Раздражимость — это общебиологическая способность клеток и организмов реагировать (отвечать) на влияние факторов внешней среды. Важнейшим элементом в процессе раздражимости являютсярецепторы. Рецепторные клетки называют биологическими датчиками или преобразователями, так как они превращают энергию давления, света, химические и другие факторы в электрические импульсы. У растений рецепторы не такие дифференцированные, как у животных. Ими являются эктодесмы, крахмальные статолиты, чувствительные волоски и др.

Основными формами проявления раздражимости организмов являются разного типа двигательные реакции, которые осуществляются целым организмом или отдельными его частями. Наиболее распространенными двигательными реакциями живых организмов на изменение условий среды являются таксисы, а у растений (кроме таксисов) — тропизмы, настии, нутации и автономные движения.

Таксисы — это движение организма, проявляющееся в пространственном перемещении егоОтносительно раздражителя (амеба, инфузория). Если движение организма осуществляется в направлении действующего фактора, то такой таксис называется положительным; а отрицательным, когда движение происходит в противоположном направлении.

Классифицируют таксисы в зависимости от вида раздражителя. Реакция на действие: света —фототаксис, химических соединений — хемотаксис, температуры — термотаксис. Примером положительного фототаксиса является ориентированное движение жгутиковых одноклеточных водорослей (хламидомонада) к зоне оптимального освещения в аквариуме или водоеме, целесообразная ориентация хлоропластов в клетках мезофилла листа; хемотаксиса — скопление бактериальных клеток возле отмершей клетки инфузории, движение лейко-цитов к бактерии и т. д.

Тропизмы — это двигательная реакция органов и частей растений на одностороннее влияние фактора окружающей среды (света, силы притяжения, воды, химических веществ и т. д.).

В зависимости от растительного организма тропизмы могут быть положительными, когда из-за неравномерного роста орган или часть растения изгибается в сторону действующего фактора и отрицательным, когда процессы роста вызывают отклонения органа в противоположную сторону. У растений лучше всего выражен геотропизм — реакция отдельных его органов на одностороннее воздействие силы земного притяжения.

Различают три типа геотропизма: положительный — когда орган растет вертикально вниз, отрицательный — когда направление движения противоположное, и поперечный, или диагеотропизм, когда орган старается занять горизонтальное положение. Главные стержневые корни имеют, как правило, положительный геотропизм; ветви первого порядка древесных растений, черешки многих листьев — отрицательный; многие корневища, боковые корни — поперечный.

Фототропизмы — это ростовые движения растений в ответ на одностороннее воздействие света. При одностороннем воздействии света (на поляне, около строений, в комнате и т. п.) фототропизм отдельных побегов или даже всей надземной части проявляется особенно четко. Растения как бы тянутся к свету (растения на подоконнике, соцветия подсолнуха, листья на побегах).

Одностороннее влияние на растущие органы могут оказывать и другие физические и химические факторы. Соответственно этому различают еще хемотропизмы, гидротропизмы, термотропизмы, магнитотропизмы (т. е. классификация тропизмов зависит от источника раздражения).

Настии. К настическим принадлежат движения, которые являются ответной реакцией органов или частей растений на действие раздражителей, которые не имеют определенного направления, а влияют диффузно и равномерно с разных сторон. Именно поэтому установить какой-либо односторонний фактор двигательной реакции невозможно.

Эпинастии — когда изгиб органа (чаще листа) происходит вниз. Это может быть связано с ускорением роста или тургорного растяжения верхней стороны черешка (опускание листочков мимозы, вики, акации белой).

Гипонастии — изгиб органа за счет ускоренного роста или растяжения клеток нижней стороны черешка и центральной жилки (поднятие листовых пластинок на ночь вверх у лебеды, табака).

Никтинастии — двигательные реакции, вызванные наступлением темноты, так называемый сон у растений (закрывание цветков, опускание на ночь соцветий у моркови).

Фотонастии — раскрывание лепестков цветков при усилении освещения (соцветия цикория, одуванчика, картофеля).

Термонастии — раскрывание лепестков при повышении температуры (тюльпан, мать-и-мачеха, мак огородный).

Сейсмонастии — движение органов растений, которые являются ответом на удар или сотрясение (мимоза, кисличка, портулак).

Нутации. Под нутациями понимают способность растений к круговым или маятниковым движениямза счет периодически повторяющися изменений величин тургорного давления и интенсивности роста противоположных сторон определенного органа. Лучше всего это выражено у верхушек и усиков вьющихся растений. У вьющихся растений верхушка во время роста делает равномерные нутационные движения и при контакте с опорой начинает обвиватхься вокруг нее (хмель, тыква, горох, фасоль).

1. Как растения отвечают на раздражение?

Раздражение — это внешнее или внутреннее влияние, которое служит причиной движения растения. Факторы, которые осуществляют такое влияние, называют раз-дражителями (свет, прикосновение и т. п.). Эти раздражения во многих случаях вы-зывают возбуждение в клетках, которые проявляются в повышении их деятельнос-ти, следствием чего могут быть деление и рост клеток, изменение давления внутри клеток, которые и обусловливают движения растений. Например, у насекомоядного растения росянки круглолистной, которая растет на сфагновых болотах и торфяни-ках, на листьях есть липкие волоски, на кончиках которых блестят прозрачные кап-ли жидкости, привлекающие мелких насекомых. Как только насекомое затрагивает эти волоски, оно прилипает к каплям густой слизи и, стараясь освободиться, раздра-жает другие волоски. Механическое раздражение приводит к возникновению воз-буждения в листе, которое вызывает загибание его краёв вовнутрь. Лист, осуществ-ляя сократительные движения, медленно обвёртывает со всех сторон свою жертву и переваривает её с помощью веществ, которые выделяют другие волоски.

2. Какое значение имеют ростовые движения растений?

Ростовые движения — это активные движения растений, связанные с процессами роста. Эти движения у большинства растений охватывают лишь отдельные органы — корень, по-бег, цветок. Ростовые движения — результат быстрого роста клеток с какой-либо одной стороны органа иод действием факторов среды. Причина ростовых движений у растений — изменение освещенности и температуры в тече-ние суток. Ростовые движения разделяют на тропизмы и настии. Тропизмы — это ростовые движения в направлении, определяемом односторонним влиянием определенного факто-ра среды. Эти движения могут быть направлены в сторону раздражителя (движение корзинок подсолнечника в сторону солнца и т. п.), или от него (рост корней плюща в направлении, противоположном свету). В резуль-тате таких движений растение занимает в пространстве наиболее выгодное по-ложение и избегает всего опасного для его жизни. Настии — это ростовые дви-жения в направлении, которое определяется внутренними факторами, а внешние влияния лишь предопределяют их возникновение. Они обусловливаются неравно-мерным ростом нижней и верхней стороны листа, лепестка. Их можно наблю-дать в течение суток, когда свет периодически сменяется тьмой. У некоторых растений цветки раскрываются утром, а на ночь закрываются. Корзинки одуванчика, цветки водяной лилии на ночь закрываются, а утром раскрываются. А у маттиолы и табака душистого цветки закрываются днём, а раскрываются ночью.

3. Какое значение имеют сократительные движения у растений? Материал с сайта

Активность растений, которые ведут прикреплённый образ жизни, может быть связана не только с ростовыми, но и с сократительными движениями. Сократитель-ные движения — это активные движения растений, которые вызываются измене-нием давления внутри определённых групп клеток, вследствие чего изменяются их размеры. Примером таких движении являются опускания листочков мимозы стыдливой при прикосновение к ним, раскрытие цветков тюльпана при перенесении из холода в тепло, и т. п. Бобовые (фасоль, клевер и т. и.) в листьях имеют особые листовые подушечки, которые образуются у основания черешка или ли-сточка, где содержатся большие клетки. Быстрое изменение давления в верхних и нижних клетках вследствие перемещения воды приводит к тому, что листовая подушечка работает как шарнир, с помощью которого листочки то опускаются, то поднимаются. Итак, ростовые и сократительные движения являются основ-ными активными реакциями растений в ответ на раздражение факторов среды.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

• відповідь рослин на подразнення реферат
• Ростовые движения (тропизмы и настии) и их значение в жизни растений
• реакция растений на внешних раздражителей
• реакция растений на факторы среды
• сообщение на тему:ответ растений на раздражение

Раздражимость - это универсальное свойство всего живого реагировать на воздействия среды.

Из учебника

§42. РАЗДРАЖИМОСТЬ ЖИВОТНЫХ

Основные понятия: РАЗДРАЖИМОСТЬ ЖИВОТНЫХ. ОРГАНЫ ЧУВСТВ

Вспомните! Что такое раздражимость?

Подумайте

Наличие раздражимости у растений доказывают с помощью исследования, что демонстрирует ростовые движения корня и побега в проростка бобов. Это связано с тем, что побег реагирует ростом на свет, а корень воспринимает силу земного притяжения и растет вниз. А как убедиться в наличии раздражимости у животных?

I л. 167. Ростовые движения растения

Какие особенности раздражимости животных?

Раздражимость у животных проявляется в способности отвечать на воздействия среды своей активной деятельностью. Например, на утренний восход солнца птицы просыпаются и начинают петь, или прикосновение к улитке виноградного заставляет его прятаться в перепашку. В этих примерах свет или прикосновение будут раздражителями, процесс действия этой силы - раздражением, а ответные птиц или улитки на действие факторов - биологической реакцией. Раздражителями для животных могут быть свет, механические воздействия, температура, солевой состав воды, пища, влажность, вода, звуки, химические вещества и много других факторов.

I л. 168. Зяблик - один из самых распространенных певчих птиц

Признаком раздражимости на уровне клеток есть положительный электрический заряд на поверхности клетки отрицательный заряд внутри клетки. Эта разница зарядов может изменяться под влиянием действия разных факторов, что и является началом внутриклеточных процессов. Изменения клеточного обмена веществ обусловливают ответную реакцию клетки на воздействие фактора. Раздражимость характерна и для цитоплазмы клеток, которая способна воспринимать воздействия среды и реагировать на них возникновением или прекращением движения. У многоклеточных животных в осуществлении раздражимости участвуют ткани, которым свойственна возбудимость. Это нервная, мышечная и отдельные виды эпителиальной. Проведение возбуждения для обеспечения движений, выделение секретов связано с такими органами, как нервы, спинной и головной мозг, мышцы, железы секреции. В формировании реагирования животного на воздействия среды определяющее значение имеют нервная и эндокринная системы.

Следовательно, РАЗДРАЖИМОСТЬ ЖИВОТНЫХ - способность переходить из состояния покоя в деятельное состояние в ответ на действие факторов среды, реализуемая на разных уровнях их организации.

Какие формы раздражимости у животных?

Биологические ответной реакции животных на воздействия среды проявляются в виде таксисів и рефлексов. В отличие от ростовых или гигроскопических движений растений и грибов, у животных эти реакции являются двигательными.

Таксиси - двигательная реакция в ответ на направленное воздействие фактора, осуществляется клетками или организмами. Например, выбрасывание нити, из стрекательной клетки гидры при прикосновении к чувствительному вырасту является механотаксисом, а движение амебоцитів к питательных веществ или от вредных веществ является положительным или отрицательным хемотаксисом. Таксиси обеспечивают пространственную ориентацию движений животных на действие благоприятных или неблагоприятных раздражителей.

Рефлексы - двигательная реакция организма на определенный пусковой раздражитель, осуществляемая при обязательном участии нервной системы. Впервые рефлексы как формы раздражимости появляются у кишечнополостных в связи с возникновением у них диффузной нервной системы. Рефлексы могут быть врожденными безусловными (сжатие тела гидры в комочек после механического воздействия) или приобретенными условными (пищевые рефлексы рыб, которые формируются при кормлении в одно и то же время).

Ил. 169. Таксиси амебоцитів

I л. 170. Безусловный защитный рефлекс гидры

Таксиси и рефлексы являются постоянными составляющими в поведении животных. Если рефлексы обусловливают возникновение и протекание биологической реакции животного, то таксиси обеспечивают ее направленность. Например, появление чайки с кормом включает реакцию птенцов (безусловный пищевой рефлекс), а красное пятно на ее клюве - направляет реакцию этих птенцов на ее клюв (положительный фототаксис).

Итак, биологическими реакциями животных на воздействие факторов является взаимосвязь таксисів и рефлексов.

Ил. 171. Формы раздражимости у птенцов крачек

Какое знамение органов чувств для организма животных?

ОРГАНЫ ЧУВСТВ - это анатомические образования организма животных, воспринимающие информацию из внешней или внутренней среды. Эта информация поступает в виде воздействий звука, света, химических веществ и является важной для включения и выключения различных биологических реакций.

Основными органами чувств у животных органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Для подвижных животных большое значение имеют органы равновесия. У отдельных групп животных могут быть специфические органы чувств, связанные с их образом жизни. Так, у рыб есть боковая линия, в ямкоголових змей - органы восприятия тепловых лучей, у дельфинов и кашалотов - органы восприятия отраженных звуков.

Какое же значение органов чувств для животных?

Отличать свет от тьмы позволяют самые примитивные органы зрения, которыми являются светочувствительные глазки (медузы, плоские вольноживущие черви). Различать силу и направление света, улавливать перемещения объектов позволяют простые глаза (пауки). Сложные глаза насекомых, головоногих моллюсков и позвоночных животных. Такие глаза уже различают форму, объем и цвет объектов. Благодаря органам зрения животные ориентируются в среде, успешно добывают пищу в светлое время суток и защищаются от врагов.

Звук - колебания воздушной или водной среды или твердого субстрата - играет в жизни животных двойную роль. С одной стороны, это сигнал об опасности, а с другой - это способ общения. Звукосприймальні органы есть уже в медуз. Они воспринимают низкочастотные колебания и позволят « предусматривать» бурю. Восприятие и воспроизведение звуков хорошо развиты у членистоногих, в частности насекомых. их органы слуха могут быть размещены на ногах, брюшке, усиках. Наибольшее значение орган слуха имеет для наземных позвоночных, поэтому в них наблюдается затруднена слуховая система: у амфибий появляется барабанная перепонка, у рептилий - наружный слуховой проход, у птиц и некоторых млекопитающих - наружное ухо, у млекопитающих - уже есть все три слуховые косточки.

Чувствительность к химическим раздражителям является одним из древнейших видов чувств. Ее в животных обеспечивают органы обоняния и вкуса, которые играют важную роль в поисках пищи, особей другого пола, распознавании особей своего вида, избегании хищников и вредных воздействий. Среди наземных беспозвоночных наибольшего развития органы химического чувства достигли в членистоногих, особенно у насекомых, а среди позвоночных - у млекопитающих.

Механические воздействия среды (прикосновение, давление, вибрация) в беспозвоночных воспринимают чувствительные творения покровов в виде ресничек, волосков, усиков, а е позвоночных - рецепторы кожи.

Следовательно, информация среды является очень разнообразной, поэтому разнообразны и органы чувств у животных.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Лабораторное исследование

ОРГАНЫ ЧУВСТВ ЖИВОТНЫХ

Цель: закрепить знания об органах чувств животных; формировать умение характеризовать органы чувств различных групп животных на примере конкретных представителей.

Оборудование: рисунки, коллекции насекомых, влажные препараты рака и рыб.

Ход работы

1. Рассмотрите тело речного рака и определите название, особенности и расположение органов зрения, осязания, обоняния и вкуса.

2. Рассмотрите тело майского жука и определите название, особенности и расположение органов зрения, осязания, обоняния и вкуса.

3. Рассмотрите тело окуня речного и определите название, особенности и расположение органов зрения, обоняния, вкуса и боковой линии.

4. Наполните таблицу.

Название органов чувств	Рак речной	Хрущ майский	Окунь речной
Органы зрения
Органы обоняния
Органы вкуса
Органы осязания

5. Сформулируйте вывод.

Учимся познавать

Мини-проект « КАК ВИДЯТ ЖИВОТНЫЕ?»

На протяжении веков люди даже не догадывались, как видят мир животные. Но сегодня наука дает нам возможность заглянуть в удивительный мир разнообразия органов зрения животных. Воспользуйтесь правилом-ориентиром (см. приложение) создание мини-проекта и на примере предложенных шести животных (кот, лошадь, стрекоза, голубь, обезьяна, змея) или животных, которых Вы выберете самостоятельно, опишите возможности органов зрения животных.

РЕЗУЛЬТАТ

	Вопросы для самоконтроля
	1. Что такое раздражимость? 2. Каково значение раздражимости? 3. Назовите основные формы раздражимости у животных. 4. Приведите пример таксисів и рефлексов животных. 5. Что такое органы чувств? 6. Назовите основные органы чувств животных.
	7. Какие особенности раздражимости животных? 8. Какие формы раздражимости у животных? 9. Каково значение органов чувств для организма животных?
10-12	10. Дайте характеристику органов чувств разных групп животных, использовав конкретных представителей.

Раздражимость – это свойство всего живого реагировать на внешние воздействия изменением структуры и функций. Все клетки и ткани обладают раздражимостью.

Раздражители – это факторы среды, способные вызывать ответную реакцию живого образования.

Раздражение – это процесс воздействия раздражителя на организм. В процессе эволюции образовались ткани, обладающие высоким уровнем раздражимости и активно участвующие в приспособительных реакциях. Их называют возбудимыми тканями. К ним относят нервную, мышечную и железистые ткани.

Возбудимость – это способность высокоорганизованных тканей (нервной, мышечной, железистой) реагировать на раздражение изменением физиологических свойств и генерации процесса возбуждения. Наиболее высокой возбудимостью обладает нервная система, затем мышечная ткань и наконец железистые клетки.

Раздражители бывают внешними и внутренними. Внешние делят на:

физические (механические, термические, лучевые, звуковые раздражения)

химические (кислоты, щелочи, яды, лекарственные вещ-ва)

биологические (вирусы, различные микроорганизмы)

К внутренним раздражителям относят вещ-ва, образующиеся в самом организме (гормоны, биологически-активные вещ-ва).

По биологическому значению раздражители делят на адекватные и неадекватные. К адекватным относятся раздражители, воздействующие в естественных условиях на возбудимые системы, например: свет для органа зрения; звук для органа слуха; запах для обоняния.

Неадекватный раз-ль. Чтобы вызвать возбуждение неадекватный раз-ль должен быть во много раз сильнее, чем адекватный для воспринимающего аппарата. Возбуждение представляет собой совокупность физико-химических процессов в ткани.

7. Потенциал покоя потенциал действия. Локальный ответ.

Потенциал покоя.

Когда клетка или волокно находится в состоянии покоя, ее внутренний потенциал (мембранный потенциал) варьирует от -50 до -90 милливольт и условно принимается за ноль. Наличие этого потенциала обусловлено неравенством концентраций ионов Na + ,K + ,Cl - ,Ca 2+ внутри и вне клетки, а также различной проницаемостью мембран для этих ионов. Внутри клетки калия в 30-50 раз больше, чем снаружи. При этом проницаемость мембраны невозбужденной клетки для ионов калия в 25 раз выше, чем для ионов натрия. Поэтому калий выходит из клетки наружу. В этаже время анионы цитоплазмы клетки особенно наружные хуже проходят через мембрану, концентрируются у ее поверхности, создавая «―» потенциал. Вышедшие из клетки ионы калия удерживаются у наружной поверхности мембраны электростатическим противоположным зарядом.

Это разность потенциала называется мембранным потенциалом или потенциалом покоя. Со временем при такой ситуации большинство ионов калия могли бы выйти за пределы клетки и разность концентраций их снаружи и внутри выровнялась бы, но этого не происходит, т. к. в клетке сущ-ет натрий калиевый насос. Благодаря которому осуществляется обратное поступление калия из тканевой жидкости в клетку и выделение ионов натрия против градиента концентрации (а натрия больше снаружи клетки)

Потенциал действия

Если на нервное или мышечное волокно действует раз-ль, то проницаемость мембраны тут же изменяется. Она увеличивается для ионов натрия, т. к. концентрация натрия в тканевой жидкости выше, то ионы устремляются в кислоту, уменьшая до нуля мембранный потенциал. На некоторое время возникает разность потенциалов с обратным знаком (реверсия мембранного потенциала).

а) фаза деполяризации

б) фаза реполяризации

в) фаза следовой реполяризации (потенциал)

Изменение проницаемости мембраны для Na+ продолжается недолго. Она начинает повышаться для K+ и снижается для Na+. Это соответствует фазе реполяризации. Нисходящая часть кривой соответствует следовому потенциалу и отражает восстановительные процессы наступающие после раздражения.

Амплитуда и характер временных изменений потенциала действия (пд) мало зависит от силы раз-ля. Важно чтобы это сила была определенной критической величины, которая называется раздражения или реобазой. Возникнув в месте раздражения потенциал действия распространяется по нервному или мышечному волокну, не изменяя своей амплитуды. Наличие порога раздражения и независимость амплитуды потенциала действия от силы стимула называется законом «все» или «ничего». Кроме силы раздражения важно и время действия его. Слишком короткое время действия раз-ля не приводит к возбуждению. Методически ее трудно определить. Поэтому исследователем Лапина введен термин «хронопсия». Это минимальное время необходимое для того, чтобы вызвать возбуждение ткани при силе раз-ля равной двум реобазам.

Возникновению потенциала действия предшествует в точке раздражения мышцы или нерва активные под пороговые изменения мембранного потенциала. Они проявляются в форме локального (местного) ответа .

Для локального ответа характерны:

зависимость от силы раздражения

нарастание постепенно величины ответа.

нераспространение по нервному волокну.

Первые признаки локального ответа обнаруживаются при действии стимулов составляющих 50-70% пороговой величины. Локальный ответ как и потенциал действия обусловлен повышением натриевой проницаемости. Однако это повышение было недостаточно, чтобы вызвать потенциал действия.

Потенциал действия возникает когда деполяризация мембраны достигнет критического уровня. Но локальный ответ важен. Он подготавливает ткани к последующим воздействиям.

Проведение возбуждения по нервным и мышечным волокнам. Фазовый характер изменений возбудимости нервных волокон.

Проведение возбуждения

Возбуждение распространяется по нервным и мышечным волокнам вследствие образования в них потенциала действия и местных электрических токов. Если в каком-либо участке нервного волокна вследствие действия раз-ля зарождается потенциал действия, то мембрана в этом участке будет заряжена «+». Соседний невозбужденный участок «―».

Возникает местный ток, который деполяризует мембрану и способствует возникновению в этом участке потенциала действия. Т. о. происходит распространение возбуждения по волокну.

В естественных условиях возбуждение по волокну распространяется в виде прерывистых импульсов определенной частоты. Это связано с тем, что после каждого импульса нервное волокно на короткий промежуток времени становится невозбудимым. Изменение возбудимости исследуют при помощи 2-х раздражителей, действующих с определенным интервалом.

Установлены следующие изменения возбудимости.

Рисунок Во время локально ответа возбудимость повышена. В фазу деполяризации отмечается полная не возбудимость нерва. Это так называемая абсолютная рефрактерная фаза. Продолжительность этой фазы для нервных волокон 0,2-0,4 млс, у мышц 2,5-4 млс. Затем следует фаза относительной рефрактерности. Она соответствует фазе реполяризации.

Нервное и мышечное волокно отвечает возбуждением на сильные раздражения. Длиться фаза дольше, чем фаза относительной рефрак. и составляет 1,2 млс.

У одной и той же ткани длительность рефрактерности изменяется особенно при функциональных нарушениях НС или во время заболевания.

В фазу следового потенциала развивается фаза экзальтации или супернормальная фаза, т. е. возникает сильный ответ на действия любого раз-ля. Длиться в нервных волокнах 12-30 млс, в мышцах 50 млс и более.

"

РАЗДРАЖИМОСТЬ РАСТЕНИЙ

Чтоже такое раздражимость? Это способ­ность организма воспринимать воздействия внешней и внутренней среды и реагировать изменением процессов жизнедеятельности.

Спектр внешних воздействий, восприни­маемых растением, широк - свет, температура, сила тяжести, химический состав окружающей среды, магнитное поле Земли, механические и электрические раздражения.

У растений так же, как и у животных воспри­ятие раздражения и ответная реакция, напри­мер двигательная, пространственно разоб­щены. Передача раздражения (проведение возбуждения) может осуществляться путем возникновения и распространения по растению электрического потенциала, т. н. потенциала действия.

В существовании электричества у расте­ний можно убедиться на довольно простых опытах.

42. Обнаружение токов повреждения в разрезанном яблоке

Так называемые токи повреждения были впервые обнаружены в конце XVIII в. италь­янским ученым Луиджи Гальвани у животных организмов. Если разрезать отпрепарированную мышцу лягушки поперек волокон и подвести электроды гальванометра к срезу и продольной неповрежденной поверхности, гальванометр зафиксирует разность потенциа­лов около 0,1 В

Первые доказательства существования аналогичных процессов у растений были полу­чены спустя почти 100 лет, когда по аналогии стали измерять токи повреждения на разных растительных тканях. Срезы листьев, стебля, репродуктивных органов, клубней всегда ока­зывались заряженными отрицательно по отно­шению к здоровой ткани.

Итак, вернитесь в 1912 г. и повторите опыт с измерением потенциалов надрезанного яб­лока. Для опыта, кроме яблока, нужен галь­ванометр, способный измерить разность потен­циалов около 0,1 В.

Яблоко разрежьте пополам, удалите сердце­вину. Если оба электрода, отведенных к галь­ванометру, приложить к наружной стороне яблока (кожуре), гальванометр не зафикси­рует разности потенциалов. Один электрод перенесите во внутреннюю часть мякоти, и гальванометр отметит появление тока повреж­дения.

Кроме яблока, можно измерить токи по­вреждения, достигающие 50-70мВ, у сре­занных стеблей, черешков, листьев.

Как показали более поздние исследования, средняя скорость тока повреждения в стебле и черешке составляет около 15-18 см/мин.

В неповрежденных органах биотоки тоже постоянно существуют, но для их измерения нужна высокочувствительная аппаратура.

Установлено, что ткань листа заряжена электроотрицательно по отношению к цент­ральной жилке, верхушка побега заряжена положительно по отношению к основанию, листовая пластинка - положительно по отно­шению к черешку. Если стебель положить горизонтально, то под действием силы земно­го тяготения нижняя часть его становится более электроположительной по отношению к верхней.

Наличие биоэлектрических потенциалов характерно для любой клетки. Разность потен­циалов между вакуолью клетки и наружной сре­дой составляет около 0,15 В. Только в 1 см 2 листа может содержаться 2-4 млн клеток, и каждая - маленькая электростанция.

Решающую роль в возникновении расти­тельного, как впрочем и животного, электри­чества играют

мембраны клетки. Проницаемость их для катионов и анионов в направ­лении из клетки и в клетку не одинакова. Уста­новлено, что если концентрация какого-либо электролита с одной стороны мембраны в 10 раз выше, чем с другой, то на мембране возни­кает разность потенциалов 0,058 В.

Под действием различных раздражителей проницаемость мембран меняется. Это при­водит к изменению величины биопотенциалов и возникновению токов действия. Возбуждение, вызванное раздражителем, может передаваться по растению от корней к листьям, регулируя, например, работу устьиц, скорость фотосинтеза. При смене освещения, изменении температуры воздуха токи действия могут передаваться и в противоположном направлении - от листьев к корням, что приводит к изменению актив­ности работы корня.

Интересно, что вверх по растению биотоки распространяются в 2,5 раза быстрее, чем вниз.

С наибольшей скоростью возбуждение у растений идет по проводящим пучкам, а в них - по клеткам-спутницам ситовидных трубок. Ско­рость распространения потенциала действия (электрических импульсов) по растению у различных видов не одинакова. Быстрее всех реагируют насекомоядные растения и мимо­за-2-12 см/с. У других видов растений эта скорость значительно ниже - около 25 см/мин.

43. Опыт с зеленой горошиной

Этот опыт впервые был поставлен крупней­шим исследователем проблемы раздражимо­сти растений

индийским ученым Д. Ч. Босом. Он показывает, что резкое повышение температуры вызывает в семенах появление токов действия Для опыта нужны несколько зеленых (несозревших) семян гороха посев­ного, бобов, фасоли, гальванометр, препаровальная игла, спиртовка.

Соедините внешнюю и внутреннюю части зеленой горошины с гальванометром. Очень осторожно в бюксе нагрейте горошину (не повреждая) приблизительно до 60°С.

При повышении температуры клеток галь­ванометр регистрирует разность потенциалов до 0,1-2 В. Вот что отметил по поводу этих результатов сам Д. Ч. Бос: если собрать 500 пар половинок горошин в определенном поряд­ке в серии, то суммарное электрическое напря­жение составит 500 В, что вполне достаточно для казни на электрическом стуле.

Самыми чувствительными у растений явля­ются клетки точек роста, находящиеся на верхушках побегов и корней. Многочисленные побеги, обильно ветвящиеся и быстро нараста­ющие в длину кончики корней как бы ощупы­вают пространство и передают информацию о нем в глубь растения. Доказано, что растения воспринимают прикосновение к листу, реаги­руя на него изменением биопотенциалов, перемещением электрических импульсов, из­менением скорости и направления передвиже­ния гормонов. Например, кончик корня реа­гирует более чем на 50 механических, физи­ческих, биологических факторов и всякий раз при этом выбирает наиболее оптимальную програму для роста.

Убедиться в том, что растение реагирует на прикосновения, особенно частые, надоедливые, можно на следующем опыте.

44. Стоит ли трогать растения без надобности

Познакомьтесь с тигмонастиями - дви­гательными реакциями растений, вызван­ными прикосновениями.

Для опыта в 2 горшка высадите по одно­му растению, желательно без опущения на листьях (бобы, фасоль). После появления 1-2 листьев начинайте воздействие: листья одного растения слегка потрите между большим и указательным пальцем 30-40 раз ежедневно в течение 2 недель.

К концу второй недели различия будут видны отчетливо: растение, подвергавшееся механическому раздражению, отстает в росте (рис. 23).

Результаты опыта свидетельствуют, что длительное воздействие на клетки слабыми раздражителями может привести к торможе­нию процессов жизнедеятельности растений.

Постоянным воздействиям подвергаются растения, высаженные вдоль дорог. Особенно чувствительны ели. Их ветви, обращенные к дороге, по которой часто ходят люди, ездят машины, всегда короче ветвей, расположенных на противоположной стороне

Раздражимость растений, т. е. их способ­ность реагировать на разные воздействия, лежит в основе активных движений у расте­ний, которые не менее разнообразны, чем у животных.

Перед тем как приступить к описанию опытов, раскрывающих механизм движения растений, целесообразно ознакомиться с клас­сификацией этих движений. Если растения

Рис. 23 Влияние на рост растений механического воздействия

на осуществление движений затрачивают энер­гию дыхания, это физиологически активные движения. По механизму изгиба они подраз­деляются на ростовые и тургорные.

Ростовые движения обусловлены измене­нием направления роста органа. Это сравни­тельно медленные движения, например из­гибы стеблей к свету, корней к воде.

Тургорные движения осуществляются пу­тем обратимого поглощения воды, сжатия и растяжения специальных двигательных (мо­торных) клеток, расположенных у основания органа. Это быстрые движения растений. Они свойственны, например, насекомоядным ра­стениям, листьям мимозы.

Более подробно типы ростовых и тургорных движений будут рассмотрены ниже по мере выполнения опытов.

Для осуществления пассивных (механиче­ских) движений прямых затрат энергии клетки не требуется. В механических движениях в большинстве случаев цитоплазма не участ­вует. Наиболее распространены, гигроско­пические движения, которые вызываются обезвоживанием и зависят от влажности воздуха.

ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ

В основе гигроскопических движений лежит способность оболочек растительных клеток к поглощению воды и набуханию. При набу­хании вода поступает в пространство между молекулами клетчатки (целлюлозы) в обо­лочке и белка в цитоплазме клетки, что при­водит к значительному увеличению объема клетки.

45. Движения чешуи шишек хвойных, сухого мха, сухоцветов

Изучите влияние температуры воды на ско­рость движения семенных чешуи шишек.

Для опыта нужны по 2-4 сухие шишки сос­ны и ели, высушенные соцветия акроклиниума розового или гелихризума большого (бессмерт­ники), сухоймох кукушкин лен, часы.

Р
ассмотрите сухую шишку сосны. Се­менные чешуи подняты, хорошо видны ме­ста, к которым были прикреплены семена (рис. 24).

Опустите половину шишек сосны в холод­ную воду, а вторую - в теплую (40-50 °С). Наблюдайте за движением чешуи. Отметьте

Рис. 24. Шишки сосны.

время, которое потребовалось для полного их смыкания.

Достаньте шишки из воды, стряхните и проследите за движением чешуи в процессе высыхания.

Отметьте время, за которое чешуи вернутся в исходное состояние, занесите данные в таблицу:

Объект наблюдения	Температура воды		Продолжительность
			смыкания	размыкания
Шишки сосны
Шишки сосны
Шишки ели
Шишки ели
Соцветие бессмертника
Соцветие бессмертника

Повторите опыт с теми же шишками не­сколько раз. Это позволит не только получить более точные данные, но и убедиться в обрати­мости изучаемого вида движений.

Результаты опыта позволят сделать важ­ные выводы:

1) Движение семенных чешуи шишек обус­ловлено потерей и поглощением ими воды. Об этом же свидетельствует прямая зависимость движения чешуи от температуры воды: при ее повышении скорость движения молекул воды возрастает, набухание чешуи происходит быстрее.

2) Чтобы набухание чешуи могло изменить их положение в пространстве, строение и хи­мический состав клеток на внешней и внутрен­ней стороне чешуи должны быть различными. Это действительно так. Оболочки клеток верхней стороны чешуи шишек хвойных более эластичны, растяжимы по сравнению с клет­ками нижней стороны. Поэтому при погружении в воду они поглощают ее больше, быстрее уве­личивают свой объем, что приводит к удлине­нию верхней стороны и движению чешуи вниз. В процессе обезвоживания клетки верхней сто­роны теряют воду тоже быстрее клеток нижней стороны, что приводит к загибанию чешуи вверх.

Интересно наблюдать вызываемые набуха­нием движения листьев кукушкина льна либо других листостебельных мхов. У живых расте­ний листья направлены в сторону от стебля, а у сухих - прижаты к нему. Если опустить су­хой стебелек в воду, через 1-2 мин листья переходят из вертикального положения в гори­зонтальное.

Очень красивы движения высушенного соцветия бессмертника. Если сухое соцветие опустить в воду, через 1-2 мин листочки обертки приходят в движение и соцветие за­крывается.

Задание. Сравните скорость движения чешуи шишек различных видов хвойных. Зави­сит ли она от размера шишек? Сравните ско­рость движения чешуи шишек сосны и ели, ли­стьев мхов и листочков обертки соцветия бессмертника, выявите черты сходства и раз­личия.

46. Гигроскопические движения семян. Гигрометр из семян аистника

Гигроскопические движения играют важ­ную роль в распространении семян различных растений.

Изучите механизм самозакапывания семян аистника, перемещения по почве семян ва­силька полевого.

Для опыта нужны семена аистника (грабельника), василька синего, лист плотной бумаги, часы, предметное стекло.

Аистник - распространенное в Белоруссии растение. Свое название получило благодаря сходству плода с головой аиста (рис. 25).

Рассмотрите внимательно строение сухого плода аистника. Доли зрелого коробочковидного плода снабжены длинной остью, в ниж­ней части спирально закрученной. Плод по­крыт жесткими волосками.

На предметное стекло нанесите каплю воды и опустите в нее сухой плод. Закрученная спиралью нижняя часть начинает раскручива-

ться и плод, не имеющий опоры на стекле, совершает вращательные дви­жения.

После полного выпрямления ости перенесите плод на сухую часть стекла. По мере высыхания нижняя часть снова закручивается в спи­раль и вызывает вра­щение плода.

Проведите хроно­метраж опыта, срав­нивая скорости про­цессов раскручива­ния и закручивания спирали.

Механизм движе­ния плода аистника тот же, что и чешуи шишек хвойных - различие в гигро­скопичности клеток ости.

Наблюдения за движением плода в капле воды позволя­ют понять поведение его в почве. Ко­гда плод падает на землю, верхний конец ости, загнутый под прямым углом, цепляется за окружающие его стебельки и остается не­подвижным. При закручивании и

Рис. 25. Аистник.

раскручивании спирального участка нижняя часть плода с се­менем ввинчивается в землю. Путь назад преграждают жест­кие, отогнутые вниз волоски, покрываю­щие плод.

Чтобы изготовить примитивный гигро­метр, в кусочке кар­тона или дощечке, покрытой белой бу­магой, проделайте отверстие и закре­пите в нем нижний конец плода. Для калибровки прибора сначала высушите, за­тем смочите ость водой и отметьте крайнее положение (рис. 26). Размещать прибор луч­ше на улице, где колебания влажности выра­жены более резко, чем в помещении.

Аистник - не единственное растение, спо­собное к самозакапыванию семян. Сходное строение и механизм распространения имеют ковыли, овсюг, лисохвост.

Плоды василька (семянки с хохолком из твердых щетинок) не способны к самозака­пыванию. При колебаниях влажности почвы щетинки попеременно опускаются и подни­маются, толкая плод вперед.

Задание. Соберите семена василька, лисохвоста, овсюга. Изучите поведение их во влажной и сухой среде, сравните с аист­ником.

Рис 26. Гигрометр из аистника.

ТРОПИЗМЫ

В зависимости от строения органа и дей­ствия факторов внешней среды различают два вида ростовых движений: тропизмы и настии.

Тропизмы (от греч. «тропос»-поворот), тропические движения - это движения орга­нов с радиальной симметрией (корень, сте­бель) под влиянием факторов внешней среды, которые действуют.на растение односторонне. Такими факторами могут быть свет (фототропизм), химические факторы (хемотропизм), действие силы земного тяготения (геотропизм), магнитное поле Земли (магнитотропизм) и др.

Эти движения позволяют растениям рас­полагать листья, корни, цветки в положении, наиболее благоприятном для жизнедеятель­ности.

47. Гидротропизм корня

Одно из наиболее интересных видов дви­жения-движение корня к воде (гидротро­пизм). Наземные растения испытывают посто­янную потребность в воде, поэтому корень всегда растет в ту сторону, где содержание во­ды выше. Гидротропизм присущ прежде всего корням высших растений. Наблюдается так­же у ризоидов мхов и заростков папоротников.

Для опыта нужно 10-20 наклюнувшихся семян гороха (люпина, ячменя, ржи), 2 чашки Петри, немного пластилина.

Плотно прикрепленным ко дну пластили­новым барьером разделите площадь чашки на 2 равные части. На барьер положите на­клюнувшиеся семена, слегка вдавливая их в пластилин, чтобы при росте корня семена не сдвинулись с места. Корешки должны быть направлены строго вдоль барьера (рис. 27).

Эти этапы работы в контрольной и опыт­ной чашках одинаковы. Теперь предстоит со­здать различные условия увлажнения. В конт­рольной чашке влажность в левой и правой ча­стях должна быть одинакова. В опытной чаш­ке вода наливается только в одну половину, а вторая остается сухой.

Рис. 27. Схема расположения семян при изучении гидротропизма корня.

Обе чашки накройте крышками и помести­те в теплое место. Ежедневно наблюдайте за положением корешков. Когда ориентация их станет хорошо заметной, подсчитайте коли­чество семян, корни которых проявили поло­жительный гидротропизм (рост органа в сто­рону воды).

Наблюдения за движением корешка к воде ясно показывают, что тропизмы - это росто­вые движения. Корешок растет в сторону воды, при этом происходит, если это необхо­димо растению, изгиб корня.

121

химических веществ зона роста органа, а изгиб образуется на некотором рас­стоянии от нее, т. е. происходит передача раздражения по корню (рис. 28).

Задание. По описанной выше схеме опы­та проверьте способность растений распозна­вать не только воду, но и нужные растению раст­воры минеральных солей, например 0,3-про­центный раствор нитрата калия или аммония.

Рис. 28 Хемотропический изгиб корней

48. Влияние силы земного тяготения на рост стебля и корня

Большинство растений растет вертикаль­но. При этом главную роль играет не располо­-

жение их относительно поверхности почвы, а направление радиуса Земли. Именно поэтому на горных склонах растения растут под любым углом к почве, но вверх. Главный стебель обла­дает отрицательным геотропизмом - он рас­тет в сторону, противоположную действию силы земного тяготения. Главный корень, напро­тив, обладает положительным геотропизмом.

Наиболее интересно поведение боковых по­бегов и корней: в отличие от главного корня и стебля, они способны расти горизонтально, обладая промежуточным геотропизмом. По­беги и корни второго порядка вообще не вос­принимают действие силы земного тяготения и способны расти в любом направлении. Не­одинаковое восприятие побегами и корнями различных порядков действия силы земного тяготения позволяет им равномерно распре­деляться в пространстве.

Чтобы убедиться в противоположной реак­ции главного стебля и главного корня на одно и то же воздействие силы земного тяготения, можно поставить следующий опыт.

Для опыта нужны наклюнувшиеся семена подсолнечника посевного, пластинки из стек­ла и пенопласта 10Х10 см, фильтроваль­ная бумага, пластилин, стакан.

На пластинку из пенопласта положите несколько слоев увлажненной фильтроваль­ной бумаги. Наклюнувшиеся семена разме­стите на ней так, чтобы их острые концы были направлены вниз. По углам пластинки при­крепите кусочки пластилина. Положите на них, слегка прижимая, стеклянную пластинку, чтобы зафиксировать семена в нужном положении. Оберните несколькими слоями увлажненной фильтровальной

бумаги и в вертикальном положении (острые концы семян должны быть направлены вниз) поместите в теплое место.

Когда корешки достигнут 1-1,5 см, пла­стинку переверните на 90°, чтобы корешки бы­ли расположены горизонтально.

Ежедневно контролируйте состояние про­ростков. Фильтровальная бумага должна быть влажной.

Проведите хронометраж опыта и отметьте время (в сутках от начала опыта) проявления геотропического изгиба.

Результаты опыта свидетельствуют, что при любом положении проростка в простран­стве главный корень всегда изгибается вниз, а стебель - вверх. Причем ответная реакция осевых органов может проявиться довольно быстро (1-2 ч).

Геотропическая чувствительность растений высока, некоторые способны воспринимать от­клонение от вертикального положения в 1°. Проявление ее зависит от сочетания внешних и внутренних условий. Под влиянием низкой температуры воздуха отрицательный геотро­пизм стеблей может переходить в поперечный, что приводит к их горизонтальному росту.

Каким же образом стебель или корень «ощущают» свое положение в пространстве? У корня зона, воспринимающая геотропиче­ское раздражение, находится в корневом чехлике. Если его удалить, геотропическая ре­акция затухает. В стебле силы земного тяго­тения также воспринимаются верхушкой.

Т о к и Целебные яды растений Повесть о фитонцидах

Книга

Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. Изд. 3-е, испр. и доп.- 5 Изд-во Ленингр. университета, 1980.-280 с. Ил.-67, библиогр.- 31 назв.