Tabla de Contenidos
Когато животните са изправени пред стимул от околната среда, било то залез, силен дъжд или нуждата да намерят вода и храна, нормално е да се генерират реакции, базирани на тяхното поведение. Като цяло един от отговорите на животните на тези стимули е да се преместят от мястото, където се намират. Обратно, растенията не могат да реагират по един и същи начин на едни и същи стимули от околната среда. Това е така, защото растенията са приседнали, тоест те буквално винаги са вкоренени или закотвени на едно и също място. Следователно растенията трябва да реагират на различни стимули или предизвикателства чрез своята физиология и развитие.
Тези разлики в начина на живот между растенията и животните се дължат на ключова разлика между двете групи: докато животните се движат в своята среда, растенията растат фиксирани в тяхната. Този начин на живот на растенията означава, че техният растеж се определя до голяма степен от стимулите на околната среда. По този начин един от елементите на набора от реакции на растеж, използвани от растенията за извършване на този тип „пластично“ развитие и обусловени от тяхната среда, е насочен растеж. Насоченият растеж се произвежда от своя страна чрез насочен стимул. Това явление е известно като тропизъм.
Какво представляват тропизмите
Следователно растителните тропизми са механизми, чрез които те се адаптират към промените в околната среда . По същия начин тропизмът е движение към или далеч от стимул. Стимулите, които обикновено влияят върху растежа на растенията, са четири: светлина, гравитация, вода и допир. Тропизмите обаче не трябва да се бъркат с други движения на растенията. При настични движения посоката на отговора зависи от посоката на стимулите. Настичните движения на листата на месоядните растения са добър пример. Тук тези движения се инициират от стимул, но посоката на стимула не е фактор в отговора, който се генерира в резултат на него.
Освен че трябва да реагират на обиди от околната среда (като тревопасни или патогенни атаки), растенията трябва да изследват околната среда. По този начин те търсят основните хранителни ресурси, които поддържат живота им. Следователно растенията в тяхната среда търсят предимно адекватни запаси. Вода, минерални хранителни вещества, светлина и в някои случаи физическа подкрепа са част от тях. Разпределението на доставките, необходими и търсени от растенията, варира в зависимост от времето и пространството. Ако растенията са в състояние да контролират тези променливи и, от своя страна, посоката на промените, които генерират, те ще имат по-голяма способност да изследват околната среда. Следователно тези тропизми присъстват през цялото време в растенията и са ключът към адаптивността към околната среда за тяхното оцеляване.
положителни и отрицателни тропизми
Растителните тропизми също са резултат от диференциален растеж. Този растеж възниква, когато клетките в една област на растителен орган растат по-бързо от клетките в противоположната област. Така диференцираният растеж на клетките насочва растежа на органа (листа, корен, стъбло и др.). По същия начин определя посоката на растеж на цялото растение. Някои растителни хормони, като ауксини, се считат за регулатори на диференциалния растеж на растителен орган. Тези хормони карат растението да се огъва или огъва в отговор на стимул.
Движението, което се генерира в посока на стимул, се счита за положителен тропизъм . Вместо това растежът в посока, обратна на даден стимул, е известен като отрицателен тропизъм . Други често срещани тропически реакции на растенията са гравитропизъм, фототропизъм, хидротропизъм, тигмотропизъм, термотропизъм и химотропизъм.
гравитропизъм
Деленето на растителните клетки се извършва в субапикални области, наречени зони на удължаване , и образувани от тъкани, наречени меристеми. Това клетъчно делене позволява растежа на растителните органи. Гравитацията е ендогенен и екологичен сигнал, който, придружен от други сигнали, регулира този процес на растеж. Когато коренът (коренът на растението) се удължи и семето му покълне, се образуват първичните корени. Всички корени, които се генерират от първите корени, са известни като вторични корени. Въпреки че главните корени растат срещу гравитацията, главните корени са склонни да растат с нея.
Периферните органи, от друга страна, възникват от първичните органи. Те обаче извършват бърза пренастройка, за да следват предпочитан ъгъл по отношение на вектора на гравитацията. Това е известно като ъгъл на зададената гравитационна точка (GSA). Посредством това органът поддържа своята вертикална ориентация надолу от 0 градуса. Страничният или периферен растеж, започващ от оста или първичния орган, позволява на растението да изследва по-добре средата, в която расте, така че да може ефективно да придобие ресурсите на тази среда.
Следователно всеки растителен орган реагира на гравитацията по различен начин. Следователно те растат от зададените ъгли на специфичната гравитация за всеки от органите. Тези ъгли могат да бъдат променени от развитието на растението, от действието на хормони или поради сигнали от околната среда. Въпреки това, растежът на растението с вертикална ориентация надолу от 0 градуса се дава благодарение на гравитропизма . Като цяло този тропизъм може да се разглежда като стратегия на растенията, която позволява на техните органи да имат достъп до оскъдни ресурси, както подземни, така и въздушни.
Значение на гравитропизма
Гравитропизмът е от голямо значение за растенията, тъй като насочва растежа на техните корени. Когато корените растат към силата на гравитацията, се счита, че има положителен гравитропизъм . Когато корените растат в посока, обратна на гравитацията, това се счита за отрицателен гравитропизъм . Ориентацията на кореновата и издънковата система на растението към гравитацията може да се наблюдава от етапите на поникване на разсада.
Въпреки това, ориентацията на кореновата система към привличането на гравитацията се дава благодарение на кореновата шапка, наречена шапка или pilorriza . Смята се, че статоцитите , които са специализираните клетки в капачката на корена, са отговорни за усещането на гравитацията. Тези специализирани клетки се намират и в други органи, като стъблото. Стъблото съдържа органели, наречени амилопласти . Те функционират като складове за нишесте. Едрите нишестени зърна причиняват отлагането на амилопласти в корените на растенията. Това се случва в отговор на гравитацията.
Утаяването на амилопластите кара кореновата капсула да изпраща сигнали към зоната на удължаване. Както вече споменахме, тази област е една от тези, които отговарят за растежа на корените. Дейността в тази зона причинява различен растеж и изкривяване на корена и насочва растежа в посока на гравитацията. Ако корен прави движения, които причиняват промяна в ориентацията на статоцитите, аминопластите ще се преместят, карайки статоцитите да се върнат в идеалната точка, тоест в посоката на гравитацията. С прости думи, ако семето направи завой, така че коренът да е срещу посоката на гравитацията (нагоре), то ще се извие, преориентирайки се надолу. Така тя ще расте според посоката на гравитацията.
Фототропизъм
Растенията имат способността да разграничават различните дължини на вълните на светлината. Поради това обикновено е в посока на синята светлина. Движението (тропизъм), което растението генерира в отговор на посоката на светлината, е известно като фототропизъм . Сензорните рецептори за синя светлина, които позволяват този отговор, са известни като фототропини . Въпреки че фототропните реакции обикновено не се предизвикват от червена светлина, фототропиновата система изглежда взаимодейства с фитохрома, за да подобри цялостния отговор на синята светлина. Фитохромите са сензорите за червена светлина.
Фототропизмът е често срещан при различни растения. Това може да се види в мъхове, папрати, семенни растения и дори водорасли. Този тропизъм е по-лесно да се оцени в стъблата и листата, които обикновено развиват сложни модели на дневно движение, тъй като следват слънцето през деня. Това се прави, за да се поддържа ъгълът на острието по отношение на падащата слънчева светлина. По същия начин, растеж към светлината или положителен тропизъм може да се види в различни васкуларни растения. Сред тях са покритосеменни, голосеменни и папрати.
Стъблата на тези растения растат по посока на източник на светлина. Въпреки това, фототропни реакции се наблюдават и в корените. Тези реакции са предложени, за да помогнат за ориентиране на растежа на корените по отношение на горните области на почвата, в които светлината все още може да проникне. Въпреки това, корените на растението са склонни да генерират отрицателен фототропизъм , повлиян от гравитропизма. Тоест те растат и се движат в обратна посока на светлината.
хелиотропизъм
Хелиотропизмът е вид фототропизъм, при който някои растителни органи следват пътя от изток на запад . Органите на растенията, които обикновено извършват това движение, са стъблата и цветовете. Някои хелиотропни растения също имат способността да обръщат цветята си към слънцето през нощта. С това растението гарантира, че е ориентирано по посока на слънцето, когато то се появи. Тази способност за движение може да се види при растения като слънчогледа. Това обаче се случва едва в младостта му. Когато слънчогледите узреят, те губят своята хелиотропна способност и остават насочени само в една посока, обикновено на изток.
По същия начин хелиотропизмът благоприятства растежа на растенията и повишава температурата на цветята, обърнати на изток. Този факт прави хелиотропните растения по-привлекателни за опрашителите.
хидротропизъм
Способността на корените на растенията да получават вода и минерали от почвата прави съществуването им зависимо от това. Насоченият растеж на корените спрямо градиента на влага е известен като хидротропизъм . С други думи, с този тропизъм корените на растенията растат насочено в отговор на водните концентрации. Чрез положителния хидротропизъм растенията се грижат за своето оцеляване, като се предпазват от условия на суша. Напротив, чрез отрицателен хидротропизъм растенията се освобождават от пренасищането с вода. Този тропизъм е от голямо значение за растенията от сухи биоми, тъй като те трябва да могат да реагират на ниски концентрации на вода.
Тъй като градиентите на влага се усещат в корените на растенията, клетките от страната на корена, която е най-близо до корена, растат по-бавно. Растителният хормон, известен като абцизинова киселина (ABA), играе важна роля в този процес. Този хормон помага за предизвикване на различен растеж в зоната на удължаване на корена и благодарение на това този растеж позволява на корените да растат по посока на водата.
Сега, преди корените на едно растение да покажат хидротропизъм, те първо трябва да преодолеят своите гравитационни тенденции. Тоест, корените трябва да успеят да бъдат по-малко чувствителни към гравитацията. Различни проучвания показват, че излагането на воден градиент или липсата му може да накара корените да покажат хидротропизъм над гравитропизма. В този случай броят на аминопластите в статоцитите на корените намалява. Намаляването на аминопластите в кореновите статоцити помага на корените да преодолеят силата на гравитацията и да се движат в отговор на влагата.
тигмотропизъм
Някои растения са по-чувствителни на допир от много животни, включително хората. Човешката кожа може да усети върху себе си минимално тегло от 0,002 mg. Обратно, насекомоядно растение, наречено росичка, може да открие тегло от 0,0008 mg върху себе си, докато пипалото на Sicyos може да открие тегло от 0,00025 mg. По този начин тигмотропизмът се отнася до движението на растението в отговор на стимула на допир или контакт. Това явление се нарича още хаптотропизъм .
положителен и отрицателен тигмотропизъм
Има различни видове тигмотропно поведение. Сред тях положителните и отрицателните. Положителният тигмотропизъм се среща при увивните растения, както и при тези, известни като лози. За да подобрят процеса на фотосинтеза, някои от тези растения се възползват от наличието на специализирани структури, за да се доближат до техните стимули и да се изложат повече на светлина. Тези структури са известни като пипала.
Пипалото е нишковиден придатък, който растението използва, за да се навива около твърди повърхности или структури. Сензорните епидермални клетки на повърхността на жилото се стимулират, когато жилото влезе в контакт с предмет. Тези клетки са тези, които казват на жилото да се навие. Това къдрене също е резултат от различен растеж.
Докато пипалата генерират положителен тигмотропизъм, корените на растенията могат да покажат, напротив, отрицателен. Отрицателният тигмотропизъм се появява , когато корените се простират през почвата, растат в обратна посока на обекта, който причинява стимула на жилото. Растежът на корените е силно повлиян от гравитацията, така че те са склонни да растат надолу. Въпреки това, когато корените влязат в контакт с предмет, те могат да променят посоката на растежа си. Това се случва в отговор на стимула, който е контакт.
Термотропизъм и химотропизъм
Два други вида тропизми, представляващи интерес, са термотропизъм и хемотропизъм. Термотропизмът е движение или растеж на растение в отговор на промени в температурата. По този начин може да възникне положителен или отрицателен термотропизъм и това се случва в зависимост от температурните диапазони на средата, в която се намира растението. От своя страна хемотропизмът е растежът или движението на растението в отговор на компонентите или химичните вещества на околната среда.
Корените на растенията са доста хемотропни органи, тъй като те могат да реагират положително или отрицателно на присъствието на определени химични вещества, присъстващи в почвата. Химотропизмът, присъстващ в корените, помага на растението да подобри растежа и развитието си чрез ресурсите, извлечени от почвата.
Пример за положителен хемотропизъм възниква по време на опрашването на растенията. Когато поленово зърно попадне върху женската репродуктивна структура, наречена стигма , поленовото зърно покълва. По този начин се образува поленова тръба. По този начин растежът на поленовата тръба се насочва към яйчника на растението благодарение на освобождаването на химически сигнали, които идват от него.
Източници
- Atamian, Hagop S., et al. „Циркадна регулация на хелиотропизма на слънчогледа, ориентацията на цветята и посещенията на опрашител“. Наука, Американска асоциация за напредък на науката, 5 авг. 2016, science.sciencemag.org/content/353/6299/587.full.
- Chen, Rujin и др. „Гравитропизъм при висшите растения“. Физиология на растенията, кн. 120(2), 1999, стр. 343-350., doi:10.1104/pp.120.2.343.
- Дитрих, Даниела и др. „Кореновият хидротропизъм се контролира чрез специфичен за кората механизъм на растеж.“ Природни растения, том. 3 (2017): 17057. Nature.com. Мрежа. 27 февр 2018 г.
- Eape, D. Barroso, L и др. (2005). Хидротропизъм: реакциите на растежа на корените към водата. Серия от абиотичен стрес| Том 10 (1), (Страници 44-50).
- Esmon, C. Alex, et al. „Растителни тропизми: осигуряване на силата на движение на сезилен организъм“. Международен журнал за биология на развитието, том. 49, 2005, стр. 665-674., doi:10.1387/ijdb.052028ce.
- Гилрой, С. (2008). Растителни тропизми. Том 18 (7).
- Stowe-Evans, Емили Л. и др. „NPH4, условен модулатор на зависимите от ауксин диференциални реакции на растеж в Arabidopsis“. Физиология на растенията, кн. 118 (4), 1998, стр. 1265-1275., doi:10.1104/pp.118.4.1265.
- Су, Ши-Хен. Гибс, Н. и др. (2017). Молекулярни механизми на коренов гравитропизъм. Том 27 (17).
- Такахаши, Нобуюки и др. „Хидротропизмът взаимодейства с гравитропизма чрез разграждане на амилопласти в корените на разсад от Arabidopsis и репички“. Физиология на растенията, кн. 132 (2), 2003, стр. 805-810., doi:10.1104/pp.018853.
