Исследование ростовых движений растений. Ростовые движения растений
лк23 - Стр 2
Ростовые движения растений
С явлениями роста связаны движения органов растений и изменения их положения в пространстве.
Ростовые движения вызываются односторонне или диффузно действующим внешним фактором. В первом случае мы имеем дело стропизмами, а в другом снастиями.
Движения могут вызываться не только внешними, но и внутренними причинами. Это -эндогенные движения. Если изгиб направлен в сторону действующего фактора, то он называетсяположительным тропизмом, если в противоположную -отрицательным. Различают положительный или отрицательный тропизм листьев, корней, стеблей.
Ростовые движения связаны с неравномерным ростом двух противоположных сторон какого-либо органа: та сторона, на которой растяжение клеток
происходит быстрее, становится выпуклой, а противоположная сторона - вогнутой.
Тропизмы. Различают следующие виды тропизмов: геотропизм, фототропизм, гелиотропизм, хемотропизм, аэротропизм, гидротропизм, тигмотропизм и др.
Геотропизмом называют движения растений в результате воздействия силы земного притяжения. Корень растения обладает положительным геотропизмом: он растет вниз, а стебель - отрицательным, ибо растет в противоположном направлении. Весьма характерны в этом отношении проростки, помещенные в горизонтальном положении во влажную среду, или деревья, растущие на склонах. У первых корень вскоре будет изгибаться вниз, а стебель - вверх. Вторые будут ориентированы в направлении радиуса Земли, а не перпендикулярно поверхности склона. Ориентация к горизонтальной плоскости сразу же проявляется у прорастающего семени и у укореняющегося черенка. Корень углубляется в почву, где добывают воду и минеральные вещества, стебель же поднимается вверх, вынося листья навстречу падающим солнечным лучам.
Геотропическая реакция корня. А - геотропический изгиб корня, время экспозиции: 0, 2, 7, 23 ч; Б - статоциты в корневом чехлике; В - схема строения статоцита.
Объяснения тому факту, что при геотропизме определяющим воздействием является сила земного притяжения, были получены еще в начале XIX в. с помощью простого, но остроумного приема. Проростки растений помещались на вращающееся колесо и увлажнялись водой. Растения росли таким образом, что стебли и корни их располагались по радиусам в плоскости вращения колеса: корни по направлению к периферии, а стебли - к центру, Т.е. первые росли по направлению центробежной силы, а стебли - в обратном направлении. Растения не знали ни верха, ни низа. Рост их определялся только направлением центробежной силы, заменившей силу земного притяжения.
Наиболее чувствительными к силе тяжести являются кончик корня и зона роста стебля, а у злаков верхушка колеоптиля.
Первым, кто открыл место восприятия силы земного притяжения, был Ч. Дарвин. В его опытах корень с удаленной точкой роста утрачивал способность реагировать на эту силу и продолжал расти в том же положении, в котором он находился. Голландский ученый Ф. Вент и советский академик Н.Г. Холодный установили, что если к поверхности среза прикрепить отрезанный кончик корня или верхушку колеоптиля злаков, то тот же корень снова приобретает способность к проявлению геотропической чувствительности.
Было высказано предположение, что дело здесь заключается в наличии в кончике корня или верхушке колеоптиля злаков фитогормонов. При вертикальном положении растений ауксины из верхушек перетекают в зону растяжения равномерно по всем сторонам стебля и корня. При горизонтальном положении растения ауксин накапливается на нижней стороне стебля и корня. Объяснить это можно тем, что нижняя сторона органа приобретает положительный заряд, а верхняя сторона - отрицательный. Ауксин обычно перемещается в виде аниона и поэтому концентрируется на нижней стороне. Стебель имеет гораздо более высокий оптимум концентрации ауксина (примерно 10-5моль/ л), чем корень (10-10-10-11моль/л). Обладая различной чувствительностью к концентрации ауксина, корень и стебель, поэтому совершенно по-разному относятся к повышенной концентрации ауксина на нижней стороне горизонтально ориентированного органа. При накоплении ростового вещества на нижней стороне стебля рост ее ускоряется и вызывает изгиб кверху, а та же концентрация в нижней стороне корня приводит к противоположному эффекту: рост клеток ингибируется, и корень изгибается вниз.
Изложенная теория Вента - Холодного объяснила вопрос, над решением которого трудились ученые в течение более ста лет. Очевидно, что в процессе длительной эволюции сохранялись лишь те особи, у которых под действием силы тяжести наблюдалась указанная реакция на неравномерное распределение ауксина. Нельзя отрицать замедление роста нижней стороны корня и накопление здесь ингибиторов (Э. Либберт).
Ростовые движения растений, вызванные односторонним действием света, получили название фототропизма. Если изгиб направлен в сторону света, то говорят о положительном, а в обратную сторону отрицательном фототропизме. Положительный фототропизм стеблей и колеоптилей объясняется тем, что сторона органа, обращенная к свету, растет медленнее, чем противоположная. Механизм фототропической реакции также связан сауксинами: на затененной стороне ауксина больше, чем на освещенной. Поэтому растяжение клеток на затененной стороне происходит быстрее, чем на освещенной, и растение поворачивается в сторону большей освещенности.
Воспринимают одностороннее действие света верхушки надземных частей растений. Корни и корневища редко реагируют на этот фактор. Но у некоторых растений, например из семейства крестоцветных, корни проявляют иногда и отрицательный фототропизм.
Если в специальную фототропическую камеру с небольшим отверстием в боковой стенке поместить проростки, например злаков, то уже через несколько часов верхушка колеоптиля повернется в сторону луча света, а изгиб произойдет в зоне растяжения. Если же, как показал впервые Ч. Дарвин, надеть на верхушку колеоптиля непроницаемый для света колпачок, то фототропическая реакция не проявляется.
Фототропизм имеет колоссальное значение в жизни растений. Именно благодаря нему листья принимают положение, наиболее благоприятное для осуществления процесса фотосинтеза. Листья многих растений занимают более освещенные места, располагаясь так, чтобы не затенять друг друга. Это явление, которое называется листовой мозаикой, отчетливо наблюдается у клена, вяза, орешника, плюща и многих других растений. Фототропические движения листьев особенно важны в затененных условиях. В значительной мере нормальный рост растений в комнатах, цехах заводов и фабрик и других закрытых помещениях обязан фототропизму.
Некоторые растения с такой силой реагируют на изменение направления света, что следуют за движением солнца на небосводе (гелиотропизм). К таким растениям относятся хорошо известные подсолнечник, череда и некоторые другие.
Не все лучи спектра одинаковы в проявлении фотопериодических изгибов. Наиболее активными являются сине-фиолетовые лучи. Желтая, красная, ультрафиолетовая части спектра в этом отношении неактивны.
Хемотропические ростовые изгибы связаны с односторонним действием тех или иных химических веществ. Наиболее ярким примеромхемотропизма является рост корней в сторону больших концентраций питательных веществ в почве. Большое значение хемотпропизм имеет и для нормальной жизнедеятельности грибов и высших растений, относящихся к сапрофитам и паразитам. Их гифы и присоски растут в сторону источника органических веществ. Явление хемотропизма наблюдается и при прорастании пыльцы и росте пыльцевой трубки. В данном случае, очевидно, основное влияние оказывает наличие выделяемых созревающими яйцеклетками веществ, которые управляют движением пыльцевых трубок. В числе этих веществ находятся некоторые специфические органические соединения, а также бор и кальций. Отрицательный хемотропизм корней наблюдается в случаях воздействия на них различных ядов.
Движения корней растений в сторону кислорода воздуха получило название аэротропизма, а в сторону более оптимальной влажности почвы –гидротропизма. Первый можно наблюдать в избыточно увлажненных или сильно уплотненных почвах, второй при недостатке воды в почве. Эти виды тропизмов имеют важное экологическое значение, обеспечивая существование растений в стрессовых условиях, вызываемых недостатком кислорода или воды.
Под тигмотропизмом подразумевают ростовую реакцию растений на прикосновение. Особенно сильно выражен тигмотропизм стеблевых и листовых усиков цепляющихся растений. Сторона усика при соприкосновении с опорой растет медленнее противоположной, что и приводит к обвиванию усика вокруг опоры. Эти движения происходят с затратой энергии. Предполагают участие в этих процессах сократительных белков и фитогормонов.
Различают также травмотропизмы, позволяющие избегать соприкосновения с острыми предметами или химическими веществами, вызывающими травмы,радиотропизмы - ростовые изгибы и движения относительно источника радиоактивного излучения и некоторые другие.
Настические ростовые движения свойственны листьям, лепесткам, чашелистикам в ответ на диффузное действие температуры, влажности, света и других факторов. В связи с этим различают термонастии, гидронастии, фотонастии и т.д. Примеромтермонастии может служить раскрывание цветков тюльпана при высокой температуре и закрывание при низкой. Кфотонастическим движениям относятся раскрывание цветков кувшинки и соцветий одуванчика при хорошем освещении и закрывание при уменьшении количества света, поднимание листовых пластинок кислицы на свету и опускание в темноте.
Разновидностью настических изгибов являются сеисмонастии, вызываемые прикосновением или сотрясением, например листьев стыдливой мимозы: клетки одной стороны сочленения теряют клеточный сок с последующим мгновенным падением тургора, сжиманием клеток и опусканием черешков и листочков сложных листьев. Передается возбуждение при помощи электрического импульса или особых гормонов.
Сейсмонастическое движение листа Mimosa pudica. А – один лист опущен в ответ на раздражение сотрясением; Б – главное сочленение (подушка) мимозы при поднятом листе; В – лист опущен после раздражения
studfiles.net
Ростовые движения растений - путеводитель
Ростовые движения растений. Тропизмы. Настии.
В процессе эволюции у растений возник специфический способ движения за счет необратимого роста клеток растяжением.
Это движения растений, обусловленные односторонне действующими факторами среды. Они являются следствием более быстрого роста клеток растяжением на одной стороне побега, корня, листа. В зависимости от природы фактора различают гео-, фото-, тигмо-, термо-, электро- и хемотропизмы. При положительных тропизмах движение направлено в сторону раздражителя, при отрицательных – от него. Рассмотрим несколько видов тропизма.
Геотропизм – изгибание под действием гравитационного поля Земли вследствие разной скорости роста клеток противоположных сторон органа. Восприятие силы тяжести связано с воздействием на плазмалемму и эндоплазматический ретикулум статолитов (амилопласты, хлоропласты, отложения солей). Давление статолитов на мембраны приводит к изменению мембранного транспорта, поляризации клеток. При этом нижняя часть стеблей и корней, приведенных в горизонтальное положение, приобретает суммарный электроположительный заряд. Активируется транспорт ауксина как отрицательно заряженного аниона к нижней стороне органа. У стебля это приводит к усилению роста нижней части горизонтально расположенного стебля и его изгиба вверх. У клеток корней выше чувствительность к ауксину, поэтому повышенная концентрация ИУК в нижней части корня ингибирует ее рост и верхняя половина растет быстрее, что приводит к изгибу корня вниз.
Фототропизм – изгибы растений под влиянием одностороннего освещения. Затененная сторона этиолированных проростков растет более быстро, так как туда перемещается ауксин. В зеленых проростках ауксин не транспортируется на затененную часть побега, но у них в клетках освещенной стороны накапливается ингибитор роста ксантоксин.
Хемотропизм – ростовая реакция на химические соединения. Он наблюдается у корней, пыльцевых трубок, железистых волосков насекомоядного растения росянки. Большую роль при этом играет не только природа вещества, но и его концентрация: при низкой концентрации хемотропизм положителен, а при сверхоптимальной – отрицателен.
11.2.2. Ростовые настии
Это движения растений, обусловленные диффузно действующими факторами среды и происходят в результате неравномерного роста клеток растяжением. При росте верхней стороны орган изгибается книзу (эпинастия), нижней стороны – кверху (гипонастия).
Фотонастия вызвана сменой света и темноты. У многих растений цветки закрываются при наступлении темноты и открываются утром. Эти движения можно вызвать, искусственно затеняя и освещая растения. Движения цветков происходят из-за разной скорости роста верхней и нижней сторон лепестков при изменении освещенности.
Тигмонастия характерна для лазящих растений, когда усик в ответ на прикосновение закручивается. Он реагирует только при создании эффекта трения. В темноте усик не закручивается, но освещение растения даже через 90 мин после прикосновения вызывает закручивание усика. Движение происходит при участии этилена и ауксина, так как обработка ими вызывает закручивание усика без механического раздражения. После прикосновения нижняя сторона усика теряет тургор и становится вогнутой. Затем начинает расти верхняя сторона усика, что приводит к его закручиванию.
Рекомендуем ознакомится: http://studopedia.ru
worldunique.ru
3..docx - РОСТОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ
РОСТОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙВсе живые организмы обладают раздражимостью. Это ответная реакция на различные факторы внешней среды: свет, температуру, звук, силу тяжести, ветер и т.п. В основе этих ответных реакций лежит одно из свойств цитоплазмы клетки ее раздражимость. Ответныереакции растений на различные раздражители заключаются в ростовых и сократительных движениях. 166Ростовые движения зависят от вида раздражителя. Механизм действия раздражителя на растения сложен. В основе его лежит появление электрического потенциала действия, который можно уловить с помощью особых приборов. Ростовые движения могут возникать под влиянием раздражителя, действующего в одном направлении, это тропизмы. Тропизмы различают в зависимости от вида раздражителя. Если растение под влиянием раздражителя изгибается к источнику раздражителя, то это положительный тропизм, а если оно изгибается в противоположную сторону от раздражителя, то это отрицательный тропизм. Геотропизм. Положительный геотропизм рост корня строго вниз по направлению к центру земли, что связано не только с деятельностью гормонов, но и с особыми крахмальными зернами в корневом чехлике, выполняющими роль статолита. Отрицательный геотропизм характерен для стебля. Фототропизм изгиб растения к источнику света. Этот изгиб имеет химическую природу.Под влиянием фитогормона ауксина на теневой стороне деление и рост клеток интенсивнее по сравнению со световой стороной, где ауксина меньше и рост клеток замедлен. В связи с этим растение изгибается в сторону клеток медленно растущих, т.е. к свету. Хемотропизм движение растений под влиянием химических соединений. Кроме того, у некоторых растений наблюдают термотропизмы и гидротропизмы. Цветки растений способны реагировать на изменение освещенности в течение дня. В связи с этим происходит открывание и закрывание лепестков цветка в определенное время. Это заметилеще К.Линней и создал "цветочные часы". Цветочные часы показывали время от 3 5 ч утрадо 9 ч вечера. По этим часам от 3 до 5 открывал цветки козлобородник, в 5 осот желтый, в 5 6 одуванчик лекарственный, скерда кровельная, в 6 картофель, лен, с 6 до 7 ч ястребинка волосистая, осот полевой. С наступлением сумерек открывали цветки душистый табак, дрема. Закрывались цветки также в определенное время. Причина открывания цветков чаще всего связана с изменением освещенности, но, кроме того, с погодой и географическим местом произрастания растения. Это явление связано с внутренним механизмом, в основе которого лежит неравномерный рост верхней и нижней сторон лепестка.
znanio.ru
Ростовые движения растений. Тропизмы. Настии.
Количество просмотров публикации Ростовые движения растений. Тропизмы. Настии. - 418
В процессе эволюции у растений возник специфический способ движения за счёт необратимого роста клеток растяжением.
11.2.1. Тропизмы
Это движения растений, обусловленные односторонне действующими факторами среды. Οʜᴎ являются следствием более быстрого роста клеток растяжением на одной стороне побега, корня, листа. Учитывая зависимость отприроды фактора различают гео-, фото-, тигмо-, термо-, электро- и хемотропизмы. При положительных тропизмах движение направлено в сторону раздражителя, при отрицательных – от него. Рассмотрим несколько видов тропизма.
Геотропизм– изгибание под действием гравитационного поля Земли вследствие разной скорости роста клеток противоположных сторон органа. Восприятие силы тяжести связано с воздействием на плазмалемму и эндоплазматический ретикулум статолитов (амилопласты, хлоропласты, отложения солей). Давление статолитов на мембраны приводит к изменению мембранного транспорта͵ поляризации клеток. При этом нижняя часть стеблей и корней, приведенных в горизонтальное положение, приобретает суммарный электроположительный заряд. Активируется транспорт ауксина как отрицательно заряженного аниона к нижней стороне органа. У стебля это приводит к усилению роста нижней части горизонтально расположенного стебля и его изгиба вверх. У клеток корней выше чувствительность к ауксину, в связи с этим повышенная концентрация ИУК в нижней части корня ингибирует ее рост и верхняя половина растет быстрее, что приводит к изгибу корня вниз.
Фототропизм– изгибы растений под влиянием одностороннего освещения. Затененная сторона этиолированных проростков растет более быстро, так как туда перемещается ауксин. В зеленых проростках ауксин не транспортируется на затененную часть побега, но у них в клетках освещенной стороны накапливается ингибитор роста ксантоксин.
Хемотропизм– ростовая реакция на химические соединения. Он наблюдается у корней, пыльцевых трубок, железистых волосков насекомоядного растения росянки. Большую роль при этом играет не только природа вещества, но и его концентрация: при низкой концентрации хемотропизм положителен, а при сверхоптимальной – отрицателен.
11.2.2. Ростовые настии
Это движения растений, обусловленные диффузно действующими факторами среды и происходят в результате неравномерного роста клеток растяжением. При росте верхней стороны орган изгибается книзу (эпинастия), нижней стороны – кверху (гипонастия).
Фотонастиявызвана сменой света и темноты. У многих растений цветки закрываются при наступлении темноты и открываются утром. Эти движения можно вызвать, искусственно затеняя и освещая растения. Движения цветков происходят из-за разной скорости роста верхней и нижней сторон лепестков при изменении освещенности.
Тигмонастияхарактерна для лазящих растений, когда усик в ответ на прикосновение закручивается. Он реагирует только при создании эффекта трения. В темноте усик не закручивается, но освещение растения даже через 90 мин после прикосновения вызывает закручивание усика. Движение происходит при участии этилена и ауксина, так как обработка ими вызывает закручивание усика без механического раздражения. После прикосновения нижняя сторона усика теряет тургор и становится вогнутой. Далее начинает расти верхняя сторона усика, что приводит к его закручиванию.
referatwork.ru
Исследование ростовых движений растений — ТолВИКИ
Исследование учащихся в проекте Тема проекта
Тема исследования
Исследование ростовых движений у растений
Актуальность проблемы
Хочется получить ответ на вопрос "Почему корень растет вниз, а стебель - вверх?", т.к. в учебнике нет на него ответа
Цель
Узнать какие причины заставляют корень расти только вниз, а стебель - только вверх? Почему это так нужно растению?
Задачи
Провести наблюдение за направлением роста корня и стебля не только в обычных условиях жизни растения, а также в пронаблюдать за его ростом в необычных условиях - если растение переверуть.
Гипотеза
На нашей планете есть силы, благодаря которым стебель растет только вверх, а корень - только вниз
Этапы исследования
1. Обсуждение знаний о движениях растений с участниками группы "Теоретики"
Проращивание семян фасоли в чашках Петри
2. Постановка контрольного опыта: размещение проросших семян фасоли в стекляный стаках с почвой (между стеклом и почвой)
Постановка опыта при измененных условиях:во втором стакане с почвой расположить проросшие семена в перевернутом состоянии - корешками вверх, стебельками вниз.
Наблюдения за ростом проростков в первом и втором стаканах.
3. Подведение итогов. Высказывание мнений по опытам. Формулировка выводов по результатм исследования.
Объект исследования
Прорастающие семена фасоли
Методы
Лабораторный опыт - контрольный (в обычных условиях).
Лабораторный опыт при измененных условиях (прорастающее семя перевернуто).
Наблюдение за прорастающими семенами фасоли в стаканах с почвой в контрольном опыте и опыте при изменных условиях.
Сравнение ростовых движений развивающегося семени в обычных условиях и при измененных условиях.
Ведение дневника наблюдений.
Выполнение рисунков в дневнике наблюдений.
Фотографирование прорастающих семян на разных этапах развития.
Ход работы
1. Обсуждаем с участниками группы "Теоретики", что они узнали из учебника, дополнительной литературы, интернет-источниках о разнообрази ростовых движений растений, их значении для организма.
2. Готовим семена фасоли к проращиванию. Берем посуду - 2 чашки Петри. Создаём условия для проращивания: помещаем в чашки Петри вату, смачиваем её вводой. Размещаем на вату семена фасоли и сверху покрываем её ещё одним слоем влажной ваты. Ставим чашки Петри с семенами к теплому месту. Отмечаем в дневнике наблюдений начало исследования. Участники группы "Оформители" фотографируют семена в чашках Петри.
3. Закладываем лабораторный контрольный опыт. В стакан с влажной почвой. помещаем проросшие семена фасоли между стеклом и почвой корешками вниз, стебельками вверх для того, чтобы можно было видеть, как дальше растут корешки и стебельки. Отмечаем в дневнике наблюдений закладку контрольного опыта. "Оформители" фоторафируют" стакан с почвой и семенами.
4. Одновременно закладываем лабораторный опыт с измененными условиями. Во второй стеклянный стакан с влажной почвой помещаем тоже несколько проросших семян фасоли, но в перевернутом состянии - корешками наверх, а стебельками вниз. Отмечаем в дневнике наблюдений закладку опыта с перевернутыми семенами. "Оформители" фоторафируют" стакан с почвой и перевернутыми семенами.
5. Наблюдаем за направлением роста корешков и стебельков семян фасоли в 1-ом и 2-ом стаканах. Ведем записи, составляем рисунки растущих семя в 2-х стаканах. "Оформители" фотографируют этапы прорастающих семян в 2-х стаканах.
6. Сравниваем направления роста корешка и стебелька в 1 стакане - в обычных условиях и с ростом перевернутых семян во 2-ом стакане. семенами. Записываем результаты сравнения в дневник наблюдения, выполняем рисунки. "Оформители" фотографируют проростки в 2-х стаканах.
7. Обсуждаем результаты. Высказываем своё мнение, почему так растут корешки и стебельки, какое значение для растения имеют эти ростовые движения? Где у прорастающих семян в перевернутом состоянии будут "вершки" (стебельки), а где - "корешки"?
8. Делаем выводы по проведенному исследованию. Записываем выводы в дневник налюдений.
9. Помещаем дневник наблюдений с записями и рисунками, фотографии с Портфолио проекта.
10. Готовимся к защите проекта на школьной Научной конференции. Защищаем проект.
11. Размещаем результаты своих исследований на сайте школы.
Наши результаты
В контрольном опыте корешки прорстающих семян растут вниз, а стебельки - вверх. У ростков стебли продолжают расти наверх, а корни - вниз.
В опыте с перевернутыми семенами корешки, направленные наверх, в процессе роста изогнулись дугой и дальше их рост был направлен вниз. А стебельки, направленные вниз, тоже в процессе роста изогнулись дугой и продолжили свой рост вверх. Проклюнувшиеся ростки, продолажали свой рост стебля вверх.
Таким образом "корешки" не стали "вершками", а "вершки" не стали "корешками".
Выводы
- Растения реагируют на силу притяжения Земли.
- Ростовые движения растений на силу притяжения Земли называются таксисами.
- Направление роста корня совпадает с направлением силы притяжения Земли, такой таксис называется положительным. А направление движения стебля происходит в противоположную сторону относительно действия силы притяжения Земли. Такой таксис называют отрицательным. Для растения это имеет большое значение. Положительный таксис позволяет корню хорошо разрастаться в глубину и использовать питательные вещества почвы, в том числе воду, играющую важнейшую роль в жизнедеятельности живого организма. Отрицательный таксис стебля позволяет выносить листья к свету, что позволяет растению улавливать солнечную энергию и осуществлять процесс фотосинтеза.
Список ресурсов
Печатные издания:
- Сонин Н. И. Биология. Живой организм 6 класс, учебник для общеобразовательных учебных заведений, М., Дрофа, 2011.
- Занимательная ботаника / под ред. В.Рохлов, А.Терешов, Р.Петросова. - М.: Аст -Пресс, 1999.
- Книга для чтения по биологии. Растения. Для учащихся 6-7 классов / составитель Д.И.Трайтак. - М.: Просвещение АО Учебная литература, 1996.
Энциклопедия для детей: Т. 2: Биология / Гл. ред. М.Аксёнова. — Изд. 6-е, испр. — М.: Мир энциклопедий Аванта+: Астрель, 2007.
Школьник Ю. Растения: Полная энциклопедия / Ил. А.Воробьёва, Ю.Золотарёвой, Ю.Школьник. — М.: Эксмо, 2008. ...
Интернет - ресурсы:
- files.lib.sfu-kras.ru›ebibl/umkd/165/u_lab.pdf
- bio.1september.ru›2000/03/8.htm
- ledway.ru›resources/file/2551
clow.ru›a-priroda/1540.htm domrastenia.com›udivitelnaya_flora…rasteniya
modernbiology.ru›dvijen_rast.htm
wiki.tgl.net.ru
Все движения растений приводят к определенной ориентировке органов в пространстве. Они выработались в процессе эволюции как приспособление к лучшему использованию света, питательных веществ и других условий среды. Так, отрицательный геотропизм и положительный фототропизм стебля позволяют растению выносить листья к свету. Рост корня вниз и уклонение от света способствуют углублению его в почву и лучшему использованию питательных веществ. Изменение направления роста стебля при пониженной температуре приводит к образованию более устойчивых стелющихся форм. Открывание и закрывание цветков в определенные периоды суток является приспособлением к лучшему опылению. В основе всех ростовых движений лежит неравномерный рост разных сторон органа. При геотропических изгибах у стебля быстрее растет нижняя, а у корня верхняя сторона. При положительном фототропическом изгибе стебля быстрее растет затененная сторона и т. д. Эпинастические движения связаны с разрастанием морфологически верхней стороны органа листа или лепестка цветка, а гипонастические — с разрастанием морфологически нижней стороны. Все указанные движения характерны лишь для молодых органов, не потерявших еще способности к росту, и в таких условиях, в которых ростовые процессы осуществимы. В 1928 г. Н.Г. Холодный и Ф. Вент выдвинули гормональную теорию тропизмов, которая в дальнейшем была подтверждена многочисленными экспериментами. Согласно этой теории, при нормальном освещении и вертикальном положении проростка ток гормона (ауксина), вырабатываемого в верхушке органа, распределяется равномерно. Следствием этого является равномерный рост. При одностороннем освещении либо при горизонтальном положении ауксин распределяется неравномерно, результатом чего является неравномерный рост и изгиб органа. Так, в случае одностороннего освещения стебля ауксин концентрируется на затененной стороне, благодаря чему она растет быстрее, и стебель изгибается в сторону света. Результаты экспериментов показывают роль в фототропизме точки роста — место, где происходит восприятие света и синтез ауксина. Показано, что декапитированные колеоптили только через 3 ч возобновляют способность реагировать на одностороннее освещение. Для проявления реакции на неравномерное освещение (фототропизм) должен существовать какой-то фоторецептор. Природа такого фоторецептора (пигмента) окончательно не установлена. Однако изучение спектра действия показало, что наиболее эффективным для проявления фототропизма является синий свет. Полагают, что фоторецептором в этом случае является флавопротеин. Флавопротеин — это фосфорилированная протеинкиназа, которая стимулируется синим светом. Спектр действия активирования синим светом этой киназы совпадает со спектром действия активации фототропизма. Одностороннее восприятие света фоторецептором вызывает электрическую поляризацию тканей, градиент фосфорилирования и, как следствие, отклонение тока ауксинов и повышение их концентрации на затененной стороне. Под влиянием силы земного притяжения при горизонтальном положении проростка ауксин концентрируется на нижней стороне органа. Это приводит к быстрому росту нижней стороны стебля, и он изгибается вверх. Ауксин концентрируется также и на нижней стороне корня. Однако оптимальная концентрация ауксина для корня примерно в 1000 раз ниже, чем для стебля. Из-за этого увеличение концентрации ауксина на нижней стороне корня приводит к торможению ее роста, и корень изгибается вниз. Необходимо указать, что тормозящее влияние высоких концентраций ауксина, возможно, является результатом накопления под его влиянием этилена. Важным объектом исследования геотропизма являются мутанты, которые не реагируют на земное притяжение — агравитропы. Исследования мутантов подтверждают гипотезу Холодного — Вента о том, что ауксин является необходимым условием гравитропизма. В отличие от фототропизма при геотропизме все части растения одинаково воспринимают силу тяжести. Вместе с тем появляются данные, что в осуществлении геотропических движений большую роль играют ингибиторы роста, прежде всего абсцизовая кислота. В экспериментах с корнями кукурузы было показано, что источником ингибиторов роста является корневой чехлик. Под влиянием гравитации ингибиторы роста, образовавшиеся в корневом чехлике, накапливаются на нижней стороне горизонтально расположенного корня, и, как следствие, рост нижней стороны тормозится, корень изгибается вниз. Таким образом, корневой чехлик не только воспринимает раздражение, но и отвечает за образование и распределение гормональных веществ. Существуют различные гипотезы, объясняющие первичный механизм восприятия геотропического раздражения. Согласно одной из них, под влиянием одностороннего действия силы тяжести в клетках апикальной зоны (для корней в корневом чехлике) происходит перемещение более тяжелых частиц — статолитов (главным образом крахмальные зерна или, точнее, амилопласты). Под влиянием одностороннего воздействия земного притяжения статолиты скапливаются на одной стороне органа. Крахмальные зерна присутствуют почти во всех геотропически чувствительных тканях. Интересно, что в результате голодания крахмальные зерна исчезают, и геотропическая чувствительность не проявляется. Мутанты кукурузы, характеризующиеся меньшим содержанием амилопластов, обладают меньшей геотропической чувствительностью. Имеются данные, что перемещающиеся статолиты оказывают давление на мембраны клеток нижней стороны органа. Под электронным микроскопом можно наблюдать сжатие цистерн эндоплазматического ретикулума. Можно предполагать, что именно скопление статолитов на нижней стороне органа, в свою очередь, вызывает передвижение веществ, регулирующих рост, что и приводит к неравномерному росту и изгибу. Однако в некоторых случаях геотропическая чувствительность сохраняется и при отсутствии амилопластов. Это показано на лишенных крахмала мутантах, а также на организмах, не имеющих статолитов, например, зеленой водоросли хара. Предполагают, что у этой водоросли вместо статолитов реагируют микрофиламенты и сила тяжести воспринимается всей цитоплазмой. Возможно, что в этих случаях роль статолитов выполняют другие частицы (митохондрии, диктиосомы). Выдвинута также гипотеза, согласно которой геотропическую реакцию контролирует плазматическая мембрана, которая связывает кальциевыми каналами цитоскелет и клеточную стенку. Эти каналы реагируют на силу тяжести, в результате изменяется и возникает новый порядок взаимосвязи между цитоскелетом и клеточной стенкой. Эта модель объясняет, почему хара и лишенные крахмала мутанты арабидопсиса реагируют на силу тяжести.
|
fizrast.ru
Ростовые движения
Ростовые движения, в свою очередь, бывают двух типов. Тропические движения, или трсяшзмы,— это движения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора внешней среды (света.[ ...]
При ростовых движениях, происходящих в ответ на внешний раздражитель, можно измерить скорость реакции. Обычно после действия раздражителя следует латентный период (или лаг-период), который предшествует началу дифференциального роста. То, что происходит во время латентного периода, несомненно, приводит в действие механизм дифференциального роста двух сторон органа, и протекающие во время этого периода физиологические и биохимические процессы вызывают особый интерес у физиологов растений.[ ...]
Не все ростовые движения обязательно являются результатом действия какого-либо внешнего раздражителя, хотя факторы окружающей среды могут оказывать на них определенное влияние. Примерами спонтанных (автономных) движений, причины которых возникают в самом растении, служат нутации и эпинастические движения.[ ...]
В основе движения органов высших растений могут лежать весьма различные механизмы. Движения могут регулироваться разнообразными внешними факторами. Участие фитогормонов особенно очевидно в тех двигательных процессах, которые связаны с неодинаковой скоростью роста двух сторон одного и того же органа. Сюда относятся тропические ростовые движения, вызываемые действием силы тяжести и света, т. е. геотропизм и фототропизм. Как показывает история открытия ауксинов, веские данные в пользу существования фитогормонов были впервые получены при изучении фототропизма. В последнее время выясняется, что гормоны участвуют и в регуляции движений усиков. В зависимых от тургора движениях листьев, согласно более старым исследованиям, тоже участвуют гормоны (ауксины). Так как из форм движения, регулируемых гормонами, наиболее изучены геотропизм и фототропизм, мы в нашем изложении органи-чимся только этими двумя формами.[ ...]
От зажима ростовые движения передаются через стальную проволоку и рычаг на перо самописца. Отношение длины большого плеча к короткому составляет степень увеличения фактических приростов при их записи. Натяжение стальной проволоки регулируют подбором соответствующих противовесов в зависимости от прочности органов и мощности развития растений. Противовесы создают необходимое натяжение стальной проволоки, обеспечивая устойчивую работу самописца.[ ...]
От зажима ростовые движения передаются через стальную проволоку и рычаг на перо самописца. Отношение длины большого плеча к короткому составляет степень увеличения фактических приростов при их записи. Натяжение стальной проволоки регулируют подбором соответствующих противовесов в зависимости от прочности органов и мощности развития растений. Противовесы создают необходимое натяжение стальной проволоки, обеспечивая устойчивую работу самописца.[ ...]
Вводные пояснения. Настии — ростовые движения, которые вызываются диффузно действующими раздражителями (перемена температуры, освещения, изменения влажности и т. п.). Если более быстрый рост наблюдается на морфологически верхней стороне органа, получается изгиб вниз (эпинастия). Более быстрый рост нижней стороны приводит к изгибу вверх (гипоиастия).[ ...]
Следовательно, тропизм такого типа является реакцией на внешний раздражитель. В случае фототропизма раздражителем является свет, однако и другие внешние раздражители, например гравитация, вода, химические вещества, нагревание или механический контакт, также могут вызывать ростовые движения.[ ...]
Освещение вызывает у растений ростовые движения, которые проявляются в том, что из-за неравномерного роста стебля или корня происходит их искривление. Это явление носит название фототропизма (рис. 4.7).[ ...]
Вводные пояснения. Тропизмы — ростовые движения (изгибы) органов растений, происходящие в результате действия односторонних физических, химических и других раздражителей. Тропизмы строго ориентированы по отношению к направлению действия раздражителя.[ ...]
ТРОПИЗМЫ [от гр. tropos — поворот, направление] — направление ростовых движений (изгибы) органов растений, вызванные односторонним действием к.-л. фактора: света (фототропизм), земного притяжения (геотропизм), химических веществ (хемотропизм), температуры (термотропизм), воды (гидротропизм) и др. В основе Т. лежит неравномерный рост, вызываемый перераспределением в растении фитогормонов.[ ...]
ГЕОТРОПИЗМЫ [от гр. ge — Земля и tropos — поворот, направление] — ростовые движения органов растений под влиянием силы земного тяготения. Г. обусловливают вертикальное направление осевых органов растений — главного стебля вверх (отрицательный Г.), главного корня вниз (положительный Г.).[ ...]
Все эти общие соображения и вопросы нужно помнить при рассмотрении следующих примеров ростовых движений растения.[ ...]
Все растения отвечают на действие ряда раздражителей приспособительными реакциями в виде ростовых движений, у некоторых растений наблюдается изменение тургора и т. д.[ ...]
Если направление ответной реакции связано с направлением действия раздражителя, то мы говорим о тропизме, однако во многих случаях направление движения не имеет прямой связи с направлением действия раздражителя, и в этом случае мы говорим о настической реакции, или настии. Следовательно, изгиб побега в сторону большей освещенности является фототропиче-ской реакцией, тогда как открывание и закрывание цветков при изменении интенсивности света — фотонастической. Все тропиз-мы индуцируются направленными, или односторонними, раздражителями, раздражитель же настической реакции может быть диффузным. Другим примером настической ростовой реакции служит открывание и закрывание цветков у таких растений, как крокус, в ответ на изменение температуры (термоиастия). При повышении температуры происходит ускорение роста внутренней стороны лепестков и цветок раскрывается, а при понижении — ускоренный рост наблюдается на внешней стороне. Не все иастические движения представляют собой ростовые движения; некоторые из них вызываются обратимыми изменениями тургора в специализированных клетках листовых подушечек. Яркими примерами еастических движений, не включающих роста, служат никтинастии листьев («сон листьев»), которые можно наблюдать у фасоли (Phaseolus vulgaris), клевера (TrifoU-um repens), кислицы (Oxaíis acetosella) и мимозы стыдливой (Mimosa púdica). Листочки никтинастических растений принимают вертикальное (т. е. закрытое) положение в темноте и возвращаются к горизонтальному (открытому) на свету. При закрывании в «спящее» положение листочки могут складываться кверху (у клевера) и книзу (у кислицы обыкновенной).[ ...]
О связи между системой фитохромов и уровнем ауксина имеется мало сведений. Обычно свет, подобно силе тяжести, существенно влияет на направление транспорта ауксина.[ ...]
А. Проростки гороха, выращенные в темноте. Б. Если такие проростки в течение 5 ч освещать красным светом, то апикальная петля распрямляется. В. Опрыскивание этрелом (0,05%; из этрела выделяется этилен) препятствует этому ростовому движению. |
О связи цитокининов и ауксинов с действием света нет надежных данных. Поскольку образование этилена, тормозящего рост в длину, уменьшается под влиянием дальнего красного света, тоже тормозящего рост, не видно никакой логической связи между системой фитохро-мов и этиленом в процессе регуляции роста в длину (сравните, однако, с регуляцией ростовых движений апикальной петли —разд. 6.2).[ ...]
Контактная автогамия наиболее обычна. В начале цветения, когда еще не утрачены шансы на перекрестное опыление, пыльники и рыльца в цветке созревают в разное время или расположены таким образом , что непосредственный контакт между ними невозможен. Позднее в цветке происходят изменения во взаимном расположении пыльников и рыльца. Опи связаны с ростовыми движениями и проявляются в удлинении или изгибе тычинок или столбиков, благодаря чему .вскрывшиеся пыльники и ставшие восприимчивыми рыльца располагаются па одном уровне и в непосредственной близости.[ ...]
Образование этилена тоже подвержено влиянию системы фитохромов (см. также разд. 6.2). Красный свет тормозит, а дальний красный усиливает синтез этилена, например в апикальной петле проростков гороха. Поскольку раскрывание апикальной петли под действием красного света задерживается в результате обработки этиленом, многие исследователи предполагали, что в этом случае этилен служит посредником в регуляции ростового движения фотохромом. Однако результаты, полученные недавно на других системах, говорят против гипотезы о влиянии системы фитохромов через этилен.[ ...]
Правда, даже некоторые высокоорганизованные растения могут менять свое место в пространстве. Так, корневищные растения, нарастая под землей, со временем развивают надземные побеги и отходящие от них придаточные корни все в новых и новых точках, в то время как первичный побег, возникший некогда иэ семени, отмирает. Благодаря этому такие растения продолжают свое существование не на том месте, где начиналась их жизнь. Но, во-первых, эти «ростовые» движения несравнимы по скорости и эффекту с теми, которые доступны животным, а во-вторых, они наблюдаются далеко не у всех растений. Есть ограниченные движения и у других растений. Лианы, обвивающие опоры или цепляющиеся за них, иногда перекидывают свои кроны с одного места на другое. Стебель в процессе роста производит так называемые нутационные движения. Листья многих растений иэ-за неравномерного роста черешков ставят листовые пластинки в наиболее благоприятные условия освещения. Нередки растения, закрывающие цветки на ночь, в то время как у других они закрываются на день. Листочки сложных листьев многих бобовых ежедневно с большой правильностью изменяют свое положение относительно горизонта. Тем не менее не будет ошибкой сказать, что растения в противоположность животным, как правило, «неподвижны». Некоторые долговечные (многие древесные) растения не покидают своего места сотни и даже тысячи лет (секвойи). Это свойство большинства растений — сохранять за собой одно и то же место — относительно общее и, вероятно, тесно связано со способом восприятия питания, а тем самым — с наличием клеточной оболочки.[ ...]
Несмотря на такие, казалось бы, убедительные аргументы, все еще неясно, играет ли АБК роль сигнала, ответственного за геотропный изгиб. Ведь до сих пор нет безупречных доказательств асимметричного распределения АБК в собственно зоне роста, где происходит изгиб; между тем показано, что на нижней стороне корня вслед за геотропическим раздражением происходит накопление химически еще не изученных, но, во всяком случае, отличных от АБК ингибиторов.[ ...]
Однако помимо непосредственных стрессовых воздействий на ткани растения изменения некоторых факторов оказываются полезными для растений, так как снабжают нх информацией о внешней среде и облегчают тем самым адаптацию к местным условиям. Так, гравитация никогда не вызывает стрессов, по способность растения воспринимать направление гравитации обеспечивает его информацией, при помощи которой оно ориентируется относительно поверхности почвы. В таких случаях внешний фактор действует как сигнал, или стимул, вызывая «запрограммированною» реакцию, дающую возможность лучше приспособиться к внешним условиям. Таким образом, необходимо различать 1) непосредственное действие факторов внешней среды, которое является неадаптивным (например, повреждение холодом), и 2) адаптивные запрограммированные реакции, в которых внешний фактор действует как сигнал, или стимул (например, ростовые движения, фотопериодизм, фото-морфогенез и покой).[ ...]
ru-ecology.info