Движение растений

         Более сложен вопрос о характере  фототропической реакции корней. У многих растений корни не проявляют чувствительности к свету. Наряду с этим у большого числа видов корни обладают отрицательным фототропизмом.

    В ряде случаев фотропическая реакция  одного и того же органа изменяется в зависимости от условий освещения. Так, при чрезмерно сильном освещении положительная фотореакция обычно изменяется на отрицательную.

    В основе фототропических изгибов  лежит различная скорость роста  отдельных участков ткани одного и того же органа в связи с неравномерной  их освещенностью.

    Одной из замечательных особенностей фотропической реакции растения является высокая чувствительность точек роста по отношению к предельно низким интенсивностям света, особенно свойственная этиолированным проросткам.

  Своеобразны также реакции фототропизма у  листьев. У многих растений листья размешаются перпендикулярно световому потоку. Таковы листья плюща и некоторых других растении. У других видов листья расположены по отношению к свету под разными углами, в результате чего они способны эффективно использовать как прямой, так и рассеянный свет. Известны растения, листья которых расположены под прямым углом к солнечным лучам лишь в ранние утренние и поздние вечерние часы. С другой стороны, имеются растения, листья которых на всем протяжении дня сохраняют одно и то же положение относительно солнца. Все эти особенности отражают специфику различных экологических групп растении и имеют большое приспособительное значение.

  Движения  листьев обусловлены, главным образом, изменениями положения их черешков. 

3.2.3. Хемотропизм.

    Ростовая  двигательная реакция на градиент химических соединений называется хемотропизмом. Он обнаружен у корней, пыльцевых трубок, железистых волосков росянки и у других объектов. Клетками рецептируются градиенты различных химических веществ. Это могут быть кислоты и щелочи (раздражающими стимулами служат ионы Н⁺ и ОН^- ), трофические факторы (минеральные соли и органические вещества), гормоны, аттрактанты и другие регуляторные соединения. Растения реагируют ростовыми движениями в направлении градиента (положительный хемотропизм) или от него (отрицательный хемотропизм). При этом для реакции существенны как химическая природа раздражителя, так и его концентрация: при низкой концентрации реакция может быть положительной, но превышение некоторой оптимальной концентрации приводит к отрицательной хемотропической реакции. У корней хемотропическая чувствительность локализована в их кончике. Затем раздражение передается к зоне растяжения, где наблюдается ростовая реакция.

    Частным случаем хемотропизма является аэротропизм, который выражается в изменении направления роста корней, обусловленном односторонним действием какого-либо газа. Корни высших растений, как правило, обладают резко выраженным положительным тропизмом по отношению к кислороду и довольно ясно выраженным отрицательным тропизмом – к аммиаку, углекислому газу, парам хлороформа и некоторым другим газам. 

3.2.4. Гидротропизм.

    Явления гидротропизма могут рассматриваться  как частный случай хемотропизма; они вызываются неравномерным распределение воды в почве. Корни подавляющего большинства высших растений положительно гидротропны. В этом легко убедиться на основании опыта, описанного еще Саксом.

    Семена  какого-либо бобового растения проращиваются  в опилках в ящике с цинковым дном с отверстиями. Ящик укреплен под  углом 45^О к горизонтальной линии. В соответствии с действием силы тяжести корни проростков растут прямо вниз и , достигая дна ящика, проникают через имеющиеся в нем отверстия. Если влажность воздуха за пределами ящика достаточно высокая, то корни продолжают свой рост в первоначальном направлении. В противном случае они делают крутой изгиб и прижимаются ко дну ящика, нередко вновь проникая внутрь последнего. 

3.2.5. Другие виды тропизмов.

     Помимо действия света, силы  тяжести механических раздражителей  и химических веществ, двигательные ростовые реакции вызываются и другими и другими раздражителями. Так, при одностороннем действии теплового излучения развивается термотропическая реакция. Выявлены температуры, при которых происходит обращение термотропической реакции. Для проростков гороха такая переходная точка наблюдалась при 32°, для кукурузы — при 38 °С. Ниже этой точки преобладали положительные изгибы, выше — отрицательные.

      Электротропизм (гальванотропизм) проявляется при помещении органа растения в электростатическое поле или при пропускании тока через растения. Пропускание тока (20 мкА) поперек апикального участка колеоптиля в течение 2 мин

вызывает  его изгиб. При помещении проростков в электрическое поле (между пластинами конденсатора) побеги изгибаются к положительно заряженной, а корни — к отрицательно заряженной пластине. Однако для этого нужно высокое напряже-

ние поля (сотни  вольт на 1 см).

      Ростовая реакция на одностороннее  поранение называется травмотропизмом. Впервые травмотропизм был обнаружен Ч. Дарвином на корнях. При одностороннем повреждении верхушки корня механическим, химическим или температурным воздействием в зоне роста наблюдается изгиб в сторону от нанесенного повреждения (отрицательный травмотропизм). Действие химических, термических и других факторов, использованных в чрезмерно высоких дозах, также может сводиться

к травмотропической  реакции. Большой интерес представляет феномен автотропизма, под которым понимают способность органов выправлять тропические изгибы после того, как раздражение, вызвавшее изгиб, перестало действовать. Например, если прикосновение оказалось кратковременным, закрученный усик опять выпрямляется. После раздражения изогнутые железистые волоски росянки возвращаются в исходное положение. Согласно одной из гипотез причиной разгибания может быть механическое сдавливание клеток вогнутой стороны органа, что воспринимается как

одностороннее раздражение и вызывает отрицательную тропическую реакцию.

3.3. Ростовые настии.

    Настии  — обратимые движения (изгибы) органов с дорсивентральным строением в ответ на изменение диффузно действующих факторов внешней среды (например, открывание и закрывание цветков при смене дня и ночи). Направленность настических движений зависит от структуры самого органа. Это более совершенная форма движения, чем тропизмы. У некоторых растений настии происходят в результате неравномерного роста клеток растяжением. При более быстром росте верхней стороны орган (лист, лепесток) изгибается книзу (эпинастия), при обратном соотношении скоростей роста — кверху (гипонастия).

    По  отношению к тем или другим раздражителям настии делят на фото-, термо-, гидро-, никти-, хемо-, тигмо-, сейсмо-, травмо- и электронастии. Настические движения обеспечивают защиту органов (закрывание цветков, опускание листьев) или захват предметов (движения усиков, железистых волосков росянки). 

3.3.1. Фотонастии.

    Фотонастические движения свойственны молодым листьям  и цветкам многих видов. Большинство дневных цветков закрывается с уменьшением интенсивности дневного света, а у ночных, наоборот, в этих условиях наблюдается открывание цветков. Эти реакции можно вызвать экспериментально и любое время суток, затеняя или освещая цветки. В ряде случаев эти фотонастические движения цветков осуществляются благодаря различной скорости роста верхней и нижней сторон лепестков в ответ на изменение освещенности.

    Листовые  пластинки молодых листьев, способных  к фотонастиям, днем располагаются горизонтально, а вечером меняют свое положение путем искривления черешков или листовой пластинки. У бальзамина, например, затенение листа в полдень ускоряет рост на верхней стороне черешков, в результате чего лист опускается листовой пластинкой вниз. Ростовые движения органов происходят до тех пор, пока у них сохраняется способность к росту растяжением.

3.3.2. Термонастии.

    Колебания температуры также могут вызвать  настические движения листочков  околоцветника цветков многих растений. Поскольку температура, оптимальная для роста верхней стороны каждого из таких листочков, выше оптимальной температуры для роста их нижних сторон, при повышении температуры закрытый цветок открывается, так как ускоряется рост внутренней стороны лепестков. А понижение температуры приводит к закрыванию цветка, так как рост интенсивнее на внешней стороне основания лепестков. Скорость движения определяется быстротой изменения температуры. Лепестки уже реагируют на изменение в 0,2 °С. 

3.3.3. Тигмонастии.

    В физиологическом плане тигмонастии впервые начал изучать Ч. Дарвин. Объектами его исследований были, в частности, усики лазящих растений. Усики большинства лазящих растений имеют дорсивентральное строение и реагируют на прикосновение закручиванием. Наиболее чувствителен к прикосновению самый кончик усика, но при этом он не отвечает на падающие капли дождя или прикосновение гладкой стеклянной палочки, а реагирует на прикосновение шершавой палочки, на шерстяную нить, т. е. на предметы, создающие эффект трения. Усики гороха отвечают ростовым движением на раздражение массой 0,25 мг. Массу такой величины еще не воспринимают рецепторы кожи млекопитающих.

    Рецепция  стимула происходит в эпидермальных  клетках любого участка кончика усика, которые для улучшения восприятия трения могут иметь дополнительные приспособления в виде сосочков, выступов и т. д. Физиология рецепции контактного раздражения неизвестна. Рецепция механического раздражения, по-видимому, взаимосвязана с эффектами света в закручивании усика. В темноте в ответ на прикосновение усик гороха не закручивается, но освещение растения даже через 90 мин после прикосновения индуцирует закручивание. Таким образом, поляризация усика, возникшая при одностороннем касании, «запоминается» и реализуется уже на свету. Поляризация кончика усика может выражаться в изменении проницаемости клеточных мембран на разных сторонах возбужденного усика.

    Способ  передачи раздражения до конца не выяснен. Обнаружено возникновение в кончике усика нераспространяющегося потенциала действия, предполагается также участие в передаче раздражения этилена и латерального транспорта ауксина.

Обработкой  ауксином или этиленом можно вызвать  закручивание усика без механического раздражения.

          Реакция клеток усика на прикосновение  включает, как правило, два типа  процессов. Вначале в ответ на прикосновение происходит быстрое, но слабое тигмонастическое тургорное движение (сокращение), когда нижняя сторона усика теряет тургор и становится вогнутой. При продолжающемся одностороннем раздражении включается ростовая тропическая реакция клеток на другой стороне усика, в результате чего усик закручивается.

    3.4. Круговые нутации.

  Нутации (от лат. nutatio - колебание, качание) – круговые или колебательные движения органов растений, в ряде случаев имеющие эндогенный (автономный) характер. Так, растущий побег совершает качания, в результате чего его верхушка колеблется относительно продольной оси. Аналогичные колебательные движения наблюдаются у корней при их росте. Этот тип движений называется круговой нутацией. Эти нутации осуществляются за счет идущих по кругу местных ускорений роста клеток в зоне растяжения. В основе ростовых круговых нутаций стеблей и корней лежат геотропическая корректировка в гравитационном поле и автотропизм.

  Вьющиеся  растения. Особенно хорошо круговые нутации выражены у стеблей вьющихся растений (лиан). Длительность одного оборота у этих растений — от 2 до 12ч. Большинство лиан завивается влево, т. е. верхушка побега движется против часовой стрелки. Вправо изгибается, например, стебель хмеля. Нередко завивание сопровождается скручиванием побега.

  Молодой побег вьющегося растения сначала  растет вертикально. В результате диагеотропической  реакции его верхушка изгибается и занимает горизонтальное положение. Вслед за этим наблюдаются круговые нутации с участием латерального геотропизма, который выражается в том, что в горизонтальном или косом положении у завивающегося побега стимулируется не рост верхней или нижней стороны, как при обычной геотропической реакции, а рост боковой стороны. Вследствие этого побег обвивается вокруг опоры. Следует отметить, что у вьющихся растений чувствительность к прикосновению не обнаружена.

  Движения  вьющихся растений, по-видимому, зависят  от присутствия гиббереллинов и флавоноидов. Ими вьющиеся растении особенно богаты. Обнаружено, что многие невьющиеся растения начинают виться после обработки гиббереллинами.

  Лазающие  растения. Усики лазящих растений также совершают постоянные круговые нутации, однако в отличие от вьющихся растений эти нутации носят эндогенный характер. Один оборот может з0анимать от 40 мин до нескольких часов. У многих лазящих растений круговые движения совершает вся верхняя часть побега.