Кроме временного (вынужденного) покоя из-за отсутствия благоприятных внешних условий различают длительный (глубокий) покой, вызываемый внутренними факторами. Так, например, только что убранный осенью картофель не прорастает при наличии всех внешних условий. Во второй же половине зимы начинается бурное прорастание глазков картофеля. У веток разных деревьев, срезанных зимой и внесенных в комнатное помещение, почки будут раскрываться разновременно — период длительного покоя у них различный. У липы, дуба, бука, ясеня этот период длительный, у ивы его совсем нет. Зацветание ветвей вишни в зимний период зависит от времени их срезания.
Работы П. А. Генкеля и его сотрудников показали, что клетки покоящихся органов дают выпуклый плазмолиз, а клетки растущих органов — вогнутый. Это связано с различным состоянием у них цитоплазмы (содержанием липидов, способностью поглощать воду и др.).
Ростовые движения. Несмотря на прикрепление большинства растений к определенному субстрату, органы их или части органов находятся в связи с ростом в движении. Высшие растения изменяют положение своих органов в связи с различными раздражениями. Эти изменения ориентировки органов в пространстве называются тропизмами.
Геотропизм. Свойство органа расти по направлению к центру земли называется положительным геотропизмом. Он свойствен главному корню. Свойство органа расти в направлении, противоположном действию силы тяжести, называется отрицательным геотропизмом. Им обладает главный стебель (ось первого порядка).
Фототропизм. Изгиб надземных частей высших растений под влиянием света называется фототропизмом. Обычно стебли обладают положительным фототропизмом. Листья могут располагаться по отношению к свету по-разному: одни перпендикулярно, другие под тем или иным углом в зависимости от интенсивности освещения и индивидуальности самого растения. Корни большинства растений отрицательно фототропичны. Изгиб органа в сторону света объясняется тем, что свет задерживает растяжение клеток, и поэтому затемненная сторона растет быстрее, вызывая положительный фототропизм.
Хемотропизм. Ростовые изгибы под влиянием химических раздражителей вызываются односторонним воздействием ионов некоторых солей. Под влиянием анионов корень изгибается положительно; под влиянием катионов тех же солей — отрицательно. Благодаря хемотропизму осуществляется рост пыльцевой трубки в пестике, рост корней в сторону удобренных участков почвы.
Термотропизм и аэротропизм. Изменение роста корней в сторону благоприятного теплового режима называется положительным термотропизмом, а в сторону благоприятного воздушного режима — положительным аэротропизмом.
Гидротропизм. Корни обычно растут в почве в сторону влажной среды. Они положительно гидротропичны.
Часто на растение действует не один, а несколько факторов сразу. Тогда реакция организма будет на тот фактор, влияние которого сильнее.
Настические, тургорные и нутационные движения растений
Настические ростовые движения (настии) вызываются факторами, действующими не односторонне, а равномерно на все растение. Они свойственны органам, имеющим двустороннее (дорзовентральное) строение, лепесткам, листьям и т. п.
Различают настии, вызываемые сменой дня и ночи. Цветки душистого табака, дурмана закрываются днем, а раскрываются ночью. Наоборот, цветки льна, вьюнка открываются утром и закрываются на ночь. Такие движения называются никтинастическими.
Другой тип настии — термонастии. Они наблюдаются при смене температуры. Если внести закрытые цветки тюльпанов, шафранов из холодного помещения в теплое, то они через некоторое время раскроются. Наконец, некоторые цветки, например, тюльпанов, раскрываются на свету и закрываются в пасмурную погоду или к вечеру. Аналогичное явление можно наблюдать на корзинках одуванчика. Такие настии называются фотонастиями.
Сейсмонастические движения вызываются прикосновением, встряхиванием, толчками. Классическим объектом для наблюдения подобных движений является стыдливая мимоза. Если прикоснуться к листу мимозы, то все ее листочки сложатся. При сотрясении растения все ее листья целиком опускаются. Прикосновение к основанию тычиночных нитей барбариса вызывает их изгиб и удар пыльника о рыльце.
Нутационные движения (нутации) отличаются ритмичностью. Они возникают в результате колебаний тургора, вызываемых изменениями в вязкости и проницаемости цитоплазмы. Таким образом, было выяснено, что рост стебля происходит толчками. Верхушка его растет не вертикально, а по спирали.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое рост и развитие растений?
2. Какие фазы при своем росте проходит клетка?
3. Какими свойствами обладают ауксины?
4. Каково основное действие гиббереллинов?
5.Охарактеризуйте действие ингибиторов роста.
6. Опишите действие внешних условий на рост растений.
7. Приведите примеры ростовых движений.
Рекомендуемая литература: [3], [4], [6], [11], [12], [13].
Сравнение проницаемости мембран живых и мертвых клеток
Задание: выявить различия в проницаемости мембран живых и мертвых клеток и сделать вывод о причинах этих различий.
Материалы и оборудование: пробирки, штатив для пробирок, скальпель, спиртовка или газовая горелка, 30%-й раствор уксусной кислоты, корнеплод столовой свеклы.
Порядок работы
1. Корнеплод свеклы после удаления покровных тканей разрезают на кубики (сторона кубика 5 мм) и тщательно промывают водой, чтобы удалить пигмент, вышедший из поврежденных клеток.
2. По одному кусочку свеклу опускают в три пробирки. В первую и вторую наливают по 5 мл воды, в третью — 5 мл 30%-го раствора уксусной кислоты. Первую пробирку оставляют для контроля. Содержимое второй кипятят 2—3 минуты.
3. В вакуолях клеток корнеплода столовой свеклы содержится бетацианин — пигмент, придающий ткани корнеплода окраску. Тонопласты живых клеток непроницаемы для молекул этого пигмента. После гибели клеток тонопласт теряет свойство полупроницаемости, становится проницаемым, молекулы пигмента выходят из клеток и окрашивают воду.
Во второй и третьей пробирках, где клетки были убиты кипячением или кислотой, вода окрашивается, а в первой пробирке остается неокрашенной.
4. Записать результаты наблюдений.
Тургор, плазмолиз и деплазмолиз
Задание: изучить под микроскопом явления тургора, плазмолиза и деплазмолиза в клетках эпидермы синего лука.
Материалы и оборудование: микроскопы, препаровальные принадлежности, спиртовки, синий лук, корни столовой свеклы, 30%-й раствор сахара, 5—8%-й раствор калийной селитры.
Порядок работы
1. Сделать плоскостной срез эпидермы синего лука, положить его на предметное стекло в каплю воды.
2. Закрыть каплю покровным стеклом и наблюдать за клетками в состоянии тургора в микроскоп.
3. Взять каплю 30%-го раствора сахара и поместить ее рядом с покровным стеклом.
4. Касаясь фильтровальной бумагой противоположного конца покровного стекла, произвести замену воды в препарате раствором сахара.
5. Снова провести наблюдение под микроскопом. Если плазмолиз еще не заметен, повторить замену воды раствором сахара.
Под микроскопом будет хорошо заметен плазмолиз в живых клетках эпидермы.
6. Провести опыт в обратном порядке, т. е. снова вернуть воду и пронаблюдать явление деплазмолиза.
7. Зарисовать клетки в состоянии тургора, плазмолиза и деплазмолиза.
8. Для доказательства того, что плазмолиз и деплазмолиз происходят только в живых клетках, параллельно провести такой опыт. Один из срезов эпидермы лука, помещенный в каплю воды, подержать над пламенем спиртовки, чтобы убить клетки. Затем нанести раствор сахара и посмотреть, происходит ли плазмолиз.
Описанный опыт позволяет познакомиться не только с процессами тургора, плазмолиза и деплазмолиза, но и с процессом поступления веществ в клетку (в данном случае молекул сахара из раствора).
При изучении явлений плазмолиза и деплазмолиза в клетках корня столовой свеклы порядок работы такой же, но вместо раствора сахара лучше использовать 5%-й раствор калийной селитры.
Определение транспирации весовым методом
Задание: определить количество воды, испаряемое растением за определенный промежуток времени, весовым методом.
Материалы и оборудование: весы, разновесы, ножницы, посуда, подставка, живые растения.
Порядок работы
1. U-образную трубку укрепить на подставке и налить в нее воду. Срезать c растения один лист (или небольшую ветвь с двумя листьями) и при помощи ватной пробки укрепить его в одном колене (ватная пробка не должна касаться воды, иначе вода будет испаряться и через нее). Другое колено закрыть каучуковой или пластмассовой пробкой (если нет такой трубки, можно взять простую пробирку и поверхность воды залить растительным маслом, чтобы не было испарения).
2. Взвесить прибор и одновременно маленький кристаллизатор, наполненный водой. Приборчик и кристаллизатор поместить на окно.
3. Через 1—2 ч произвести повторное взвешивание. Масса уменьшается в обоих случаях, так как происходит испарение воды.