Что такое фототропизм

Что такое фототропизм

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

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.

Под хемотропизмом подразумевают способность растений направлять рост в зависимости от питательных веществ. Так, распространение корней в почве происходит в зависимости от распределения в ней питательных веществ;

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.

Как раньше ученые объяснили фототропизм?

Ранние мнения о причинах фототропизма варьировались среди различных ученых. Теофраст (371 г. до н.э.-287 г. до н.э.) считал, что фототропизм вызывает уменьшение жидкости с освещаемой стороны стебля растения, а позднее Фрэнсис Бэкон (1561-1626) предположил, что фототропизм вызван увяданием.

Роберт Шаррок (1630-1684) полагал, что растения изгибаются в ответ на «свежий воздух», а Джон Рэй (1628-1705) думал, что растения склоняются к более прохладным температурам ближе к окну.

Чарльз Дарвин (1809-1882) решил провести первые соответствующие эксперименты по фототропизму. Он предположил, что кривизну вызывает вещество, вырабатываемое в верхушке растения.

Дарвин экспериментировал, накрывая верхушки некоторых растений и оставлял другие открытыми. Растения с накрытыми верхушками не сгибались к свету. Когда он накрыл нижнюю часть стеблей, но оставил открытым вверх, то растения двигались к свету.

Дарвин не знал, какое «вещество» вырабатывается в верхушках растений, а также как оно вызывает изгиб. Тем не менее, Николай Чолодный и Фриц Вент в 1926 году обнаружили, что высокие концентрации этого вещества перемещаются на затененную сторону стебля растения, приводя к его изгибу, чтобы верхушка двигалась к свету. Точный химический состав вещества, признанного первым идентифицированным растительным гормоном, не был выяснен до тех пор, пока не был выделен Кеннетом Тиманн (1904-1977), идентифицировавшим его как индол-3-уксусная кислота (ИУК) или ауксин.

Интересные факты о фототропизме

  • Если у вас есть растение, испытывающее на окне фототропизм, попробуйте повернуть его в противоположном направлении, чтобы оно было отвернуто от света. Растению требуется всего около восьми часов для возвращения к свету.
  • Некоторые растения растут от света, явление, называемое отрицательным фототропизмом. Это происходит из-за изгиба верхних частей корня.
  • Настические движения схожи с фототропизмом, поскольку также связаны с движением растения из-за определенного раздражителя, но они осуществляются не к световому стимулу, а в заданном направлении. Движение определяется самим растением, а не светом. Примером настии является открытие и закрытие листьев или цветов из-за наличия или отсутствия света.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

У этого термина существуют и другие значения, см. Тропизм (значения).

Тропизмы (от греч. τροπος — поворот, направление) — реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя (химического, светового и др.).

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.

  • Ортотропизм — расположение органа растения вдоль градиента раздражителя.
  • Диатропизм — расположение под прямым углом к градиенту раздражителя.
  • Плагиотропизм — ориентация под любыми другими углами.

В основе тропизма лежит одно из свойств цитоплазмы клетки — её раздражимость, как ответной реакции на различные факторы внешней среды.

Термин «тропизм» в основном применяют при описании автоматизмов поведения растений. Для характеристики простейших автоматизмов, включённых в сложное поведение животных, исследователи употребляют такое понятие как таксисы. Ранее термин «тропизм» нередко употребляли в зоологии в том же смысле, что термин «таксисы».

Двигательные реакции органов растений на ненаправленные факторы воздействия внешней среды называются настии. Обычной причиной, вызывающей настии, является изменение в тканях растения концентрации кальция и хлора.

Тропизм растений

Ответные реакции растений на различные односторонние воздействия раздражителей внешней среды (свет, земное притяжение, химические вещества и др.) заключаются в направленных ростовых и сократительных движениях (изгибах) органов растения, приводящих к изменению его ориентации в пространстве. Ростовые движения зависят от вида раздражителя, механизм действия которого на растения сложен. Эти движения могут возникать в растущих частях растений, как следствие более быстрого роста клеток, расположенных на одной стороне органа растения (стебле, корне, листе). В органах растения возникают растяжения, связанные с асимметричным распределением в них фитогормонов роста растений — ауксина и абсцизовой кислоты и др.

Тропизмы различают в зависимости от вида раздражителя.

Геотропизм

Основная статья: Геотропизм

Геотропизм связан с воздействием на растения силы тяжести Земли. При положительном геотропизме рост главного корня направлен строго вниз по направлению к центру Земли, что связано не только с деятельностью гормонов, но и с особыми крахмальными зёрнами в корневом чехлике, выполняющим роль статолита. Отрицательный геотропизм характерен для главного стебля.

Фототропизм

Основная статья: Фототропизм

Фототропизм вызывает направленный 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, то есть к свету. У стеблей наблюдается положительный фототропизм, корней — отрицательный, листьев — поперечный. Примером поперечного гелиотропизма, который свойствен, скажем, листьям растений, живущих в засушливых зонах, например, листьям эвкалиптовых деревьев. В солнечный день эти листья поворачиваются ребром и пропускают солнечные лучи мимо себя так, что найти тень в эвкалиптовой роще является нелегкой задачей. Такие деревья демонстрируют, так сказать, «обратный эффект жалюзи».

Благодаря положительному фототропизму растения образуют листовую мозаику, то есть листья в пространстве располагаются так, чтобы максимально использовать свет.

Хемотропизм

Основная статья: Хемотропизм

Хемотропизм вызывает движение растений под влиянием химических соединений. Наиболее яркий пример хемотропизма — рост корней в сторону больших концентраций питательных веществ в почве.

Другие факторы

Кроме того, у некоторых растений наблюдают термотропизмы и гидротропизмы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *