Mis on ärrituvus? See on keha võime tajuda välis- ja sisekeskkonna mõjusid ning reageerida eluprotsesse muutes.
Taime poolt tajutavate välismõjude ulatus on lai – valgus, temperatuur, gravitatsioon, keskkonna keemiline koostis, Maa magnetväli, mehaanilised ja elektrilised ärritused.
Taimedel, nagu ka loomadel, on stiimuli tajumine ja reaktsioon, näiteks motoorne reaktsioon, ruumiliselt eraldatud. Ärrituse ülekandmine (ergastuse juhtimine) võib toimuda elektrilise potentsiaali ilmnemise ja levimisega kogu taimes, nn. tegevuspotentsiaal.
Elektri olemasolu jaamades saab kontrollida üsna lihtsate katsetega.
42. Rikkevoolude tuvastamine lõigatud õunas
Nn rikkevoolud avastati esmakordselt 18. sajandi lõpus. Itaalia teadlane Luigi Galvani loomorganismides. Kui lõikate tükeldatud konnalihase risti kiudude vahel ja viite galvanomeetri elektroodid lõike ja pikisuunalise terve pinnani, registreerib galvanomeeter potentsiaalse erinevuse umbes 0,1 V.
Esimesed tõendid sarnaste protsesside olemasolust taimedes saadi ligi 100 aastat hiljem, kui analoogia põhjal hakati mõõtma kahjustusvoolusid erinevates taimekudedes. Lehtede, varte, suguelundite ja mugulate osad osutusid alati tervete kudede suhtes negatiivselt laetuks.
Niisiis, minge tagasi aastasse 1912 ja korrake katset sälguga õuna potentsiaalide mõõtmisega. Katse jaoks vajate lisaks õunale galvanomeetrit, mis suudab mõõta umbes 0,1 V potentsiaalset erinevust.
Lõika õun pooleks, eemalda südamik. Kui mõlemad galvanomeetrile määratud elektroodid asetatakse õuna välisküljele (koorele), siis galvanomeeter potentsiaalset erinevust ei registreeri. Viige üks elektrood tselluloosi sisemusse ja galvanomeeter märgib rikkevoolu esinemise.
Lisaks õunale saab mõõta rikkevoolusid kuni 50-70mV. , lõigatud vartes, varredes, lehtedes.
Nagu hilisemad uuringud on näidanud, on keskmine kahjustusvoolu kiirus varres ja leherootuses umbes 15-18 cm/min.
Tervetes elundites eksisteerivad pidevalt ka biovoolud, kuid nende mõõtmiseks on vaja ülitundlikke seadmeid.
On kindlaks tehtud, et lehekude on tsentraalse veeni suhtes elektronegatiivselt laetud, võrse tipp aluse suhtes ja lehelaba leherootse suhtes positiivselt. Kui vars asetatakse horisontaalselt, siis raskusjõu mõjul muutub selle alumine osa ülemise suhtes elektropositiivsemaks.
Bioelektriliste potentsiaalide olemasolu on iseloomulik igale rakule. Potentsiaalne erinevus raku vakuooli ja väliskeskkonna vahel on umbes 0,15 V. Ainult 1 cm 2 lehel võib olla 2-4 miljonit rakku ja igaüks neist on väike elektrijaam.
Otsustavat rolli nii taimse kui ka loomse elektri tekkes mängib
rakumembraanid. Nende läbilaskvus katioonide ja anioonide jaoks rakust ja rakku sisenevas suunas ei ole sama. On kindlaks tehtud, et kui ükskõik millise elektrolüüdi kontsentratsioon ühel membraani küljel on 10 korda kõrgem kui teisel, siis tekib membraanile potentsiaalide erinevus 0,058 V.
Erinevate stiimulite mõjul muutub membraanide läbilaskvus. See toob kaasa biopotentsiaalide väärtuse muutumise ja toimevoolude tekkimise. Stiimuli poolt tekitatud erutus võib kanduda taime kaudu juurtelt lehtedele, reguleerides näiteks stoomide tööd, fotosünteesi kiirust. Valgustuse muutumisel, õhutemperatuuri muutumisel võivad toimevoolud kanduda ka vastupidises suunas - lehtedelt juurtele, mis toob kaasa muutuse juure aktiivsuses.
Huvitav on see, et biovoolud levivad taimest üles 2,5 korda kiiremini kui allapoole.
Suurima kiirusega kulgeb ergutus taimedes mööda juhtivaid kimpe ja neis mööda sõelatorude satelliidielemente. Aktsioonipotentsiaali (elektriliste impulsside) levimiskiirus kogu taimes on liigiti erinev. Putuktoidulised taimed ja mimoosid reageerivad kõige kiiremini - 2-12 cm / s. Teistel taimeliikidel on see kiirus palju väiksem – umbes 25 cm/min.
Ärrituse mõiste. Mikroorganismid, taimed ja loomad reageerivad väga erinevatele keskkonnamõjudele: mehaanilistele mõjudele (torkimine, surve, löök jne), temperatuurimuutustele, valguskiirte intensiivsusele ja suunale, helile, elektrilistele ärritustele, kemikaalide muutustele. õhu, vee või pinnase koostis jne. See toob kaasa teatud kõikumised kehas stabiilse ja ebastabiilse oleku vahel. Elusorganismid on oma arengu ulatuses võimelised neid seisundeid analüüsima ja neile asjakohaselt reageerima. Kõigi organismide sarnaseid omadusi nimetatakse ärrituvuseks ja erutuvuseks.
Ärrituvus on organismi võime reageerida välistele või sisemistele mõjudele.
Ärrituvus tekkis elusorganismides kui seade, mis tagab parema ainevahetuse ja kaitse keskkonnatingimuste mõjude eest.
Erutuvus- see on elusorganismide võime tajuda stiimulite mõju ja reageerida neile erutusreaktsiooniga.
Keskkonna mõju mõjutab raku ja selle organellide, kudede, elundite ja keha kui terviku seisundit. Organism reageerib sellele vastavate reaktsioonidega.
Ärrituse kõige lihtsam ilming on liikumine. See on iseloomulik isegi kõige lihtsamatele organismidele. Seda saab jälgida mikroskoobi all amööbiga tehtud katses. Kui amööbi kõrvale asetada väikesed toidutükid või suhkrukristallid, hakkab see aktiivselt toitaine poole liikuma. Pseudopoodide abil ümbritseb amööb tüki, kaasates selle raku sisse. Seal tekib koheselt seedevakuool, milles seeditakse toitu.
Keha ehituse tüsistumisega muutuvad keerulisemaks nii ainevahetus kui ka ärrituvuse ilmingud. Üherakulistel organismidel ja taimedel puuduvad spetsiaalsed organid, mis tagaksid keskkonnast tulevate stiimulite tajumise ja edastamise. Mitmerakulistel loomadel on meeleelundid ja närvisüsteem, tänu millele nad tajuvad stiimuleid ning vastused neile saavutavad suure täpsuse ja otstarbekuse.
Üherakuliste organismide ärrituvus. Takso.
Ärrituse lihtsamaid vorme täheldatakse mikroorganismides (bakterid, üherakulised seened, vetikad, algloomad).
Amööbi näites jälgisime amööbi liikumist stiimuli (toidu) suunas. Sellist üherakuliste organismide motoorset reaktsiooni vastuseks väliskeskkonna ärritusele nimetatakse taksod. Takso põhjustab keemiline ärritus, mistõttu seda nimetatakse ka kemotaksist(joonis 51).
Riis. 51. Kemotaksis ripsloomadel
Taksod võivad olla positiivsed või negatiivsed. Asetage katseklaas ripslaste-kingade kultuuriga suletud pappkarpi, millel on üks auk, mis asub vastu katseklaasi keskosa, ja asetage see valguse kätte.
Mõne tunni pärast koonduvad kõik ripsloomad tuubi valgustatud ossa. See on positiivne fototaksis.
Taksod on iseloomulikud mitmerakulistele loomadele. Näiteks vere leukotsüüdid näitavad positiivset kemotaksist bakterite eritatavate ainete suhtes, koonduvad nende bakterite kogunemiskohtadesse, hõivavad ja seedivad neid.
Mitmerakuliste taimede ärrituvus. Tropismid. Kuigi mitmerakulistel taimedel puuduvad meeleorganid ja närvisüsteem, avalduvad nendes siiski selgelt erinevad ärrituvuse vormid. Need seisnevad taime või selle organite (juur, vars, lehed) kasvusuuna muutmises. Selliseid ärrituvuse ilminguid mitmerakulistes taimedes nimetatakse tropismid.
Vars lehtedega näitus positiivne fototropism ja kasvada valguse ja juure poole - negatiivne fototropism(joonis 52). Taimed reageerivad Maa gravitatsiooniväljale. Pöörake tähelepanu mäe küljel kasvavatele puudele. Kuigi mullapind on kaldu, kasvavad puud vertikaalselt. Taimede reaktsiooni gravitatsioonile nimetatakse geotropism(Joonis 53). Idanevast seemnest tärkav juur on alati suunatud allapoole maapinna poole - positiivne geotropism. Seemnest arenevate lehtedega võrse on alati maapinnast ülespoole suunatud - negatiivne geotropism.
Tropismid on väga mitmekesised ja neil on taimede elus oluline roll. Neid hääldatakse kasvusuunas erinevatel roni- ja ronitaimedel, nagu viinamarjad, humal.
Riis. 52. Fototropism
Riis. 53. Geotropism: 1 - lillepott sirge kasvuga redise seemikutega; 2 - lillepott, asetatud külili ja hoitud pimedas, et kõrvaldada fototropism; 3 - lillepotis olevad seemikud on painutatud gravitatsioonile vastupidises suunas (vartel on negatiivne geotropism)
Lisaks tropismidele täheldatakse taimedes ka muud tüüpi liikumisi - nastia. Need erinevad tropismidest selle poolest, et neil puudub spetsiifiline orientatsioon neid põhjustanud stiimulile. Näiteks kui puudutate mimoosi lehti, voldivad need kiiresti pikisuunas kokku ja kukuvad alla. Mõne aja pärast võtavad lehed uuesti oma eelmise asukoha (joonis 54).
Riis. 54. Nastia ja häbematu mimoos: 1 - heas seisukorras; 2 - kui ärritunud
Paljude taimede lilled reageerivad valgusele ja niiskusele. Näiteks tulbil avanevad õied valguse käes ja sulguvad pimedas. Võilillel õisik sulgub pilvise ilmaga ja avaneb selge ilmaga.
Mitmerakuliste loomade ärrituvus. Refleksid. Seoses närvisüsteemi, meeleelundite ja liikumisorganite arenguga mitmerakulistel loomadel muutuvad ärrituvuse vormid keerulisemaks ja sõltuvad nende organite tihedast koostoimest.
Lihtsamal kujul tekib selline ärritus juba sooleõõnes. Kui torkate nõelaga magevee hüdrat, tõmbub see palliks. Tundlik rakk tajub välist ärritust. Selles tekkinud erutus kandub edasi närvirakku. Närvirakk edastab ergastuse naha-lihasrakule, mis reageerib ärritusele kontraktsiooniga. Seda protsessi nimetatakse refleksiks (peegelduseks).
Refleks- See on keha reaktsioon ärritusele, mille viib läbi närvisüsteem.
Refleksi ideed väljendas Descartes. Hiljem töötati see välja I. M. Sechenovi, I. P. Pavlovi töödes.
Närvilise ergastuse teel kulgevat teed ärritust tajuvast organist reaktsiooni teostavasse organisse nimetatakse nn. refleksi kaar.
Närvisüsteemiga organismides on kahte tüüpi reflekse: tingimusteta (kaasasündinud) ja konditsioneeritud (omandatud). Tingimuslikud refleksid moodustuvad tingimusteta reflekside alusel.
Igasugune ärritus põhjustab rakkude ainevahetuse muutusi, mis põhjustab ergastuse ja reaktsiooni tekkimist.
| |
§ 46. Organismide ainevahetuse liigid§ 48. Raku elutsükkel
Ärrituvusnähtus väljendub hästi ka taimerakkudes. Kõige sagedamini ilmnevad taimedes ärrituvuse ilmingud aeglaste motoorsete reaktsioonide kujul. Selliseid aeglasi liigutusi, mis on suunatud stiimulile või sellest eemale, nimetatakse tropismideks. Taimedes on laialt levinud fototropismid – liikumised, mis tekivad vastusena valguse toimele. Taimed tõmbuvad valguse poole, painduvad selle poole ja see reaktsioon põhineb nende rakkude ärritusel.
Mõnikord reageerivad taimerakud stiimulite toimele kiiresti. Näiteks on häbimimoosina tuntud taime kiire reaktsioon. Mimoosi igal puudutamisel, kui see asetatakse pimedusse või kõrge temperatuuriga tingimustesse, voldivad selle lehed kokku ja justkui närbuvad. Niipea, kui stiimuli toime lakkab, naasevad mimoosi lehed oma eelmisele positsioonile. See mimoosi kiire reaktsioon põhineb ka tema rakkude ärrituvusel. Veel üks näide taime kiirest reageerimisest ärritajale. Soodes ja mõnikord ka ojade kallastel kasvab päikesekaste - putukatest toituv taim. Sundew on väike taim, millel on roomavate spaatlitaoliste lehtede rosett. Iga lehe pind on kaetud tundlike punaste karvadega. Iga karva ots on paksenenud ja kaetud mahlatilkadega, mis on läikivad nagu kaste ja kleepuvad nagu liim. Kui sellisele lehele istub putukas, näiteks sääsk või väike mardikas, siis karvade kleepuv mahl takistab kohe selle liikumist ja putukas satub lõksu. Lehe karvad, mida putukas puudutab, tõmbuvad kiiresti kinni püütud saagi kohale ja kastavad seda rohke mahlaga. Lehe sekretoorsete rakkude poolt eritatav mahl sisaldab ensüüme, mis lagundavad valke. Putukas seeditakse ja imendub mõne tunni pärast. Peale seda tõusevad lehekarvad ja leht on taas valmis "jahtima".
Võrreldes mitmerakuliste loomadega on ainuraksete organismide ja taimede reaktsioonid, mis tekivad vastusena stiimulile, suhteliselt lihtsad: nende rakud interakteeruvad otseselt väliskeskkonnaga. Keeruliselt organiseeritud mitmerakulistel loomadel ja inimestel on evolutsiooniprotsessis olev närvisüsteem muutunud peamiseks vahendajaks organismi ja keskkonna vahel. Inimene ja loomad saavad teavet välis- ja sisekeskkonna muutuste kohta retseptorite kaudu – spetsiaalsete rakkude kaudu, mis on väga tundlikud erinevate stiimulite mõjule.
Inimesel on 5 tüüpi väliseid retseptoreid, mida tunnete füsioloogia kursusest (pidage meeles ja nimetage neid). Samuti on palju sisemisi retseptorrakke. Näiteks valuretseptori rakud on laiali üle keha, suurte veresoonte seintes on tundlikud rakud, mis reageerivad CO2 kontsentratsiooni muutustele veres.
Ärrituvus on üks peamisi elumärke. Kuni organism elab, on ta ärrituv. Elu lõppedes ärrituvus kaob. Rakkude ja organismide ärrituvuse suur tähtsus seisneb selles, et see võimaldab kõigil elusolenditel olla pidevas ühenduses välismaailmaga, võimaldab sellega kohaneda. Rakkude ärrituvus on seotud eelkõige suurte muutustega, mis toimuvad tsütoplasma membraane ja iga raku tuuma moodustavates valkudes. Stiimulite toimel, nagu nüüdseks on saanud, toimuvad muutused valgumolekulide struktuuris. Võime muuta struktuuri vastuseks stiimulite toimele on ilmselt üks organismide evolutsiooni käigus tekkinud valkude peamisi elementaarseid omadusi.
Liikumine. Ärrituvusega on kõige tihedamas seoses rakkude ja organismide liikumisvõime. Liikumise aluseks on rakkude tsütoplasma kontraktiilsus. Kokkutõmbuvus on elusrakkude tsütoplasma üks peamisi omadusi.
Taimed kasvavad reeglina liikumatult ühes kohas, välja arvatud ainult mõned iseseisvaks liikumiseks võimelised üherakulised vetikad (näiteks ränivetikad). Oleme juba näinud, et taimed reageerivad sellistele välistele stiimulitele nagu valgus lehtede ja võrsete liigutustega. Lisaks ilmnevad taimedes liikumised kasvus.
Kõigi taimede rakkudes toimub pidev tsütoplasma liikumine. Neid liikumisi nimetatakse tsütoplasma vooludeks. Neid võib mikroskoobiga näha vetikates, Tradescantia leherakkudes ja teistes taimerakkudes. Tsütoplasma voolud esinevad ka loomarakkudes ja neid on lihtne jälgida näiteks sellistel algloomadel nagu ripsloomad.
Väliskeskkonnas liikumisvõime on iseloomulik paljudele bakteritüüpidele, algloomadele ja valdavale enamusele hulkraksetest loomadest. Väliskeskkonnas liikumisvõimelistes organismides eristatakse 4 tüüpi rakkude liikumist: amoeboidne, tsiliaarne, lipuline ja lihaseline.
3. Mõned üldised geneetika mõisted
Geeni olemus ja genotüüp. Olles tutvunud geneetika põhiseadustega, saame nüüd kokkuvõtteid teha ja süvendada oma arusaama organismide geeni ja genotüübi olemusest. Organismi pärilik alus (genotüüp) on keerukas süsteem, mis koosneb eraldiseisvatest suhteliselt sõltumatutest elementidest - geenidest. Geeni reaalsust tõestavad kaks põhilist faktide rühma: 1) suhteliselt iseseisev kombinatsioon lõhenemise ajal, 2) võime muutuda - muteeruda. Geeni peamiste omaduste hulgas on tema võime dubleerida, mis tekib rakkude jagunemise (kromosoomide kahekordistumise) käigus. Geenidel on märkimisväärne stabiilsus, mis määrab liigi suhtelise püsivuse. Geenide vahel on tihe interaktsioon, mille tulemusena ei saa genotüüpi tervikuna käsitleda kui lihtsat mehaanilist geenide summat, vaid tegemist on keeruka süsteemiga, mis on välja kujunenud organismide evolutsiooni käigus.
Geenide ja genotüübi materiaalne alus on kromosoomid, mis hõlmavad DNA-d ja valke. Geeni ülaltoodud omaduste biokeemiline (molekulaarne) alus on DNA võime isekahelduda (reduplikatsioon). Geeni toime organismi arenguprotsessis põhineb tema võimel määrata RNA kaudu valkude sünteesi. DNA molekulis salvestatakse justkui teave, mis määrab valgu molekulide koostise. Eriti tähelepanuväärne on see, et see mehhanism on levinud orgaanilise maailma evolutsiooni kõigil etappidel – viirustest ja bakteritest imetajate ja õistaimedeni. See viitab sellele, et nukleiinhapete bioloogiline roll määrati kindlaks elu evolutsiooni väga varajases staadiumis, võib-olla just sel hetkel, mil siirduti elusalt elust.
Hoolimata suurtest edusammudest geneetika arendamisel, eriti viimase kümne aasta jooksul, ei ole teadus ikka veel paljusid küsimusi lahendanud. Seega pole veel selge küsimus, kuidas geenid organismi arenguprotsessis toimivad. Fakt on see, et igas rakus on diploidne kromosoomide komplekt ja seega kogu antud liigi geenide komplekt. Samal ajal on ilmne, et erinevates rakkudes ja kudedes toimivad vaid mõned geenid, nimelt need, mis määravad konkreetse raku, koe või elundi omadused. Mis on mehhanism, mis tagab ainult teatud geenide aktiivsuse? Seda probleemi arendatakse praegu teaduses intensiivselt. Juba on andmeid, mis näitavad, et juhtiv roll geenide toime reguleerimisel on valkudel, mis koos DNA-ga kromosoome moodustavad.
Organismi võime reageerida keskkonnatingimuste muutustele. Taimed reageerivad: valgusele, gravitatsioonile, valguse intensiivsusele. Leheraba kasvusuund ja asukoht valguse poole on heloitropism või fototropism, valgustatuse taseme langusega - kloroplastide arvu suurenemine, juurte kasvu suund täpselt Maa keskpunkti poole on geotropism ( reaktsioon gravitatsioonile Loomad reageerivad kõikidele füüsikalistele ja keemilistele teguritele (lõhnadele või erinevate ainete sisaldusele vees (veekeskkonna elanikud) Taimedel toimuvad liikumised ainult ümber oma telje, loomad reageerivad liikumisega Liikumine vees). loomi nimetatakse taksodeks: kui stiimul on positiivne (soojus, toit jne), liiguvad nad stiimuli poole - positiivsed taksod, kui tegur on ohtlik - eemalduge sellest - negatiivsed taksod.
Üherakuliste organismide ärrituvus. Takso.
Ärrituse lihtsamaid vorme täheldatakse mikroorganismides (bakterid, üherakulised seened, vetikad, algloomad).
Mitmerakuliste taimede ärrituvus. Tropismid. Kuigi mitmerakulistel taimedel puuduvad meeleorganid ja närvisüsteem, avalduvad nendes sellegipoolest selgelt erinevad ärrituvuse vormid. Need seisnevad taime või selle organite (juur, vars, lehed) kasvusuuna muutmises. Selliseid ärrituvuse ilminguid mitmerakulistes taimedes nimetatakse tropismideks.
Lehtedega vars näitab positiivset fototropismi ja kasvab valguse poole ning juur näitab negatiivset fototropismi. Taimed reageerivad Maa gravitatsiooniväljale. Pöörake tähelepanu mäe küljel kasvavatele puudele. Kuigi mullapind on kaldu, kasvavad puud vertikaalselt. Taimede reaktsiooni gravitatsioonile nimetatakse geotropismiks. Idanevast seemnest tärkav juur on alati suunatud alla maa poole – positiivne geotropism. Seemnest arenevate lehtedega võrse on alati maapinnast ülespoole suunatud – negatiivne geotropism.
Mitmerakuliste loomade ärrituvus. Refleksid. Seoses närvisüsteemi, meeleelundite ja liikumisorganite arenguga mitmerakulistel loomadel muutuvad ärrituvuse vormid keerulisemaks ja sõltuvad nende organite tihedast koostoimest.
Lihtsamal kujul tekib selline ärritus juba sooleõõnes. Kui torkate nõelaga magevee hüdrat, tõmbub see palliks. Tundlik rakk tajub välist ärritust. Selles tekkinud erutus kandub edasi närvirakku. Närvirakk edastab ergastuse naha-lihasrakule, mis reageerib ärritusele kontraktsiooniga. Seda protsessi nimetatakse refleksiks (peegelduseks).
Kõik loomad reageerivad väliskeskkonnale, s.o selle kohta käivale teabele: nii toidu ja vastassoost isendite otsimisel kui ka kiskjate vältimisel. Nad saavad suurema osa teabest spetsiaalsete meeleelundite abil, kuulmis-, nägemis-, maitse-, haistmis- ja kompimisretseptorite abil. Lisaks on olemas ka sisemised retseptorid. Ärrituvus väljendub võimes reageerida infole elektromehaanilise (valgus) ja termilise (objekti kuum-külm, magnetilised ja elektrilised omadused) energia, mehaaniliste jõudude (heli, jõud, vibratsioon, gravitatsioon jne) ning keemilised ained (maitse, niiskus, lõhn).
Juba ainuraksed organismid on valgustundlikud ja silmade areng algab mitmerakulistel organismidel - esmalt on need heledad laigud, seejärel putukatel lihvitud ja lõpuks selgroogsetel ühe läätsega (läätsega). Mesilased, kalad, kaheksajalad orienteeruvad polariseeritud valguse tasapinnal.
Lõgismadude näoaugud tajuvad infrapunakiirgust.
Kaladel on elektroretseptorid, mis annavad heiteid ja tajuvad teavet veekeskkonnas (elektrikalad nt angerjas, haid).
Nahkhiired navigeerivad kõrgsageduslike heliimpulsside abil. Sama juhtub rästaste ja lindudega.
TAIMEDE ÄRTUVUS
Mis on ärrituvus? See on keha võime tajuda välis- ja sisekeskkonna mõjusid ning reageerida eluprotsesse muutes.
Taime poolt tajutavate välismõjude ulatus on lai – valgus, temperatuur, gravitatsioon, keskkonna keemiline koostis, Maa magnetväli, mehaanilised ja elektrilised ärritused.
Taimedel, nagu ka loomadel, on stiimuli tajumine ja reaktsioon, näiteks motoorne reaktsioon, ruumiliselt eraldatud. Ärrituse ülekandmine (ergastuse juhtimine) võib toimuda elektrilise potentsiaali ilmnemise ja levimisega kogu taimes, nn. tegevuspotentsiaal.
Elektri olemasolu jaamades saab kontrollida üsna lihtsate katsetega.
42. Rikkevoolude tuvastamine lõigatud õunas
Nn rikkevoolud avastati esmakordselt 18. sajandi lõpus. Itaalia teadlane Luigi Galvani loomorganismides. Kui lõikate tükeldatud konnalihase risti kiudude vahel ja viite galvanomeetri elektroodid lõike ja pikisuunalise terve pinnani, registreerib galvanomeeter potentsiaalse erinevuse umbes 0,1 V.
Esimesed tõendid sarnaste protsesside olemasolust taimedes saadi ligi 100 aastat hiljem, kui analoogia põhjal hakati mõõtma kahjustusvoolusid erinevates taimekudedes. Lehtede, varte, suguelundite ja mugulate osad osutusid alati tervete kudede suhtes negatiivselt laetuks.
Niisiis, minge tagasi aastasse 1912 ja korrake katset sälguga õuna potentsiaalide mõõtmisega. Katse jaoks vajate lisaks õunale galvanomeetrit, mis suudab mõõta umbes 0,1 V potentsiaalset erinevust.
Lõika õun pooleks, eemalda südamik. Kui mõlemad galvanomeetrile määratud elektroodid asetatakse õuna välisküljele (koorele), siis galvanomeeter potentsiaalset erinevust ei registreeri. Viige üks elektrood tselluloosi sisemusse ja galvanomeeter märgib rikkevoolu esinemise.
Lisaks õunale saab mõõta rikkevoolusid kuni 50-70mV. , lõigatud vartes, varredes, lehtedes.
Nagu hilisemad uuringud on näidanud, on keskmine kahjustusvoolu kiirus varres ja leherootuses umbes 15-18 cm/min.
Tervetes elundites eksisteerivad pidevalt ka biovoolud, kuid nende mõõtmiseks on vaja ülitundlikke seadmeid.
On kindlaks tehtud, et lehekude on tsentraalse veeni suhtes elektronegatiivselt laetud, võrse tipp aluse suhtes ja lehelaba leherootse suhtes positiivselt. Kui vars asetatakse horisontaalselt, siis raskusjõu mõjul muutub selle alumine osa ülemise suhtes elektropositiivsemaks.
Bioelektriliste potentsiaalide olemasolu on iseloomulik igale rakule. Potentsiaalne erinevus raku vakuooli ja väliskeskkonna vahel on umbes 0,15 V. Ainult 1 cm 2 lehel võib olla 2-4 miljonit rakku ja igaüks neist on väike elektrijaam.
Otsustavat rolli nii taimse kui ka loomse elektri tekkes mängib
rakumembraanid. Nende läbilaskvus katioonide ja anioonide jaoks rakust ja rakku sisenevas suunas ei ole sama. On kindlaks tehtud, et kui ükskõik millise elektrolüüdi kontsentratsioon ühel membraani küljel on 10 korda kõrgem kui teisel, siis tekib membraanile potentsiaalide erinevus 0,058 V.
Erinevate stiimulite mõjul muutub membraanide läbilaskvus. See toob kaasa biopotentsiaalide väärtuse muutumise ja toimevoolude tekkimise. Stiimuli poolt tekitatud erutus võib kanduda taime kaudu juurtelt lehtedele, reguleerides näiteks stoomide tööd, fotosünteesi kiirust. Valgustuse muutumisel, õhutemperatuuri muutumisel võivad toimevoolud kanduda ka vastupidises suunas - lehtedelt juurtele, mis toob kaasa muutuse juure aktiivsuses.
Huvitav on see, et biovoolud levivad taimest üles 2,5 korda kiiremini kui allapoole.
Suurima kiirusega kulgeb ergutus taimedes mööda juhtivaid kimpe ja neis mööda sõelatorude satelliidielemente. Aktsioonipotentsiaali (elektriliste impulsside) levimiskiirus kogu taimes on liigiti erinev. Putuktoidulised taimed ja mimoosid reageerivad kõige kiiremini - 2-12 cm / s. Teistel taimeliikidel on see kiirus palju väiksem – umbes 25 cm/min.
43. Rohelise herne katse
Selle katse tegi esmakordselt taimede ärrituvuse probleemi suurim uurija
India teadlane D. C. Bose. Ta näitab, et temperatuuri järsk tõus põhjustab seemnetes toimevoolude ilmnemist.Katse jaoks on vaja mitu rohelist (ebaküpset) herneste, ubade, ubade seemet, galvanomeetrit, lahkamisnõela ja piirituslampi.
Ühendage rohelise herne välimine ja sisemine osa galvanomeetriga. Kuumutage hernes väga ettevaatlikult pudelis (seda kahjustamata) umbes 60°C-ni.
Kui raku temperatuur tõuseb, registreerib galvanomeeter potentsiaalse erinevuse kuni 0,1-2 V. D. Ch. Bos ise märkis nende tulemuste kohta järgmist: kui koguda järjestikku 500 paari poolikuid herneid kindlas järjekorras. , siis on kogu elektripinge 500 V, mis on elektritoolis teostamiseks täiesti piisav.
Kõige tundlikumad on taimedes võrsete ja juurte tippudes paiknevate kasvupunktide rakud. Arvukad, rikkalikult hargnevad ja kiiresti kasvavad võrsed, juurte tipud justkui tunnetavad ruumi ja edastavad selle kohta teavet taime sügavustesse. On tõestatud, et taimed tajuvad lehe puudutust, reageerides sellele biopotentsiaali muutmise, elektriimpulsside liigutamise, hormoonide liikumiskiiruse ja -suuna muutmise kaudu. Näiteks reageerib juureots enam kui 50 mehaanilisele, füüsikalisele, bioloogilisele tegurile ja valib iga kord kõige optimaalsema kasvuprogrammi.
Järgmises katses saate veenduda, et taim reageerib puudutusele, eriti sagedasele, tüütule.
44. Kas tasub taimi asjatult puudutada
Tutvuda thigmonastiaga – puudutusest põhjustatud taimede motoorsete reaktsioonidega.
2 potiga katse jaoks istutage üks taim korraga, eelistatavalt ilma rippuvate lehtedeta (oad, oad). Pärast 1-2 lehe ilmumist alustage eksponeerimist: hõõruge ühe taime lehti kergelt pöidla ja nimetissõrme vahel 30-40 korda päevas 2 nädala jooksul.
Teise nädala lõpuks on erinevused selgelt nähtavad: mehaanilisele ärritusele sattunud taim jääb kasvus maha (joon. 23).
Katse tulemused näitavad, et rakkude pikaajaline kokkupuude nõrkade stiimulitega võib põhjustada taimede elutähtsate protsesside pärssimist.
Teede äärde istutatud taimed puutuvad kokku pideva mõjuga. Eriti tundlikud on kuused. Nende tee poole jäävad oksad, millel inimesed sageli kõnnivad, autod sõidavad, on alati lühemad kui vastasküljel asuvad oksad.
Taimede ärrituvus, st nende võime reageerida erinevatele mõjudele, on taimede aktiivsete liikumiste aluseks, mis pole vähem mitmekesised kui loomadel.
Enne taimede liikumismehhanismi paljastavate katsete kirjeldamise alustamist on soovitatav tutvuda nende liikumiste klassifikatsiooniga. Kui taimed
Riis. 23 Mehaanilise toime mõju taimekasvule
liigutuste teostamisele kulub hingamisenergiat, need on füsioloogiliselt aktiivsed liigutused. Paindemehhanismi järgi jagunevad need kasvuks ja turgoriks.
Kasvuliigutused on tingitud elundi kasvusuuna muutumisest. Need on suhteliselt aeglased liigutused, näiteks varte painutamine valguse, juurte vee poole.
Turgori liigutused viiakse läbi vee pöörduva imendumise, elundi põhjas asuvate spetsiaalsete motoorsete (motoorsete) rakkude kokkusurumise ja venitamisega. Need on taimede kiired liikumised. Need on iseloomulikud näiteks putuktoidulistele taimedele, mimoosilehtedele.
Kasvu ja turgori liikumise tüüpe käsitletakse allpool üksikasjalikumalt katsete tegemise ajal.
Passiivsete (mehaaniliste) liikumiste teostamiseks ei ole vaja otsest rakuenergia kulutamist. Enamasti ei osale tsütoplasma mehaanilistes liikumistes. Levinumad on hügroskoopsed liigutused, mis tekivad dehüdratsioonist ja sõltuvad õhuniiskusest.
HÜGROSKOOPILISED LIIKUMID
Hügroskoopsed liigutused põhinevad taime rakumembraanide võimel vett imada ja paisuda. Paisumisel satub vesi membraanis tselluloosi (tselluloosi) molekulide ja raku tsütoplasmas valgu vahelisse ruumi, mis toob kaasa raku mahu olulise suurenemise.
45. Okaspuude, kuiva sambla, kuivatatud lillede käbide soomuste liikumine
Uurige vee temperatuuri mõju käbide seemnesoomuste liikumiskiirusele.
Katse jaoks on vaja 2-4 kuiva männi ja kuuse käbi, roosa akrokliiniumi või suure helichrysumi (immortelle) kuivatatud õisikuid, kägulina kuiva sammalt, kella.
R 
vaata kuivanud männikäbi. Seemnesoomused on üles tõstetud, kohad, kuhu seemned kinni olid, on hästi näha (joon. 24).
Kastke pool männikäbidest külma vette ja teine sooja (40–50 °C). Jälgi, kuidas kaalud liiguvad. Kontrollima
Riis. 24. Käbid.
aega, mis kulus nende täielikuks sulgemiseks.
Võtke pungad veest välja, raputage need maha ja vaadake, kuidas soomused kuivades liiguvad.
Märkige aeg, mille jooksul kaalud oma esialgsesse olekusse naasevad, sisestage andmed tabelisse:
Vaatluse objekt | Vee temperatuur | Kestus |
||
sulgemised | avamine |
|||
männikäbid | ||||
männikäbid | ||||
kuusekäbid | ||||
kuusekäbid | ||||
immortelle õisik | ||||
immortelle õisik | ||||
Korrake katset samade koonustega mitu korda. See võimaldab mitte ainult saada täpsemaid andmeid, vaid ka kontrollida uuritud liikumise tüübi pöörduvust.
Katse tulemused võimaldavad meil teha olulisi järeldusi:
1) Käbide seemnesoomuste liikumine on tingitud vee kadumisest ja imendumisest nende poolt. Sellest annab tunnistust ka kaalude liikumise otsene sõltuvus vee temperatuurist: selle tõusuga suureneb veemolekulide liikumiskiirus, kiiremini tekib kaalude turse.
2) Et soomuste turse muudaks oma asendit ruumis, peab kaalu välis- ja siseküljel olevate rakkude struktuur ja keemiline koostis olema erinev. See on tõesti nii. Okaspuu käbide soomuste ülemise poole rakumembraanid on alumise külje rakkudega võrreldes elastsemad, venitatavamad. Seetõttu neelavad nad vette kastes seda rohkem, suurendavad kiiremini oma mahtu, mis toob kaasa ülemise külje pikenemise ja kaalude liikumise allapoole. Dehüdratsiooni käigus kaotavad ülemise poole rakud vett ka kiiremini kui alumise poole rakud, mis viib soomuste ülespoole voltimiseni.
Huvitav on jälgida kägulina või teiste lehtsammalde lehtede paisumisest tingitud liikumist. Elustaimedel on lehed suunatud varrest eemale, kuivadel taimedel surutakse need vastu. Kui langetate kuiva varre vette, liiguvad lehed 1-2 minuti pärast vertikaalsest asendist horisontaalasendisse.
Kuivanud immortelle õisiku liigutused on väga ilusad. Kuiv õisik vette lasta, hakkavad 1-2 minuti pärast ümbrise lehed liikuma ja õisik sulgub.
Harjutus. Võrrelge erinevat tüüpi okaspuude käbide soomuste liikumiskiirust. Kas see sõltub koonuste suurusest? Võrrelge männi- ja kuusekäbide soomuste, samblalehtede ja immortelle õisiku involucre lehtede liikumiskiirust, tuvastage sarnasused ja erinevused.
46. Seemnete hügroskoopsed liikumised. Hügromeeter toonekure seemnetest
Hügroskoopsed liikumised mängivad olulist rolli erinevate taimede seemnete levitamisel.
Uurida toonekure seemnete isekaevamise mehhanismi, põldrukkililleseemnete liikumist mullas.
Katse jaoks on vaja kure (röövli), sinise rukkilille seemneid, paksu paberilehte, käekella, klaasplaati.
Kurg on Valgevenes levinud taim. Oma nime sai ta loote sarnasuse tõttu kurepeaga (joon. 25).
Kaaluge hoolikalt kure kuivatatud viljade struktuuri. Küpse karbikujulise vilja labad on varustatud pika, alumises osas spiraalselt keerdunud päkaga. Vili on kaetud kõvade karvadega.
Asetage slaidile tilk vett ja tilgutage kuivatatud puuvili sinna. Spiraalselt keeratud alumine osa hakkab lahti kerima
ja loode, kellel pole klaasile tuge, teeb pöörlevaid liigutusi.
Pärast selgroo täielikku sirgendamist viige viljad klaasi kuivale osale. Kuivamisel läheb alumine osa uuesti spiraali ja paneb vilja pöörlema.
Kulutage katse ajastus, võrreldes spiraali lahtikeeramise ja keerdumise protsesside kiirust.
Toonekurgede viljade liikumismehhanism on sama, mis okaspuukäbide soomustel – vahe on akvarakkude hügroskoopsuses.
Vilja liikumist veetilgas jälgides on võimalik mõista tema käitumist mullas. Vilja maapinnale kukkumisel klammerdub täisnurga all painutatud varikatuse ülemine ots ümbritsevate varte külge ja jääb liikumatuks. Kui keerates ja
Riis. 25. Kurg.
spiraalset osa lahti keerates kruvitakse vilja alumine osa koos seemnega maasse. Tagasiteed takistavad loodet katvad kõvad, allapoole painutatud karvad.
Primitiivse hügromeetri tegemiseks tehke valge paberiga kaetud papitükile või tahvlile auk ja kinnitage sellesse vilja alumine ots. Seadme kalibreerimiseks kuivatage, seejärel niisutage varikatust veega ja märkige äärmine asend (joonis 26). Seade on parem asetada tänavale, kus niiskuse kõikumine on rohkem väljendunud kui siseruumides.
Toonekurg pole ainus taim, mis suudab seemneid ise maha matta. Sarnase ehituse ja levikumehhanismiga on sulghein, metskaer ja rebasesaba.
P 
rukkililled (kõvade harjastega tumbaga achen) ei ole võimelised ise kaevama. Mulla niiskuse kõikumisel langevad harjased vaheldumisi alla ja tõusevad, lükates vilja edasi.
Harjutus. Koguge rukkilille, rebasesaba, metskaera seemneid. Uurige nende käitumist märjas ja kuivas keskkonnas, võrrelge toonekurega.
Joonis 26. Toonekurgede hügromeeter.
TROPISM
Sõltuvalt elundi ehitusest ja keskkonnategurite toimest eristatakse kahte tüüpi kasvu liikumisi: tropismid ja nastia.
Tropismid (kreeka keelest "tropos" - pööre), troopilised liikumised on radiaalse sümmeetriaga elundite (juur, vars) liikumised keskkonnategurite mõjul, mis mõjuvad taimele ühekülgselt. Sellisteks teguriteks võivad olla valgus (fototropism), keemilised tegurid (kemotropism), Maa gravitatsiooni mõju (geotropism), Maa magnetväli (magnetotropism) jne.
Need liigutused võimaldavad taimedel korraldada lehti, juuri, lilli eluks kõige soodsamasse asendisse.
47. Juurte hüdrotropism
Üks huvitavamaid liikumisliike on juure liikumine vee poole (hüdrotropism). Maataimedel on pidev veevajadus, mistõttu juur kasvab alati selles suunas, kus veesisaldus on suurem. Hüdrotropism on omane eelkõige kõrgemate taimede juurtele. Seda on täheldatud ka sambla risoididel ja sõnajalakasvudel.
Katse jaoks läheb vaja 10-20 nokitud herneseemet (lupiin, oder, rukis), 2 Petri tassi, veidi plastiliini.
Põhja külge tihedalt kinnitatud plastiliinitõkkega jagage tassi ala 2 võrdseks osaks. Asetage koorunud seemned tõkkele, surudes need kergelt plastiliini sisse, et seemned juure kasvades ei liiguks. Juured peaksid olema suunatud rangelt piki barjääri (joonis 27).
Need kontroll- ja katsetopsi tööetapid on samad. Nüüd peame looma niisutamiseks erinevad tingimused. Kontrolltopsis peaks niiskus nii vasakul kui ka paremal küljel olema sama. Eksperimentaalses tassis valatakse vett ainult ühte poolde ja teine jääb kuivaks.
Riis. 27. Seemnete skemaatiline paigutus juure hüdrotropismi uurimisel.
Kata mõlemad tassid kaanega ja aseta sooja kohta. Jälgige iga päev juurte asukohta. Kui nende suund muutub selgelt nähtavaks, loendage seemnete arv, mille juured näitasid positiivset hüdrotropismi (elundi kasv vee suunas).
Juure vee poole liikumise vaatlused näitavad selgelt, et tropismid on kasvu liikumised. Juur kasvab vee poole, samal ajal kui juur paindub vajadusel taime poolt.
1
21
kemikaalid, elundi kasvutsoon ja painde moodustub sellest teatud kaugusel, st ärritus kandub edasi mööda juurt (joon. 28).
Harjutus. Kontrollige ülalkirjeldatud katseskeemi järgi taimede võimet ära tunda mitte ainult vett, vaid ka mineraalsoolade lahuseid, mida taim vajab, näiteks 0,3% kaalium- või ammooniumnitraadi lahust.
Riis. 28 Kemotroopne juure painutamine
48. Raskusjõu mõju tüve ja juure kasvule
Enamik taimi kasvab vertikaalselt. Sel juhul mängib peamist rolli
nende asukoht mullapinna suhtes ja Maa raadiuse suund. Seetõttu kasvavad mäenõlvadel taimed mulla suhtes iga nurga all, kuid ülespoole. Peatüvel on negatiivne geotropism – see kasvab maa raskusjõu toimele vastupidises suunas. Peamisel juurel on vastupidi positiivne geotropism.
Kõige huvitavam on külgmiste võrsete ja juurte käitumine: erinevalt peajuurest ja varrest on nad võimelised kasvama horisontaalselt, omades vahepealset geotropismi. Teist järku võrsed ja juured ei taju üldse gravitatsioonijõu toimet ja on võimelised kasvama igas suunas. Võrsete ja juurte ebavõrdne tajumine Maa gravitatsiooni erinevast toimeastmest võimaldab neid ruumis ühtlaselt jaotada.
Veendumaks peavarre ja peajuure vastupidises reaktsioonis samale maakera gravitatsiooni mõjule, võime teha järgmise katse.
Katse jaoks on vaja koorunud päevalilleseemneid, klaas- ja vahtplaate 10X10 cm, filterpaberit, plastiliini, klaasi.
Asetage vahtmaterjalist lehele mitu kihti niisutatud filterpaberit. Asetage sellele koorunud seemned nii, et nende teravad otsad oleksid allapoole suunatud. Kinnitage plastiliini tükid plaadi nurkadesse. Asetage neile klaasplaat, kergelt vajutades, et seemned soovitud asendisse fikseerida. Mähi mitu kihti niisutatud filterpaberit
paberile ja püstiasendisse (seemnete teravad otsad peaksid olema suunatud allapoole), asetage sooja kohta.
Kui juured ulatuvad 1–1,5 cm kõrgusele, keerake plaati 90 °, nii et juured oleksid horisontaalsed.
Kontrollige oma seemikuid iga päev. Filterpaber peab olema niiske.
Kulutage katse ajastus ja märkige geotroopilise käänaku ilmnemise aeg (päevades alates katse algusest).
Katse tulemused näitavad, et seemiku mis tahes asendis ruumis paindub peamine juur alati alla ja vars üles. Pealegi võib aksiaalorganite reaktsioon avalduda üsna kiiresti (1-2 tundi).
Taimede geotroopne tundlikkus on kõrge, mõned on võimelised tajuma kõrvalekallet vertikaalasendist 1°. Selle manifestatsioon sõltub väliste ja sisemiste tingimuste kombinatsioonist. Madala õhutemperatuuri mõjul võib varte negatiivne geotropism muutuda põiksuunaliseks, mis toob kaasa nende horisontaalse kasvu.
Kuidas tüvi või juur "tunnetab" oma positsiooni ruumis? Juures paikneb geotroopilist ärritust tajuv tsoon juurekatris. Kui see eemaldatakse, sureb geotroopne reaktsioon välja. Tüves tajub raskusjõude ka ots.
Praegused taimede tervendavad mürgid Lugu fütontsiididest
RaamatTokin B.P. Taimede tervendavad mürgid. Fütontsiidide lugu. Ed. 3., rev. ja täiendav - 5 Leningradi kirjastus. Ülikool, 1980.-280 lk. Il.-67, bibliograafia - 31 nimetust.