Влияние внешних условий на рост растений

Условия прорастания семян

1 фактор – влага. Для того, чтобы проросло здоровое семя необходимо ряд условия – наличие воды, кислорода воздуха, наличие определённой температуры. Известно, что семена, содержащие химически связанную воду и небольшое количество физически связанной воды не способны к прорастанию. Прорастание семян начинается после того, когда семя поглотит определённое количество воды (от 20-80% от веса к сухим семенам. (опыт)

2 фактор – кислород. При прорастании процесс дыхания усиливается. Недозревшие семена сильно дышат (опыт)

3 фактор – температура. Для семян каждого вида растений различают минимальную, оптимальную и максимальную температуру. Минимальная – такая, при которой начинаются процессы прорастания семян, но идут они очень медленно. Оптимальная – такая, при которой прорастание семян идёт быстро. Максимальная – процесс прорастания ещё идёт, но семена прорастают медленно. При прорастании очень важную роль играют ферменты. Под их влиянием нерастворимые органические вещества растворяются, поступая в зародыш в жидком состоянии. Фермент диастаза превращает крахмал в сахар, другие ферменты превращают белки, жиры. Собранные семена сразу после созревания обычно не прорастают. Они проходят период покоя (послеуборочное дозревание)

Типы семян по скорости прорастания и сохранению всхожести. Дале­ко не у всех растений семена впадают в длительный покой. Семена неко­торых растений прорастают сразу и очень скоро теряют всхожесть; ес­ли они не смогли прорасти в течение немногих дней или недель, они по­гибают (например, у ив и тополей). Можно выделить несколько групп растений по сочетанию признаков скорости прорастания и длительности сохранения всхожести.

1. Семена обладают длительным глубоким покоем и очень долго сохраняют всхожесть. Прорастают нередко через год, два и более после опадения. К этой группе относятся многие древесные растения и лесные травы. Опыты с монолитами луговых и полевых почв показали, что в почве сохраняются огромные запасы семян дикорастущих растений, в том числе полевых сорняков; они могут прорастать порциями в течение десятков лет (в опытах — до 40—50 и даже 90 лет). Неудивительно поэтому, что борьба со многими сорняками так трудна. До 200—250 лет сохраняют всхожесть семена лотоса.

2. Семена прорастают сразу или вскоре после опадения (нередко после перезимовки) и сохраняют всхожесть в течение нескольких лет (7—12—18). К этой группе принадлежит большинство культурных растений— злаков, овощных — и многие дикорастущие луговые и степные травы.

3. Семена прорастают сразу и очень быстро теряют всхожесть. Сюда относятся, кроме уже упомянутых ив и тополей, мать-и-мачеха, клевер ползучий, куколь, многие растения влажных тропиков.

4. Семена прорастают прямо на материнском рас­тении, до опадения. Это так называемые «живородя­щие» растения, примеры которых очень немногочис­ленны '.

Один из наиболее извест­ных случаев -- виды, растений мангровых зарослей, обра­зующихся в экваториальной зоне по берегам океанов в полосе прилива и отлива. У них из завязав­шихся плодов высовывается и начинает быстро расти мощный гипокотиль про­ростка с зачатком корня на конце. Достигая иногда 50— 70 см и имея значительную массу, такой проросток от­рывается от материнского растения и падает корнем вниз в илистую зыбкую поч­ву, где сразу можно «заяко­риться» и не быть смытым очередным приливом. Есте­ственно, что такое приспо­собление могло развиться только в особых почвенных условиях и во влажном тро­пическом климате.

РОСТ РАСТЕНИЙ

Растение — это живой организм, который в процессе своей жизни, как и животное, растет и развивается. Рост растения происходит в течение всей его жизни и сопровождается не только увеличением раз­меров и массы тела, но и появлением новых структурных элементов в клетках и в самом организме. Поэтому (рост растения определяется как необратимое увеличение размеров и массы тела, связанное с ново­образованием структурных элементов.

Рост любого органа протекает в три фазы. Первая фаза (эмбри­ональная) характеризуется непрерывным делением клеток. Де­лящиеся клетки можно наблюдать в конусе нарастания стебля или в зоне роста корня. Образовавшиеся клетки оттесняются вновь обра­зующимися и переходят во вторую фазу (растяжение), увели­чиваясь в размерах. Закончив растяжение, клетки вступают в третью фазу (дифференциации), когда происходит специализация клеток и возникают клетки различных тканей.

Характер роста как всего растения, так и отдельных его орга­нов своеобразен и зависит от вида растения. Различают несколько типов роста. Стебли и корни растут верхушками — апикальный рост. Если рост стебля происходит и у основания междоузлий — интеркалярный; зона нарастания листьев часто находится у их основания — базальный рост.

Одни виды растений растут быстро, другие — медленно. Различна скорость роста и отдельных частей растений. Так, листовые влага­лища бамбука вырастают в одну минуту на 1,1 мм, а выходящие из почвы побеги бамбука — на 0,6 мм в минуту. Но это не предел скорости роста в растительном мире. Если выразить интенсивность роста в ми­нуту в процентах, то рост побегов бамбука будет значительно мень­ше, чем рост пыльцевой трубки у недотроги

РЕАГЕНТЫ РОСТА

В процессе жизнедеятельности в растительном организме обра­зуются физиологически активные вещества (витамины, ферменты, гормоны), которые регулируют рост. Наиболее хорошо изученными фитогормонами являются ауксины, гиббереллины, кинины.

Ауксины образуются в точках роста, а затем передвигаются ниже, вызывая растяжение клеток. Ауксины обнаружены не только у высших растении, но и у гри­бов. Они не обладают специфич­ностью.

Гиббереллины впер­вые были выделены из мицелия гриба, а затем най­дены и у высших растений. Они вызывают удлинение стебля, прорастание семян, почек, клуб­ней, луковиц. Влияют только на рост высших растений.

К и н и н ы стимулируют деление клеток. Могут вызвать также деление специализирован­ных клеток. Кинины применяют­ся при культуре изолированных органов и тканей.

В настоящее время разрабо­таны методы получения целого растения из одной клетки путем подбора специальных сред. Эта методика использу­ется для массового размножения растений, которые трудно или невозможно размножить другим путем. Так, в оранжереях Бота­нического сада АН СССР этот способ применяют для массового размножения тропических орхидей.

В растениях вырабатываются вещества, не только стимулирующие, но и подавляющие рост (ингибиторы). Эти вещества имеют боль­шое значение для растений в определенный момент их жизни. В боль­шом количестве они накапливаются осенью в клубнях, семенах, поч­ках, корнях, задерживая их рост в неблагоприятное время. К весне ингибиторы разрушаются и начинают действовать ауксины. К естест­венным ингибиторам относят этилен, салициловую кислоту, абсцизовую кислоту.

ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ

Рост растений сопровождается различными движениями, боль­шинство из которых является ответной реакцией на различного вида раздражители (свет, температуру, \ химические вещества, механиче­ские воздействия).

Различают два типа движения у растений: ростовые и сократи­тельные.

Ростовые движения могут быть связаны с различным действием раздражителей. Ростовые движения, вызванные раздражи­телем, действующим в одном направлении, называют тропизмами. Ростовые движения, связанные с рассеянным влиянием раздра­жителя, называют настиями.

Тропизмы могут быть положительными (если растение изгибается к источнику раздражения) и отрицательными (изгибание происходит от источника раздражения).

Различные виды тропизмов получили свое название от источников раздражения.

Фототропизм — изгиб растения под влиянием источников света. Изгиб происходит благодаря неравномерному распределению ауксина в стебле. На теневой стороне ауксина скапливается больше, и рост клеток там интенсивнее. На световой стороне ауксина меньше. Изгиб происходит в сторону медленно растущих клеток, к свету.

Геотропизм — изгиб органа растения под влиянием силы тяжести. В большинстве случаев корень обладает положительным геотропизмом, а стебель — отрицательным.

Хемотропизм — движение растений под влиянием хими­ческих веществ. Явления хемотропизма можно наблюдать на примере изгиба корней при наличии в почве различных катионов и анионов. Катионы в растворах почвенных солей вызывают отрицательный хе­мотропизм, а анионы — положительный. На этом основании происхо­дит рост корней в сторону удобренных участков почвы.

У растений можно наблюдать также термотропизмы и гидротропизм ы.

Примером движения растений, связанного с изменением ин­тенсивности освещенности, могут служить явления открывания и закрывания цветков в различное время суток. Цветки матиолы, ду­шистого табака, ночной красавицы открываются ночью, а днем за­крыты. Цветки льна, вьюнка открываются утром. У разных видов открывание и закрывание цветка происходит в строго определенное время суток. Это явление было известно давно. К. Линней, пользуясь *им, составил цветочные часы.

Фотонастические движения происходят благодаря за­медленному росту клеток на той или другой стороне лепестка.

Можно наблюдать и движение лепестков под влиянием изменения температуры (т е р м о н а с т и и). Цветки тюльпанов отгибают ле­пестки в теплом помещении и закрывают, если перенести растение в холодное помещение.

Сократительные движения у растений вызываются при­косновением, толчками (сейсмонастии). Примером этого вида движения может служить сжимание листьев у стыдливой мимозы и венериной мухоловки, растущих в тропических лесах, сжимание листьев у росянки, растущей на сфагновых болотах, движе­ние тычинок у спармании.

При реакции на раздражение растение затрачивает энергию. На беспрерывные повторные раздражения растение перестает реагировать. Реакция наступает только тогда, когда восстановится необходимое количество энергии.

Некоторые движения у растений связаны с изменением тургорного давления в клетках. Так, лопасти листьев у кислицы, клевера белой акации опускаются в ночное время из-за того, что в верхней половине сочленения листа тургор повышается. Изгиб происходит* в сторону меньшего тургорного давления.

Колебание тургорного давления в клетках конуса нарастания побега приводит к тому, что верхушки побегов растут не прямо вверх, а по спирали.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА РОСТ РАСТЕНИЙ

Рост растений может происходить только при определенных бла­гоприятных условиях температуры, света, влажности почвы и воз­духа. Каждому виду (или сорту) необходимы для жизнедеятельности особые условия, особые сочетания указанных выше факторов, дейст­вующих в тесном взаимодействии друг с другом. Однако в определенные моменты жизни растений ясно заметно решающее влияние одного какого-то фактора. Необходимость для роста растений определенной влажности и температуры почвы можно особенно четко проследить на примере прорастания семян. У одних растений семена могут долго находиться в состоянии покоя (долго сохранять всхожесть); у других они, не попав сразу в благо­приятные условия, быстро погибают, быстро теряют всхожесть. Семена огурцов, тыквы длительно сохраняют всхожесть. Очень быстро теряют всхожесть семена тополя, ивы. Не больше года сохраняют всхожесть семена березы. Попав в благоприятные условия влажности и темпе­ратуры, семена набухают (цитоплазма клеток впитывает воду и увеличивается в объеме), а затем прорастают.

Большое влияние на рост растений оказывает свет. Недостаток света приводит к вытягиванию растений, их обесцвечиванию (этио­лированию). В загущенных посевах вытягивание стеблей хлебных злаков приводит к их полеганию. Это связано с плохим развитием в оболочках клеток механической ткани при недостатке света.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ РОСТА

Рост растений происходит неравномерно. Периоды интенсивного роста сменяются периодами затухания. Существуют ритмы роста, зависящие как от изменения внешних условий (температуры, влаж­ности, света), так и контролируемые внутренними факторами, закреп­ленными в процессе эволюции. Так, с приближением зимы у растений северных широт наступает торможение роста. (Сигналом приближения зимы служит сокращение длины дня.) Однако при наступлении не­благоприятных условий растение может перейти к вынужденному по­кою и в середине лета. Так, при длительной засухе летом растения сбрасывают листья (летний листопад), а после дождей они вновь начинают расти. Внутренние факторы вызывают более длительный (глубокий) покой у растений. В этом случае в организме протекают сложные процессы. Только что убранный осенью картофель не прорастает даже при самых благоприятных условиях. Прорастание почек у него наблюдается со второй половины зимы. Период длитель­ного покоя у разных видов растений различен. У дуба, ясеня, липы этот период длительный, а у ивы его совсем нет. Ученые установили, что, чем ближе к весне сроки срезания побегов, тем меньше вре­мени требуется для раскрывания на них почек. От глубины периода покоя в зимнее время зависит зимостойкость и морозостойкость растений (см. ниже). Всем хорошо известно, что весной почки у различных деревьев раскрываются в разные сроки, но в совершенно определенной последовательности, повторяющейся каждый год. У некоторых видов деревьев (например, у дуба) почки раскрываются очень поздно, когда другие деревья стоят зеленые. Чтобы сохранить все виды деревьев в наших лесах, не срубить дерево с еще не распустившимися листьями, важно знать последовательность распускания почек и их крайние даты.

Некоторые виды растений в процессе своего исторического раз­вития приспособились к короткому периоду роста и развития и боль­шую часть года находятся в состоянии относительного покоя. Однолетние растения, которые к наступлению засухи отцветают и образуют семена, называют эфемерами. Они растут, как пра­вило, в степях и пустынях. Многолетние растения, которые к наступ­лению засухи не только приносят семена, но и успевают накопить некоторое количество питательных веществ, называют эфемеро­идами. Это луковичные и некоторые корневищные растения (тюль­паны, нарциссы, крокусы, сциллы, галяшпусы, хохлатка, анемоны, гу­синый лук и др.).

Состояние покоя обусловливается не только внешними причи­нами, но и внутренними. Во время покоя в растениях протекают процессы, подготавливающие их к росту весной. Эти процессы еще недостаточно изучены. Однако известно, что в период состояния покоя в растениях накапливается рибонуклеиновая кислота, без которой невозможен синтез белка.