Розділ «Тема 30. ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ РОСЛИННОГО ОРГАНІЗМУ. ПОДРАЗЛИВІСТЬ ТА РЕГУЛЯЦІЯ ПРОЦЕСІВ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ»

Тривалість життя рослин

Тривалість життя різних рослин обмежується певною, характерною для кожного виду, часовою межею. Деякі з рослин живуть короткий період, але є і рослини з тривалим періодом життя. Наприклад, тривалість життя вишні, яблуні – 100 років, дуба, тиса – 2000 років, сосни, кедра – до 3000 років, баобаба, болотяного кипариса – до 4000-5000 років. А ось секвойядендрон, або мамонтове дерево, або веллінгтонія (Segvoiadendron giganteum) є найбільшим і найдовговічнішим у рослинному світі деревом. Це однодомне вічнозелене дерево-релікт Північної Америки заввишки до 100-120 м і до 10-14 м у діаметрі, онтогенез якого триває близько 2-4 тис. років і може досягати 6000 років. Тривалість життя різних організмів визначається взаємодією багатьох чинників зовнішнього середовища та спадковою програмою індивідуального розвитку кожного виду.

Незважаючи на різницю в тривалості життя рослин, у них є загальна властивість. Це формування упродовж онтогенезу спочатку вегетативних органів, а потім – генеративних. У різних рослин ці процеси формування органів відбуваються по-різному і охоплюють різний період, у зв'язку з чим рослини поділяють на однорічні, дворічні та багаторічні. Однорічні рослини – це рослини, у яких розвиток вегетативних і генеративних органів відбувається упродовж одного вегетаційного періоду (огірки, овес, помідори). Серед однорічників розрізняють таку цікаву групу, як ефемери, життєвий цикл яких завершується протягом кількох тижнів (вероніка весняна, бурачок пустельний). Дворічні рослини на першому році життя утворюють звичайно тільки корені, стебла і листки, а після перезимівлі бруньки підземних частин проростають, рослина утворює стебло, квітки і плодоносить (капуста, морква, буряк, петрушка тощо). Багаторічні рослини утворюють вегетативні органи протягом двох-трьох років, і лише потім у них починається плодоношення, яке триває багато років підряд (яблуня, груша).

Генеративні органи можуть формуватися в рослин один раз або багато разів упродовж життя, тому розрізняють монокарпічні й полікарпічні рослини. Монокарпічні рослини – це рослини, які упродовж життя, незважаючи на його тривалість, зацвітають лише один раз і відразу після цвітіння та плодоношення гинуть. В онтогенезі таких рослин виділяють період вегетативного та генеративного розвитку. До монокарпіків належать всі однорічні та дворічні рослини, а з багаторічних – деякі агави, бамбуки, пальми тощо. Полікарпічні рослини – це рослини, у яких генеративні органи протягом життя формуються багаторазово і вегетативний ріст у них поновлюється щороку. До цієї групи належить більшість квіткових багаторічних рослин, які після досягнення періоду зрілості плодоносять, як правило, кожний рік.

Отже, тривалість життя різних видів рослин є різною і визначається взаємодією внутрішніх і зовнішніх чинників.

Подразливість рослин

Подразливість – це здатність живих клітин, тканин або цілого організму реагувати на зовнішні чи внутрішні впливи. Ця ознака живих істот лежить в основі їхнього пристосування до умов середовища існування. Рослини реагують на зміну атмосферного тиску, вологості повітря, механічне та хімічне подразнення, спалах блискавки під час грози та на багато інших чинників. Подразливість у рослин обумовлена структурними та функціональними змінами клітинних мембран, механізмів біосинтезу білків, активності ферментів, але провідною реакцією клітини на подразнення є електрична реакція. Під подразненням розуміють зовнішній чи внутрішній вплив, який спричинює рух рослин, але не постачає необхідної для цього енергії, а самі чинники, які спричинюють впливи, називають подразниками. Впливи подразників у багатьох випадках спричинюють збудження в клітинах, яке проявляється в активізації їхньої діяльності. Наслідком такої активності можуть бути поділ і ріст клітин, зміна тиску всередині клітин, які й обумовлюють рухи рослин. Наприклад, у комахоїдної рослини росички круглолистої, яка росте на сфагнових болотах і торфовищах, є округлі листочки з липкими волосками. На кінчику цих волосків є прозорі краплинки, які приваблюють дрібних комах. Як тільки комар чи мушка торкаються цих волосків, вони прилипають до краплинок густого слизу і, намагаючись звільнитися, подразнюють інші волоски. Механічне подразнення спричиняє виникнення в листку збудження, яке обумовлює загинання його країв. Листок, здійснюючи скоротливі рухи, повільно вкриває свою жертву і перетравлює її.

Поряд із забезпеченням взаємодії організму із зовнішнім середовищем подразливість є також механізмом, що об'єднує клітини багатоклітинного організму у функціональні системи та регулює діяльність цих систем. Такий механізм ґрунтується на виробленні клітинами певних хімічних речовин, що виділяються у міжклітинне середовище і діють на інші клітини (гуморальна регуляція), або електричних імпульсів, які передаються від одних клітин до інших провідними пучками (електрофізіологічна регуляція). У вищих рослин існує кілька спільних функціональних систем: повітряного живлення (листки), мінерального живлення (корінь), транспортування речовин (стебло) тощо.

Отже, подразливість як життєва функція забезпечує взаємодію організму із середовищем та об'єднує клітини багатоклітинного організму у функціональні системи.

Росичка круглолиста (Drosera rotundi folia L.)

Рухи у рослин

Рухи у рослин – процес зміни положення в просторі всієї рослини або окремих її частин. Рослини, як і всі організми, здатні відповідати на різні зміни довкілля змінами у своєму організмі або переміщенням тіла чи його частин. Наприклад, листки кімнатної рослини, яку перенесли на інше місце, через певний час знову будуть обернені в бік найкращого освітлення. У рослин, які не прикріплені до ґрунту, рухи можуть здійснювати переміщення всього організму. Наприклад, в одноклітинної водорості хламідомонади є два джгутики, за допомогою яких ці рослини активно рухаються у воді. Такий рух дозволяє їм знайти місця з найкращим освітленням, втекти від ворогів тощо. Велике значення для рослин має рух цитоплазми всередині клітин, який здійснює переміщення речовин та органел. За допомогою цього руху здійснюється транспортування речовин у рослині, фотосинтез, дихання, живлення тощо. Рухи рослин бувають позитивними (у напрямку до чинника) або негативними (у напрямку від чинника), пасивними й активними. Пасивні рухи виникають під впливом вітру, течій води тощо (наприклад, перельоти насіння кульбаби). Активні рухи можна поділити на ростові та тургорні.

Ростові рухи – це активні рухи рослин, пов'язані з процесами росту. Ці рухи в більшості рослин здійснюються повільно, не пов'язані зі значними переміщеннями всього тіла у просторі і охоплюють лише окремі органи – корінь, стебло, листки, квітки. Ростові рухи є результатом швидшого росту клітин на одному якомусь боці органа під впливом чинників середовища (наприклад, світла, температури). Причиною ростових рухів у рослин є зміна умов існування протягом доби, і насамперед освітленості й температури. Ростові рухи рослин поділяють на тропізми і настії. Тропізми – ростові рухи в напрямку, який визначається однобічним впливом певного чинника середовища. Ці рухи можуть бути спрямовані в напрямку до подразника (наприклад, рух кошика соняшника в бік до сонця), або від нього (ріст коренів плюща в напрямку, протилежному до світла). Результатом таких рухів є те, що рослина займає в просторі якнайсприятливіше положення й уникає всього небезпечного для її життя. Найбільше значення для рослин мають геотропізми (рухи під впливом земного тяжіння), фототропізми (під дією світла), гідротропізми (під впливом води), термотропізми (під впливом температури) тощо. Настії – неспрямовані ростові рухи, які зумовлені будовою органа і спричинені загальною дифузною зміною відповідного чинника. Такі рухи обумовлені нерівномірним ростом нижньої та верхньої частини листка, пелюсток. їх можна спостерігати протягом доби, коли світло періодично змінюється темрявою. У деяких рослин квітки розкриваються вранці, а на ніч закриваються. Такі "сонні рухи" квітів і листків здійснюються у відповідь на зміну світла чи температури. Квіти кульбаби, латаття білого на ніч закриваються, а вранці розкриваються. А в матіоли й тютюну запашного – навпаки: квітки на світлі закриваються, а за зменшення освітлення – розкриваються. Завдяки настичним рухам відбувається відкривання й закривання продихів, а отже, й регуляція газообміну та випаровування води. Значення настій полягає також у пристосуванні рослин до запилення певними запилювачами, захисті пелюстками тичинок і маточок від несприятливих умов тощо.

Тургорні рухи – це активні рухи рослин, які обумовлені зміною тиску всередині певних груп клітин, унаслідок чого змінюються їхні розміри. Прикладом таких рухів є опускання листків мімози при дотику, розкривання квіток тюльпана при перенесенні з холоду в тепло, заглиблення цибулини у ґрунт протягом зими за допомогою скоротливих коренів тощо. У бобових рослин (квасоля, конюшина) у листках є листкові подушечки. Це особливі утвори при основі черешка або листочка, де містяться великі клітини. Швидка зміна тиску у верхніх та нижніх клітинах унаслідок переміщення води призводить до того, що листкова подушечка працює як шарнір, за допомогою якого листки то опускаються, то піднімаються.

Латаття біле (Nymphaea alba L)

Соняшник однорічний (He/ianthus annuus L)

Отже, ростові та тургорні рухи є основними активними реакціями рослини на подразнення середовища.

Регуляція процесів життєдіяльності рослин. Фітогормони

Регуляція життєвих функцій – сукупність процесів, які забезпечують у рослинному організмі підтримування та відновлювання відносної сталості складу й перебігу процесів життєдіяльності відповідно до його потреб та змін навколишнього середовища. Регуляція процесів життєдіяльності рослин здійснюється на внутрішньоклітинному, міжклітинному рівні та на рівні цілого організму.