6. Ритмы роста растений.

Ритмичность роста - чередование замедленного и интенсивного роста клетки, органа, организма - бывает суточная, сезонная - является результатом взаимодействия внутренних и внешних факторов.

Многие процессы у растений (рост, развитие, обмен веществ и т. д.) имеют ритмический характер. О многих явлениях, которые происходят с правильной периодичностью во времени и пространстве, говорят, что им присущ ритм. Когда периодичность сохраняется и в отсутствии внешних воздействий, ритмы называют эндогенными. Примером могут служить «суточные» движения, а именно, ночное опускание листьев фасоли, приподнятых в дневное время, раскрывание и закрывание цветков каланхоэ, ритмические суточные изменения скорости роста колеоптилей овса.

Вот такая эндогенно-направленная суточная ритмика называется циркадной (лат.цирка – около, диес – день). Клеточный механизм, генерирующий ритм, обычно называют биологическими часами; положение органа (например, листа) в любой момент цикла показывает «циркадное время» (время контролируемое внутренним осциллятором). Циркадные колебания такого типа встречаются во всех эукариотичных организмов, включая микроорганизмы, растения и животных.

Чтобы выявить природу осциллятора, были сделаны попытки установить, какие условия могут изменить период (время) или фазу ритма. Эти опыты (механические воздействия, изменение освещения, температуры, ионы Li+, тяжелая вода, этанол) дали возможность сделать вывод, что периодические изменения свойств мембраны являются составной частью «часового» механизма.

Сегодня предлагают несколько механизмов биологической компенсации температуры. Например, считают, что происходят два противоположных процесса: один из которых при повышении температуры ускоряется, а другой – замедляется. Другая гипотеза связана с изменением длины цепи и степени насыщаемости мембранных липидов.

Кроме суточной периодичности рост растений имеет и сезонную периодичность. Она может быть продемонстрирована на примере образования годичных колец в древесине растений умеренного пояса, у которых рост стволов в толщину достигает максимума в летний период и прекращается осенью.

Большая кривая роста Сакса (ниже будет повтор описания) рост растение

Измерение скорости роста, проведенное немецким физиологом Ю. Саксом (1872), позволило установить определенные закономерности. В начальный период темпы роста, как правило, низкие. Затем рост усиливается и идет с большой скоростью (период большого роста), а затем снова замедляется. В результате рост (увеличение размера) клетки, органа или организма в целом может быть изображен в виде S-образной кривой. Анализируя полученную кривую, можно ее разделить на три участка:

1) фаза, когда рост изменяется экспоненциально (логарифмически);

2) фаза, когда рост изменяется линейно;

3) фаза торможения роста.

Именно период, когда рост прямо (линейно) возрастает, называется периодом большого роста. Вначале скорость роста возрастает, затем некоторое время сохраняется на постоянном уровне, а затем падает. Падение для однолетних растений обычно совпадает с переходом к репродукции. Представляет интерес изменение относительного прироста, т. е. прироста, отнесенного к общей массе растения. Как видим, относительные приросты падают значительно быстрее. Это связано с тем, что на ранних этапах развития растение состоит почти из одних листьев. Вырабатываемое ими сухое вещество идет на создание все новых и новых единиц листовой поверхности. В результате общее количество сухого вещества возрастает в геометрической прогрессии. Однако затем сухое вещество начинает все больше использоваться на образование органов, не участвующих в фотосинтезе. Листья составляют все меньшую часть растения. В связи с этим, несмотря на увеличение абсолютной скорости прироста, его значение по отношению к общей массе растения постепенно падает.

Влияние внешних (экологических) факторов на рост и развитие растений

Абиотические факторы среды: свет, температура, влажность почвы, газовый состав, условия минерального питания, ксенобиотики. Биотические факторы: внутри- и межвидовые взаимоотношения в фитоценозах (конкуренция аллелопатия, симбиоз, паразитизм).

1. Свет (380-780 нм) Свет влияет на фотосинтез - источник органических веществ, используемых рост. В зависимости от условий освещенности растение приобретают оптимальную форму для поглощения света в данных конкретных условиях.

Влияние качественного состава света на рост растений.Наиболее активно регулируют рост красные и сине-фиолетовые лучи. Рецепторы красного света – фитохромы, рецепторы синего света – криптохромы (каротиноиды и флавины).

Красный свет тормозит деление и способствует удлинению клеток, т. е, стимулирует рост растений в высоту; он необходим для прорастания светочувствительных семян ряда культур (салат латук.Синий свет стимулирует деление клеток, но подавляет растяжение клеток (высокогорная флора, одиночные растения).

Фотопериодическая индукция цветения (фотопериодизм)- способность растений переходить к цветению только при определенном соотношении длины дня и ночи. Фотопериодизм, также как яровизация, представляет собой приспособительную реакцию, позволяющую растениям зацветать в определенное, наиболее благоприятное время года. Но длина дня действует на зацветание разных растений не одинаково.

• Короткодневные растения(КДР)зацветают при длине ночи более 12—14 ч, для перехода их к цветению важен темный период определенной продолжительности, а не длина дня. Если в середине темного периода дать короткую вспышку света, то КДР к цветению уже не переходят. Представители: рис, соя, кукуруза, просо, тыквенные, перец, баклажан, многие бобовые, хризантема и др.

• Длиннодневные растения (ДДР)зацветают при продолжительности дня более 12 ч и более. К ним относятся хлебные злаки, крестоцветные, укроп, клевер, свекла, морковь и др.

• Нейтрально дневные растения(НДР)зацветают при любой длине дня (некоторые сорта гречихи, гороха, хлопчатника, растения с широким ареалом и тропические виды).