Forme de manifestare a iritabilității. Reacțiile plantelor la iritare Iritabilitate: definiție și descriere

Ce este iritabilitatea? Aceasta este capacitatea corpului de a percepe efectele mediului extern și intern și de a răspunde prin schimbarea proceselor vieții.

Gama de influențe externe percepute de plantă este largă - lumină, temperatură, gravitație, compoziția chimică a mediului, câmpul magnetic al Pământului, iritații mecanice și electrice.

La plante, la fel ca și la animale, percepția stimulului și răspunsul, cum ar fi un răspuns motor, sunt separate spațial. Transmiterea iritației (conducerea excitației) se poate realiza prin apariția și propagarea unui potențial electric în întreaga plantă, așa-numitul. potenţial de acţiune.

Existența energiei electrice în centrale poate fi verificată prin experimente destul de simple.

42. Detectarea curenților de defect într-un măr tăiat

Așa-numiții curenți de falie au fost descoperiți pentru prima dată la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Omul de știință italian Luigi Galvani în organisme animale. Dacă tăiați mușchiul broaștei disecat peste fibre și aduceți electrozii galvanometrului la tăietură și la suprafața longitudinală intactă, galvanometrul va înregistra o diferență de potențial de aproximativ 0,1 V.

Prima dovadă a existenței unor procese similare în plante a fost obținută aproape 100 de ani mai târziu, când, prin analogie, au început să măsoare curenții de deteriorare în diferite țesuturi ale plantelor. Secțiunile de frunze, tulpini, organe de reproducere și tuberculi s-au dovedit întotdeauna a fi încărcate negativ în ceea ce privește țesutul sănătos.

Deci, întoarceți-vă la 1912 și repetați experimentul cu măsurarea potențialelor unui măr crestat. Pentru experiment, pe lângă un măr, aveți nevoie de un galvanometru capabil să măsoare o diferență de potențial de aproximativ 0,1 V.

Tăiați mărul în jumătate, îndepărtați miezul. Dacă ambii electrozi alocați galvanometrului sunt aplicați pe partea exterioară a mărului (coaja), galvanometrul nu va înregistra diferența de potențial. Transferați un electrod în interiorul pulpei, iar galvanometrul va observa apariția unui curent de defect.

Pe lângă măr, se pot măsura curenți de defect de până la 50-70mV. , în tulpini tăiate, pețiole, frunze.

După cum au arătat studiile ulterioare, rata medie de deteriorare a curentului în tulpină și pețiol este de aproximativ 15-18 cm/min.

În organele intacte există și biocurenți în mod constant, dar pentru măsurarea lor este nevoie de echipamente foarte sensibile.

S-a stabilit că țesutul frunzei este încărcat electronegativ față de vena centrală, vârful lăstarilor este încărcat pozitiv față de bază, iar limbo-ul frunzei este încărcat pozitiv față de pețiol. Dacă tulpina este plasată orizontal, atunci sub influența forței gravitaționale, partea inferioară a acesteia devine mai electropozitivă față de cea superioară.

Prezența potențialelor bioelectrice este caracteristică oricărei celule. Diferența de potențial dintre vacuola celulară și mediul extern este de aproximativ 0,15 V. Doar 1 cm 2 dintr-o frunză poate conține 2-4 milioane de celule și fiecare este o centrală electrică mică.

Rolul decisiv în apariția electricității vegetale, precum și a animalelor, îl joacă

membranele celulare. Permeabilitatea lor pentru cationi și anioni în direcția de la celulă și în celulă nu este aceeași. S-a stabilit că, dacă concentrația oricărui electrolit pe o parte a membranei este de 10 ori mai mare decât pe cealaltă, atunci pe membrană apare o diferență de potențial de 0,058 V.

Sub influența diverșilor stimuli, permeabilitatea membranelor se modifică. Aceasta duce la o modificare a valorii biopotențialelor și la apariția curenților de acțiune. Excitația cauzată de stimul poate fi transmisă prin plantă de la rădăcini la frunze, reglând, de exemplu, munca stomatelor, rata fotosintezei. Atunci când iluminarea se schimbă, temperatura aerului se modifică, curenții de acțiune pot fi transmisi și în sens invers - de la frunze la rădăcini, ceea ce duce la o schimbare a activității rădăcinii.

Interesant este că biocurenții se propagă în sus pe plantă de 2,5 ori mai repede decât în jos.

Cu cea mai mare viteză, excitația la plante merge de-a lungul fasciculelor conductoare, iar în ele - de-a lungul celulelor satelit ale tuburilor sită. Viteza de propagare a potențialului de acțiune (impulsuri electrice) în întreaga plantă variază de la specie la specie. Plantele insectivore și mimoza reacționează cel mai rapid dintre toate - 2-12 cm / s. La alte specii de plante, această viteză este mult mai mică - aproximativ 25 cm/min.

Conceptul de iritabilitate. Microorganismele, plantele și animalele reacționează la o mare varietate de influențe ale mediului: la influențe mecanice (înțepătură, presiune, impact etc.), la modificări ale temperaturii, intensității și direcției razelor de lumină, la sunet, iritații electrice, modificări ale substanței chimice. compoziția aerului, apei sau solului etc. Acest lucru duce la anumite fluctuații în organism între o stare stabilă și cea instabilă. Organismele vii sunt capabile, în măsura dezvoltării lor, să analizeze aceste stări și să le răspundă în mod corespunzător. Proprietățile similare ale tuturor organismelor sunt numite iritabilitate și excitabilitate.

Iritabilitate este capacitatea unui organism de a răspunde la influențe externe sau interne.

Iritabilitatea a apărut în organismele vii ca un dispozitiv care asigură un metabolism mai bun și o protecție împotriva efectelor condițiilor de mediu.

Excitabilitate- aceasta este capacitatea organismelor vii de a percepe efectele stimulilor și de a răspunde la acestea printr-o reacție de excitație.

Impactul asupra mediului afectează starea celulei și a organelelor, țesuturilor, organelor și a corpului în ansamblu. Organismul răspunde la aceasta cu reacții adecvate.

Cea mai simplă manifestare a iritabilității este mişcare. Este caracteristic chiar și celor mai simple organisme. Acest lucru poate fi observat într-un experiment pe o amibă la microscop. Dacă bulgări mici de alimente sau cristale de zahăr sunt plasate lângă ameba, atunci aceasta începe să se miște activ către nutrient. Cu ajutorul pseudopodelor, amiba învăluie nodul, implicându-l în interiorul celulei. Acolo se formează imediat o vacuolă digestivă, în care alimentele sunt digerate.

Odată cu complicarea structurii corpului, atât metabolismul, cât și manifestările de iritabilitate devin mai complicate. Organismele și plantele unicelulare nu au organe speciale care asigură percepția și transmiterea stimulilor proveniți din mediul înconjurător. Animalele multicelulare au organe senzoriale și un sistem nervos, datorită cărora percep stimuli, iar răspunsurile la aceștia ating o mare acuratețe și oportunitate.

Iritabilitate la organismele unicelulare. Taxi.

Cele mai simple forme de iritabilitate se observă la microorganisme (bacterii, ciuperci unicelulare, alge, protozoare).

În exemplul amibei, am observat mișcarea amibei către stimul (hrană). Se numește o astfel de reacție motorie a organismelor unicelulare ca răspuns la iritația din mediul extern Taxiuri. Taxiurile este cauzată de iritația chimică, motiv pentru care se mai numește chimiotaxie(Fig. 51).

Orez. 51. Chemotaxie în ciliați

Taxiurile pot fi pozitive sau negative. Să punem tubul cu cultura de ciliați-pantofi într-o cutie de carton închisă cu o singură gaură situată pe partea de mijloc a tubului și să-l expunem la lumină.

După câteva ore, toți ciliatii se vor concentra în partea iluminată a tubului. Este pozitiv fototaxis.

Taxiurile sunt caracteristice animalelor multicelulare. De exemplu, leucocitele din sânge prezintă chemotaxie pozitivă în raport cu substanțele secretate de bacterii, se concentrează în locurile de acumulare a acestor bacterii, le captează și le digeră.

Iritabilitate la plantele multicelulare. Tropisme. Deși plantele pluricelulare nu au organe senzoriale și sistem nervos, cu toate acestea, în ele se manifestă clar diverse forme de iritabilitate. Ele constau în schimbarea direcției de creștere a unei plante sau a organelor acesteia (rădăcină, tulpină, frunze). Astfel de manifestări de iritabilitate la plantele multicelulare sunt numite tropisme.

Tulpina cu frunze expuse fototropism pozitivși cresc spre lumină și rădăcină - fototropism negativ(Fig. 52). Plantele răspund la câmpul gravitațional al Pământului. Fiți atenți la copacii care cresc pe marginea muntelui. Deși suprafața solului este în pantă, copacii cresc pe verticală. Răspunsul plantelor la gravitație se numește geotropism(Fig. 53). Rădăcina care iese dintr-o sămânță în germinare este întotdeauna îndreptată în jos spre pământ - geotropism pozitiv. Lăstarul cu frunze care se dezvoltă din sămânță este întotdeauna îndreptat în sus de la sol - geotropism negativ.

Tropismele sunt foarte diverse și joacă un rol important în viața plantelor. Ele sunt pronunțate în direcția de creștere la diferite plante cățărătoare și cățărătoare, cum ar fi strugurii, hameiul.

Orez. 52. Fototropism

Orez. 53. Geotropism: 1 - un ghiveci de flori cu răsaduri de ridiche cu creștere dreaptă; 2 - un ghiveci cu flori, așezat pe o parte și ținut la întuneric pentru a elimina fototropismul; 3 - răsaduri într-un ghiveci de flori sunt îndoiți în direcția opusă acțiunii gravitației (tulpinile au geotropism negativ)

Pe lângă tropisme, la plante se observă și alte tipuri de mișcări - nastia. Ele diferă de tropisme prin absența unei orientări specifice față de stimulul care le-a provocat. De exemplu, dacă atingeți frunzele unei mimoze timid, acestea se pliază rapid în direcția longitudinală și cad. După ceva timp, frunzele își iau din nou poziția anterioară (Fig. 54).

Orez. 54. Nastia la mimoza timida: 1 - instare buna; 2 - când este iritat

Florile multor plante reacţionează la lumină şi umiditate. De exemplu, într-o lalele, florile se deschid la lumină și se închid în întuneric. Într-o păpădie, inflorescența se închide pe vreme înnorată și se deschide pe vreme senină.

Iritabilitate la animalele multicelulare. Reflexe.În legătură cu dezvoltarea sistemului nervos, a organelor de simț și a organelor de mișcare la animalele multicelulare, formele de iritabilitate devin mai complexe și depind de interacțiunea strânsă a acestor organe.

În forma sa cea mai simplă, o astfel de iritare apare deja în cavitatea intestinală. Dacă înțepați o hidră de apă dulce cu un ac, aceasta se va micșora într-o minge. Iritația externă este percepută de o celulă sensibilă. Excitația care a apărut în el este transmisă celulei nervoase. Celula nervoasă transmite excitația celulei pielii-mușchi, care reacționează la iritație printr-o contracție. Acest proces se numește reflex (reflexie).

Reflex- Acesta este răspunsul organismului la iritație, efectuată de sistemul nervos.

Ideea unui reflex a fost exprimată de Descartes. Mai târziu a fost dezvoltat în lucrările lui I. M. Sechenov, I. p. Pavlov.

Calea parcursă de excitația nervoasă de la organul care percepe iritația către organul care efectuează răspunsul se numește arc reflex.

În organismele cu sistem nervos, există două tipuri de reflexe: necondiționate (congenitale) și condiționate (dobândite). Reflexele condiționate se formează pe baza celor necondiționate.

Orice iritație provoacă o modificare a metabolismului în celule, ceea ce duce la apariția excitației și apare un răspuns.

| |
§ 46. Tipuri de metabolism la organisme§ 48. Ciclul de viață al unei celule

Fenomenul de iritabilitate este, de asemenea, bine exprimat în celulele vegetale. Cel mai adesea la plante apar manifestări de iritabilitate sub formă de reacții motorii lente. Astfel de mișcări lente îndreptate către sau departe de stimul se numesc tropisme. La plante, fototropismele sunt răspândite - mișcări care apar ca răspuns la acțiunea luminii. Plantele sunt atrase de lumină, aplecându-se spre ea, iar această reacție se bazează pe proprietatea de iritabilitate a celulelor lor.

Uneori, celulele plantelor reacţionează rapid la acţiunea stimulilor. Un exemplu este reacția rapidă într-o plantă cunoscută sub numele de mimoza rușine. La orice atingere cu mimoza, atunci când este plasată în întuneric sau în condiții de temperatură ridicată, frunzele ei se pliază și, parcă, se ofilesc. De îndată ce acțiunea stimulului încetează, frunzele de mimoză revin la poziția anterioară. Această reacție rapidă a mimozei se bazează și pe proprietatea de iritabilitate a celulelor sale. Un alt exemplu de răspuns rapid al unei plante la un iritant. În mlaștini și, uneori, de-a lungul malurilor pâraielor, crește roata soarelui - o plantă care se hrănește cu insecte. Sundew este o plantă mică, cu o rozetă de frunze târâtoare asemănătoare unei spatule. Suprafața fiecărei frunze este acoperită cu fire de păr roșii sensibile. Vârful fiecărui păr este îngroșat și acoperit cu picături de suc care este strălucitor ca roua și lipicios ca lipiciul. Dacă o insectă, cum ar fi un țânțar sau un gândac mic, stă pe o astfel de frunză, atunci sucul lipicios al firelor de păr îi împiedică imediat mișcarea, iar insecta se găsește într-o capcană. Perii frunzei, atinși de insectă, se pliază rapid peste prada prinsă și o udă cu multă zeamă. Sucul secretat de celulele secretoare ale frunzei conține enzime care descompun proteinele. Insecta este digerată și absorbită după câteva ore. După aceea, firele de păr ale frunzelor se ridică și frunza este gata să „vâneze” din nou.

În comparație cu animalele pluricelulare, reacțiile organismelor și plantelor unicelulare care apar ca răspuns la acțiunea unui stimul sunt relativ simple: celulele lor interacționează direct cu mediul extern. La animalele multicelulare organizate complex și la om, sistemul nervos în procesul de evoluție a devenit principalul mediator între organism și mediu. Omul și animalele primesc informații despre schimbările din mediul extern și intern prin intermediul receptorilor - celule speciale care sunt foarte sensibile la efectele diverșilor stimuli.

O persoană are 5 tipuri de receptori externi pe care îi cunoașteți din cursul de fiziologie (amintiți-vă și denumiți-i). Există, de asemenea, multe celule receptori interne. De exemplu, celulele receptorilor durerii sunt împrăștiate pe tot corpul, în pereții vaselor mari de sânge există celule sensibile care răspund la modificările concentrației de CO2 din sânge.

Iritabilitatea este unul dintre principalele semne ale vieții. Atâta timp cât organismul este în viață, este iritabil. Odată cu sfârșitul vieții, iritabilitatea dispare. Marea importanță a iritabilității celulelor și organismelor constă în faptul că permite tuturor ființelor vii să fie în comunicare constantă cu lumea exterioară, face posibilă adaptarea la aceasta. Iritabilitatea celulelor este asociată în primul rând cu marile modificări care apar în proteinele care alcătuiesc membranele citoplasmei și nucleul fiecărei celule. Sub acțiunea stimulilor, așa cum a devenit cunoscut acum, apar modificări în structura moleculelor de proteine. Capacitatea de a schimba structura ca răspuns la acțiunea stimulilor este, aparent, una dintre proprietățile elementare primare ale proteinelor care au apărut în procesul de evoluție a organismelor.

Mişcare. În cea mai strânsă legătură cu iritabilitatea este capacitatea celulelor și organismelor de a face mișcări. Baza mișcării este contractilitatea citoplasmei celulelor. Contractilitatea este una dintre principalele proprietăți ale citoplasmei celulelor vii.

De regulă, plantele cresc nemișcate într-un singur loc, cu excepția doar a unor alge unicelulare (de exemplu, diatomee) care sunt capabile de mișcare independentă. Am văzut deja că plantele răspund la acțiunea unor stimuli externi precum lumina prin mișcări ale frunzelor și ale lăstarilor. În plus, la plante, mișcările se manifestă în creștere.

În celulele tuturor plantelor, există o mișcare constantă a citoplasmei. Aceste mișcări se numesc curenți ai citoplasmei. Ele pot fi observate cu un microscop în alge, în celulele frunzelor Tradescantia și în alte celule vegetale. Curenții citoplasmei sunt de asemenea prezenți în celulele animale și sunt ușor de observat, de exemplu, în astfel de protozoare precum ciliați.

Capacitatea de a se deplasa în mediul extern este caracteristică multor tipuri de bacterii, protozoare și marea majoritate a animalelor multicelulare. La organismele capabile de mișcare în mediul extern se disting 4 tipuri de mișcare celulară: ameboid, ciliar, flagelat și muscular.

3. Câteva concepte generale de genetică

Natura genei și genotipul. După ce ne-am familiarizat cu legile de bază ale geneticii, acum putem rezuma și aprofunda înțelegerea naturii genei și genotipului organismelor. Baza ereditară (genotipul) a unui organism este un sistem complex format din elemente separate relativ independente - gene. Realitatea unei gene este dovedită prin două grupuri principale de fapte: 1) combinație relativ independentă în timpul divizării, 2) capacitatea de a se schimba - de a muta. Printre principalele proprietăți ale unei gene se numără capacitatea sa de a se duplica, care are loc în timpul diviziunii celulare (dublarea cromozomilor). Genele au o stabilitate considerabilă, ceea ce determină constanta relativă a speciei. Există o interacțiune strânsă între gene, în urma căreia genotipul în ansamblu nu poate fi considerat ca o simplă sumă mecanică de gene, ci este un sistem complex care s-a dezvoltat în procesul de evoluție a organismelor.

Baza materială a genelor și a genotipului sunt cromozomii, care includ ADN și proteine. Baza biochimică (moleculară) a proprietăților de mai sus ale genei este capacitatea ADN-ului de a se autodubla (reduplicare). Acțiunea unei gene în procesul de dezvoltare a unui organism se bazează pe capacitatea sa de a determina sinteza proteinelor prin ARN. În molecula de ADN, parcă, sunt înregistrate informații care determină compoziția moleculelor de proteine. Este deosebit de remarcabil faptul că acest mecanism este comun în toate etapele evoluției lumii organice - de la viruși și bacterii la mamifere și plante cu flori. Acest lucru indică faptul că rolul biologic al acizilor nucleici a fost determinat în stadiile foarte timpurii ale evoluției vieții, poate chiar în momentul trecerii de la neînsuflețit la viu.

În ciuda marilor succese în dezvoltarea geneticii, mai ales în ultimii zece ani, multe întrebări nu sunt încă rezolvate de știință. Astfel, întrebarea cum acționează genele în procesul de dezvoltare a unui organism nu este încă clară. Faptul este că în fiecare celulă există un set diploid de cromozomi și, prin urmare, întregul set de gene ale unei anumite specii. Între timp, este evident că doar câteva gene funcționează în diferite celule și țesuturi, și anume cele care determină proprietățile unei anumite celule, țesuturi sau organe. Care este mecanismul care asigură activitatea doar a anumitor gene? Această problemă este acum dezvoltată intens în știință. Există deja câteva date care indică faptul că rolul principal în reglarea acțiunii genelor aparține proteinelor care alcătuiesc cromozomii împreună cu ADN-ul.

Capacitatea unui organism de a răspunde la schimbările condițiilor de mediu. Plantele răspund la: lumină, gravitație, intensitate luminoasă. Direcția de creștere și localizarea lamei frunzei către lumină este heloitropismul sau fototropismul, cu o scădere a nivelului de iluminare - o creștere a numărului de cloroplaste, direcția de creștere a rădăcinii exact spre centrul Pământului este geotropismul ( reacția la gravitație.Animalele reacționează la toți factorii fizici și chimici (mirosuri sau conținutul diferitelor substanțe din apă (locuitori ai mediului acvatic).La plante, mișcările se efectuează numai în jurul axei lor, animalele reacţionează cu mișcare.Mișcări în animalele se numesc taxiuri: dacă stimulul este pozitiv (căldură, mâncare etc., se îndreaptă spre stimul - taxiuri pozitive, dacă factorul este periculos - îndepărtați-vă de el - taxiuri negative.
Iritabilitate la organismele unicelulare. Taxi.
Cele mai simple forme de iritabilitate se observă la microorganisme (bacterii, ciuperci unicelulare, alge, protozoare).
Iritabilitate la plantele multicelulare. Tropisme. Deși plantele pluricelulare nu au organe senzoriale și sistem nervos, cu toate acestea, în ele se manifestă clar diverse forme de iritabilitate. Ele constau în schimbarea direcției de creștere a unei plante sau a organelor acesteia (rădăcină, tulpină, frunze). Astfel de manifestări de iritabilitate la plantele multicelulare se numesc tropisme.
Tulpina cu frunze prezintă fototropism pozitiv și crește spre lumină, iar rădăcina prezintă fototropism negativ. Plantele răspund la câmpul gravitațional al Pământului. Fiți atenți la copacii care cresc pe marginea muntelui. Deși suprafața solului este în pantă, copacii cresc pe verticală. Răspunsul plantelor la gravitație se numește geotropism. Radicula care iese dintr-o sămânță în germinare este întotdeauna îndreptată în jos spre pământ - geotropism pozitiv. Lăstarul cu frunze care se dezvoltă din sămânță este întotdeauna îndreptat în sus de la sol - geotropism negativ.
Iritabilitate la animalele multicelulare. Reflexe. În legătură cu dezvoltarea sistemului nervos, a organelor de simț și a organelor de mișcare la animalele multicelulare, formele de iritabilitate devin mai complexe și depind de interacțiunea strânsă a acestor organe.
În forma sa cea mai simplă, o astfel de iritare apare deja în cavitatea intestinală. Dacă înțepați o hidră de apă dulce cu un ac, aceasta se va micșora într-o minge. Iritația externă este percepută de o celulă sensibilă. Excitația care a apărut în el este transmisă celulei nervoase. Celula nervoasă transmite excitația celulei pielii-mușchi, care reacționează la iritație printr-o contracție. Acest proces se numește reflex (reflexie).
Toate animalele reacționează la mediul extern, adică la informații despre acesta: atât în căutarea hranei și a indivizilor de sex opus, cât și atunci când evită prădătorii. Aceștia primesc majoritatea informațiilor cu ajutorul organelor de simț specializate, cu ajutorul receptorilor pentru auz, văz, gust, miros și pipăit. În plus, există și receptori interni. Iritabilitatea se manifestă sub forma capacității de a răspunde la informații despre energie electromecanică (lumină) și termică (cald-rece, proprietăți magnetice și electrice ale obiectului), forțe mecanice (sunet, forță, vibrație, gravitație etc.) și agenți chimici (gust, umiditate, miros).
Deja organismele unicelulare au sensibilitate la lumină, iar dezvoltarea ochilor începe la organismele multicelulare - mai întâi acestea sunt pete luminoase, apoi fațetate la insecte și, în sfârșit, cu o singură lentilă (lentila) la vertebrate. Albinele, peștii, caracatițele se orientează în planul luminii polarizate.
Gropile faciale ale șarpelor cu clopoței simt radiația infraroșie.
Peștii au electroreceptori care dau descărcări și percep informații în mediul acvatic (pești electrici, de exemplu, anghile, rechini).
Liliecii navighează folosind impulsuri sonore de înaltă frecvență. La fel se întâmplă și cu scorpii și păsări.

IRITABILITATEA PLANTELOR

Ce este iritabilitatea? Aceasta este capacitatea corpului de a percepe efectele mediului extern și intern și de a răspunde prin schimbarea proceselor vieții.

Gama de influențe externe percepute de plantă este largă - lumină, temperatură, gravitație, compoziția chimică a mediului, câmpul magnetic al Pământului, iritații mecanice și electrice.

Existența energiei electrice în centrale poate fi verificată prin experimente destul de simple.

42. Detectarea curenților de defect într-un măr tăiat

Pe lângă măr, se pot măsura curenți de defect de până la 50-70mV. , în tulpini tăiate, pețiole, frunze.

După cum au arătat studiile ulterioare, rata medie de deteriorare a curentului în tulpină și pețiol este de aproximativ 15-18 cm/min.

În organele intacte există și biocurenți în mod constant, dar pentru măsurarea lor este nevoie de echipamente foarte sensibile.

Rolul decisiv în apariția electricității vegetale, precum și a animalelor, îl joacă

Interesant este că biocurenții se propagă în sus pe plantă de 2,5 ori mai repede decât în jos.

43. Experiment cu mazărea verde

Acest experiment a fost pus în scenă de cel mai mare cercetător al problemei iritabilității plantelor

Omul de știință indian D. C. Bose. El arată că o creștere bruscă a temperaturii provoacă apariția unor curenți de acțiune în semințe.Pentru experiment sunt necesare câteva semințe verzi (imature) de mazăre, fasole, fasole, un galvanometru, un ac de disecție și o lampă cu spirt.

Conectați părțile exterioare și interioare ale mazărei verde cu un galvanometru. Foarte atent intr-o sticla, incalzeste mazarea (fara a o deteriora) la aproximativ 60°C.

Când temperatura celulei crește, galvanometrul înregistrează o diferență de potențial de până la 0,1-2 V. Iată ce a notat însuși D. Ch. Bos despre aceste rezultate: dacă colectați 500 de perechi de jumătăți de mazăre într-o anumită ordine într-o serie , atunci tensiunea electrică totală va fi de 500 V, ceea ce este suficient pentru o execuție în scaunul electric.

Cele mai sensibile la plante sunt celulele punctelor de creștere situate în vârful lăstarilor și rădăcinilor. Numeroși lăstari, ramificați abundent și crescând rapid în lungime, vârfurile rădăcinilor, parcă, simt spațiul și transmit informații despre acesta până în adâncurile plantei. S-a dovedit că plantele percep o atingere a frunzei, reacționând la aceasta prin modificarea biopotențialelor, mișcarea impulsurilor electrice, schimbarea vitezei și direcției de mișcare a hormonilor. De exemplu, vârful rădăcinii reacționează la peste 50 de factori mecanici, fizici, biologici și de fiecare dată alege cel mai optim program de creștere.

Vă puteți asigura că planta răspunde la atingere, mai ales frecventă, enervantă, în experimentul următor.

44. Merită să atingeți plantele inutil?

Familiarizați-vă cu tigmonastia - reacțiile motorii ale plantelor cauzate de atingere.

Pentru un experiment cu 2 ghivece, plantați o plantă odată, de preferință fără frunze căzute (fasole, fasole). După apariția a 1-2 frunze, începeți expunerea: frecați ușor frunzele unei plante între degetul mare și arătător de 30-40 de ori pe zi timp de 2 săptămâni.

Până la sfârșitul celei de-a doua săptămâni, diferențele vor fi clar vizibile: planta supusă iritației mecanice rămâne în urmă în creștere (Fig. 23).

Rezultatele experimentului indică faptul că expunerea prelungită a celulelor la stimuli slabi poate duce la inhibarea proceselor vitale ale plantelor.

Plantele plantate de-a lungul drumurilor sunt expuse la impacturi constante. Molizii sunt deosebit de sensibili. Ramurile lor, orientate spre drum, pe care oamenii merg adesea, circulă mașinile, sunt întotdeauna mai scurte decât crengile situate pe partea opusă.

Iritabilitatea plantelor, adică capacitatea lor de a răspunde la diferite influențe, stă la baza mișcărilor active ale plantelor, care nu sunt mai puțin diverse decât la animale.

Înainte de a trece la descrierea experimentelor care dezvăluie mecanismul mișcării plantelor, este recomandabil să vă familiarizați cu clasificarea acestor mișcări. Dacă plantele

Orez. 23 Influența acțiunii mecanice asupra creșterii plantelor

energia de respirație este cheltuită pentru implementarea mișcărilor, acestea sunt mișcări active fiziologic. Conform mecanismului de îndoire, ele sunt împărțite în creștere și turgor.

Mișcările de creștere se datorează unei schimbări în direcția de creștere a organului. Acestea sunt mișcări relativ lente, de exemplu îndoirea tulpinilor către lumină, rădăcinile către apă.

Mișcările turgenței sunt efectuate prin absorbția reversibilă a apei, compresia și întinderea celulelor motorii speciale (motorii) situate la baza organului. Acestea sunt mișcările rapide ale plantelor. Sunt caracteristice, de exemplu, plantelor insectivore, frunzelor de mimoză.

Tipurile de mișcări de creștere și turgescență vor fi luate în considerare mai detaliat mai jos pe măsură ce experimentele sunt efectuate.

Pentru implementarea mișcărilor pasive (mecanice), nu este necesară nicio cheltuială directă de energie celulară. În cele mai multe cazuri, citoplasma nu participă la mișcările mecanice. Cele mai frecvente sunt mișcările higroscopice, care sunt cauzate de deshidratare și depind de umiditatea aerului.

MIȘCĂRI HIGROSCOPICE

Mișcările higroscopice se bazează pe capacitatea membranelor celulelor vegetale de a absorbi apa și de a se umfla. Când se umflă, apa pătrunde în spațiul dintre moleculele de celuloză (celuloză) din membrană și proteinele din citoplasma celulei, ceea ce duce la o creștere semnificativă a volumului celulei.

45. Mișcarea solzilor conurilor de conifere, mușchi uscat, flori uscate

Studiați efectul temperaturii apei asupra vitezei de mișcare a solzilor de semințe ale conurilor.

Pentru experiment, aveți nevoie de 2-4 conuri uscate de pin și molid, inflorescențe uscate de acrocliniu roz sau helichrysum mare (imortelle), mușchi uscat de in cuc, un ceas.

R
uită-te la un con de pin uscat. Solzii de semințe sunt înălțați, locurile de care au fost atașate semințele sunt clar vizibile (Fig. 24).

Înmuiați jumătate din conurile de pin în apă rece, iar a doua în cald (40-50 ° C). Privește cum se mișcă cântarul. Verifica

Orez. 24. Conuri de pin.

timpul necesar pentru a se închide complet.

Scoateți mugurii din apă, scuturați-i și urmăriți cum se mișcă solzii pe măsură ce se usucă.

Marcați timpul pentru care cântarul va reveni la starea inițială, introduceți datele în tabel:

Obiectul de observare	Temperatura apei	Durată
Obiectul de observare		închideri	deschidere
conuri de pin
conuri de pin
conuri de molid
conuri de molid
inflorescență nemuritoare
inflorescență nemuritoare

Repetați experimentul cu aceleași conuri de mai multe ori. Acest lucru va permite nu numai obținerea de date mai precise, ci și verificarea reversibilității tipului de mișcare studiat.

Rezultatele experimentului ne vor permite să tragem concluzii importante:

1) Mișcarea solzilor de semințe ale conurilor se datorează pierderii și absorbției de apă de către acestea. Acest lucru este evidențiat și de dependența directă a mișcării solzilor de temperatura apei: odată cu creșterea acesteia, viteza de mișcare a moleculelor de apă crește, umflarea solzilor are loc mai rapid.

2) Pentru ca umflarea solzilor să își schimbe poziția în spațiu, structura și compoziția chimică a celulelor de pe părțile exterioare și interioare ale scalei trebuie să fie diferite. Chiar este. Membranele celulare din partea superioară a solzilor conurilor de conifere sunt mai elastice, extensibile în comparație cu celulele din partea inferioară. Prin urmare, atunci când sunt scufundate în apă, o absorb mai mult, își măresc volumul mai repede, ceea ce duce la o alungire a părții superioare și la mișcarea în jos a solzilor. În procesul de deshidratare, și celulele părții superioare pierd apă mai repede decât celulele părții inferioare, ceea ce duce la plierea în sus a solzilor.

Este interesant de observat mișcările induse de umflare ale frunzelor de in cuc sau ale altor mușchi cu frunze. La plantele vii, frunzele sunt îndreptate departe de tulpină, în timp ce la plantele uscate, sunt presate împotriva acesteia. Daca cobori tulpina uscata in apa, dupa 1-2 minute frunzele se deplaseaza dintr-o pozitie verticala in una orizontala.

Mișcările inflorescenței imortele uscate sunt foarte frumoase. Dacă inflorescența uscată este coborâtă în apă, după 1-2 minute frunzele învelișului încep să se miște și inflorescența se închide.

Sarcina. Comparați viteza de mișcare a solzelor de conuri ale diferitelor tipuri de conifere. Depinde de dimensiunea conurilor? Comparați viteza de mișcare a solzilor de conuri de pin și molid, frunze de mușchi și foliole ale involucrului inflorescenței imortelle, identificați asemănările și diferențele.

46. Mișcări higroscopice ale semințelor. Higrometru din semințele de barză

Mișcările higroscopice joacă un rol important în răspândirea semințelor diferitelor plante.

Studiați mecanismul de autogropare a semințelor de barză, mișcarea semințelor de floarea de colț de câmp pe sol.

Pentru experiment, aveți nevoie de semințele unei barze (tâlhar), floarea de colț albastră, o foaie de hârtie groasă, un ceas, o lamă de sticlă.

Barza este o plantă comună în Belarus. Și-a primit numele datorită asemănării fătului cu capul unei barze (Fig. 25).

Luați în considerare cu atenție structura fructului uscat al barzei. Lobii unui fruct matur în formă de cutie sunt prevăzuți cu o coroană lungă, răsucită spiralat în partea inferioară. Fructul este acoperit cu peri tari.

Pune o picătură de apă pe o lamă de sticlă și aruncă fructele uscate în ea. Partea inferioară răsucită în spirală începe să se relaxeze

iar fatul, care nu are suport pe sticla, face miscari de rotatie.

După îndreptarea completă a coloanei vertebrale, transferați fructele în partea uscată a paharului. Pe măsură ce se usucă, partea inferioară se învârte din nou și face ca fructele să se rotească.

Petreceți timpul experimentului, comparând viteza proceselor de desfășurare și răsucire a spiralei.

Mecanismul de mișcare a fructelor de barză este același cu solzii conurilor de conifere - diferența de higroscopicitate a celulelor awn.

Observarea mișcării unui fruct într-o picătură de apă face posibilă înțelegerea comportamentului acestuia în sol. Când fructul cade la pământ, capătul superior al corniței, îndoit în unghi drept, se lipește de tulpinile din jur și rămâne nemișcat. La răsucire și

Orez. 25. Barza.

desfacerea secțiunii spiralate, partea inferioară a fructului cu sămânța este înșurubat în pământ. Calea de întoarcere este blocată de firele de păr tari, îndoite, care acoperă fătul.

Pentru a face un higrometru primitiv, faceți o gaură într-o bucată de carton sau o placă acoperită cu hârtie albă și fixați capătul inferior al fructului în el. Pentru a calibra dispozitivul, mai întâi uscați, apoi umeziți copertina cu apă și marcați poziția extremă (Fig. 26). Este mai bine să plasați dispozitivul pe stradă, unde fluctuațiile de umiditate sunt mai pronunțate decât în interior.

Barza nu este singura plantă capabilă să îngroape singur semințele. Iarba cu pene, ovăzul sălbatic și coada vulpii au o structură și un mecanism de distribuție similar.

P Lodurile de floarea de colț (achene cu un smoc de peri duri) nu sunt capabile să se autogrope. Odată cu fluctuațiile umidității solului, perii coboară și se ridică alternativ, împingând fructele înainte.

Sarcina. Colectați semințe de floarea de colț, coada vulpii, ovăz sălbatic. Studiați-le comportamentul într-un mediu umed și uscat, comparați cu o barză.

Figura 26. Higrometru cu barză.

TROPISM

În funcție de structura organului și de acțiunea factorilor de mediu, se disting două tipuri de mișcări de creștere: tropisme și nastia.

Tropismele (din grecescul „tropos” - turn), mișcările tropicale sunt mișcări ale organelor cu simetrie radială (rădăcină, tulpină) sub influența factorilor de mediu care acționează unilateral asupra plantei. Astfel de factori pot fi lumina (fototropism), factori chimici (chemotropism), efectul gravitației terestre (geotropism), câmpul magnetic al Pământului (magnetotropism) etc.

Aceste mișcări permit plantelor să aranjeze frunzele, rădăcinile, florile într-o poziție cea mai favorabilă vieții.

47. Hidrotropismul radicular

Unul dintre cele mai interesante tipuri de mișcare este mișcarea rădăcinii spre apă (hidrotropism). Plantele terestre au o nevoie constantă de apă, așa că rădăcina crește întotdeauna în direcția în care conținutul de apă este mai mare. Hidrotropismul este inerent în primul rând rădăcinilor plantelor superioare. Se observă, de asemenea, în rizoizii de mușchi și în creșterile de ferigă.

Pentru experiment aveți nevoie de 10-20 de semințe de mazăre ciocănită (lupin, orz, secară), 2 vase Petri, puțină plastilină.

Cu o barieră de plastilină atașată strâns de fund, împărțiți zona paharului în 2 părți egale. Puneți semințele care au eclozat pe barieră, apăsându-le ușor în plastilină, astfel încât semințele să nu se miște când rădăcina crește. Rădăcinile trebuie îndreptate strict de-a lungul barierei (Fig. 27).

Aceste etape de lucru în cupele de control și experimentale sunt aceleași. Acum trebuie să creăm diverse condiții pentru hidratare. În paharul de control, umiditatea din stânga și din dreapta ar trebui să fie aceeași. Într-o cană experimentală, apa este turnată doar într-o jumătate, iar a doua rămâne uscată.

Orez. 27. Dispunerea schematică a semințelor în studiul hidrotropismului radicular.

Acoperiți ambele cești cu capace și puneți-le într-un loc cald. Monitorizați poziția rădăcinilor zilnic. Când orientarea lor devine clar vizibilă, numărați numărul de semințe ale căror rădăcini au prezentat hidrotropism pozitiv (creșterea organelor spre apă).

Observațiile privind mișcarea rădăcinii spre apă arată clar că tropismele sunt mișcări de creștere. Rădăcina crește spre apă, în timp ce rădăcina se îndoaie, dacă este necesar, de plantă.

121

substanțele chimice, zona de creștere a organului și îndoirea se formează la o anumită distanță de acesta, adică iritația se transmite de-a lungul rădăcinii (Fig. 28).

Sarcina. Conform schemei experimentale descrise mai sus, verificați capacitatea plantelor de a recunoaște nu numai apa, ci și soluțiile de săruri minerale de care planta are nevoie, de exemplu, o soluție de 0,3% de azotat de potasiu sau amoniu.

Orez. 28 Îndoirea chimiotropică a rădăcinii

48. Influența forței gravitaționale asupra creșterii tulpinii și rădăcinii

Majoritatea plantelor cresc vertical. În acest caz, rolul principal este jucat de

poziția lor față de suprafața solului și direcția razei Pământului. De aceea pe versanții munților plantele cresc în orice unghi față de sol, dar în sus. Tulpina principală are un geotropism negativ - crește în direcția opusă acțiunii gravitației pământului. Rădăcina principală, dimpotrivă, are geotropism pozitiv.

Comportamentul lăstarilor și rădăcinilor laterale este cel mai interesant: spre deosebire de rădăcina și tulpina principală, aceștia sunt capabili să crească orizontal, având geotropism intermediar. Lăstarii și rădăcinile de ordinul doi nu percep deloc acțiunea forței gravitaționale și sunt capabile să crească în orice direcție. Percepția inegală de către lăstari și rădăcini a diferitelor ordine de acțiune a gravitației pământului le permite să fie distribuite uniform în spațiu.

Pentru a ne convinge de reacția opusă a tulpinii principale și a rădăcinii principale la același efect al gravitației pământului, putem face următorul experiment.

Pentru experiment, aveți nevoie de semințe de floarea soarelui care au fost clocite, plăci de sticlă și spumă 10X10 cm, hârtie de filtru, plastilină, un pahar.

Așezați mai multe straturi de hârtie de filtru umezită pe foaia de spumă. Puneți semințele care au eclozat pe el, astfel încât capetele lor ascuțite să fie îndreptate în jos. Atașați bucăți de plastilină la colțurile plăcii. Puneți o farfurie de sticlă pe ele, apăsând ușor, pentru a fixa semințele în poziția dorită. Înfășurați mai multe straturi de hârtie de filtru umezită

hârtie și în poziție verticală (capetele ascuțite ale semințelor ar trebui să fie îndreptate în jos), așezați într-un loc cald.

Când rădăcinile ajung la 1-1,5 cm, întoarceți placa cu 90 °, astfel încât rădăcinile să fie orizontale.

Verificați-vă răsadurile zilnic. Hârtia de filtru trebuie să fie umedă.

Petreceți sincronizarea experimentului și notați timpul (în zile de la începutul experimentului) de manifestare a curbei geotropicale.

Rezultatele experimentului arată că în orice poziție a răsadului în spațiu, rădăcina principală se îndoaie întotdeauna în jos, iar tulpina - în sus. Mai mult, răspunsul organelor axiale se poate manifesta destul de rapid (1-2 ore).

Sensibilitatea geotropică a plantelor este mare, unele sunt capabile să perceapă o abatere de la poziția verticală de 1°. Manifestarea sa depinde de o combinație de condiții externe și interne. Sub influența temperaturii scăzute a aerului, geotropismul negativ al tulpinilor se poate transforma în transversal, ceea ce duce la creșterea lor orizontală.

Cum își „simte” o tulpină sau o rădăcină poziția în spațiu? La rădăcină, zona care percepe iritația geotropică este situată în capacul rădăcinii. Dacă este îndepărtat, reacția geotropică se stinge. În tulpină, forțele gravitației sunt percepute și de vârf.

Otrăvurile vindecătoare actuale ale plantelor Povestea fitoncidelor

Carte

Tokin B.P. Otrăvurile vindecătoare ale plantelor. Povestea fitoncidelor. Ed. a 3-a, rev. și suplimentar - 5 Editura din Leningrad. Universitatea, 1980.-280 p. Il.-67, bibliografie - 31 de titluri.