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

На внутрішньоклітинному рівні регуляція може здійснюватися: а) через регуляцію обміну речовин (метаболізм) за допомогою змін активності ферментів (наприклад, ферменти амілази активуються концентрацією вуглеводів) – метаболічна регуляція, б) за допомогою мембранних рецепторів, які дають змогу клітині відповідно регувати на зміни середовища (вплив на механорецептори волосків у тієї самої росички приводить до виникнення у клітинах збудження і реагування згинанням країв листків) – мембранна регуляція, в) за участю генів, які активуються у рослин за допомогою світла й фітогормонів (клітини епідерми можуть утворювати листки або продихи лише під впливом світла) – генетична регуляція.

Система регуляції на міжклітинному рівні охоплює: а) регуляцію за допомогою поживних речовин, яка є найбільш простим способом регуляції (наприклад, за умов нестачі речовин, які надходять від кореня, сповільнюється ріст листків) – трофічна регуляція, б) регуляцію за допомогою фітогормонів, які визначають процеси росту і розвитку цілої рослини та її окремих органів (регуляція тропізмів і настій за допомогою ауксинів) – фітогормональна регуляція, в) регуляцію процесів життєдіяльності рослин завдяки електрофізіологічним взаємодіям (зміна умов у зоні кореня продукує електричні імпульси, які, досягаючи листків, змінюють їхні функції) – електрофізіологічна регуляція.

Координована діяльність систем внутрішньоклітинної та міжклітинної регуляції забезпечується на рівні організму домінуючими центрами рослини, якими є верхівка пагона та верхівка кореня.

Отже, регуляція життєдіяльності рослин здійснюється хімічними речовинами та електричними імпульсами на внутрішньоклітинному, міжклітинному та організмовому рівнях.

Значення фітогормонів в регуляції процесів життєдіяльності

Визначальною регуляцією процесів життєдіяльності рослин є регуляція за участю фітогормонів. Фітогормони – це органічні речовини, які здатні в надзвичайно малих кількостях регулювати процеси життєдіяльності рослин. Одні фітогормони прискорюють поділ та ріст клітин, інші – сповільнюють їх, регулюючи таким чином проростання насіння, утворення квітів, плодів тощо. Фітогормони, зазвичай, поділяють на стимулятори (ауксини, гібереліни і цитокініни) та інгібітори (абсцизова кислота, етилен, жасмонова кислота). Кожна група фітогормонів має свою характерну дію, схожу в рослин різних видів.

Характеристика основних груп фітогормонів

Отже, фітогормони є визначальними в системі регуляції процесів життєдіяльності рослин.

Біологічні ритми рослин. Фотоперіодизм

У зв'язку із сезонними змінами в природі, які мають ритмічний характер, у рослинних організмів формуються в процесі еволюції ритмічні процеси і явища. Біологічні ритми – це періодичні зміни біологічних процесів та явищ, які виникають у відповідь на регулярні зміни дії екологічних чинників. Ці ритми зумовлені обертанням Землі навколо Сонця, обертанням Землі навколо своєї осі та обертанням Місяця навколо Землі. Періодичні зміни дії чинників середовища визначають наявність таких біологічних ритмів, як сезонні, добові тощо. Сезонні ритми – зміни зовнішнього вигляду, процесів росту й розвитку організмів упродовж року відповідно до чергування його сезонів. Причиною таких явищ є обертання Землі навколо Сонця, унаслідок чого змінюються пори року із своїми особливостями кліматичних умов. Відповідно, і в рослин змінюються ознаки пристосованості до цих умов. Се* зонні явища є предметом вивчення цілої науки, яка називається фенологією. Добові ритми – це зміни стану організмів упродовж доби. Загальновідомо, що деякі рослини розкривають квітки вранці і закривають їх увечері. Але не всім відомо, що і такі процеси, як фотосинтез, випаровування води рослинами, поділ клітин тощо теж мають правильну добову періодичність, яка зберігається за певних сезонних умов середовища. Саме ці внутрішні періодичні зміни і визначають зовнішні прояви добових ритмів, які узгоджують процеси життєдіяльності рослини із змінами температури, вологості тощо протягом доби. Отже, біологічні ритми є важливою пристосувальною ознакою рослинних організмів до змін у навколишньому середовищі.

Значення фотоперіоду для рослин

Багато процесів життєдіяльності рослин залежать від світла і регулюється ним. Однак головним є не кількість світла, а тривалість світлового і темнового періодів (фотоперіод). Реакцію рослин на співвідношення тривалості дня і ночі, що виражається зміною процесів життєдіяльності, називають фотоперіодизмом. Тривалість довжини світлового дня є найпостійнішим з екологічних чинників, бо вона завжди постійна в певному місці в даний день року, тоді як інші чинники (наприклад, температура) можуть змінюватися у значних межах щодоби. У рослин на зміну тривалості світлового періоду реагують насамперед листки. Унаслідок цих змін у їхніх клітинах утворюються фітогормони, які впливають на цвітіння, листопад, проростання насіння тощо. Здатність рослинних організмів відповідати на зміну довжини світлового дня дає їм можливість заздалегідь пристосовуватися до змін умов існування. Фотоперіодизм тісно пов'язаний з явищем "біологічного годинника". "Біологічний годинник" – здатність організмів реагувати на плин часу. В основі цієї здатності рослин орієнтуватися в часі є чітка періодичність фізичних і хімічних процесів у клітинах. І що особливо цікаво, така періодичність процесів не залежить від температури довкілля. Ця здатність дає можливість рослинам відповідно реагувати на зміни пір року в результаті точного вимірювання тривалості світлового дня і пристосовуватися до відповідних умов навколишнього середовища.

Реакція рослин на такі ритми освітлення виражається зміною їхніх процесів росту і розвитку. За типом фотоперіодичних реакцій розрізняють такі групи рослин: 1) рослини короткого дня, яким для переходу до цвітіння потрібна тривалість світлового дня до 12 год (соя, тютюн, рис, айстри, хризантеми); 2) рослини довгого дня – це рослини, які зацвітають за тривалості світлового дня понад 12 год (пшениця, картопля, цукровий буряк, листопадні дерева); 3) рослини фотоперіодично нейтральніше рослини, цвітіння яких відбувається при будь-якій довжині світлового дня (кульбаба, помідор, горох, гречка, соняшник).

Разом із фотоперіодом істотно впливають на процеси життєдіяльності рослин і зміни температури впродовж доби – вдень вона має бути підвищена, а вночі – понижена. Це явище Ф. Вент назвав термоперіодизмом. Реакцію рослин на співвідношення температури упродовж дня і ночі, що виражається зміною процесів життєдіяльності, називають термоперіодизмом. Деякі рослини в певний період розвитку потребують дії низьких температур (наприклад, жито, озима пшениця, ріпак). Рослини, у яких цвітіння та плодоношення можливе лише після перебування в умовах низьких температур (від –1 до 2... 10°С), називають озимими. Тому їх висівають під зиму. Рослини, які цвітуть і плодоносять без попередньої дії низьких температур, висівають навесні й називають ярими (ячмінь, просо, гречка, горох, кукурудза, яра пшениця).

Отже світло і температура є основними регуляторами росту і розвитку та багатьох інших періодичних явищ рослинного організму.

Підводні висячі сади викопують функцію єдиної житниці океану, без якої життя в ньому було б неможливим.

Б. Сергеев