Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Рухи та подразливість рослин

У вищих рослин рухи не пов’язані зі значними переміщеннями в просторі. Вони охоплюють рухи окремих органів — кореня, стебла, листків, квіток. Рухи бувають локомоторні й орієнтовні. Серед них найважливіші ті, що пов’язані з ростовими процесами. Реагуючи на зовнішній вплив, рослина змінює орієнтування своїх органів у просторі. Розрізняють рухи окремих органів рослини, пов’язані з ростом — ростові та зі зміною тургорного напруження окремих клітин і тканин — тургорні.

Ростові рухи, в свою чергу, бувають двох типів: тропізми — рухи, викликані однобічним впливом фактора довкілля (сили земного тяжіння, світла, тепла тощо) та настії — ростові рухи, зумовлені будовою органа й спричинені загальною дифузною зміною відповідного фактора. В основі тропізмів, як і настій, лежить подразливість.

Подразливість — це здатність живих організмів, їхніх клітин відповідно реагувати на зовнішні зміни фізіологічними адаптивними, тобто пристосувальними реакціями.

Через те, що умови зовнішнього середовища постійно змінюються, будь-який організм для отримання достатньої кількості їжі й нормального функціонування повинен оцінювати якісні та кількісні зміни у внутрішньому й зовнішньому середовищах та реагувати на ці зміни таким чином, щоб вижити. Якщо б організми не володіли цими властивостями, вони б не мали найменших шансів у боротьбі за існування. Якщо рослині не вистачає якого-небудь чинника життєзабезпечення (наприклад, світла як компонента повітряного живлення), — вона не залишається пасивною: включаються механізми, які сприяють видовженню стебла, причому настільки, наскільки це необхідно. Те саме відбувається і в коренях за недостачі мінеральних речовин. Якщо розглядати видовження стебла й кореня як засіб руху у рослин, то потрібно зазначити, що в рослин, як і в тварин, за допомогою механізмів подразнення «оцінюється» ситуація та включаються рухові й інші механізми для її зміни. Апарат подразливості опирається на базу внутрішньоклітинних і міжклітинних систем регуляції, їх інтегральної взаємодії. Специфічні подразники, тобто чинники, необхідні в природних умовах існування, називають адекватними, неспецифічні — неадекватними. Неадекватними можуть бути й специфічні чинники середовища, якщо вони діють у надмірних дозах.

Подразники безпосередньо або за участі рецепторів можуть діяти на різні компоненти клітини: на зовнішню та внутрішню мембрани, на механізми транскрипції й трансляції, на ферменти. Проте провідною реакцією клітини є місцева електрична реакція. По-перше, тому, що більшість чинників безпосередньо діє саме на плазмалему, а по-друге — тому, що ряд внутрішньоклітинних процесів впливають на величину мембранного потенціалу. Таким чином, місцева електрична реакція стає інтегральним показником збудження або гальмування клітини, впливаючи в свою чергу на інші процеси. В рослин відсутні диференційовані органи чуття, але є рецепторні білки, клітини, групи клітин і тканин, які сприймають ті чи інші впливи.

Розрізняють фоторецептори, хеморецептори й механорецептори. Функціональна активність фоторецепторів необхідна для фототаксисів, фототропізмів, фотонастій і сприйняття фотоперіодичних сигналів. Хеморецепція дозволяє рослинним організмам, їх тканинам і клітинам реагувати на аттраканти, трофічні чинники (хемотаксиси, хемотропізми) та на фітогормони. Хемонастії — це вигини органів рослини у відповідь на хімічне подразнення (наприклад, хеморецептори залозистих волосків росички) найбільш чутливі до нітрогенвмісних речовин. Механорецепція лежить в основі таких явищ, як геотропізми, тигмотропізми, сейсмонастії.

Закони подразливості

1. Закон сили подразнення. Що більше подразнення, то сильніша (до певної межі) відповідна функціональна реакція клітин та організму. Мінімальну силу подразнення, необхідну для індукції реакції-відповіді, називають порогом збудження.

2. Закон тривалості подразнення. Що триваліше подразнення, то сильніша (до певної межі) реакція-відповідь клітин та організму. Мінімальний час, необхідний для запуску реакції, називають часом презентації. За надмірного тривалого подразнення чутливість клітин до подразника знижується.

3. Закон кількості подразнення. Що більша сила подразнення, то менший час презентації, необхідний для індукції порогового збудження (і навпаки).

4. Закон градієнта подразнення. Що вища крутизна наростання сили подразника в часі, тобто градієнта подразнення, то більша (до певної межі) реакція клітин та організму. Подразнення, що повільно зростає, виявляє менший фізіологічний ефект (адаптація), ніж у випадку, коли стимул досягає своєї повної сили миттєво.

Таким чином, реакція клітини й цілого організму на вплив подразника залежить від його сили, тривалості та градієнта наростання. Поряд з цим, реакція живої тканини є і функцією фізіологічного стану клітин, їх збудливості (чутливості до подразнення), та функціональної рухливості. Функціональна рухливість — це здатність тканини реагувати на вплив з певною швидкістю. Чутливість до подразнення в спеціалізованих клітинах рослин доволі висока. В той же час функціональна рухливість рослин набагато нижча, ніж у тварин. Лише в деяких (мімоза, венерина мухоловка) швидкість поширення потенціалу дії наближається до аналогічних величин у нижчих тварин. Очевидно це пов’язано з тим, що на рослини порівняно рідко діють адекватні подразники, які швидко змінюються. Умови ж існування у зв’язку з погодою, часом доби, місяцями року змінюються дуже повільно.