Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

ЖИЗНЬ ЗЕЛЁНОГО РАСТЕНИЯ

 

Глава 3 Рост и формообразование у растений. Общий обзор

  

Смотрите также:

 

Ботаника

 

Тимирязев – Жизнь растения

 

Биология

 

Необычные растения

 

Жизнь зелёного растения

 

Дендрология

 

Лекарственные растения

 

Необычные деревья

 

Геоботаника

 

Мхи

 

Общая биология

 

Лишайники

 

Мейен - Из истории растительных династий

 

Защита растений от вредителей

 

Биографии учёных ботаников и биологов

 

Микробиология

 

Лечебные свойства берёзы

 

Пособие по биологии

Развитие зрелого растения из семени — удивительный процесс. Процесс этот включает в себя клеточное деление, рост клеток путем растяжения, дифференциацию отдельных органов! (корней, стеблей, листьев, цветков) и, наконец, целый ряд. сложных и весьма строго координированных химических прев^ ращений. Конечная форма растения определяется и генетической программой, заложенной в оплодотворенной яйцеклетке, № действием внешних факторов, способных влиять на реализацию" этой программы. Генотип задает пределы изменчивости растения;, от среды же зависит, каким будет в конечном счете — в этих, пределах —1 реализуемый тип развития ( 3.1).

Семя ( 3.2) содержит зародыш растения и запас необхо* димых питательных веществ. Окружает и защищает содержимое- семени семенная оболочка. Зародыш растения имеет биполярное- осевое строение: на одном его полюсе находится точка роста стебля, а на другом — точка роста корня. Кроме того, зародыш" содержит латерально располагающиеся семядоли (или — у однодольных — одну семядолю). Есть виды растений, у которых семядоли узкие и напоминают листья; такие семядолиг служат растению вначале для использования! запасав, эндосперма, но позже они превращаются в обычные зеленые фотоеишге- зирующие органы. В других случаях семядоли — это мясистые запасающие органы, развертывающиеся при прорастании семени над или под землей и поглощающиеся запасы эндосперма: еще до созревания семени; семядоли такого типа редко становятся похожими на настоящие листья и обычно не участвуют в? фотосинтезе. Мясистые семядоли, как правило, опадают, после того как содержащиеся в них запасы питательных веществ перекочуют в растущие зоны проростка.

На ранних этапах своего прорастания семя поглощает много- воды, что приводит к определенным химическим изменениям, стимулирующим в точках роста митотическую активность. По* неясным пока причинам корень почти всегда начинает развиваться первым. В точке роста стебля ростовая активность про*- буждается позднее; иногда это отставание измеряется часами,, но оно может составлять также несколько дней и даже несколько недель. На обоих полюсах оси зародыша рост осуществляется в результате образования новых клеток меристематическо (активно делящейся, или образовательной) тканью точек роста с последующим растяжением и дифференциацией этих клеток. В корне процессы клеточного деления, растяжения и дифференциации протекают в достаточно четко очерченных зонах, которые, впрочем, довольно сильно перекрываются. Поскольку растущий корень на своем пути вынужден преодолевать сопротивление такой твердой среды, как почва, нежный его кончик должен быть как-то защищен от истирания. Эту задачу выполняет корневой чехлик — многоклеточное образование (из нескольких тысяч клеток), прикрывающее корневую меристему. Формирует- ся чехлик путем деления примыкающей к нему чехликовой меристемы; клетки его непрерывно слущиваются и столь же непрерывно замещаются новыми. У кукурузы, например, чехллко- вая меристема способна образовать за день до 10000 клеток;, что обеспечивает практически каждый день полное обновление чехлика. Распадающиеся клетки чехлика ослизняются, и эта' слизь служит для корня своего рода «смазкой», облегчающей' ему продвижение сквозь почву.

Одно из явных различий между растениями и животным» заключается в том, что у первых рост приурочен к определенным ограниченным зонам, примыкающим к меристемам, а у вторых зоны роста распределены по всему организму. Удостовериться в такой строгой локализации роста у растений можно" при помощи простого приема; Для этого на поверхность растущего корня или стебля наносят (каким-нибудь нетоксичным1 веществом, например древесным углем, смешанным с ланолиновой пастой) ряд параллельных линий на равном расстоянии одна от другой ( 3.3). Через несколько дней можно убедиться в том, что метки разошлись неравномерно; дальше всего он» отстоят теперь друг от друга на отрезке, непосредственно примыкающем к кончику корня или верхушке стебля, так что ясно, что именно здесь и происходит наиболее быстрый рост. Это — зона растяжения клеток. Конечно, увеличение размеров растения не может быть вызвано одним только клеточным делением

 Наиболее сильное растяжение отмечается в зонах В, С и D, непосредственно примыкающих к кончику корня.

однако процесс этот поставляет новые способные к растяжению единицы, которые увеличиваются в размерах позднее, когда верхушка органа уже несколько отодвинется от них в результате повторных делений верхушечной меристемы.

 

КИНЕТИКА РОСТА

 

Если высоту или массу растения представить как функцию времени, прошедшего с момента прорастания, то мы получим кривую, подобную той, какая изображена на  3.4. Эта S-образная, или сигмоидная, кривая характерна для роста всех органов, всех растений, популяций растений или животных и даже для человеческих цивилизаций. Кривая состоит по меньшей мере из четырех четко разграниченных отрезков: а) начальной лаг-фазы, на протяжении которой происходят внутренние изменения, служащие подготовкой к росту; б) лог-фазы, или периода, когда зависимость логарифма скорости роста от времени описывается прямой; в) фазы постепенного снижения скорости роста и г) фазы, в течение которой организм достигает зрелости, рост прекращается и размеры стабилизируются. Если продолжить эту кривую, то в какой-то .момент ход ее может вновь измениться, отражая период старения и смерть.

Существуют растения, для которых старение и смерть не являются обязательной частью жизненного цикла. В западной части Северной Америки произрастают остистая сосна (Pinus aristata) и секвойя, возраст которых может значительно превышать 3000 лет. Погибают эти деревья, по-видимому, от случайных причин — от удара молнии, от инфекции или же от того, что основание дерева в какой-то момент оказывается недостаточно прочным, чтобы выдержать тяжесть ствола. Если бы можно •было как-то предотвратить подобные вредные воздействия, то, видимо, рост такого дерева был бы потенциально бесконечным. Это потенциальное бессмертие растительных клеток можно продемонстрировать методом культуры тканей от целого растения отделяют какие-нибудь его части и выращивают их иа искусственных средах. Французские исследователи в 1937 г. по- каза'ли, например, что если кусочки корней моркови отделить в асептических условиях и поместить в соответствующую стерильную химическую среду, то через некоторое время в них возобновится клеточное деление и возникнет 'быстро растущая масса недифференцированных клеток, так называемый каллус. Если затем кусочки этого каллуса достаточно часто переносить на свежую среду, то он будет продолжать расти все с той же постоянной скоростью. Проследить такой рост удалось на протяжении сорока с лишним лет. Морковь в норме — двулетнее растение, и, значит, тот экземпляр, от которого некогда была взята ткань, должен был давным-давно завершить свой цикл развития. Естественно напрашивается вывод, что обычное прекращение роста какого-либо растения, за которым следуют старение и смерть, связано с каким-то ингибированием и что если это ингибирование тем или иным способом устранить или обойти, то мы получим растение, способное .расти непрерывно, иными словами—потенциально бессмертное. Исследования в этой области продолжаются и, очевидно, рано или поздно дадут интересные и важные результаты.

Кривые роста ценны тем, что они свидетельствуют о существовании разных типов физиологической регуляции роста. По длительности лаг-фазы мы можем, например, судить о характере тех изменений, которые должны произойти, прежде чем начнется рост. У многих семян лаг-фаза длится не более несколь^ ких часов, и это показывает, что здесь уже имеются в наличии? все системы, необходимые для роста, и требуется только вода для активации. Известны, однако, и семена, у которых лаг- фаза измеряется сутками, неделями и даже месяцами. У таких. покоящихся семян в тканях обычно присутствуют какие-то ингибиторы роста и прорастание не может начаться до тех пор, пока эти вещества не будут разрушены в процессе метаболизма или удалены каким-нибудь механическим способом — вымыванием и т. п. Скорость роста в лог-фазе нередко определяется гормонами, о чем мы еще будем говорить далее. По наклону- кривой можно часто довольно успешно судить о генетическом фоне, определяющем ростовой потенциал данного растения, а также о том, насколько хорошо отвечают потребностям растения условия, в которых оно растет. Конечная высота растения; и сроки наступления стационарной фазы часто также бывают заданы генетически, но эти характеристики могут в какой-то» мере меняться под влиянием среды. Старение и смерть организм ма ие обязательно жестко определяются его генотипом, их сро<- ки тоже может определять среда.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Жизнь зелёного растения

 

Смотрите также:

 

Онтогенез и филогенез

Для индивидуального развития животных и растений существенны процессы роста (увеличение массы живого тела) и
преобладающей дифференциации и формообразования: процессы усиленной дифференциации совпадают с периодом депрессии роста.

 

Географические центры происхождения культурных растений. Вавилов....

«Выяснение центров формообразования и происхождения культурных растений, — пишет далее Вавилов, — позволяет подойти объективно и к установлению основных очаг.ов земледельческой культуры Споры о том, автономна ли египетская культура...

 

Питание растений

Это наблюдается прежде всего там, где участок удобряют только навозом. Недостаток азота можно очень быстро обнаружить, если внимательно наблюдать за ростом овощных растений.

 

...удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других...

1. Предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других агрохимикатов в сельском хозяйстве устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых.

 

Правило лимитирующих факторов. Сущность этого правила заключается...

Например, если в почве имеются в достатке все, кроме одного, необходимые для растения химические элементы, то рост и развитие растения будет обусловливаться тем из них, который находится в недостатке.

 

Формирование объектов озеленения

От плодородия почвы зависят рост и развитие деревьев и кустарников, газонных трав и травянистых цветочных растений, что в целом определяет художественный облик объекта, его санитарно-гигиеническое значение как фактора оздоровления среды.