикально вниз, а боковые побеги и корни располагаются под некоторым углом к ним. Это помогает растению поглощать воду и минеральные удобрения из почвы, а надземным частям растений — поглощать СО2 из воздуха и избегать затенения друг друга.

Первые доказательства того, что раздражителем при геотро­пизме является направление силы тяжести, были получены в начале XIX в. Т. А. Найтом, затем это учение развили Ч. Дарвин (1887), Г. Габерландт и Б. Немец (1900), Ф. В. Вент и Н. Г. Хо­лодный (1928).

Для осуществления геотропической реакции требуется опре­деленное количество раздражения, причем неважно, будет ли это сильное раздражение в течение короткого времени или слабое в течение длительного времени. Здесь, как и в фототропизме, дей­ствует закон количества раздражителя.

Для объяснения механизма геотропизма следует обратиться еще раз к гормональной теории Холодного—Вента, согласно ко­торой при вертикальном положении проростка ток гормонов распределяется равномерно, результатом чего является равномер­ный рост. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется на нижней стороне органа. При этом у стебля рост клеток на нижней стороне ускоряется, и стебель изгибается вверх, а у корня —тормозится, и он изгибается вниз. Клетки корня обладают большей чувствительностью, чем клетки стебля, поэтому одна и та же концентрация гормона на нижней стороне может подавить рост клеток корня и стимулировать растяжение клеток стебля. В результате два органа проявляют разную геотро­пическую реакцию.

Если при фототропизме рецепторами у колеоптилей овса яв­ляются флавопротеиды, то у корней органом, воспринимающим раздражение, служит корневой чехлик. Подтверждение этого было получено, когда после удаления корневого чехлика расте­ние утратило способность к геотропизму. После регенерации корневого чехлика геотропическая реакция восстановилась.

Восприятие силы тяжести может происходить только в резуль­тате перемещения имеющих массу частиц. Такую функцию у рас­тений могут выполнять статолиты. Чешский ботаник Б. Немец и немецкий физиолог Г. Габерландт независимо друг от друга в 1900 г. указали на лейкопласты и на образующиеся в них крах­мальные зерна как на структуры, воспринимающие силу тяжести. Такие крахмальные зерна встречаются в клетках корневого чехлика и в эндосперме — клетках первичной коры стеблей растений. В клетках корневого чехлика особенно жидкая цитоплазма, поэтому при изменении положения корня крахмальные зерна сейчас же в силу своей тяжести передвигаются и занимают всегда самую ниж­нюю часть клетки, оказывая давление на цитоплазму, которая возбуждается. Если из лейкопластов удалить крахмал, то способность к геотропным реакциям утрачивается. Следовательно, крахмал лейко­пластов играет решающую роль при выполнении ими функции статолитов.

В настоящее время предполагают, что у высших растении возможность воздействия статолитного крахмала осуществляется через давление на плазмалитические структуры, которые и вызы­вают возбуждение. Кроме крахмальных зерен статолитами, по-видимому, могут служить в клетках корня кристаллы белка, хлоропласты, митохондрии и другие структуры (рис. ). В резуль­тате восприятия растением земного притяжения клеток за счет статолитов наблюдается поперечная поляризация, которая про­является в первую очередь в неравномерном распределении аук­сина. Это вызывает усиление роста клеток и активное передви­жение веществ.

В геотропической реакции, как и в фототропизме, различают четыре основные фазы: восприятие раздражения; возбуждение клеток, приводящее к накоплению гормонов; проведение воз­буждения; неравномерный рост органа.

Геотропический изгиб как ростовое движение свойствен мо­лодым частям растений; у взрослых частей, закончивших свой рост, он наблюдается очень редко. Геотропическая чувствитель­ность может меняться под влиянием факторов внешней среды. Так, полегшие растения не могут подняться, если почва сильно переувлажнена и корни находятся в анаэробных условиях. При неблагоприятных условиях среды (засуха, низкая или высокая температура, действие некоторых химических веществ) крахмаль­ные зерна исчезают и геотропическая чувствительность не про­является.

studfiles.net

Геотропизм у растений | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Геотропизм заключается в изгибе корня по на­правлению действия силы тяжести (положительный геотропизм), а стебля в противоположном направлении (отрицательный геотропизм). Если пере­вернуть проросток корнем вверх, а стеблем вниз, то через небольшой про­межуток времени корень изогнется вниз, а стебель вверх, т. е. они примут нормальное для себя положение. Совершенно ясно, что если бы растения не обладали такой способностью, то должны были бы погибать в массовом ко­личестве. Очевидно, в процессе естественного отбора сохранились лишь рас­тения, выработавшие в себе эту способность. Вернее будет сказать, что са­мо образование стебля и корня стало возможным лишь благодаря наличию геотропической реакции, возникшей, очевидно, вместе с образованием дан­ных органов, а может быть, и еще раньше, так как многие водоросли обла­дают отрицательным геотропизмом.

В понимании геотропизма до середины XX века царила гипотеза Холодно­го—Вента, объяснявшая следующим образом неравномерный рост стеб­ля и корня. Авторы этой теории считают, что неравномерно распределяю­щийся ауксин вызывает различную реакцию стебля и корня. По их мнению, корень очень чувствителен к высокой концентрации ауксина, и те его концентрации, которые ускоряют рост стебля, замедляют рост корня. Поэтому нижняя поверхность корня, где скопляется больше ауксина, растет медлен­нее, и корень изгибается книзу, а у стебля, наоборот, быстрее, и он поэтому изгибается кверху.

Данное заключение авторы теории сделали на основании косвенных данных. Методика опытов Н. Г. Холодного была следующей. Для опытов срезались колеоптили кукурузы и прикладывались к корням люпина или кукурузы, у которых предварительно были отрезаны верхушки корня. В этих условиях колеоптили тормозили рост корней. На этом основании и бы­ло сделано заключение о том, что выделяемые точкой роста стебля ауксины тормозят рост корня и стимулируют рост стебля. Установленные авторами факты были вполне правильными, но заключение оказалось неверным. Дело в том, что колеоптиль выделяет очень большие количества ауксина, кото­рые уже тормозят рост корня. В непо­врежденных корнях, верхушки которых сами выделяют ауксин, все происхо­дит совершенно иным образом. Непо­средственные наблюдения за распреде­лением гетероауксина в стебле и кор­не ряда растений при геотропическом изгибе и при нормальном росте показа­ли наличие большого содержания гете­роауксина в тех местах, где наблюда­ется наиболее интенсивный рост. Для определения гетероауксина использо­вался микрохимический метод. Срезы растений обрабатывались раствором же­лезоаммиачных квасцов (0,5%) и серной кислотой (разбавленной до 25—50% по объему) и выдерживались в термостате при 40—50 °C. При наличии гетероаук­сина происходит розовато-фиолетовое окрашивание. При нормальном росте происходит равномерное распределение гетероауксина, а при геотропическом изгибе гетероауксин распределяется не­равномерно. Гетероауксина больше там, где происходит более интенсивный рост. При этом вопреки теории Холод­ного и в стебле и корне гетероауксин скопляется одинаково на той стороне, где идет более интенсивный рост (рис. 207).

Рис. 207. Распределение гетероаукси­на в стебле и корне у бобов (Vicia faba) при нормальном росте и при геотропическом изгибе: 1 — стебель; 2 — корень; а — при нор­мальном росте, б — при изгибе

Другим доказательством неравномерности роста при геотропическом изгибе является характер плазмолиза. При плазмолизе раствором сахаро­зы на поперечном разрезе стебля и корня в месте изгиба протоплазма ори­ентирована определенным образом, прилегая к той стороне клетки, где про­исходит больший рост. Здесь наблюдается большая оводненность плазмы и интенсивнее идут окислительные процессы, способствующие росту. При рав­номерном росте подобного ориентированного плазмолиза не наблюдается. Таков в общих чертах механизм процесса геотропического изгиба у расте­ний. Сразу же возникает вопрос, почему у стеблей более интенсивный рост при изгибе происходит на нижней стороне клеток, а у корней на верхней. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Очевидно, в процессе эволюции сохранились только те формы, у кото­рых под влиянием действия силы тяжести происходило различное распреде­ление протоплазмы в стебле и корне. Характер этого распределения у разных растений был, несомненно, неодинаков. У большинства растений под влиянием силы тяжести в стеблях плазма скопляется на нижней поверхности клеток, а у корней на верхней. При этом допущении сразу же станет ясным, что у обоих органов идет рост интенсивнее там, где больше скопляется прото­плазмы. При вертикальном росте протоплазма распределяется в клетке рав­номерно. Предлагаемая нами концепция гораздо проще и понятнее объяс­няет не только причину отрицательного геотропизма стебля и положитель­ного геотропизма корня, но и плагиотропный рост растительных организ­мов, т. е. рост, параллельный земной поверхности, особенно резко выражен­ный у корневищ многих растений. Таким образом, понять тропизмы расте­ния можно, только пользуясь историческим методом, значение которого так хорошо в свое время подчеркнул К. А. Тимирязев. Возникновение самого механизма изгиба (неравномерное распределение протоплазмы) можно по­нять, только учтя историческую и творческую роль отбора, а также и при­способительную реакцию растения к условиям существования и их изме­нениям, меняющим и природу самого растения.

На этой странице материал по темам:

  • Геотропизм растений реферат

worldofschool.ru

Геотропизм

Наряду со светом на растения оказывает влияние сила тяжес­ти, определяющая положение растений в пространстве. Прису­щую всем растениям способность воспринимать земное притя­жение и реагировать на него называют геотропизмом. Геотропизм представляет собой ответную реакцию на ускорение силы тяжести. Положительным геотропизмом облада­ют корни или их части, при этом отмечается рост к центру Земли. Отрицательным геотропизмом обладают надземные орга­ны, их рост направлен от центра Земли. Уже при прорастании семени, которое происходит в темноте, т. е. вне влияния света, и независимо от положения самого семени наблюдается изгиб зародышевого корешка вниз, а проростков - вверх. Прибитые к земле дождем растения или полегшие хлеба могут снова поднять­ся за счет геотропической реакции растений. У некоторых расте­ний, которые способны образовывать воздушные корни, можно наблюдать и отрицательный геотропизм, если они находятся в сильно увлажненной среде.

Геотропическая реакция так же, как и фототропическая, изме­няется в процессе онтогенеза. Цветки некоторых растений до рас­пускания обладают отрицательным геотропизмом, а после распус­кания он изменяется на положительный. Геотропизм у боковых стеблей и корней выражен меньше, чем у главных. В результате главный побег растет строго вертикально вверх, главный корень — вертикально вниз, а боковые побеги и корни располагаются под некоторым углом к ним. Это помогает растению поглощать воду и минеральные удобрения из почвы, а надземным частям растений — поглощать СО2 из воздуха и избегать затенения друг друга.

Первые доказательства того, что раздражителем при геотро­пизме является направление силы тяжести, были получены в начале XIX в. Т. А. Найтом, затем это учение развили Ч. Дарвин (1887), Г. Габерландт и Б. Немец (1900), Ф. В. Вент и Н. Г. Хо­лодный (1928).

Для осуществления геотропической реакции требуется опре­деленное количество раздражения, причем неважно, будет ли это сильное раздражение в течение короткого времени или слабое в течение длительного времени. Здесь, как и в фототропизме, дей­ствует закон количества раздражителя.

Для объяснения механизма геотропизма следует обратиться еще раз к гормональной теории Холодного—Вента, согласно ко­торой при вертикальном положении проростка ток гормонов распределяется равномерно, результатом чего является равномер­ный рост. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется на нижней стороне органа. При этом у стебля рост клеток на нижней стороне ускоряется, и стебель изгибается вверх, а у корня —тормозится, и он изгибается вниз. Клетки корня обладают большей чувствительностью, чем клетки стебля, поэтому одна и та же концентрация гормона на нижней стороне может подавить рост клеток корня и стимулировать растяжение клеток стебля. В результате два органа проявляют разную геотро­пическую реакцию.

Если при фототропизме рецепторами у колеоптилей овса яв­ляются флавопротеиды, то у корней органом, воспринимающим раздражение, служит корневой чехлик. Подтверждение этого было получено, когда после удаления корневого чехлика расте­ние утратило способность к геотропизму. После регенерации корневого чехлика геотропическая реакция восстановилась.

Восприятие силы тяжести может происходить только в резуль­тате перемещения имеющих массу частиц. Такую функцию у рас­тений могут выполнять статолиты. Чешский ботаник Б. Немец и немецкий физиолог Г. Габерландт независимо друг от друга в 1900 г. указали на лейкопласты и на образующиеся в них крах­мальные зерна как на структуры, воспринимающие силу тяжести. Такие крахмальные зерна встречаются в клетках корневого чехлика и в эндосперме — клетках первичной коры стеблей растений. В клетках корневого чехлика особенно жидкая цитоплазма, поэтому при изменении положения корня крахмальные зерна сейчас же в силу своей тяжести передвигаются и занимают всегда самую ниж­нюю часть клетки, оказывая давление на цитоплазму, которая возбуждается. Если из лейкопластов удалить крахмал, то способность к геотропным реакциям утрачивается. Следовательно, крахмал лейко­пластов играет решающую роль при выполнении ими функции статолитов.

В настоящее время предполагают, что у высших растении возможность воздействия статолитного крахмала осуществляется через давление на плазмалитические структуры, которые и вызы­вают возбуждение. Кроме крахмальных зерен статолитами, по-видимому, могут служить в клетках корня кристаллы белка, хлоропласты, митохондрии и другие структуры (рис. ). В резуль­тате восприятия растением земного притяжения клеток за счет статолитов наблюдается поперечная поляризация, которая про­является в первую очередь в неравномерном распределении аук­сина. Это вызывает усиление роста клеток и активное передви­жение веществ.

В геотропической реакции, как и в фототропизме, различают четыре основные фазы: восприятие раздражения; возбуждение клеток, приводящее к накоплению гормонов; проведение воз­буждения; неравномерный рост органа.

Геотропический изгиб как ростовое движение свойствен мо­лодым частям растений; у взрослых частей, закончивших свой рост, он наблюдается очень редко. Геотропическая чувствитель­ность может меняться под влиянием факторов внешней среды. Так, полегшие растения не могут подняться, если почва сильно переувлажнена и корни находятся в анаэробных условиях. При неблагоприятных условиях среды (засуха, низкая или высокая температура, действие некоторых химических веществ) крахмаль­ные зерна исчезают и геотропическая чувствительность не про­является.

studfiles.net

Гравитропизм - это... Что такое Гравитропизм?

Геотропизм, или гравитропизм (в физиологии растений) — способность различных органов растения располагаться и расти в определённом направлении по отношению к центру земного шара. Всем известно, что стебель растёт вверх, а корень вниз. Но так как понятия «вверх» и «вниз» относительны, то точнее это явление нужно формулировать так: стебель и корень растут по направлению земного радиуса. Уже на основании этого повсеместно наблюдаемого факта можно заключить, что причина такой ориентировки кроется в силе земного притяжения, или силе тяжести.

Опыты Найта

Опыты Томаса Эндрю Найта (англ. Thomas Andrew Knight) в 1806 году подтвердили это вполне.

Проращивая семена на быстро вращающемся кружке центробежной машины, Найт заметил, что корни молодых растений росли по направлению центробежной силы (от центра), а стебли — в противоположную сторону. Очевидно, что в этом опыте центробежная сила действовала так, как при нормальных условиях действует земное притяжение (более подробное описание опытов см. тут).

Положительный и отрицательный геотропизм

Если органы, как например, корень, растут по направлению действия силы земного притяжения, то есть к центру Земли, то о них говорят, что они положительно геотропичны; геотропизм же органов, растущих в обратном направлении, например, стебля, называют отрицательным.

Клиностат

Чтобы устранить явления геотропизма, прибегают к помощи особого прибора, так называемого клиностата. Клиностат состоит из длинного металлического стержня, вращающегося вокруг своей оси при помощи часового механизма. По желанию стержень может быть установлен в вертикальном, горизонтальном или любом наклонном положении. На стержень надевается кружок для помещения растений. Если стержень медленно вращать в горизонтальном положении, а к кружку (в этом случае из пробки) прикрепить булавками проросшие семена, то можно заметить, что молодые растения будут расти в том направлении, какое им дали в начале опыта. Результат понятен: при постоянном вращении кружка каждая часть растения перемещается то вверх, то вниз, следовательно, земное притяжение действует на неё в равные промежутки времени в противоположном направлении — отсюда нейтрализация силы тяжести.

Геотропизм и рост растений

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; от длины растущего участка зависит и форма изгиба: у корней (с коротким участком роста) изгибы круты, у стеблей (с длинной зоной роста) они имеют форму пологой дуги. У злаков изгиб происходит на месте узла, и стебель подымается вверх ломаной линией.

На основании этих и многих других данных приходят к выводу, что явления геотропизма — явления роста. Всему, что благоприятствует росту, благоприятствует и геотропизм; всё, что задерживает рост, задерживает и геотропизм.

До сих пор речь шла о геотропизме главного стебля и главного корня. Их геотропизм называют вертикальным (ортогеотропизм). Другие растительные органы, например, подземные корневища многих растений (Ситник (Juncus)), ветви некоторых деревьев, растут в горизонтальном направлении и, будучи выведены из такого положения, стремятся снова к нему возвратиться. Такой геотропизм называют поперечным, или трансверсальным (диагеотропизм).

Боковые ветви и боковые корни растут обычно под косым углом к главной оси, геотропизм их сравнительно весьма слаб, а ветки и корни 2-го, 3-го и т. д. порядков уже совершенно не обнаруживают геотропизм и растут во всевозможных направлениях. Несмотря на значительное число исследований, посвящённых изучению явлений геотропизма, последние остаются всё ещё весьма тёмными и загадочными. Почему одна и та же сила земного притяжения заставляет корень стремиться к центру Земли, а стебель в противоположную сторону — ответ на это, по всей вероятности, нужно искать в различии строения этих органов.

Отрицательный геотропизм цветоноса (побега, несущего цветок) Рябчика императорского (Fritillaria imperialis). Верхняя часть луковицы вокруг основания цветоноса (d) обрезана. Цветонос из горизонтального положения a-d через стадию b-d переходит в положение с-d.

Геотропические изгибы растений

Самые геотропические изгибы происходят вследствие неравномерного роста в длину двух противоположных сторон органа. При изгибе корня верхняя сторона растёт сильнее, нежели нижняя; при изгибе стебля — как раз наоборот. Что отрицательный геотропизм стебля — явление активное, жизненное — это ясно и понятно. Относительно же корня можно было бы предположить (как и на самом деле некоторые предполагали), что изгиб его пассивен, что он склоняется вниз лишь вследствие собственной тяжести.

Опыт Юлиуса Закса (нем. Julius Sachs) показал, что такое воззрение несправедливо. Сакс наливал на поверхность ртути неглубокий слой воды и затем прикреплял молодые проростки бобов так, что корень их ложился горизонтально в этом водяном слое. Под влиянием положительного геотропизма корень загибался вниз и вонзался верхушкой довольно глубоко в ртуть, вытесняя таким образом объём ртути, равный объёму погрузившейся верхушки, несмотря на то, что удельный вес ртути почти в 13,5 раз более удельного веса вершины корня.

Факт проникновения корня в плотную почву служит другим аналогичным доказательством активности геотропического движения этого органа. По мнению Дарвина, земное притяжение действует как раздражитель на верхушку корня, от которой раздражение передаётся уже далее растущей зоне корня, где и происходит изгиб. Корни, у которых верхушка отрезана, по Дарвину, неспособны изгибаться геотропически. Позднейшие опыты Визнера (нем. Julius Wiesner) не подтвердили, однако, этого воззрения.

Описываемые явления имеют громадное значение для жизни растения. Подчиняясь положительному геотропизму, корень устремляется в почву, закрепляет растение и, проникая всё глубже и глубже, приходит в соприкосновение с новыми запасами пищи. Не менее понятна роль отрицательного геотропизма, поднимающего стебель кверху в область воздушной пищи. Благодаря тому же геотропизму поваленные (ветром или дождём) наземь злаки снова подымаются и принимают обычное вертикальное положение.

Литература

  • Sachs. Die Vorlesungen über Pflanzenphysiologie (Лейпциг, 1882(нем.))
  • Van-Tieghem. Traité de Botanique (Париж, 1891(фр.))
  • Фаминцын. Учебник физиологии растений. — СПб., 1887
  • Палладин. Физиология растений. — Харьков, 1891
  • Ротерт. Курс физиологии. — Казань, 1891

Геотропизм у животных

Геотропизм у животных также заключается в стремлении принимать определённое положение относительно направления силы тяжести; он тоже может быть положительный и отрицательный, то есть животное стремится держаться головой кверху (некоторые гусеницы, божьи коровки — Coccinella, тараканы) или вниз (паук-крестовик — Epeira).

Источники

Энциклопедия Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. (1890 - 1916 гг.)

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Геотропизм — WiKi

Ambox outdated serious.svg

Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела.

Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.

Геотропи́зм, или гравитропи́зм (в физиологии растений) — способность различных органов растения располагаться и расти в определённом направлении по отношению к центру земного шара. Всем известно, что стебель растёт вверх, а корень вниз. Но так как понятия «вверх» и «вниз» относительны, то точнее это явление нужно формулировать так: стебель и корень растут по направлению земного радиуса. Уже на основании этого повсеместно наблюдаемого факта можно заключить, что причина такой ориентировки кроется в силе земного притяжения, или силе тяжести.

Опыты Найта

Опыты Томаса Эндрю Найта (англ. Thomas Andrew Knight) в 1806 году подтвердили это вполне. Проращивая семена на быстро вращающемся кружке центробежной машины, Найт заметил, что корни молодых растений росли по направлению центробежной силы (от центра), а стебли — в противоположную сторону. Очевидно, что в этом опыте центробежная сила действовала так, как при нормальных условиях действует земное притяжение (более подробное описание опытов см. тут).

Положительный и отрицательный геотропизм

Если органы, как например, корень, растут по направлению действия силы земного притяжения, то есть к центру Земли, то говорят, что у них положительный геотропизм; геотропизм же органов, растущих в обратном направлении, например, стебля, называют отрицательным.

Клиностат

Чтобы устранить явления геотропизма, прибегают к помощи особого прибора, так называемого клиностата. Клиностат состоит из длинного металлического стержня, вращающегося вокруг своей оси при помощи часового механизма. По желанию стержень может быть установлен в вертикальном, горизонтальном или любом наклонном положении. На стержень надевается кружок для помещения растений. Если стержень медленно вращать в горизонтальном положении, а к кружку (в этом случае из пробки) прикрепить булавками проросшие семена, то можно заметить, что молодые растения будут расти в том направлении, какое им дали в начале опыта. Результат понятен: при постоянном вращении кружка каждая часть растения перемещается то вверх, то вниз, следовательно, земное притяжение действует на неё в равные промежутки времени в противоположном направлении — отсюда нейтрализация силы тяжести.

Геотропизм и рост растений

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; от длины растущего участка зависит и форма изгиба: у корней (с коротким участком роста) изгибы круты, у стеблей (с длинной зоной роста) они имеют форму пологой дуги. У злаков изгиб происходит на месте узла, и стебель поднимается вверх ломаной линией.

На основании этих и многих других данных приходят к выводу, что явления геотропизма — явления роста. Всему, что благоприятствует росту, благоприятствует и геотропизм; всё, что задерживает рост, задерживает и геотропизм.

До сих пор речь шла о геотропизме главного стебля и главного корня. Их геотропизм называют вертикальным (ортогеотропизм). Другие растительные органы, например, подземные корневища многих растений (Ситник (Juncus)), ветви некоторых деревьев, растут в горизонтальном направлении и, будучи выведены из такого положения, стремятся снова к нему возвратиться. Такой геотропизм называют поперечным, или трансверсальным (диагеотропизм).

Боковые ветви и боковые корни растут обычно под косым углом к главной оси, геотропизм их сравнительно весьма слаб, а ветки и корни 2-го, 3-го и т. д. порядков уже совершенно не обнаруживают геотропизм и растут во всевозможных направлениях. Несмотря на значительное число исследований, посвящённых изучению явлений геотропизма, последние остаются всё ещё весьма тёмными и загадочными. Почему одна и та же сила земного притяжения заставляет корень стремиться к центру Земли, а стебель в противоположную сторону — ответ на это, по всей вероятности, нужно искать в различии строения этих органов.

Геотропические изгибы растений

Самые геотропические изгибы происходят вследствие неравномерного роста в длину двух противоположных сторон органа. При изгибе корня верхняя сторона растёт сильнее, нежели нижняя; при изгибе стебля — как раз наоборот. Что отрицательный геотропизм стебля — явление активное, жизненное — это ясно и понятно. Относительно же корня можно было бы предположить (как и на самом деле некоторые предполагали), что изгиб его пассивен, что он склоняется вниз лишь вследствие собственной тяжести.

Опыт Юлиуса Закса (нем. Julius Sachs) показал, что такое воззрение несправедливо. Сакс наливал на поверхность ртути неглубокий слой воды и затем прикреплял молодые проростки бобов так, что корень их ложился горизонтально в этом водяном слое. Под влиянием положительного геотропизма корень загибался вниз и вонзался верхушкой довольно глубоко в ртуть, вытесняя таким образом объём ртути, равный объёму погрузившейся верхушки, несмотря на то, что удельный вес ртути почти в 13,5 раз более удельного веса вершины корня.

Факт проникновения корня в плотную почву служит другим аналогичным доказательством активности геотропического движения этого органа. По мнению Дарвина, земное притяжение действует как раздражитель на верхушку корня, от которой раздражение передаётся уже далее растущей зоне корня, где и происходит изгиб. Корни, у которых верхушка отрезана, по Дарвину, неспособны изгибаться геотропически. Позднейшие опыты Визнера (нем. Julius Wiesner) не подтвердили, однако, этого воззрения.

Описываемые явления имеют громадное значение для жизни растения. Подчиняясь положительному геотропизму, корень устремляется в почву, закрепляет растение и, проникая всё глубже и глубже, приходит в соприкосновение с новыми запасами пищи. Не менее понятна роль отрицательного геотропизма, поднимающего стебель кверху в область воздушной пищи. Благодаря тому же геотропизму поваленные (ветром или дождём) наземь злаки снова поднимаются и принимают обычное вертикальное положение.

Геотропизм у животных

Геотропизм у животных также заключается в стремлении принимать определённое положение относительно направления силы тяжести; он тоже может быть положительный и отрицательный, то есть животное стремится держаться головой кверху (некоторые гусеницы, божьи коровки — Coccinella, тараканы) или вниз (паук-крестовик — Epeira).

Источники

ru-wiki.org

Геотропизм

Наряду со светом на растения оказывает влияние сила тяжес­ти, определяющая положение растений в пространстве. Прису­щую всем растениям способность воспринимать земное притя­жение и реагировать на него называют геотропизмом. Геотропизм представляет собой ответную реакцию на ускорение силы тяжести. Положительным геотропизмом облада­ют корни или их части, при этом отмечается рост к центру Земли. Отрицательным геотропизмом обладают надземные орга­ны, их рост направлен от центра Земли. Уже при прорастании семени, которое происходит в темноте, т. е. вне влияния света, и независимо от положения самого семени наблюдается изгиб зародышевого корешка вниз, а проростков - вверх. Прибитые к земле дождем растения или полегшие хлеба могут снова поднять­ся за счет геотропической реакции растений. У некоторых расте­ний, которые способны образовывать воздушные корни, можно наблюдать и отрицательный геотропизм, если они находятся в сильно увлажненной среде.

Геотропическая реакция так же, как и фототропическая, изме­няется в процессе онтогенеза. Цветки некоторых растений до рас­пускания обладают отрицательным геотропизмом, а после распус­кания он изменяется на положительный. Геотропизм у боковых стеблей и корней выражен меньше, чем у главных. В результате главный побег растет строго вертикально вверх, главный корень — вертикально вниз, а боковые побеги и корни располагаются под некоторым углом к ним. Это помогает растению поглощать воду и минеральные удобрения из почвы, а надземным частям растений — поглощать СО2 из воздуха и избегать затенения друг друга.

Первые доказательства того, что раздражителем при геотро­пизме является направление силы тяжести, были получены в начале XIX в. Т. А. Найтом, затем это учение развили Ч. Дарвин (1887), Г. Габерландт и Б. Немец (1900), Ф. В. Вент и Н. Г. Хо­лодный (1928).

Для осуществления геотропической реакции требуется опре­деленное количество раздражения, причем неважно, будет ли это сильное раздражение в течение короткого времени или слабое в течение длительного времени. Здесь, как и в фототропизме, дей­ствует закон количества раздражителя.

Для объяснения механизма геотропизма следует обратиться еще раз к гормональной теории Холодного—Вента, согласно ко­торой при вертикальном положении проростка ток гормонов распределяется равномерно, результатом чего является равномер­ный рост. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется на нижней стороне органа. При этом у стебля рост клеток на нижней стороне ускоряется, и стебель изгибается вверх, а у корня —тормозится, и он изгибается вниз. Клетки корня обладают большей чувствительностью, чем клетки стебля, поэтому одна и та же концентрация гормона на нижней стороне может подавить рост клеток корня и стимулировать растяжение клеток стебля. В результате два органа проявляют разную геотро­пическую реакцию.

Если при фототропизме рецепторами у колеоптилей овса яв­ляются флавопротеиды, то у корней органом, воспринимающим раздражение, служит корневой чехлик. Подтверждение этого было получено, когда после удаления корневого чехлика расте­ние утратило способность к геотропизму. После регенерации корневого чехлика геотропическая реакция восстановилась.

Восприятие силы тяжести может происходить только в резуль­тате перемещения имеющих массу частиц. Такую функцию у рас­тений могут выполнять статолиты. Чешский ботаник Б. Немец и немецкий физиолог Г. Габерландт независимо друг от друга в 1900 г. указали на лейкопласты и на образующиеся в них крах­мальные зерна как на структуры, воспринимающие силу тяжести. Такие крахмальные зерна встречаются в клетках корневого чехлика и в эндосперме — клетках первичной коры стеблей растений. В клетках корневого чехлика особенно жидкая цитоплазма, поэтому при изменении положения корня крахмальные зерна сейчас же в силу своей тяжести передвигаются и занимают всегда самую ниж­нюю часть клетки, оказывая давление на цитоплазму, которая возбуждается. Если из лейкопластов удалить крахмал, то способность к геотропным реакциям утрачивается. Следовательно, крахмал лейко­пластов играет решающую роль при выполнении ими функции статолитов.

В настоящее время предполагают, что у высших растении возможность воздействия статолитного крахмала осуществляется через давление на плазмалитические структуры, которые и вызы­вают возбуждение. Кроме крахмальных зерен статолитами, по-видимому, могут служить в клетках корня кристаллы белка, хлоропласты, митохондрии и другие структуры (рис. ). В резуль­тате восприятия растением земного притяжения клеток за счет статолитов наблюдается поперечная поляризация, которая про­является в первую очередь в неравномерном распределении аук­сина. Это вызывает усиление роста клеток и активное передви­жение веществ.

В геотропической реакции, как и в фототропизме, различают четыре основные фазы: восприятие раздражения; возбуждение клеток, приводящее к накоплению гормонов; проведение воз­буждения; неравномерный рост органа.

Геотропический изгиб как ростовое движение свойствен мо­лодым частям растений; у взрослых частей, закончивших свой рост, он наблюдается очень редко. Геотропическая чувствитель­ность может меняться под влиянием факторов внешней среды. Так, полегшие растения не могут подняться, если почва сильно переувлажнена и корни находятся в анаэробных условиях. При неблагоприятных условиях среды (засуха, низкая или высокая температура, действие некоторых химических веществ) крахмаль­ные зерна исчезают и геотропическая чувствительность не про­является.

studfiles.net

Смотрите также
Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта