Основные формы проявления раздражимости организмов — разного типа двигательные реакции, которые осуществляются целым организмом или его отдельными частями. Очевидно, только с помощью движения организм или орган может целесообразно изменить положение, оптимизировать свое положение в пространстве, избегая воздействия неблагоприятных факторов или, наоборот, эффективно использовать их благоприятное действие.
Наиболее распространенными двигательными реакциями живых организмов на изменение условий среды являются таксисы, мускульные движения, а у растений (кроме таксисов) — тропизмы, настии, нутации и автономные движения.
Таксисы — это движения целого, существующего самостоятельно, одноклеточного или многоклеточного организма, проявляющиеся в пространственном перемещении его относительно раздражителя (движения простейших, водорослей). В зависимости от характера ответа организма таксисы могут быть положительными, когда движение осуществляется в направлении действующего фактора, и отрицательными, когда движение происходит в противоположном направлении.
Классифицируют таксисы в зависимости от вида раздражителя: фототаксис, хемотаксис, термотаксис. Примером положительного фототаксиса может быть ориентированное движение жгутиковых одноклеточных водорослей к зоне оптимального освещения, ориентация хлоропластов в клетках мезофилла листка, хемотаксиса — скопление бактериальных клеток возле комочка пищи, движение лейкоцитов к бактерии и др., термотаксиса — скопления одноклеточных в зоне оптимальной температуры.
Необходимое условие раздражимости — обратимость частичных изменений структурных белков, восстановление их предыдущего состояния. В целом же представители животного мира с точки зрения раздражимости являются специфическими, так как ведут подвижный образ жизни, имеют специальные органы движения на мышечной основе, нервную систему с анализаторами и обладают сложными формами раздражимости — инстинктом, условными и безусловными рефлексами.
Изменение пространственного положения органов растительного организма может осуществляться: 1) за счет неравномерного роста отдельных частей органа; 2) за счет временных изменений проницаемости цитоплазмы клеток, что в большинстве случаев приводит к спаду тургорного давления у них и соответственно к изменению положения органа. В основе активных движений растительного организма лежат также явления раздражимости и сократимости белков цитоплазмы растительных клеток, которые сочетаются с ростовыми и другими процессами.
Направленная ориентация органов и частей растений в пространстве является важным приспособлением, которое позволяет им наиболее эффективно использовать источники питания, воды, света и одновременно защищаться от неблагоприятного влияния различных факторов.
Тропизмы — двигательная реакция органов и частей растений на одностороннее влияние фактора окружающей среды — света, силы гравитации, воды, химических веществ и др. В зависимости от характера ответа растительного организма тропизмы могут быть положительными и отрицательными.
Геотропизм — ростовая реакция отдельных органов растений на одностороннее воздействие силы земного притяжения. Различают три типа геотропизма: положительный — когда орган растет вертикально вниз, отрицательный — когда направление движения противоположно, т. е. вверх, и поперечный, или диагеотропизм, — когда орган старается занять горизонтальное положение. Главным стержневым корням свойствен, как правило, положительный геотропизм; ветвям первого порядка древесных растений, стеблям однодольных, а также черешкам листьев многих растений — отрицательный; многим корневищам, боковым корням, боковым ветвям некоторых хвойных, корневым волоскам — поперечный.
Определённый интерес представляет исследование ростовых процессов и явлений геотропизма в условиях невесомости. Отсутствие гравитационного воздействия на исследуемые растения во время длительных космических полетов на борту орбитальных станций вызывало обычно неупорядоченный рост высших растений, а также его преждевременное прекращение. Если же создавать условия, частично компенсирующие отсутствие гравитационного фактора (одностороннюю освещенность, электрический ток, искусственную гравитацию и. т. п.), рост и развитие растений нормализуются, о чем свидетельствует образование семян у опытных растений арабидопсиса во время длительного полета космонавтов В. В. Лебедева и А, Н. Березового в 1982 г.
Фототропизм. Признаком такого вида движения является четко выраженная положительная или отрицательная реакция органов и частей растений на одностороннее воздействие света.
В естественных условиях на открытой местности фототропизм, как правило, четко не проявляется, поскольку кроме прямых солнечных лучей на растение воздействует сравнительно сильный рассеянный лучистый поток небосвода и облаков. При одностороннем воздействии света (около строений, в комнате) фототропизм отдельных побегов, даже всей надземной части, проявляется особенно четко — растения как бы тянутся к свету.
В длительном процессе эволюции растительные организмы постоянно находятся в поле действия земного магнетизма и, безусловно, реагируют на воздействие магнитного поля. Этот тип движения называют магнитотропизмом. Примером его является усиленный рост корней, ориентированных в направлении южного полюса Земли или искусственного магнита.
Одностороннее влияние на растущие органы могут оказывать и другие физические и химические факторы. Соответственно этому различают: хемотропизмы, гидротропизмы, термотропизмы, травматотропизмы (т. е. классификация тропизмов зависит от природного источника раздражения). Наиболее показателен хемотропизм корней, в результате чего осуществляется эффективный поиск и поглощение элементов минерального питания из субстрата.
Настии. К настическим принадлежат движения, являющиеся ответной реакцией органов или частей растения на действие раздражителей, которые не имеют определенного направления, а влияют диффузно и равномерно с разных сторон.
В зависимости от направления движения и характера воздействующего фактора настические движения классифицируют как эпинастии — изгиб органа (чаще листа) вниз за счет ускорения роста или тургорного растяжения верхней стороны основания черешка (опускание листочков мимозы, акации белой).
Гипонастии — изгиб органа вверх за счет ускоренного роста или растягивания клеток нижней стороны черешка и центральной жилки, а также благодаря соответствующим сокращениям тканей верхней стороны (поднятие листовых пластинок на ночь вверх у лебеды, табака).
Никтинастии — двигательные реакции, вызванные наступлением темноты, так называемый сон растений (закрывание цветков, опускание на ночь соцветий у моркови).
Фотонастии — раскрывание лепестков цветков при усилении освещения (соцветия цикория, одуванчика, картофеля).
Термонастии — открывание цветков при повышении температуры (тюльпан, крокус, мать-и-мачеха, мак огородный).
Сейсмонастии — движения органов растений, которые являются ответом на удар или сотрясение (мимоза, кисличка, портулак).
Нутации — способность растений к круговым или маятниковым движениям за счет периодически повторяющихся изменений тургорного давления и интенсивности роста противоположных сторон определенного органа. Лучше всего такие движения выражены у верхушек стеблей и у усиков вьющихся растений. Такие растения называются лазящими или лианами, Среди них по способу прикрепления различают вьющиеся, цепкие и растения, которые вплетаются.
У вьющихся растений верхушка во время роста делает равномерные нутационные движения и при контакте с опорой начинает обвиваться вокруг нее (хмель, ипомея, фасоль). Цепкие растения имеют усики разного происхождения, которые, закручиваясь или приклеиваясь к опоре, образуют крепкую и эластичную подвеску растений (виноград, бриония, тыква, вика, горох). К цепким лазящим растениям принадлежат также такие, у которых на стебле, черешках листьев образуются острые крючки или шипы (шиповник, древогубец, липучка, ежевика), удерживающие стебель на опоре.
Для растений, которые вплетаются, характерно перпендикулярное к основному стеблю размещение боковых ответвлений, которые поддерживают стебель на случайных опорах или других растениях (малина, вероника, мокрец).
Интересны также движения органов у насекомоядных растений (росянка, пузырник, венерина мухоловка и др. ). Чувствительные структуры этих растений (железистые волоски и др.) превышают по чувствительности органы осязания человека.
Движения, которые осуществляет растение или его орган благодаря физико-химическим изменениям своих мертвых составных частей, можно назвать пассивными (гигроскопическими), так как в абсолютном большинстве эти движения обусловлены изменением количества воды в коллоидах, составляющих клеточную оболочку или представляющих собой остатки содержимого клетки. Чаще всего они реализуются в метательных и подвижных устройствах для распространения плодов и семян (чешуйки шишек сосны, створки зрелых бобов акации желтой и др.). Для познания процессов и механизмов движения растений много сделали Ч. Дарвин, Ю. Сакс, Г. Габерландт, Джагадис-Чандра Бос, Н. Г. Холодный, И. И. Гунар, Ф. Вент.
Холодный Николай Григорьевич (1882—1953) — советский ботаник-фитофизиолог и микробиолог, акад. АН УССР. Известен своими фундаментальными трудами по физиологии и экологии растений, микробиологии и почвоведению. Один из основателей учения о гормонах растений, автор гормональной теории тропизмов (известной в литературе как теория Холодного — Вента). Его именем назван Институт ботаники АН УССР.
Физиологические основы передачи раздражения в организме животных обусловливаются изменениями электрического заряда, который проходит через клетку и освобождает гормон, что служит соединительным мостиком между клетками, вызывая изменения проницаемости в соседних клетках. Считают, что переносчиком информации о раздражении является ацетилхолин.
У растений главными раздражителями являются свет, химические соединения, изменения концентрации, а переносчиком информации, очевидно, фитогормоны, фитохром и биопотенциалы.
Практически все типы движений представляют собой определенную реакцию организмов на те или иные изменения среды, реакцию, направленную на сохранение или создание таких условий и состояния, при которых отдельные органы и весь организм могли бы лучше всего выполнять характерные для них функции. Именно на эту целенаправленность двигательных реакций впервые обратил внимание Ч. Дарвин.
—Источник—
Богданова, Т.Л. Справочник по биологии/ Т.Л. Богданова [и д.р.]. – К.: Наукова думка, 1985.- 585 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
