Тропізми, насти, нутації

Завдяки росту рослини здатні рухатися в просторі і часі. Ці рухи надзвичайно різноманітні і мають велике значення в пристосуванні рослин до умов середовища. Багато які з слабкоздерев’янілих, похилоростучих пагонів просуваються вперед завдяки приросту в довжину, періодично утворюючи корені і на нових ділянках стебла (гарбуз, ожина). У деяких рослин верхівки стебел знаходять опору, здійснюючи колові рухи: листки і стебла повертаються до світла; корені рухаються у грунті в напрямі до вологи і поживних речовин. Особливості ростових рухів зумовлюють поділ їх на тропізми, настії й нутації.

Тропізми — вигини органів рослин під впливом факторів, що діють однобічно. В разі однобічного освітлення виявляється фототропізм — вигини органів внаслідок різної інтенсивності росту освітленого і тіньового боків (рис. 24), геотропізм — вигин органів під дією сили тяжіння Землі. Якщо покласти рослину горизонтально, то через деякий час стебло вигинається вгору, а корені — донизу, тобто для стебла властивий негативний геотропізм, а для коренів — позитивний (рис. 25, 26). Під дією сили тяжіння значно змінюється розподіл осмотичного тиску і сисної сили в клітинах горизонтально орієнтованого органа з різних боків. Накопичення осмотично активних речовин на нижньому боці збільшує сисну силу її клітин і призводить до стимуляції розтягу їх, внаслідок чого нижній бік стає випуклим і визначає утворення негативного геотропічного вигину. Крім перелічених тропізмів, у рослин спостерігається хемотропізм (вигини від дії хімічних речовин), травмотропізм (вигини від уражень), термотропізм (вигини від дії температури), гідротропізм (рис. 27) (вигини від дії води) та ін.

Рис. 24. Фототропізм листків і стебел.

Тропізми потрібні рослинам для орієнтації в просторі, кращого пристосування до умов зовнішнього середовища.

Рис. 25. Геотропічний вигін кореня бобів у вологому повітрі при спостереженні крізь скло:

А — вихідне горизонтальне положення; В — через 7 год; С — через 24 год. Трикутником позначено положення кінчика кореня.

Рис. 26. Підняття соломини злака завдяки утворенню геотропічних вигинів у вузлах.

Рис. 27. Гідротропізм коренів. Корені притискуються до тирси, замість того, щоб рости донизу.

В житті рослин найчастіше виявляється головний тропізм, що переважає над іншими. Якщо дерево росте на відкритому місці, то у стовбура спостерігають негативний геотропізм, тобто воно росте вертикально вгору. У нього не виявляються ні фототропізм, ні травмотропізм, оскільки немає сусідніх дерев, ні термотропізм, оскільки температура однакова навколо крони. Якщо грунтові води неглибокі і незасолені, то корені у дерева ростимуть вертикально вниз до води, тобто позитивний геотропізм і гідротропізм збігаються за напрямом росту. Проте якщо біля дерева висипати мінеральні добрива, то корені ростимуть горизонтально і в протилежний бік від них, тобто спостерігається негативний хемотропізм, що переважає над геотропізмом. І лише через деякий час, після сильних дощів, коли концентрація добрив стане мінімальною, короні дерева ростимуть до звичайного місця перебування їх, тобто у них виявиться позитивний хемотропізм.

Настії — рухи рослин, зумовлені змінами фізіологічного стану тканин, які по-різному діють па ріст органів в окремих частинах їх. Поширеними ппстичіпіми рухами є епінастії — вигини органів донизу і гіпонастії вигини органів догори. Настії зумовлені різною швидкістю розтягу клітин тканини, розміщених протилежно на органі. Від зміни дня і ночі бувають фотонастії, при яких квіти розкриваються і закриваються (кульбаба, нічна фіалка); зміна водопостачання спричинює гідронастії.

Крім ростових пастичиих рухів, у рослин спостерігають рухи, зумовлені створенням нерівномірного тургорного натягу у клітин різних боків органа. Такі рухи називають сейсмонастичними.

У мімози при механічній дії різко опускаються пагони і листочки, у бальзаміну від доторкання до плодів стулки негайно розкриваються і насіння висипається.

Нутації — періодично повторюваний ріст протилежних сторін органа. При цьому верхівка стебла або листковий вусик бобових здійснюють колові рухи для зіткнення з опорою, навколо якої закручуються рослими. Ці рухи характерні для кручених рослин.

Ростові рухи рослин визначають орієнтацію стебел і листя в просторі, зумовлюють форму пагона. Послаблення негативного геотропізму у стебел спричинює вилягання у злаків. Орієнтація пагона у просторі впливає на інтенсивність росту і формоутворювальні процеси. Прискорення дозрівання гарбуза, кавуна, огірка, дині пов’язане з пришпилюванням верхівки пагонів до землі, а у плодових — з пе­реведенням гілок у горизонтальне положення.

Взаємозв’язок між орієнтацією пагонів й інтенсивністю їхнього росту характеризується законом Фехтінга: інтенсивність росту пагона прямо пропорційна висоті розташування його на материнській осі і обернено пропорційна нахилу до вертикалі. Доповненням до закону є вікові зміни листків, розміщених на різних ярусах. У пагонів, що ростуть похило, виявляється анізофілія, при якій інтенсивність росту більша у листків, що з’явилися на нижньому боці пагона, ніж у листків верхнього боку. У таких пагонів ізоелектрична точка (ІЕТ) білків зміщена в кислий бік.

Ростові рухи листя, квітів та інших органів рослин ха­рактеризуються добовою ритмічністю, яка визначається змінами фотоперіодичних умов. Основою періодичності рухів є ендогешішї ритм, тобто внутрішні фізіологічні зміни, для яких характерна певна розмірність, пристосована до добової зміни умов освітлення, акцептором чого є пігментна система листя, чутлива щодо червоного і віддаленого червоного світла.

Сучасні уявлення про рух живих організмів грунтуються на визначенні В. О. Енгельгарда: «єдність у безлічі». Єдність процесу полягає в підвищенні активності аденозинтрифосфатази, в перетворенні АТФ і скорочувальних білків. Множинність процесу характеризується різноманітними формами руху від плазмодія міксоміцетів рослин до висо- коспеціалізованої м’язової тканини.