Могут ли растения двигаться? Как двигаются растения

Могут ли растения двигаться? | Движения у растений

Вероятно, каждый знает о впечатляющих движениях акул в воде, газелей и бор­зых собак на суше или орлов в воздухе. В противо­положность этим и другим проявлениям движений в мире животных изменения положения в прост­ранстве у растений, не считая немногих исключе­ний, сравнительно малоизвестны.

Поскольку растения не имеют органов чувств, нервов и мускулов, иногда даже высказывается мне­ние, будто только животные способны двигаться. Хотя строение растительных организмов отличается от строения организмов животных, растения все же обладают многими специфическими реакциями. Мо­жет быть, вы уже задумывались о том, почему ком­натные растения тянутся к окну, то есть к свету, или деревья на склоне горы растут не перпенди­кулярно поверхности почвы в этом конкретном мес­те, а в направлении от центра Земли. Кому не зна­комы вьющиеся растения, взбирающиеся вверх по деревьям, кустам или изгородям? Весьма благо­дарный объект для демонстрации способности рас­тений к изменению положения в пространстве — тюльпаны. Если закрытый цветок тюльпана внес­ти из прохладного места в теплое, он вскоре начнет раскрываться. Известны также быстрые движе­ния, наблюдающиеся у тропических мимоз: при со­трясении листочки их листьев попарно сближают­ся, сближаются и несущие их черешки, а весь лист поникает. Перистые листья робинии (белой акации) и других растений днем бывают расправившими­ся, а ночью «спят», то есть их листочки опускают­ся. Многие плоды обладают механизмами, с по мощью которых разбрасывают семена. Уже эти не­многочисленные примеры показывают: у многих растений проявления движений оказываются в чис­ле важнейших жизненных процессов.

Движение наряду с обменом веществ, ростом и размножением относится к числу характерней­ших свойств живых существ. Но процессы движе­ния у разных организмов и разных их групп не­одинаковы. Это справедливо не только в отноше­нии значительных различий между растениями и животными, но и различий между систематически­ми группами царства растений. Если животные осуществляют движения преимущественно по­средством активных перемещений с места на мес­то (локомоция), то среди растительных организ­мов к свободному перемещению в пространстве спо­собны в основном низшие растения. При этом речь идет прежде всего о микроскопически мелких объ­ектах. Изменения же положений в пространстве у высших растений — это в большинстве случаев движения органов прикрепленных к субстрату рас­тений. Но и движения, осуществляющиеся внут­ри клеток, с которыми мы тоже несколько ближе познакомимся, также заслуживают нашего вни­мания.

collectedpapers.com.ua

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.

1. 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.

1. 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

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

Виды движения у растений

Несмотря на то, что растения, как правило, стационарно закрепляются в окружающем пространстве, они способны к ряду видов движения.

Основные виды движения у растений:

• таксисы.
• нутации,
• настии,
• тропизмы,

Таксисы характерны только для низших водных неприкрепленных растений, для высших растений характерны первые три вида.

Нутации совершают растущие апикальные побеги, вращаясь вокруг своей оси, причем надземные побеги совершают их только под влиянием гормонов, а корни - как под влиянием гормонов, так и с помощью особых клеток (статоцитов (с органеллами статолитами), которые способны использовать естественные силы гравитации при осуществлении этого процесса.

Распространение потенциала действия при раздражении одного из подчерешков листа мимозы

Настии растение совершает под влиянием равномерно действующего абиотического фактора (света, воды и т.д.).

Тропизмы растение совершает под влиянием неравномерно действующего абиотического фактора (света, воды, гравитации и т.д.).

Развитие растений (типы онтогенеза, этапы онтогенеза, особенности периода эвокации, особенности фазы покоя).

Развитие растений или онтогенез характеризуется тем, что на переход растения из одной фазы онтогенеза в другую действуют очень большое количество факторов, причем часто необходимо их совокупное действие.

Движение тычинок и пестиков: а – цветок барбариса: 1 – пестик; 2 – тычинка до раздражения; 3 – тычинка, поднявшаяся после раздражения; б – цветок мимулуса: 1 – лопасти пестика открыты; 2 – лопасти пестика закрыты после раздражения

Различают следующие типы онтогенеза растений:

По продолжительности жизни:

• однолетние,
• двулетние,
• многолетние;
• По количеству плодоношений:
• монокарпические,
• поликарпические.

Любое растение проходит в процессе онтогенеза следующие этапы развития:

• эмбриональную фазу (от оплодотворения семяпочки до формирования семени),
• ювенильную фазу (от прорастания семени до появления всхода на поверхности почвы),
• фазу формирования надземных вегетативных органов,
• фазу цветения и плодообразования,
• фазу созревания,
• фазу отмирания.
• Наиболее насыщенной является ювенильная фаза развития, которая делится на такие периоды, как:
• набухание,
• проклевывание,
• гетеротрофный рост проростка в темноте,
• переход к автотрофному типу питания.

Практически каждое онтогенетическое изменение происходит под воздействием внутренних и внешних факторов. При этом из внешних фактором наиболее важное значение имеет солнечный свет. Переход к автотрофному способу питания, переход к фазе бутонизации и цветения, переход к состоянию покоя у многолетних растений непосредственно связаны именно с воздействием продолжительности солнечного освещения и поэтому называются фотоморфогенезом. Свет является сигналом не тольлко к смене фазы развития, но и непосредственно влияет на рост, транспирацию и другие физиологические процессы в растении. Непосредственное воздействие света выражается в способности клеток образовывать соответствующие гормоны, в частности абсцизовую кислоту, что позволяет растению замедлять скорость роста при переходе к автотрофному питанию. Опосредованное воздействие света в виде длительности светового дня определяет переход к следующей фазе развития, в частности к цветению.

Восприятие растением воздействия солнечного света происходит благодаря наличию специальных фоторецепторов и гормонов.

Непосредственное воздействие света воспринимается растением с помощью фоторецептора " криптохром", и пигмента " фитохром". Особенно важен фитохром, который способен воспринимать различные составляющие спектра солнечного света и, в зависимости от поглощенной длины волны, превращается либо в форму Фк, поглощающий красный свет с длиной волны 600 нм, либо в форму Фдк, поглощающий дальний красный свет с длиной волны 730 нм. При обычных условиях этот пигмент находится в обеих формах в равных пропорциях, однако, при смене условий, например на затененные, происходит образование большего количества пигмента Фк, и это определяет вытягивание и этиолирование тканей побега. На основе действия этих фоторецепторов и пигментов растение проходит суточные изменения в определенном ритме, который называется циркадным, или биологическими часами растения.

Световой фактор вызывает также синтез определенных гормонов, которые определяют переход растения в фазу цветения или в фазу эвокации, т.е. переход от вегетативного состояния к генеративному развитию. Основным гормоном, действующим на этом этапе онтогенеза, является гормон " флориген", состоящий из двух групп гормонов:

• гиббереллинов, вызывающих образование и рост цветоносов,
• антезинов, вызывающих формирование цветков.

Понимание этого момента весьма важно на практике, особенно в плодоводстве, где использование подвоя и привоя в определенных фазах онтогенеза будет влиять на скорость вступления в плодоношение привитого растения. Поток гормонов, в том числе и флоригена, идет от привоя к подвою, поэтому важно использование подвоя с растения, находящегося в определенной фазе развития. Флоральный морфогенез контролируется сложной системой многих факторов, каждый из которых в необходимой концентрации и в нужное время запускает свою цепь процессов, ведущих к закладке цветков.

Вторым важным фактором, играющим определенную роль в формировании флорального морфогенеза является температурный фактор. Он особенно важен для озимых и двулетних культур, поскольку именно пониженные температуры вызывают у этих культур те биохимические преобразования, которые определяют синтез флоригена и других сопутствующих гормонов, определяющих инициацию цветения.

Именно на действии пониженных температур основан прием яровизации, который используется в различных опытных исследованиях, когда необходимо ускорить смену поколений у озимых культур. К таким же результатам приводит и обработка растений гиббереллинами, благодаря которой можно ускорить цветение двулетних растений.

По отношению к фотопериоду растения делят на три группы:

• растения короткого дня (цветение при длине дня меньше 12 часов) (хризантема, георгин, топинамбур, просо, сорго, табак),
• растения длинного дня (цветение при длине дня больше 12 часов) (астра, клевер, лен, лук, морковь, свекла, шпинат),
• нейтральные растения (цветение не зависит от длины дня) (подсолнечник, гречиха, бобы, рапс, томат).

В онтогенезе растений обязательно имеется фаза ослабления жизнедеятельности, которая носит название состояния покоя. У однолетних растений это состояние наступает только один раз - при формировании семени, у многолетних растений - много раз при переходе к существованию в неблагоприятные условия среды (зима, засуха). Покой - это такое состояние растения, которое характеризуется отсутствием ростовых явлений, крайней степенью угнетенности дыхания и снижением интенсивности превращения веществ.

Различают летний и зимний покой у многолетников, глубокий и вынужденный покой у всех растений. Вынужденный покой возможен только при участии человека, который может обеспечить особые условия хранения покоящихся органов в специальных хранилищах с помощью специальных методов. Очень важным моментом перехода в состояние покоя является этап послеуборочного дозревания, что позволяет предотвратить преждевременное прорастание семян, сконцентрировать максимальное количество запасных веществ.

biofile.ru

Движения у растений — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Близки к сейсмонастиям автономные движения. У биофитума (Biophytum sensitivum) при сильном раздражении листочки складываются, как у мимозы, совершая ряд ритмических сокращений. При этом происходит распад АТФ и ее восстановление, что и вызывает непрерывные движения листьев под влиянием раздражителей. Листочки кислицы совершают движения под влиянием сильного света, темноты, повышенной температуры. К вечеру листочки кислицы складываются, а ночью происходит их раскрывание, после того, как восстановится связь АТФ с сократительными белками. У растений, способных к никтинастическим (Acacia dealbata), сейсмонастическим (Mimosa pudica), а также к автономным движениям (Desmodium gyrans), имеется высокая активность АТФ. У растений, не способных к движениям, она незначительна (Desmodium canadensis). Наибольшим содержанием АТФ отличаются те ткани растений, которые связаны с движениями.

megabook.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

Смотрите также

• 
  Скорость роста растений
• 
  Домашнее ядовитое растение
• 
  Домашнее растение ядовитое
• 
  Роль комнатных растений
• 
  Ситовидные трубки растений
• 
  Растения тюменской области
• 
  Растения воронежской области
• 
  Растение в банке
• 
  Красивые растения фото
• 
  Отделы царства растений
• 
  Строение покрытосеменных растений