Урок биологии в 6 классе "Тропизмы и настии растений". Настии у растений

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

Тропизмы (от греческого тропос – поворот) – процессы изгибания растущих частей прикрепленных растений, вызываемые односторонне действующими раздражителями (свет, сила тяжести и др.). Тропизмы являются результатом более быстрого роста клеток на одной стороне побега, корня или листа. При характеристике тропизмов сначала называют вызывающий их фактор. Так фототропизм – ориентировка осевых органов растений (стебель, корень, лист) к одностороннему освещению, которая выражается в направленном росте или изгибе к свету (положительный тропизм), или от света (отрицательный тропизм).

Родоначальником учения о фототропизме считают Ч. Дарвина. Он выяснил, что световое раздражение воспринимается верхушкой, ответная реакция (изгиб) возникает в зоне растяжения, лежащей ниже. Таким образом, клетки, воспринимающие световой сигнал (рецепторы), и клетки, отвечающие на раздражение, пространственно разобщены. Это позволило предположить существование веществ, которые синтезируются в одном месте, а действуют в другом (гормоны).

В 1928 г. физиологи Н. Г. Холодный и Ф. В. Вент независимо друг от друга сформулировали гормональную теорию фототропизма. В основе этой теории лежит представление о перераспределении гормонов в верхушке побега. Одностороннее освещение вызывает электрическую поляризацию тканей верхушки: освещенная сторона получает отрицательный заряд, а затененная положительный. Эта поляризация вызывает смещение тока гормона на затененную сторону, клетки которой в результате этого растягиваются сильнее, чем освещенной, и в конечном итоге, происходит изгиб в сторону света.

Выяснено, что гормоном, вызывающим рост клеток при фототропической реакции является ИУК.

Неравномерное распределение ауксина оказывается не единственным фактором, поперечной поляризации. Возникают и другие явления, связанные с физиологией обмена веществ, в частности изменяется содержание сахара, концентрация ионов водорода в клетках освещенной стороны.

Спектр действия фототропизма определяется и качеством света. Фототропизм лучше проявляется в ультрафиолетовой 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. При фототропизме рецепторами являются флавопротеиды.

Фототропическая чувствительность может не проявляться, если освещать растения сразу сильным светом после их проращивания в темноте. 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.

Геотропизм – ориентировка осевых органов растений, которая вызвана односторонним действием силы земного тяготения. Положительный геотропизм корней вызывает его направленный рост к центру Земли, отрицательный – рост стебля от центра.

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 элементы из почвы, а надземным частям растений – поглощать СО2 из воздуха и избегать затенения друг друга.

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 к гормональной теории Холодного – Вента, согласно которой при вертикальном положении проростка ток гормонов распределяется равномерно, что и приводит к равномерному росту. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется на нижней стороне органа. При этом рост клетки 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.

У корней органом, воспринимающим раздражение, служит корневой чехлик. Если удалить корневой чехлик, растение утрачивает способность к геотропизму. После регенерации корневого чехлика геотропическая реакция восстанавливается.

Восприятие силы тяжести может происходить только в результате перемещения имеющих массу частиц. Такую функцию у растений могут выполнять статолиты. В 1900 г. чешский ботаник Б. Немец и немецкий физиолог Г. Геберландт независимо друг от друга создали статолитную теорию геотропизма и указали на крахмальные зерна в лейкопластах как структуры, воспринимающие силу тяжести. Такие крахмальные зерна встречаются в клетках корневого чехлика и в эндосперме – клетках первичной коры стеблей растений. При изменении положения корня крахмальные зерна 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 растений возможность воздействия крахмала осуществляется через давление на плазматические структуры, которые и вызывают возбуждение. Кроме крахмальных зерен аналогичную функцию, по-видимому, могут выполнять в клетках корня кристаллы белка, хлоропласты, митохондрии и другие структуры. В результате восприятия растением земного притяжения в клетках 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 при фототропизме, различают четыре стадии: восприятие раздражения, возбуждение клетки, приводящее к накоплению гормонов, проведение возбуждения, неравномерный рост органа.

Геотропический изгиб как ростовое движение свойственен молодым частям растений; у взрослых, 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 химических веществ) крахмальные зерна исчезают, геотропическая чувствительность не проявляется.

Хемотропизм – это изгибы корней при неравномерном распределении в почве какого-либо химического вещества. Хемотропизм кроме корней свойственен пыльцевым трубкам, проросткам растений-паразитов. И здесь наблюдается положительный и отрицательный хемотропизм, который может изменяться в зависимости от концентрации и характера веществ. У корней химический сигнал воспринимает кончик корня, а изгиб находится в зоне растяжения. Механизм хемотропизма неизвестен.

Благодаря хемотропизму растение способно усваивать удобрения, избегать их избыточного накопления. Это связано с движением корня (ростом) в направлении имеющихся удобрений или при избытке их – от удобрений.

Гидротропизм – разновидность хемотропизма. При этом виде тропизма наблюдается изгибание растущих частей растений под влиянием воды. Гидрочувствительность также присуща кончику корня.

Тигмотропизм – это ростовое движение в ответ на прикосновение, давление (механическое воздействие). Типичным примером является тигмотропическое движение волосков росянки, движение усиков вьющихся растений, черешков и вершин некоторых листьев и т. д.

Термотропизм – изгиб растущего органа в направлении одностороннего действия теплового излучения.

Электротропизм – движение (изгиб), вызываемый электрическим полем, током. При этом побеги изгибаются к аноду, а корни к катоду. Изучение механизма тропизмов, в частности фототропизма и геотропизма, показало, что в них необходимо распознавать два последовательных периода:

1) возникновение разницы в физических и химических потенциалах на противоположных сторонах органа, индуцируемого односторонним светом или силой земного тяготения;

2) непосредственный тропический изгиб органа, который происходит в результате неравномерного распределения ауксинов.

Если тропизмы это ростовые движения, то настии еще и тургорные. Настии (от греческого слова нассо – уплотняю, закрываю) – движения органов растения, вызываемые (в отличие от тропизмов) раздражителями, действующими равномерно на все растения, например изменениями температуры, влажности, освещенности и т. п.

«Сонное движение» (никтинастии) некоторых цветов и листьев, когда они закрываются или открываются в ответ на изменение света (фотонастии) или температуры (термонастии) относятся к настиям потому, что внешние только запускают их, а направление зависит от внутренних факторов. Некоторые цветы, например тюльпан, закрываются ночью потому, что лепестки растут быстрее (гипонастии), а открываются в результате того, что начинает быстрее расти и верхняя часть лепестков (эпинастии).

У многих растений, особенно у бобовых (клевер) в листьях и листочках имеются особые структуры, которые называются листовыми подушечками. Быстрое изменение тургорного давления в таких клетках приводит к тому, что листовая подушечка начинает работать как шарнир, с помощью которого и происходит движение.

Гиптонастическое движение, которое происходит в ответ на прикосновение, принадлежит к самым интересным движениям (движение у мимозы). Как считают раздражение передается электрическим путем и может быть связано с движением гормонов по ксилеме.

Сейсмонастии – это быстрая реакция в ответ на сотрясение. Такой сейсмонастичной реакцией обладают листья мимозы, тычиночные нити барбариса и т. д.

Наиболее изучен механизм сейсмонастии у мимозы, у которой при сотрясении (или действии другого раздражителя) происходит заметное движение ее черешков и листьев. Опускание листьев мимозы обусловлено сокращением сочленовой подушечки, поддерживающей листовой черешок. Такого же типа подушечки, но поменьше, расположены в местах прикрепления к главному черешку четырех подчерешков, и совсем мелкие – у каждой листовой доли.

При легком встряхивании или ударе происходит опускание черешка вниз, четыре подчерешка спадают попарно назад, противоположные доли складываются вместе, и вытягиваются вверх. Опадение листа мимозы происходит вследствии сокращения в объеме сочленовой подушечки в результате потери тургора.

Протяженность периода сокращения, т. е. времени пребывания листа в движении при складывании, составляет около трех секунд. После непродолжительного покоя в опущенном состоянии лист начинает подниматься; скорость такого подъема очень невелика по сравнению со скоростью опускания; общее время так называемого периода восстановления – возвращение листа в исходное состояние – примерно 16 минут, т. е. в 300 раз больше времени сокращения. Движение определяется возникновением волны возбуждения на раздражение.

Исследователями более позднего периода было установлено, что механизм передачи раздражения у мимозы довольно сложен. Прежде всего, раздражение ударом отдельного листа чаще всего не передается другим листьям через стебель; если удар не очень сильный потенциал действия распространяется по листовому черешку лишь до сочленовой подушечки. Более слабое раздражение кончика одного из подчерешков может передаваться только соседним подчерешком. На рис. 6.22 показаны пути распространения потенциала действия при слабом раздражении одного из подчерешков.

Рис. 6.22. Распространение потенциала действия при раздражении одного из подчерешков листа мимозы

Как видим, при раздражении одного из двух центральных подчерешков реагируют, в конечном счете, три подчерешка – два центральных и один крайний; если же раздражается крайний подчерешок – возбуждение передается лишь одному центральному подчерешку, соседнему с ним.

Помимо волны потенциала действия, возникающей при раздражении ударом, в проводящих пучках мимозы может распространяться и другой тип возбуждения – так называемая медленная волна (вариабельный потенциал), появляющаяся исключительно при порезах, надломах, ожогах и химических раздражениях. Природа этой волны – не электрическая; как считают, она связана с распространением так называемых раневых гормонов – специфических регуляторных веществ, возникающих в ткани при механическом повреждении.

В отличие от потенциалов действия, возникающих при ударе и, как упоминалось, обычно не распространяющихся за пределы одного листа или даже части подчерешков, медленная волна свободно минует сочленовые подушечки, омертвевшие участки стебля или черешка и т. п. Достигая стебля, медленная волна вызывает возникновение потенциала действия, распространяющегося вдоль стебля и проводящего к опусканию близлежащих листьев. В настоящее время, помимо мимозы, вариабельный потенциал обнаружен у других высших растений (тыква, виноград и др.).

Иными словами, мы видим две специализированные, но взаимодействующие системы передачи возбуждения.

Заметные движения характерны и для других органов высших растений. Довольно быстро происходит движение тычинок у барбариса. В спокойном состоянии тычинки расправлены в радиальном направлении, они прилегают к лепесткам цветка. Если осторожно прикоснуться к какой-либо из них, она быстро загнется внутрь, а затем возвратиться назад (рис. 6.24, а). Движение тычинок, как показал Кабш в 1868 г. связано с электрической активностью тычинок при возбуждении. Обстоятельные исследования, выполненные впоследствии К. Умратом и Э. Бюнингом на тычиночных нитях барбариса, позволили обнаружить ПД, появляющийся при раздражении и предшествующий сгибанию тычиночной нити.

У некоторых растений способностью к движению при раздражении обладают и пестики, например у мимулуса. Рыльце его пестика снабжено лопастями, которые при раздражении закрываются. Эти движения довольно быстрые – полное соприкосновение лопастей происходит в среднем за одну минуту (рис. 6.24, б) и сопровождается возникновением ПД.

Рис. 6.24. 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

Очень убедительными оказались опыты, выполненные на цветке стилидиум. Две тычинки этого цветка срастаются вместе и располагаются под некоторым углом к пестику. После раскрытия пыльников оба органа приобретают способность к движению: при механическом воздействии сдвоенная тычинка и пестик склоняются друг к другу. Электрофизиологические исследования позволили и здесь выявить электрический характер возбуждения: ПД распространяется от возбудимых клеток вдоль органа и вызывает реакцию клеток основания.

Тропизмы обнаруживаются в самом начальном этапе онтогенеза растения и проявляются в форме реакций (движений и ростовых) на действие внешних факторов еще до начала его контактов с факторами окружающей среды.

Функционирование рецепторов, принимающих участие в таких процессах как фотоморфогенез и фототропизм, создает основу для формирования хлоропластов в листе, которые разворачиваются к свету, и таким образом, и для процесса фотосинтеза.

Прикрепленная к субстрату (почве) растение выработало специфическую реакцию на одностороннее действие внешних факторов (тропизмы) или на диффузионно-действующие внешние стимулы (настии). Центры, которые участвуют в реализации таких реакций, как фототропизм или геотропизм, находятся в меристемах, а сами процессы осуществляются при участии сложного комплекса регуляторных факторов. Жизнь растения зависит от цепи экологических факторов, таких как свет, влажность, температура, сила тяжести, которые изменяются на протяжении года и неодинаковы в разных климатических зонах.

Особую группу составляют движения улавливания и захватывания, присущие насекомоядным растениям. У этих растений процессы генерации и распространения волны ПД возбуждения необходимы для обеспечения важных жизненных функций.

Известно более 500 видов насекомоядных растений, относящихся к 7 семействам. Насекомоядные растения относятся как к водным (альдрованда), так и наземным растениям (росянка, венерина мухоловка и др.). Основная функция движения органов – обеспечение недостающими элементами питания, в частности азотными соединениями.

Рис. 6.25. Венерина мухоловка: а – общий вид; б – раскрытый ловчий лист; в – поперечный срез листа в захлопнутом состоянии

Например, закрытие ловчего листа венериной мухоловки происходит достаточно быстро, если между повторными раздражениями чувствительных волосков интервал составил не более 20 секунд. Почти все этапы связанные с движением и перевариванием пищи у насекомоядных растений контролируется электрическими сигналами.

Таксисы – это перемещение всей клетки или всего организма, которое вызывается и направляется определенными внешними стимулами. Как и тропизмы таксисы также делятся на положительные и отрицательные; кроме того, их можно классифицировать в соответствии с природой раздражителя: сила тяжести, света, химические воздействия (тигмо-, фото-, хемотаксисы).

Многие из физиологических реакций (движений) осуществляются потому, что в растениях имеются специфические структуры – рецепторы (лучше биологические мишени), воспринимающие сигналы. К числу таких рецепторов, прежде всего, относится комплекс каротиноидов и флавинов, которые осуществляют ориентацию стебля в пространстве. Крахмальные зерна (статолиты) участвуют в регулировании геотропизма корня. Интересно, что эти вещества близки по строению к рецепторам высших животных и человека. Каротиноиды подобны витамину А, хлорофилл имеет сходство с гемом эритроцитов. Рецепторы чувствительно реагируют на смену внешних факторов и передают сигнал об этой смене растительному организму. При этом часто происходит изменение структуры самого рецептора.

biofile.ru

44. Движения растений – тропизмы.

Тропизмы— движения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора внешней среды (света, силы земного притяжения и др.). В зависимости от фактора, вызывающего тропические движения, различают геотропизм, фототропизм, хемотропизм, тигмотропизм, гидротропизм. Геотропическая реакция — «пороговое» явление, т. е. геотропический изгиб происходит лишь при достижении раздражителем какого-то определенного уровня. Для того чтобы произошел изгиб, проросток должен быть выдержан в горизонтальном положении определенное время. Направление геотропической реакции может изменяться в процессе роста организма, а также в зависимости от условий среды. Фототропизм — движения, вызванные неравномерным освещением разных сторон органа. Если свет падает с одной стороны, стебель изгибается по направлению к свету — положительный фототропизм. Корни обычно изгибаются в направлении от света — отрицательный фототропизм. Хемотропизм — это изгибы, связанные с односторонним воздействием химических веществ. Хемотропические изгибы характерны для пыльцевых трубок и для корней растений. Гидротропизм — это изгибы, происходящие при неравномерном распределении воды. Для корневых систем характерен положительный гидротропизм. Аэротропизм — ориентировка в пространстве, связанная с неравномерным распределением кислорода. Аэротропизм свойствен в основном корневым системам. Тигмотропизм — реакция растений на одностороннее механическое воздействие. Тигмотропизм свойствен лазающим и вьющимся растениям.

45. Движения растений – настии.

Настические движения бывают двух типов: эпинастии — изгиб вниз и гипонастии — изгиб вверх. В зависимости от фактора, вызывающего те или иные настические движения, различают термонастии, фотонастии, никтинастии. Термонастии — движения, вызванные сменой температуры. При повышении температуры цветки раскрываются (эпинастические движения), при снижении температуры закрываются (гипонастические движения). Фотонастии — движения, вызванные сменой света и темноты. Цветки одних растений (соцветия одуванчика) закрываются при наступлении темноты и открываются на свету. Никтинастии — движения цветков и листьев растений, связанные с комбинированным изменением, как света, так и температуры. Такое комбинированное воздействие наступает при смене дня ночью. Тургорные движения. Не все настические движения относятся к ростовым. Некоторые связаны с изменением тургора. К ним относятся никтинастические движения листьев. Сейсмонастии — движения, вызванные толчком или прикосновением. Автонастии — самопроизвольные ритмические движения листьев, не связанные с какими-либо изменениями внешних условий.

46. Физиологические основы покоя растений. Покой семян и почек. Регуляция процессов покоя.

В покоящееся состояние может вступать как растительный организм в целом, так и отдельные его части. Переход растения или его отдельных органов в покоящееся состояние, прежде всего, является приспособлением к перенесению неблагоприятных условий. Переход в покоящееся состояние часто сопровождается утратой (опадением) отдельных органов (листьев) или даже целых побегов. Однако покой — это не только защитная реакция организма против неблагоприятных условий. Растения переходят в покоящееся состояние и при наличии всех условий, необходимых для роста. Временная приостановка ростовых процессов характерна и для тропических растений, несмотря на благоприятные условия в течение целого года. Если растение не прошло периода покоя, в последующем темпы роста его снижаются, ухудшается плодоношение. После периода покоя рост растений усиливается. Различают покой вынужденный и глубокий. Вынужденный покой вызван неблагоприятными условиями. Растения или органы, находящиеся в глубоком покое, не переходят к росту даже при наличии благоприятных условий. Из глубокого покоя растительные организмы выходят лишь по окончании определенных физиолого-биохимических изменений, подготавливающих последующий рост. Вынужденный и глубокий покой могут совпадать во времени. Характер покоя различен, различны и части растения, впадающие в состояние покоя. Однако есть и общие черты, характеризующие покоящееся состояние. Это отсутствие видимого роста. В период покоя может происходить скрытый рост. Покой семян может быть вызван рядом внешних и внутренних факторов. Семена могут быть в состоянии вынужденного и глубокого покоя. Процесс прорастания семян проходит ряд этапов, причем первые этапы не сопровождаются видимыми проявлениями роста и требуют определенных условий. В зависимости от условий, в которых образуются семена, проницаемость их оболочки меняется. Однако у многих видов растений семена сразу после их созревания не способны к прорастанию, так как находятся в состоянии глубокого покоя. У некоторых растений ко времени высвобождения семян из плодов зародыш еще недоразвит. Развитие зародыша продолжается в семени. В состоянии покоя могут находиться не все почки, расположенные на данном растении, а лишь отдельные. Покоящиеся почки (глазки) характерны не только для всего организма, но и для его отдельных частей (клубней, корневищ). Само покоящееся состояние почек приходится на период пониженных температур, и изменения, подготавливающие дальнейший рост, обычно также бывают при пониженных температурах. Вступление же в период покоя происходит еще при достаточно высоких температурах. Растения вступают в покой под влиянием укороченного дня и выходят из него под влиянием длинного дня. Продолжительность периода покоя связана со скоростью разрушения ингибиторов роста. Покоящиеся почки растения характеризуются сниженным метаболизмом. Однако в них идут определенные процессы обмена, в частности не прекращается процесс дыхания. Регулирование процессов покоя имеет практическое значение в растениеводстве. Когда семена не прорастают из-за наличия твердой оболочки, то хорошие результаты дает механическое перетирание (с песком) или обработка сильными химическими реагентами (серная кислота, ацетон, спирт). Нарушение твердой оболочки семян с помощью различных воздействий называют скарификацией. Особенное значение имеет красный свет. Показано, что понижение температуры и освещение красным светом повышают содержание гиббереллинов и цитокининов. К методам выведения почек растения из состояния покоя относится погружение веток растения в теплую воду и выдерживание их в парах серного эфира. Эти методы широко используются для того, чтобы вызвать распускание и цветение различных растений в зимнее время, когда растение находится в состоянии глубокого покоя.

studfiles.net

65 Движение раст. – тропизмы и настии, их физиологическая природа.

Тропизмы у растений

Высшие растения, в отличие от некоторых низших и животных организмов, остаются в течение всей жизни прикрепленными корнями или ризоидами к субстрату и не перемещаются в пространстве. Поэтому сформировалось представление, что растения вообще не двигаются. Однако это не так. Не сходя с места, растения способны к различным движениям; среди которых важное место занимают тропизмы.

Тропизм — это движение растения, вызванное односторонне действующими факторами. Одним из главных является геотропизм — движение по отношению к центру земли. Он может быть положительным — вниз (у корней) и отрицательным — вверх (у стеблей и листьев). Иноща геотропизм может быть выражен очень слабо или совсем не наблюдаться (у боковых корней и боковых побегов). Биологическое значение геотропизма заключается в правильной ориентации органов растений в пространстве. В связи с этим становится понятным смысл сильного геотропизма у центральных органов и слабого или его отсутствия у боковых: если бы все корни росли строго вертикально вниз, а побеги строго вертикально вверх, то они не могли бы охватить значительного пространства почвы и атмосферы и мешали бы друг другу. Прямое сельскохозяйственное значение геотропизма заключается в том, что он способствует выпрямлению стеблей хлебных злаков при раннем полегании (вследствие избытка воды и азота). Вторым важным в жизни растений является фототропизм — движение в определенном направлении к одностороннему источнику света. Он также может быть положительным — к свету (у стеблей и листьев) и отрицательным — от света (у корней). У боковых побегов он может совсем не проявляться или проявляться ослабленно. Направление фототропизма зависит от интенсивности освещения: слабый свет вызывает положительный тропизм стеблей и листьев, но слишком сильный свет может вызвать у них же отрицательный фототропизм. Биологическое значение фототропизма заключается в лучшей ориентации органов растений по отношению к свету, особенно это имеет значение для оптимального расположения листьев в целях более полного использования света. Вследствие фототропизма в лиственном лесу образуется световая мозаика.

Кроме этих двух, существуют и другие тропизмы, которые изучены слабее, и поэтому считается, что они имеют меньшее значение в жизни растений. К их числу относится хемотропизм — движение в определенном (положительном или отрицательном) направлении к различным веществам. Он характерен для гифов грибов, проросших пыльцевых трубок, а в почве — для корней при движении по направлению к крупным гранулам — очагам удобрений — и от них — при излишне высокой их концентрации. Известен гидротропизм — движение корней по направлению к источнику воды. Иногда наблюдается термотропизм — изгиб по направлению к благоприятной температуре. Как и другие тропизмы, он может быть положительным и отрицательным, но направление движения органа связано не с его физиологическими особенностями, а исключительно с уровнем высокой или низкой температуры. Наконец, различают еще травмотропизм — движение по отношению к источнику механического раздражения. В отличие от всех других тропизмов он бывает только отрицательным. Так как в природных условиях на растения оказывает действие одновременно несколько факторов, то и проявление тропизмов может быть смешанным, коща один тропизм может перекрывать другой. Например, при неблагоприятной температуре почвы (очень низкой или слишком высокой) корни не будут расти вертикально вглубь, т. е. их положительный геотропизм не проявится. То же происходит, если прорастающие семена поместить н$ нижней поверхности наклонно расположенного стекла, покрытого влажной фильтровальной бумагой. Они будут расти не вертикально вниз, а наклонно, вдоль бумаги. Подобное можно наблюдать и в отношении стеблей и листьев. Таким образом, тропизм, который считается второстепенным, может перекрыть в своем действии основной.

Тропизмы присущи не всем частям растений, а только растущим. Они строго локализованы там, где есть меристема, в точках роста стебля и корня, междоузлиях стебля однодольного растения и в других подобных местах. Причиной движения-изгиба является неравномерный рост противоположных сторон органа. В настоящее время предложено много гипотез о физиологической природе тропизмов. Наибольшим распространением пользуется теория, разработанная одновременно в 30-х гг. текущего столетия украинским физиологом Н. Г. Холодным и нидерландским ученым Ф. Вентом. Она так и называется — гормональная теория Холодного — Вента. Сущность ее заключается в том, что при действии какого-либо раздражающего фактора происходит поляризация органа, вследствие чего при горизонтальном положении его ауксины стекают на нижнюю сторону, а при одностороннем освещении — на затененную. Различные органы растений обладают неодинаковой чувствительностью к концентрации ауксина (кривые Тимана). Самые чувствительные органы — корни, менее чувствительные — стебли, так что одна и та же концентрация ауксина может подавлять рост корня и стимулировать рост стебля. Это и проявляется при тропизмах: при горизонтальном положении ускоряется рост верхней части корня и замедляется нижней, корень изгибается вниз (верхняя наружная дуга длиннее нижней внутренней). Напротив, у стебля, находящегося в таком же положении, ускоряется рост нижней части и замедляется рост верхней, в результате чего происходит изгиб вверх. Такая же картина может быть в случае фототропизма и, видимо, в случае всех других тропизмов. Возникает вопрос: что же вызывает поляризацию тканей и перемещение ауксина вниз или на затененную сторону? На этот счет существуют различные гипотезы. Так, предполагают, что в случае геотропизма при изменении положения органа меняется положение органелл в клетках, в том числе расположение зерен статолитного крахмала. Они давят на мембраны эндоплазматического ретикулума, что изменяет их конформацию и проницаемость мембран цитоплазмы. Это в свою очередь изменяет расположение метаболитов в клетке, в том числе и ауксинов, в результате чего происходит описанная выше поляризация и ростовой изгиб. При одностороннем освещении происходит изменение реакции среды на различных сторонах клеточной мембраны, вследствие чего возникают потенциалы действия, а затем и электротоки. Вся клетка становится электрополяризованной, и ауксин перетекает на менее освещенную теневую сторону, что и вызывает ростовой фототропический изгиб.

Настические движения Кроме тропизмов, в растительном мире широко распространены также настические движения, или наст и и, — изгибы, вызванные диффузно, т. е. разносторонне действующими раздражителями (факторами). Известно несколько типов настических движений, главные из которых — никтинастии и сейсмонастии. Никтинастии (никти — ночь) — движения, вызванные сменой дня и ночи. Они очень распространены у растений и выражаются в подъеме и опускании листьев, в раскрывании и закрывании цветков в разные часы дня. Эти движения, особенно у венчиков цветков, настолько разнообразны во времени и. в то же время так специфичны для некоторых видов, что позволили Карлу Линнею составить так называемые "часы флоры", действующие наподобие солнечных часов, по которым можно было определить время суток. Сейсмонастии — движения в ответ на механические раздражения. Примером этого явления служит реакция тычинок в цветках многих растений (в частности у шалфея) на прикосновение насекомого к тычиночной нити. Другой пример — моментальное складывание и опускание листьев мимозы. Физиологической причиной настических движений может быть неодинаковая скорость роста верхней и нижней сторон органа. При открывании венчика сильнее растет верхняя сторона лепестков, а при его закрывании — нижняя. Вторая причина — изменение тургорного состояния клеток в сочленениях листьев у мимозы и кислицы: уменьшение. его при опускании листьев и увеличение при их поднятии. Часто наблюдается совмещение обеих этих причин. Первичные механизмы всех настических движений выяснены еще недостаточно. Предполагают, что в основе их лежит появление yl распространение потенциалов действия и биотоков, что изменяет скррость роста различных сторон органа. При сейсмонастиях в процессе, возможно, принимают участие актомиозиноподобные сократительные белки, которые при участии АТФ-аз выбрасывают вору из вакуолей особых моторных клеток, быстро изменяя таким образом их тургорное состояние.

studfiles.net

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

http://biofile.ru/bio/8541.html

Выяснено, что гормоном, вызывающим рост клеток при фототропической реакции является ИУК.

Термотропизм – изгиб растущего органа в направлении одностороннего действия теплового излучения.

Рис. 6.22. Распространение потенциала действия при раздражении одного из подчерешков листа мимозы

Иными словами, мы видим две специализированные, но взаимодействующие системы передачи возбуждения.

stom.tilimen.org

Урок биологии в 6 классе "Тропизмы и настии растений"

Приложение 1

Движение - проявление жизни растений

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.

Фототропизм

Фототропизмом называется способность движения растений в зависимости от направления лучей света. 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 процентов больше. Когда подсолнух полностью созревает, он теряет способность двигаться за солнцем и всегда смотрит на восток!

Наблюдать фототропизм удобно в фототропической камере, представляющей собой темный ящик с отверстием в одной из стенок. Если в такую камеру поставить цветочный вазон с посевом ячменя или вики, то через несколько часов можно заметить изгибы растений к свету, причем изгибы появляются в местах наиболее сильного роста стебля. У проростка горчицы, поставленного в фототропическую камеру, вскоре же происходит изгиб стебля к свету и отклонение корня от света. Отрицательный фототропизм корней можно хорошо подметить при проращивании семянок гречихи. При резко одностороннем освещении корни проростков сильно отклоняются от света, а стебли – к свету

Понятно 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— 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. На основании этого повсеместно наблюдаемого факта можно заключить, что причина такой ориентировки кроется в силе земного притяжения, или силе тяжести. 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 размножения растения. И в будущем, по-видимому, для выращивания растений на космических орбитальных станциях потребуется искусственная сила тяжести.

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.

Приложение 2

Настии движения дорсовентральных (плоских: листьев, лепестков…) органов растений, которые обусловлены особенностями самого растения и 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). В реальном времени процесс занимает около 90 минут.

К примеру, цветки тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры окружающей среды (термонастии). В тепле происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков — и цветки раскрываются, а при холоде происходит ускорение роста их внешней стороны — происходит закрытие цветка.

Существуют настии, не связанные с процессами роста тканей. Листья мимозы стыдливой также могут складываться и при сотрясениях (сейсмонастия). Сейсмонастиями также являются движения тычиночных нитей и рылец в цветках растений, опыляемых насекомыми.

Настии принято разделять на положительные и отрицательные. По утрам, при ярком солнечном освещении открываются соцветия-корзинки одуванчиков, 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 душистого табака раскрываются в вечернее время, при уменьшении освещённости. Это явление называется отрицательной фотонастией.

Принято различать фотонастии, термонастии, хемонастии, никтинастии, сейсмонастии

Термонастии — движения, которые вызваны изменениями температуры.
Фотонастии — движения, которые вызваны сменой освещенности.
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

Бы́стрые движе́ния расте́ний являются разновидностью движений у растений, осуществляющихся сравнительно быстро, иногда менее чем за секунду. Например, Венерина мухоловка закрывает створки листа за 100 миллисекунд. Цветок кизила канадского открывает лепестки и выстреливает пыльцой менее чем за половину миллисекунды. Известным на данный момент рекордистом является шелковица белая, цветки которой за 25 миллисекунд разгоняют лепестки до половины скорости звука, приближаясь к теоретическому пределу скорости для растений вообще.

infourok.ru

Настии — WiKi

На́стии, или насти́ческие движе́ния (от др.-греч. σπαθητός ‘уплотнённый’) — движения дорсовентральных органов растений, которые обусловлены особенностями самого растения и проявляются при воздействии факторов окружающей среды (температура, свет, влажность и др.). В отличие от тропизмов, настии являются более быстрыми и возникают в ответ на ненаправленные, рассеянные в окружающей среде раздражители[1].

Фотонастия Oxalis triangularis в ответ на свет. При снижении уровня освещённости листья складываются. В реальном времени процесс занимает около 90 минут

К примеру, цветки шафрана и тюльпана открываются и закрываются в ответ на изменение температуры окружающей среды (термонастии). В тепле происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков — и цветки раскрываются, а при холоде происходит ускорение роста их внешней стороны — происходит закрытие цветка.

Непосредственно связаны с настиями суточные ритмы открывания и закрывания цветков и соцветий. Например, открытые рано утром корзинки козлобородника обычно закрываются к 10—11 часам, а цветки белой кувшинки, напротив, открыты только днём. Соответствующие настии вызываются происходящими в течение суток изменениями температуры и влажности[2].

Настии, не связанные с процессами роста тканей, вызываются изменениями самих клеток. Примером может служить так называемый «сон листьев» кислицы; её тройчатые листья на рассеянном свету располагаются в горизонтальной плоскости, но при попадании солнечных лучей они быстро складываются «зонтиком» (фотонастии и термонастии). Листья же мимозы стыдливой складываются при различного рода сотрясениях (сейсмонастия) и даже при лёгком прикосновении; при этом черешки сложных перистых листьев этого растения поникают. Сейсмонастии не только обеспечивают защиту органов растения, но могут также иметь важное адаптивное значение: открытие цветков табака в вечернее время обусловлено появлением насекомых, опыляющих данные растения, а у насекомоядной росянки настические движения листовой пластинки, покрытой выделяющими слизь железистыми волосками, возникают при посадке на эту пластинку насекомого, причём после того, как оно прилипло к слизи, края листа быстро закрываются, и начинается процесс переваривания жертвы (так росянка добывает азотистую пищу)[2].

Настии принято разделять на положительные и отрицательные. По утрам, при ярком солнечном освещении открываются соцветия-корзинки одуванчиков, а при уменьшении освещённости происходит их закрытие (положительная фотонастия). Цветки душистого табака раскрываются в вечернее время, при уменьшении освещённости. Это явление называется отрицательной фотонастией.

ru-wiki.org

Настии (настические движения) растений | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Тема:

Раздражимость и движение растений

Под настиями понимаются ростовые движения растений, связанные не с односторонним, а с диффузным влиянием того или иного условия.

К этим движениям относятся движения «сна» у растений, связанные с более ускоренным ростом той или иной половины органа или части органа. Для движений настического характера необходимым условием является двусторонне-симметрическое строение органа, имеющего верхнюю и нижнюю сторону (лист, лепестки). Если более быстрый рост наблюдается на верхней стороне листа, то произойдет его изгибание книзу (эпинастия), а если рост идет быстрее с нижней стороны, то наблюдается изгибание его кверху (гипонастия). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Движения «сна» у растений, т. е. замыкание цветков к вечеру и отмыкание их утром, вызываются изменениями температуры, влияющими неодинаковым образом на рост нижней и верхней поверхности лепестков. Само название «сон» для этого явления крайне неудачно, так как со сном животных эти явления не имеют ничего общего. У некоторых растений такое же отмыкание и замыкание цветков или соцветий наблюдается с изменением интенсивности освещения. Всем известно замыкание корзинки одуванчика в пасмурную погоду; раскрывание цветков у садового табака происходит, наоборот, при уменьшении интенсивности освещения, почему они и раскрываются вечером. Экологическое значение этих движений для растений очень велико, так как они облегчают опыление при благоприятных для этого окружающих условиях и защищают внутренние части цветка от неблагоприятных условий. Основную роль здесь, как и везде, играет процесс приспособления к окружающим условиям. Поэтому для одних растений важно открывать свои цветки в хорошую погоду и днем, а у растений, опыляемых ночными насекомыми (как у табака), это отмыкание происходит вечером.

На этой странице материал по темам:

Настии биология рост и развитие

worldofschool.ru

Сведения об образовательной организации

Полезные ссылки

Безопасность

Противодействие коррупции

Доступная среда

Карта сайта

НСОКО

Урок биологии в 6 классе "Тропизмы и настии растений". Настии у растений

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

44. Движения растений – тропизмы.

45. Движения растений – настии.

46. Физиологические основы покоя растений. Покой семян и почек. Регуляция процессов покоя.

65 Движение раст. – тропизмы и настии, их физиологическая природа.

Виды тропизмов, настии, таксисы у растений

Урок биологии в 6 классе "Тропизмы и настии растений"

Движение - проявление жизни растений

Настии — WiKi

Настии (настические движения) растений | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Раздражимость и движение растений

Настии биология рост и развитие

Смотрите также