Formy projevů podrážděnosti. Reakce rostlin na podráždění Dráždivost: definice a popis

Co je to podrážděnost? Jedná se o schopnost těla vnímat vlivy vnějšího a vnitřního prostředí a reagovat změnou životních procesů.

Spektrum vnějších vlivů, které rostlina vnímá, je široké - světlo, teplota, gravitace, chemické složení prostředí, magnetické pole Země, mechanické a elektrické dráždění.

U rostlin, stejně jako u zvířat, je vnímání podnětu a reakce, jako je motorická reakce, prostorově odděleny. Přenos dráždění (vedení vzruchu) může být uskutečněn vznikem a šířením elektrického potenciálu po celé rostlině, tzv. akční potenciál.

Existenci elektřiny v rostlinách lze ověřit poměrně jednoduchými experimenty.

42. Detekce poruchových proudů v rozkrojeném jablku

Takzvané poruchové proudy byly poprvé objeveny koncem 18. století. Italský vědec Luigi Galvani v živočišných organismech. Pokud rozříznete vypreparovaný žabí sval napříč vlákny a přivedete elektrody galvanometru k řezu a podélnému neporušenému povrchu, galvanometr zaznamená potenciálový rozdíl asi 0,1 V

První důkazy o existenci podobných procesů v rostlinách byly získány téměř o 100 let později, kdy analogicky začaly měřit poškozující proudy v různých rostlinných tkáních. Části listů, stonků, reprodukčních orgánů a hlíz se vždy ukázaly jako záporně nabité vzhledem ke zdravé tkáni.

Vraťte se tedy do roku 1912 a zopakujte experiment s měřením potenciálu vroubkovaného jablka. Pro experiment potřebujete kromě jablka galvanometr schopný změřit potenciálový rozdíl asi 0,1 V.

Jablko rozkrojte napůl, odstraňte jádřinec. Pokud jsou obě elektrody přiřazené galvanometru přiloženy na vnější stranu jablka (slupku), galvanometr nezaznamená rozdíl potenciálů. Přeneste jednu elektrodu dovnitř buničiny a galvanometr zaznamená výskyt poruchového proudu.

Kromě jablka lze měřit poruchové proudy do 50-70mV. , v řezaných stoncích, řapících, listech.

Jak ukázaly pozdější studie, průměrná rychlost proudu poškození ve stonku a řapíku je asi 15-18 cm/min.

V neporušených orgánech také neustále existují bioproudy, ale k jejich měření je zapotřebí vysoce citlivé zařízení.

Bylo zjištěno, že tkáň listu je nabita elektronegativně vzhledem k centrální žilce, vrchol výhonku je nabit kladně vzhledem k bázi a čepel listu je kladně nabitá vzhledem k řapíku. Pokud je dřík umístěn vodorovně, pak se pod vlivem gravitační síly jeho spodní část stane elektropozitivnější vzhledem k horní.

Přítomnost bioelektrických potenciálů je charakteristická pro každou buňku. Potenciální rozdíl mezi buněčnou vakuolou a vnějším prostředím je asi 0,15 V. Pouze 1 cm 2 listu může obsahovat 2-4 miliony buněk a každá je malá elektrárna.

Rozhodující roli při vzniku rostlinné, ale i živočišné, hraje elektřina

buněčné membrány. Jejich propustnost pro kationty a anionty ve směru z buňky a do buňky není stejná. Bylo zjištěno, že pokud je koncentrace jakéhokoli elektrolytu na jedné straně membrány 10krát vyšší než na druhé, objeví se na membráně potenciálový rozdíl 0,058 V.

Vlivem různých podnětů se mění propustnost membrán. To vede ke změně hodnoty biopotenciálů a vzniku akčních proudů. Vzruch vyvolaný podnětem se může přenášet rostlinou z kořenů na listy, reguluje např. práci průduchů, rychlost fotosyntézy. Při změně osvětlení, změně teploty vzduchu se akční proudy mohou přenášet i opačným směrem – z listů ke kořenům, což vede ke změně aktivity kořene.

Zajímavé je, že bioproudy se šíří nahoru rostlinou 2,5krát rychleji než dolů.

S největší rychlostí jde buzení v rostlinách podél vodivých svazků a v nich - podél satelitních buněk sítových trubic. Rychlost šíření akčního potenciálu (elektrických impulsů) rostlinou se liší druh od druhu. Hmyzožravé rostliny a mimóza reagují nejrychleji ze všech - 2-12 cm/s. U ostatních rostlinných druhů je tato rychlost mnohem nižší – asi 25 cm/min.

Pojem podrážděnost. Mikroorganismy, rostliny a živočichové reagují na nejrůznější vlivy prostředí: na mechanické vlivy (píchnutí, tlak, náraz atd.), na změny teploty, intenzity a směru světelných paprsků, na zvuky, elektrické podráždění, změny chemických látek. složení vzduchu, vody nebo půdy atd. To vede k určitým výkyvům v těle mezi stabilním a nestabilním stavem. Živé organismy jsou schopny v rozsahu svého vývoje tyto stavy analyzovat a vhodně na ně reagovat. Podobné vlastnosti všech organismů se nazývají dráždivost a vzrušivost.

Podrážděnost je schopnost organismu reagovat na vnější nebo vnitřní vlivy.

Dráždivost vznikla v živých organismech jako prostředek, který poskytuje lepší metabolismus a ochranu před vlivy podmínek prostředí.

Vzrušivost- jde o schopnost živých organismů vnímat účinky podnětů a reagovat na ně excitační reakcí.

Vliv prostředí ovlivňuje stav buňky a jejích organel, tkání, orgánů a těla jako celku. Tělo na to reaguje patřičnými reakcemi.

Nejjednodušší projev podrážděnosti je pohyb. Je charakteristický i pro ty nejjednodušší organismy. To lze pozorovat při experimentu na amébě pod mikroskopem. Pokud jsou vedle améby umístěny malé hrudky jídla nebo krystalky cukru, začne se aktivně pohybovat směrem k živinám. Pomocí pseudopodů améba obalí hrudku a zapojí ji dovnitř buňky. Okamžitě se tam vytvoří trávicí vakuola, ve které se tráví potrava.

S komplikací stavby těla se komplikuje jak metabolismus, tak projevy podrážděnosti. Jednobuněčné organismy a rostliny nemají speciální orgány, které by zajišťovaly vnímání a přenos podnětů přicházejících z prostředí. Mnohobuněční živočichové mají smyslové orgány a nervový systém, díky nimž vnímají podněty a reakce na ně dosahují velké přesnosti a účelnosti.

Dráždivost u jednobuněčných organismů. Taxi.

Nejjednodušší formy dráždivosti jsou pozorovány u mikroorganismů (bakterie, jednobuněčné houby, řasy, prvoci).

V příkladu améby jsme pozorovali pohyb améby směrem k podnětu (jídlu). Taková motorická reakce jednobuněčných organismů v reakci na podráždění z vnějšího prostředí se nazývá taxíky. Taxis vzniká chemickým podrážděním, proto se mu také říká chemotaxe(obr. 51).

Rýže. 51. Chemotaxe u nálevníků

Taxíky mohou být pozitivní nebo negativní. Zkumavku s kulturou nálevníků vložte do uzavřené kartonové krabice s jedním otvorem umístěným proti střední části zkumavky a vystavte ji světlu.

Po několika hodinách se všichni nálevníci soustředí v osvětlené části zkumavky. Je to pozitivní fototaxe.

Taxíky jsou charakteristické pro mnohobuněčné živočichy. Například krevní leukocyty vykazují pozitivní chemotaxi ve vztahu k látkám vylučovaným bakteriemi, koncentrují se v místech akumulace těchto bakterií, zachycují je a tráví.

Dráždivost u mnohobuněčných rostlin. Tropismy. Mnohobuněčné rostliny sice nemají smyslové orgány a nervový systém, přesto se u nich zřetelně projevují různé formy podrážděnosti. Spočívají ve změně směru růstu rostliny nebo jejích orgánů (kořen, stonek, listy). Takové projevy dráždivosti u mnohobuněčných rostlin se nazývají tropismy.

Stonek s listy exponát pozitivní fototropismus a růst směrem ke světlu a kořenu - negativní fototropismus(obr. 52). Rostliny reagují na gravitační pole Země. Dávejte pozor na stromy rostoucí na straně hory. Přestože je povrch půdy svažitý, stromy rostou svisle. Reakce rostlin na gravitaci se nazývá geotropismus(obr. 53). Kořen, který vzejde z klíčícího semene, směřuje vždy dolů k zemi - pozitivní geotropismus. Výhonek s listy vyvíjejícími se ze semene směřuje od země vždy nahoru - negativní geotropismus.

Tropismy jsou velmi rozmanité a hrají důležitou roli v životě rostlin. Vyslovují se ve směru růstu u různých popínavých a popínavých rostlin, jako jsou hrozny, chmel.

Rýže. 52. Fototropismus

Rýže. 53. geotropismus: 1 - květináč s přímo rostoucími sazenicemi ředkve; 2 - květináč, položený na bok a uchovávaný ve tmě, aby se eliminoval fototropismus; 3 - sazenice v květináči jsou ohnuty v opačném směru, než je působení gravitace (stonky mají negativní geotropismus)

Kromě tropismů jsou u rostlin pozorovány další typy pohybů - nastia. Od tropismů se liší nepřítomností specifické orientace na podnět, který je způsobil. Pokud se například dotknete listů stydlivé mimózy, rychle se složí v podélném směru a spadnou. Po nějaké době listy opět zaujmou svou předchozí polohu (obr. 54).

Rýže. 54. Nastia u stydlivé mimózy: 1 - v dobré kondici; 2 - při podráždění

Květy mnoha rostlin reagují na světlo a vlhkost. Například v tulipánu se květy otevírají na světle a zavírají ve tmě. U pampelišky se květenství za oblačného počasí uzavírá a za jasného počasí otevírá.

Dráždivost u mnohobuněčných živočichů. Reflexy. V souvislosti s vývojem u mnohobuněčných živočichů nervové soustavy, smyslových orgánů a orgánů pohybu se formy dráždivosti komplikují a závisí na těsném vzájemném působení těchto orgánů.

Ve své nejjednodušší formě k takovému podráždění dochází již ve střevní dutině. Pokud do sladkovodní hydry píchnete jehlou, stáhne se do koule. Vnější podráždění vnímá citlivá buňka. Vzruch, který v něm vznikl, se přenáší do nervové buňky. Nervová buňka přenáší vzruch na kožní svalovou buňku, která na podráždění reaguje stažením. Tento proces se nazývá reflex (odraz).

Reflex- Jedná se o reakci těla na podráždění, kterou provádí nervový systém.

Myšlenku reflexu vyjádřil Descartes. Později byl rozpracován v dílech I. M. Sechenova, I. p. Pavlova.

Cesta, kterou urazí nervová excitace z orgánu, který vnímá podráždění, k orgánu, který provádí reakci, se nazývá reflexní oblouk.

U organismů s nervovým systémem existují dva typy reflexů: nepodmíněné (vrozené) a podmíněné (získané). Podmíněné reflexy se tvoří na základě nepodmíněných.

Jakékoli podráždění způsobuje změnu metabolismu v buňkách, což vede ke vzniku excitace a dochází k reakci.

| |
§ 46. Druhy metabolismu v organismech§ 48. Životní cyklus buňky

Fenomén podrážděnosti je také dobře vyjádřen v rostlinných buňkách. Nejčastěji u rostlin dochází k projevům podrážděnosti v podobě pomalých motorických reakcí. Takové pomalé pohyby směřující k podnětu nebo od něj se nazývají tropismy. U rostlin jsou rozšířeny fototropismy – pohyby, které se vyskytují v reakci na působení světla. Rostliny jsou přitahovány ke světlu, ohýbají se k němu a tato reakce je založena na vlastnosti dráždivosti jejich buněk.

Někdy rostlinné buňky rychle reagují na působení podnětů. Příkladem je rychlá reakce u rostliny známé jako mimóza hanby. Při každém dotyku s mimózou, když je umístěna ve tmě nebo v podmínkách zvýšené teploty, se její listy složí a jakoby uschnou. Jakmile působení podnětu ustane, mimózní listy se vrátí do své předchozí polohy. Tato rychlá reakce mimózy je také založena na vlastnosti dráždivosti jejích buněk. Další příklad rychlé reakce rostliny na dráždivou látku. V bažinách a někdy i podél břehů potoků roste rosnatka - rostlina, která se živí hmyzem. Rosnatka je drobná rostlina s růžicí plazivých lopatkovitých listů. Povrch každého listu je pokryt citlivými červenými chloupky. Špička každého vlasu je zesílená a pokrytá kapkami šťávy, která je lesklá jako rosa a lepkavá jako lepidlo. Pokud si na takový list sedne hmyz, např. komár nebo malý brouk, pak lepkavá šťáva z chloupků okamžitě znemožní jeho pohyb a hmyz se ocitne v pasti. Chlupy listu, kterých se hmyz dotkne, se rychle přehnou přes ulovenou kořist a zalijí ji velkým množstvím šťávy. Šťáva vylučovaná sekrečními buňkami listu obsahuje enzymy, které štěpí bílkoviny. Hmyz je tráven a absorbován po několika hodinách. Poté se chloupky listů zvednou a list je opět připraven k „lovu“.

Ve srovnání s mnohobuněčnými živočichy jsou reakce jednobuněčných organismů a rostlin, ke kterým dochází v reakci na působení podnětu, poměrně jednoduché: jejich buňky přímo interagují s vnějším prostředím. U komplexně organizovaných mnohobuněčných živočichů a u lidí se nervový systém v procesu evoluce stal hlavním prostředníkem mezi organismem a prostředím. Člověk i zvířata dostávají informace o změnách vnějšího i vnitřního prostředí prostřednictvím receptorů – speciálních buněk, které jsou vysoce citlivé na působení různých podnětů.

Člověk má 5 typů vnějších receptorů, které znáte z kurzu fyziologie (zapamatujte si je a pojmenujte). Existuje také mnoho vnitřních receptorových buněk. Například buňky receptorů bolesti jsou roztroušeny po celém těle, ve stěnách velkých cév jsou citlivé buňky, které reagují na změny koncentrace CO2 v krvi.

Podrážděnost je jedním z hlavních příznaků života. Dokud je organismus naživu, je podrážděný. S koncem života podrážděnost mizí. Velký význam dráždivosti buněk a organismů spočívá v tom, že umožňuje všem živým bytostem neustálou komunikaci s vnějším světem, umožňuje se mu přizpůsobit. Podrážděnost buněk je spojena především s velkými změnami, ke kterým dochází v proteinech, které tvoří membrány cytoplazmy a jádra každé buňky. Působením podnětů, jak je nyní známo, dochází ke změnám ve struktuře molekul bílkovin. Schopnost měnit strukturu v reakci na působení podnětů je zjevně jednou z primárních elementárních vlastností proteinů, které vznikly v procesu evoluce organismů.

Pohyb. V nejužším spojení s podrážděností je schopnost buněk a organismů provádět pohyby. Základem pohybu je kontraktilita cytoplazmy buněk. Kontraktilita je jednou z hlavních vlastností cytoplazmy živých buněk.

Rostliny rostou zpravidla nehybně na jednom místě, výjimkou jsou pouze některé jednobuněčné řasy (například rozsivky), které jsou schopné samostatného pohybu. Již jsme viděli, že rostliny reagují na působení takových vnějších podnětů, jako je světlo, pohyby listů a výhonků. U rostlin se navíc pohyby projevují v růstu.

V buňkách všech rostlin dochází k neustálému pohybu cytoplazmy. Tyto pohyby se nazývají proudy cytoplazmy. Mohou být pozorovány mikroskopem v řasách, v buňkách listů Tradescantia a v jiných rostlinných buňkách. Proudy cytoplazmy jsou přítomny i v živočišných buňkách a lze je snadno pozorovat například u prvoků, jako jsou nálevníci.

Schopnost pohybu ve vnějším prostředí je charakteristická pro mnoho druhů bakterií, prvoků a velkou většinu mnohobuněčných živočichů. U organismů schopných pohybu ve vnějším prostředí se rozlišují 4 typy buněčného pohybu: améboidní, ciliární, bičíkatý a svalnatý.

3. Některé obecné pojmy genetiky

Povaha genu a genotyp. Po seznámení se základními zákony genetiky můžeme nyní shrnout a prohloubit naše chápání podstaty genu a genotypu organismů. Dědičný základ (genotyp) organismu je složitý systém tvořený samostatnými relativně nezávislými prvky – geny. Reálnost genu dokazují dvě hlavní skupiny faktů: 1) relativně nezávislá kombinace při štěpení, 2) schopnost se měnit - mutovat. Mezi hlavní vlastnosti genu patří jeho schopnost duplikace, ke které dochází při buněčném dělení (zdvojení chromozomů). Geny mají značnou stabilitu, která určuje relativní stálost druhu. Mezi geny existuje úzká interakce, v důsledku čehož nelze genotyp jako celek považovat za jednoduchý mechanický součet genů, ale je to komplexní systém, který se vyvinul v procesu evoluce organismů.

Materiálním základem genů a genotypu jsou chromozomy, které zahrnují DNA a proteiny. Biochemickým (molekulárním) základem výše uvedených vlastností genu je schopnost DNA samo zdvojování (reduplikace). Působení genu v procesu vývoje organismu je založeno na jeho schopnosti určovat syntézu proteinů prostřednictvím RNA. V molekule DNA jsou zaznamenány informace, které určují složení molekul bílkovin. Je zvláště pozoruhodné, že tento mechanismus je běžný ve všech fázích evoluce organického světa – od virů a bakterií až po savce a kvetoucí rostliny. To ukazuje, že biologická role nukleových kyselin byla určena ve velmi raných fázích evoluce života, možná v okamžiku přechodu z neživého na živého.

Navzdory velkým úspěchům ve vývoji genetiky, zejména v posledních deseti letech, mnoho otázek stále není vědou vyřešeno. Otázka, jak geny působí v procesu vývoje organismu, tedy zatím není jasná. Faktem je, že v každé buňce je diploidní sada chromozomů, a tedy celá sada genů daného druhu. Mezitím je zřejmé, že v různých buňkách a tkáních funguje pouze několik genů, jmenovitě těch, které určují vlastnosti dané buňky, tkáně nebo orgánu. Jaký je mechanismus, který zajišťuje aktivitu pouze určitých genů? Tento problém je nyní ve vědě intenzivně rozvíjen. Již existují některá data naznačující, že vedoucí roli v regulaci působení genů mají proteiny, které tvoří chromozomy spolu s DNA.

Schopnost organismu reagovat na změny podmínek prostředí. Rostliny reagují na: světlo, gravitaci, intenzitu světla. Směr růstu a umístění čepele ke světlu je heloitropismus nebo fototropismus, s poklesem úrovně osvětlení - zvýšením počtu chloroplastů, směrem růstu kořenů přesně ke středu Země je geotropismus ( reakce na gravitaci.Živočichové reagují na všechny fyzikální faktory a chemické (pachy nebo obsah různých látek ve vodě (obyvatelé vodního prostředí). U rostlin se pohyby uskutečňují pouze kolem své osy, živočichové reagují pohybem. Pohyby ve zvířata se nazývají taxíky: pokud je podnět pozitivní (teplo, potrava atd., pohybují se směrem k podnětu - pozitivní taxíky, pokud je faktor nebezpečný - vzdálit se od něj - negativní taxíky.
Dráždivost u jednobuněčných organismů. Taxi.
Nejjednodušší formy dráždivosti jsou pozorovány u mikroorganismů (bakterie, jednobuněčné houby, řasy, prvoci).
Dráždivost u mnohobuněčných rostlin. Tropismy. Mnohobuněčné rostliny sice nemají smyslové orgány a nervový systém, přesto se u nich zřetelně projevují různé formy podrážděnosti. Spočívají ve změně směru růstu rostliny nebo jejích orgánů (kořen, stonek, listy). Takové projevy dráždivosti u mnohobuněčných rostlin se nazývají tropismy.
Stonek s listy vykazují pozitivní fototropismus a rostou směrem ke světlu a kořen vykazuje negativní fototropismus. Rostliny reagují na gravitační pole Země. Dávejte pozor na stromy rostoucí na straně hory. Přestože je povrch půdy svažitý, stromy rostou svisle. Reakce rostlin na gravitaci se nazývá geotropismus. Kořen, který vzejde z klíčícího semene, vždy směřuje dolů k zemi – pozitivní geotropismus. Výhonek s listy vyvíjejícími se ze semene směřuje od země vždy nahoru - negativní geotropismus.
Dráždivost u mnohobuněčných živočichů. Reflexy. V souvislosti s vývojem u mnohobuněčných živočichů nervové soustavy, smyslových orgánů a orgánů pohybu se formy dráždivosti komplikují a závisí na těsném vzájemném působení těchto orgánů.
Ve své nejjednodušší formě k takovému podráždění dochází již ve střevní dutině. Pokud do sladkovodní hydry píchnete jehlou, stáhne se do koule. Vnější podráždění vnímá citlivá buňka. Vzruch, který v něm vznikl, se přenáší do nervové buňky. Nervová buňka přenáší vzruch na kožní svalovou buňku, která na podráždění reaguje stažením. Tento proces se nazývá reflex (odraz).
Všechna zvířata reagují na vnější prostředí, tedy na informace o něm: jak při hledání potravy a jedinců opačného pohlaví, tak při vyhýbání se predátorům. Většinu informací přijímají pomocí specializovaných smyslových orgánů, pomocí receptorů pro sluch, zrak, chuť, čich a hmat. Kromě toho existují také vnitřní receptory. Podrážděnost se projevuje v podobě schopnosti reagovat na informace o elektromechanické (světlo) a tepelné (teplo-chlad, magnetické a elektrické vlastnosti předmětu) energii, mechanických silách (zvuk, síla, vibrace, gravitace atd.) a chemické látky (chuť, vlhkost, vůně).
Již jednobuněčné organismy mají citlivost na světlo a vývoj očí začíná u mnohobuněčných organismů - nejprve jsou to světlé skvrny, pak fasetované u hmyzu a nakonec s jednou čočkou (čočkou) u obratlovců. Včely, ryby, chobotnice se orientují v rovině polarizovaného světla.
Obličejové důlky chřestýšů vnímají infračervené záření.
Ryby mají elektroreceptory, které dávají výboje a vnímají informace ve vodním prostředí (elektrické ryby, např. úhoři, žraloci).
Netopýři se navigují pomocí vysokofrekvenčních zvukových impulsů. Totéž se děje s rejsky a ptáky.

DRÁŽDIVOST ROSTLIN

Co je to podrážděnost? Jedná se o schopnost těla vnímat vlivy vnějšího a vnitřního prostředí a reagovat změnou životních procesů.

Spektrum vnějších vlivů, které rostlina vnímá, je široké - světlo, teplota, gravitace, chemické složení prostředí, magnetické pole Země, mechanické a elektrické dráždění.

Existenci elektřiny v rostlinách lze ověřit poměrně jednoduchými experimenty.

42. Detekce poruchových proudů v rozkrojeném jablku

Kromě jablka lze měřit poruchové proudy do 50-70mV. , v řezaných stoncích, řapících, listech.

Jak ukázaly pozdější studie, průměrná rychlost proudu poškození ve stonku a řapíku je asi 15-18 cm/min.

V neporušených orgánech také neustále existují bioproudy, ale k jejich měření je zapotřebí vysoce citlivé zařízení.

Rozhodující roli při vzniku rostlinné, ale i živočišné, hraje elektřina

Zajímavé je, že bioproudy se šíří nahoru rostlinou 2,5krát rychleji než dolů.

43. Pokus se zeleným hráškem

Tento experiment poprvé zinscenoval největší výzkumník problému dráždivosti rostlin

Indický vědec D. C. Bose. Ukazuje, že prudké zvýšení teploty způsobuje výskyt akčních proudů v semenech.Pro experiment je potřeba několik zelených (nezralých) semen hrachu, fazolí, fazolí, galvanometr, pitevní jehla a lihová lampa.

Spojte vnější a vnitřní část zeleného hrášku pomocí galvanometru. Velmi opatrně v láhvi zahřejte hrášek (aniž byste jej poškodili) přibližně na 60°C.

Když teplota článku stoupne, galvanometr zaznamená rozdíl potenciálů až 0,1-2 V. Zde je to, co k těmto výsledkům poznamenal sám D. Ch. Bos: pokud nasbíráte 500 párů půlek hrachu v určitém pořadí v sérii , pak bude celkové elektrické napětí 500 V, což je docela dost na provedení v elektrickém křesle.

Nejcitlivější buňky v rostlinách jsou buňky růstových bodů umístěných na vrcholcích výhonků a kořenů. Četné výhonky, hojně se rozvětvující a rychle rostoucí do délky, špičky kořenů jakoby cítí prostor a přenášejí o něm informace do hlubin rostliny. Je prokázáno, že rostliny vnímají dotek listu, reagují na něj změnou biopotenciálů, pohybem elektrických impulsů, změnou rychlosti a směru pohybu hormonů. Například kořenová špička reaguje na více než 50 mechanických, fyzikálních, biologických faktorů a pokaždé zvolí ten nejoptimálnější program pro růst.

O tom, že rostlina reaguje na dotyk, zvláště častý, obtěžující, se můžete přesvědčit v následujícím pokusu.

44. Vyplatí se zbytečně dotýkat rostlin

Seznamte se s thigmonastií - motorickými reakcemi rostlin způsobenými dotykem.

Pro pokus ve 2 nádobách vysazujte po jedné rostlině, nejlépe bez povislých listů (fazole, fazole). Po objevení 1–2 listů začněte s ošetřením: listy jedné rostliny lehce třete mezi palcem a ukazováčkem 30–40krát denně po dobu 2 týdnů.

Na konci druhého týdne budou rozdíly jasně viditelné: rostlina vystavená mechanickému dráždění zaostává v růstu (obr. 23).

Výsledky experimentu naznačují, že dlouhodobé vystavení buněk slabým stimulům může vést k inhibici životních procesů rostlin.

Rostliny vysazené podél silnic jsou vystaveny neustálým nárazům. Citlivé jsou především smrky. Jejich větve, obrácené k silnici, po které často chodí lidé, jezdí auta, jsou vždy kratší než větve umístěné na opačné straně.

Podrážděnost rostlin, tedy jejich schopnost reagovat na různé vlivy, je základem aktivních pohybů rostlin, které jsou neméně rozmanité než u zvířat.

Než přistoupíme k popisu experimentů, které odhalují mechanismus pohybu rostlin, je vhodné se seznámit s klasifikací těchto pohybů. Pokud rostliny

Rýže. 23 Vliv mechanického působení na růst rostlin

dechová energie je vynakládána na provádění pohybů, jedná se o fyziologicky aktivní pohyby. Podle mechanismu ohýbání se dělí na růstové a turgorové.

Růstové pohyby jsou způsobeny změnou směru růstu orgánu. Jde o relativně pomalé pohyby, například ohýbání stonků směrem ke světlu, kořenů směrem k vodě.

Turgorové pohyby se provádějí reverzibilní absorpcí vody, stlačením a protažením speciálních motorických (motorických) buněk umístěných na spodině orgánu. Jedná se o rychlé pohyby rostlin. Charakteristické jsou například pro hmyzožravé rostliny, listy mimózy.

Typy růstu a pohybů turgoru budou podrobněji zvažovány níže, jak budou prováděny experimenty.

Pro realizaci pasivních (mechanických) pohybů není potřeba žádný přímý výdej buněčné energie. Ve většině případů se cytoplazma nepodílí na mechanických pohybech. Nejběžnější jsou hygroskopické pohyby, které jsou způsobeny dehydratací a jsou závislé na vlhkosti vzduchu.

HYGROSKOPICKÉ POHYBY

Hygroskopické pohyby jsou založeny na schopnosti membrán rostlinných buněk absorbovat vodu a bobtnat. Při bobtnání se voda dostává do prostoru mezi molekulami celulózy (celulózy) v membráně a bílkovinou v cytoplazmě buňky, což vede k výraznému zvětšení objemu buňky.

45. Pohyb šupin šišek jehličnanů, suchého mechu, sušených květin

Studujte vliv teploty vody na rychlost pohybu semenných šupin šišek.

Pro pokus potřebujete 2-4 suché šišky borovice a smrku, sušená květenství růžového akroklinia nebo velké helichrysum (slaměnka), suchý mech kukačky, hodiny.

R
podívejte se na suchou šišku. Semenné šupiny jsou vystouplé, místa, na kterých byla semena přichycena, jsou dobře patrná (obr. 24).

Polovinu šišek ponořte do studené vody a druhou do teplé (40-50 °C). Sledujte, jak se váhy pohybují. Šek

Rýže. 24. Šišky.

dobu, kterou trvalo, než se úplně zavřely.

Vyjměte poupata z vody, setřeste je a sledujte, jak se šupiny pohybují, jak schnou.

Označte dobu, za kterou se váhy vrátí do původního stavu, zadejte údaje do tabulky:

Předmět pozorování	Teplota vody	Doba trvání
Předmět pozorování		uzávěry	otevírací
šišky
šišky
smrkové šišky
smrkové šišky
květenství slaměnky
květenství slaměnky

Pokus opakujte se stejnými šiškami několikrát. To umožní nejen získat přesnější data, ale také ověřit reverzibilitu studovaného typu pohybu.

Výsledky experimentu nám umožní vyvodit důležité závěry:

1) Pohyb semenných šupin šišek je způsoben ztrátou a absorpcí vody jimi. Svědčí o tom i přímá závislost pohybu šupin na teplotě vody: s jejím nárůstem se zvyšuje rychlost pohybu molekul vody, rychleji dochází k bobtnání šupin.

2) Aby bobtnání šupin změnilo svou polohu v prostoru, musí být struktura a chemické složení buněk na vnější a vnitřní straně šupiny odlišné. To opravdu je. Buněčné membrány horní strany šupin jehličnatých šišek jsou pružnější, roztažitelné ve srovnání s buňkami spodní strany. Při ponoření do vody ji proto více absorbují, rychleji zvětšují svůj objem, což vede k prodlužování horní strany a pohybu šupin směrem dolů. V procesu dehydratace také buňky horní strany ztrácejí vodu rychleji než buňky spodní strany, což vede ke skládání šupin nahoru.

Je zajímavé pozorovat bobtnající pohyby listů lnu kukačky nebo jiných listnatých mechů. U živých rostlin jsou listy nasměrovány směrem od stonku, zatímco u suchých rostlin jsou k němu přitisknuty. Pokud ponoříte suchou stopku do vody, po 1-2 minutách se listy přesunou ze svislé polohy do vodorovné.

Velmi krásné jsou pohyby sušeného květenství slaměnky. Pokud se suché květenství spustí do vody, po 1-2 minutách se listy obalu začnou pohybovat a květenství se uzavře.

Úkol. Porovnejte rychlost pohybu šupin šišek různých druhů jehličnanů. Záleží na velikosti šišek? Porovnejte rychlost pohybu šupin borových a smrkových šišek, mechových listů a lístků zákrovu květenství slaměnky, identifikujte shody a rozdíly.

46. Hygroskopické pohyby semen. Vlhkoměr z čapího semene

Hygroskopické pohyby hrají důležitou roli při šíření semen různých rostlin.

Prostudujte mechanismus samozavrtávání semen čápů, pohyb semen chrpy polní po půdě.

K pokusu potřebujete semena čápa (lupiče), chrpy modré, list silného papíru, hodinky, sklíčko.

Čáp je běžná rostlina v Bělorusku. Svůj název získala podle podobnosti plodu s hlavou čápa (obr. 25).

Pečlivě zvažte strukturu suchých plodů čápa. Laloky vyzrálého krabicovitého plodu jsou opatřeny dlouhou šidkou, ve spodní části spirálovitě stočenou. Plody jsou pokryty tvrdými chlupy.

Na podložní sklíčko dejte kapku vody a vhoďte do ní suché ovoce. Spirálovitě stočená spodní část se začíná odvíjet

a plod, který nemá oporu na skle, dělá rotační pohyby.

Po úplném narovnání páteře přeneste ovoce do suché části sklenice. Při sušení se spodní část opět zatočí a způsobí rotaci ovoce.

Věnujte načasování experimentu porovnávání rychlosti procesů odvíjení a kroucení spirály.

Mechanismus pohybu plodu čápa je stejný jako u šupin jehličnatých šišek - rozdíl v hygroskopičnosti buněk kýty.

Pozorování pohybu plodu v kapce vody umožňuje pochopit jeho chování v půdě. Když ovoce spadne na zem, horní konec třeně, ohnutý do pravého úhlu, se přichytí k okolním stopkám a zůstane nehybný. Při kroucení a

Rýže. 25. Čáp.

po rozkroucení spirálovité části se spodní část plodu se semenem zašroubuje do země. Cestu zpět blokují tvrdé, dolů ohnuté chloupky pokrývající plod.

Chcete-li vyrobit primitivní vlhkoměr, vytvořte otvor v kusu lepenky nebo desky pokryté bílým papírem a upevněte do něj spodní konec ovoce. Pro kalibraci zařízení nejprve vysušte, poté navlhčete markýzu vodou a označte krajní polohu (obr. 26). Zařízení je lepší umístit na ulici, kde jsou výkyvy vlhkosti výraznější než v interiéru.

Čáp není jedinou rostlinou schopnou samozahrabat semena. Péřovka, oves divoký a liščí ocas mají podobnou strukturu a distribuční mechanismus.

P lody chrpy (nažka s chomáčem tvrdých štětin) nejsou schopné samozavrtávání. Při kolísání vlhkosti půdy se štětiny střídavě snižují a zvedají a tlačí plody dopředu.

Úkol. Sbírejte semena chrpy, lišajníku, divokého ovsa. Studujte jejich chování v mokrém a suchém prostředí, porovnejte s čápem.

Obrázek 26. Čapí vlhkoměr.

TROPISMUS

V závislosti na struktuře orgánu a působení faktorů prostředí se rozlišují dva typy růstových pohybů: tropismy a nastie.

Tropismy (z řeckého „tropos“ – obrat), tropické pohyby jsou pohyby orgánů s radiální symetrií (kořen, stonek) pod vlivem faktorů prostředí, které působí na rostlinu jednostranně. Takovými faktory mohou být světlo (fototropismus), chemické faktory (chemotropismus), vliv zemské gravitace (geotropismus), magnetické pole Země (magnetotropismus) atd.

Tyto pohyby umožňují rostlinám uspořádat listy, kořeny, květy do polohy, která je pro život nejpříznivější.

47. Hydrotropismus kořenů

Jedním z nejzajímavějších typů pohybu je pohyb kořene směrem k vodě (hydrotropismus). Suchozemské rostliny mají neustálou potřebu vody, takže kořen roste vždy směrem, kde je obsah vody vyšší. Hydrotropismus je vlastní především kořenům vyšších rostlin. Je také pozorován u mechových rhizoidů a kapradin.

Na pokus potřebujete 10-20 loupaných semen hrachu (lupina, ječmen, žito), 2 Petriho misky, trochu plastelíny.

S plastelínovou bariérou pevně připevněnou ke dnu rozdělte oblast šálku na 2 stejné části. Vylíhlá semena umístěte na zábranu, lehce je zatlačte do plastelíny, aby se semínka při růstu kořene nepohnula. Kořeny by měly směřovat přísně podél bariéry (obr. 27).

Tyto fáze práce v kontrolním a experimentálním pohárku jsou stejné. Nyní musíme vytvořit různé podmínky pro zvlhčení. V kontrolní nádobce by měla být vlhkost na levé a pravé straně stejná. V experimentálním šálku se voda nalije pouze do jedné poloviny a druhá zůstane suchá.

Rýže. 27. Schematické uspořádání semen při studiu hydrotropismu kořenů.

Oba šálky přikryjte víčkem a dejte na teplé místo. Denně sledujte polohu kořenů. Když je jejich orientace jasně viditelná, spočítejte počet semen, jejichž kořeny vykazovaly pozitivní hydrotropismus (růst orgánů směrem k vodě).

Pozorování pohybu kořene směrem k vodě jasně ukazuje, že tropismy jsou růstové pohyby. Kořen roste směrem k vodě, přičemž se kořen ohýbá v případě potřeby u rostliny.

121

chemikálií, růstová zóna orgánu a v určité vzdálenosti od něj se vytvoří ohyb, tj. podráždění se přenáší podél kořene (obr. 28).

Úkol. Podle výše popsaného experimentálního schématu ověřte schopnost rostlin rozpoznat nejen vodu, ale i roztoky minerálních solí, které rostlina potřebuje, například 0,3% roztok dusičnanu draselného nebo amonného.

Rýže. 28 Chemotropní ohýbání kořene

48. Vliv gravitační síly na růst stonku a kořene

Většina rostlin roste vertikálně. V tomto případě hraje hlavní roli

jejich poloha vzhledem k povrchu půdy a směr poloměru Země. To je důvod, proč rostliny na horských svazích rostou v libovolném úhlu k půdě, ale směrem nahoru. Hlavní stonek má negativní geotropismus – roste v opačném směru, než je působení zemské gravitace. Hlavní kořen má naopak pozitivní geotropismus.

Nejzajímavější je chování postranních výhonků a kořenů: na rozdíl od hlavního kořene a stonku jsou schopny růst horizontálně a mají střední geotropismus. Výhonky a kořeny druhého řádu vůbec nevnímají působení gravitační síly a jsou schopny růst libovolným směrem. Nerovnoměrné vnímání různého řádu zemské gravitace výhonky a kořeny umožňuje jejich rovnoměrné rozložení v prostoru.

Abychom se přesvědčili o opačné reakci hlavního stonku a hlavního kořene na stejný účinek zemské gravitace, můžeme provést následující experiment.

K pokusu potřebujete vylíhnutá slunečnicová semínka, skleněné a pěnové desky 10X10 cm, filtrační papír, plastelínu, sklenici.

Na pěnovou fólii položte několik vrstev navlhčeného filtračního papíru. Umístěte na něj semena, která se vylíhla tak, aby jejich ostré konce směřovaly dolů. Na rohy talíře připevněte kousky plastelíny. Lehce zatlačte na ně skleněnou desku, abyste semena zafixovali v požadované poloze. Zabalte několik vrstev navlhčeného filtračního papíru

papír a ve svislé poloze (ostré konce semínek by měly směřovat dolů) položte na teplé místo.

Když kořeny dosáhnou 1-1,5 cm, otočte talíř o 90 ° tak, aby kořeny byly vodorovné.

Kontrolujte své sazenice denně. Filtrační papír musí být vlhký.

Věnujte načasování experimentu a poznamenejte si čas (ve dnech od začátku experimentu) projevení geotropického ohybu.

Výsledky experimentu ukazují, že v jakékoli poloze sazenice v prostoru se hlavní kořen vždy ohýbá dolů a stonek nahoru. Navíc se reakce osových orgánů může projevit poměrně rychle (1-2 hodiny).

Geotropní citlivost rostlin je vysoká, některé jsou schopny vnímat odchylku od vertikální polohy o 1°. Její projev závisí na kombinaci vnějších a vnitřních podmínek. Pod vlivem nízké teploty vzduchu se negativní geotropismus stonků může změnit v příčný, což vede k jejich horizontálnímu růstu.

Jak stonek nebo kořen "cítí" svou polohu v prostoru? U kořene se zóna, která vnímá geotropní podráždění, nachází v kořenovém uzávěru. Pokud je odstraněn, geotropní reakce vyhasne. Ve stopce jsou gravitační síly vnímány také špičkou.

Současné léčivé jedy rostlin Příběh fytoncidů

Rezervovat

Tokin B.P. Léčivé jedy rostlin. Příběh Phytoncidů. Ed. 3., rev. a další - 5 Leningradské nakladatelství. Univerzita, 1980.-280 s. Il.-67, bibliografie - 31 titulů.