Liikumine taimedes, liigid, tüübid, näited ja pildid
Liikumise määratlus taimedes
Iga elusolend (organism) on võimeline vastu võtma ärrituseks kutsutud stiimuleid ja neile reageerima. Üks reageerimisvorm, mida tavaliselt tehakse, on liikumise vormis. Liikumine on kehaasendi või nihke muutus, mis katab kogu keha või selle osa vastusena keskkonnast tulenevatele stiimulitele ja kasvu tagajärjel.
Liikumine on üks elusolendite omadusi, mille eesmärk on oma elutegevus. Taimedes esinev liikumine erineb loomade ja inimeste liigutusest. Taimedes liikumine on passiivne, see tähendab, et see ei vaja liikumist. Liikumine võib toimuda stiimulite (stiimuli) mõjul.
Stiimulid, mis mõjutavad liikumise esinemist taimedes, on: valgus, vesi, puudutus, temperatuur, raskusjõud ja kemikaalid. Mõni neist stiimulitest määrab taime liikumissuuna ja mõni ei määra taime liikumissuunda. Stimulid, mis määravad liikumissuuna, panevad taime liikuma stiimuli allika suunas või sellest eemale.
Taimede ärrituvus on põhjustatud rakuseina osade olemasolust, mis pole paksenenud. Selles jaotises on tühimik, mida nimetatakse punktiks ja mis ühendab rakke üksteisega. Läbi täppide on rakkude omavaheline seos protoplasma projektsioonide või plasmoodide abil, mida nimetatakse plasmodesmataks.
Taimedes liikumine toimub seetõttu, et:
- Taimede ärrituvus on taimede võime reageerida impulssidele.
- On impulsse, mis tulevad taime väljast ja seest ning sisenevad desmodesmata kaudu.
- Esineb taimeorganite osades või kogu taime kehas.
Taimedes liikumise liigid
Osa taimede poolt tehtud liigutustest tekib vastusena paljudele väljastpoolt või nende keskkonnast pärinevatele ärritustele. Enamik taimede liikumist on suunatud valgusele ja gravitatsioonile.
Liikumise põhjuste põhjal saab eristada kasvuliikumist turgori liikumisest. Kasvuliikumine on kasvust põhjustatud liikumine, mis põhjustab plastilisi või pöördumatuid muutusi. Turgori liikumine on liikumine, mis tekib turgori muutuste tõttu teatud rakkudes ja on elastne või "pöörduv".
Stimuleerimissuuna põhjal jaguneb liikumine taimedes kaheks, nimelt: etionoomne liikumine ja endonoomne (autonoomne) liikumine. Etionomi liikumine on taime liikumisreaktsioon, mille põhjustavad välised stiimulid. Kui endonoomiline liikumine (autonoomne) on taime liikumisreaktsioon, mis on põhjustatud stiimulist taime seest või taimest endast.
Põhjuse järgi võib jagada:
- HÜGROSKOOPIA / HÜGROSKOOPIA, nimelt niiskusesisalduse või veesisalduse muutuste põhjustatud liikumine taimedes. Nt: sporangiumi avamine ja sulgemine Bryophyta ja Pterydophyta piirkonnas; Kaunviljade lõhestamine.
- Autonoomne / ENDONOM on taimedes liikumine, mis on põhjustatud taime kehas toimuvatest protsessidest, nii et see võib toimuda iseenesest. Nt: spiraalliikumine hernetaime vartel, viinamarjapõõsastel ja lehtede asend kookospähkli vartel.
- ESIONOM / ETIONOM on taimedes liikumine, mille põhjustavad impulsid väljastpoolt taime keha.
Etionomi liikumine
Lähtudes liikumisreaktsiooni suuna ja stiimuli päritolu vahelisest seosest, võib etionoomse liikumise jagada: tropismi liikumine, nasti liikumine ja taksode liikumine.
Tropismi liikumine
Tropism on taimeosade liikumine, mille liikumissuunda mõjutab stiimuli suund. Liikuvad osad on näiteks oksad, lehed, õienupud või kõõlused.
Tropismi liikumise võib jagada positiivseks tropismiks, kui liikumine on stiimuli allika suunas, ja negatiivseks, kui liikumine on stiimuli allikast eemal. Stiimuliallika tüübi järgi otsustades võib tropismi veel jagada fototropismiks, geotropismiks, hüdrotropismiks, kemotropismiks, tigmotropismiks ja gravitoprismiks.
a. Fototropism
Fototropism on taimeosade liikumine valguse stimulatsiooni tõttu. Taimeosade liikumist valguse suunas nimetatakse positiivseks fototropismiks. Näiteks taime varre otsa liikumine valguse suunas paindumiseks.
Fototropismi mehhanismi uurimist alustati Charles Darwini ja tema poja Franciscuse korraldatud katsetega. Katse viidi läbi varreotsa eemaldamisega ning leiti, et võrse kadumise tõttu fototroopiat ei esinenud. Samamoodi, kui võrse ots on kaetud mitteläbilaskva materjaliga. Kuid fototropismi esineb endiselt, kui kõik taimeosad on mattunud peene musta liiva alla ja ainult võrse ots on väljas, põhjustades varre painutamist. Selle katse põhjal selgitati, et stiimul (valgus) tuvastati ühes kohas (võrse ots) ja reageerimine (painutamine) viidi läbi teises kohas (pikenemispiirkond).
Fototropismi mehhanismi kirjeldati Boyseni ja Jenseni läbi viidud katsetest, mida täpsustas F.W. Läks. Auxinil on oluline roll varte valguse suunas painutamisel. Auxin on keemiline koordinaator, mis mängib rolli rakkude kasvus ja kasvus. Auxin asub võsu otsas, nii et kui valgus on taime kohal, toimub auksiini vertikaalne jaotus võrsetest pikenemisalani. Kui aga varre ühelt küljelt antakse valgust, põhjustab see auksiini külgsuunalise (asümmeetrilise) jaotuse küljelt, mis saab valguse pimedale küljele. Taimeosad, mis ei puutu kokku, saavad auksiini suurema kontsentratsiooni.
See põhjustab varre pimedas piirkonnas asuva raku kasvu kiiremini, nii et vars näib pööravat valguse poole. Taimeosad, mis ei puutu kokku, saavad auksiini suurema kontsentratsiooni.
Arvatakse, et auksiini asümmeetrilise jaotuse põhjustab kolme erineva mehhanismi kombinatsioon:
- Auksiini hävitamine valguse poolt (fotodestruktsioon) valguse käes olevas koleoptilis.
- Suurenenud auksiini süntees pimedas koleoptilis
- Auksiini külgtransport valguse käes olevast osast pimedasse ossa.
Valgus, mis on fototropismi stimuleerimisel kõige tõhusam, on lühilaineline, punane aga ebaefektiivne. Kahtlustatakse, et see fototroopne reaktsioon on midagi pistmist karoteeni ja riboflaviiniga, kuna karoteeni ja riboflaviini kombineeritud neeldumisspekter sarnaneb fototropismi toimespektriga.
Näide varda otsa liikumisest valguse saabumise suunas
b. Geotropism
Geotropism on taimeosade liikumine Maa gravitatsiooni mõjul. Kui liikumissuunda stiimuli suunas nimetatakse positiivseks geotropismiks, näiteks juurte liikumiseks maapinna poole. Kui stiimulist eemale liikumise suunda nimetatakse negatiivseks geotropismiks, siis näiteks kasvavate varte liikumine maapinnast eemale.
Maa gravitatsioonijõu (gravitatsiooni) stimuleerimise tõttu kasvavad juured alati allapoole. See juurekasvu liikumine on veel üks näide tropismi liikumisest. Gravitatsiooni stimuleerimisest põhjustatud liikumist nimetatakse geotropismiks. Kuna juurte liikumine on põhjustatud maa külgetõmbe (gravitatsiooni) stimulatsioonist ja liikumissuund on stiimuli suuna suunas, nimetatakse juurte kasvu liikumist positiivseks geotropismiks. Teiselt poolt nimetatakse teiste taimeorganite liikumist maa keskosast eemale negatiivseks geotropismiks.
Teine näide geotropismist on hernelillede kasvu liikumine. Kui lill õitseb, eemaldub ta maakeskmest, seega on tegemist negatiivse geotropismiga. Kuid pärast viljastumist liigub lill maa poole maa keskele ja areneb edasi maapähklipuuks. Seega on maapähkliõie kasvu liikumises muutus. Enne viljastamist on negatiivne geotropism ja pärast viljastamist positiivne geotropism. Selle lille kasvu mõjutab kasvuhormooni roll.
Auxiini olek selles geotropismiprotsessis, kui taim (celeoptile) asetatakse horisontaalselt, on auksiini akumuleerumine põhjas. See näitab, et geotropismi mõjul toimub auksiini transport alla. Et tõestada geotropismi mõju auksiinide akumulatsioonile, näitas seda Dolk 1936. aastal (Wareing ja Phillips 1970). Katsetulemuste põhjal leiti, et alt kogutud auksiin näitas rohkem kui ülemine. Taimerakud koosnevad vedela ja tahke materjali erinevatest komponentidest. Raskusjõu tõttu on vedel materjal peal. Kuigi tahke materjal on põhjas. Materjale, mida gravitatsioon mõjutab, nimetatakse statoliitideks (nt tärklis) ja rakke, mida gravitatsioon mõjutab, statotsüstideks (sh statoliidid).
Näited positiivsest ja negatiivsest geotropismist
c. Hüdrotropism
Hüdrotropism on taimeosade liikumine vee stimulatsiooni tõttu. Kui liikumine on veekogu lähedal, nimetatakse seda positiivseks hüdrotropismiks. Näiteks kasvavad taimejuured liikudes kohti, kus mullas on palju vett. Kui taim kasvab veest eemal, nimetatakse seda negatiivseks hüdrotropismiks. Näiteks vee kohal kasvavate taimevarte võrsete liikumine.
Taime reaktsioon määratakse stiimuli gradiendi või vee kontsentratsiooni (niiskuse) järgi. Niiskus põhjustab juurte painutamist suurema kontsentratsiooniga vett sisaldavatele aladele.
Hüdrotropismiga seotud vaatlused pole eriti arenenud, sest taime osa, mida see mõjutab, on juur. Kuid gravitatsiooni mõjuga võrreldes on juurte allapoole liikumine tõenäolisem gravitatsioonilise stimulatsiooni tõttu võrreldes vee stimulatsiooniga.
d. Kemotropism
Kemotropism on taimeosade liikumine keemilise stimulatsiooni tõttu. Kui liikumine on kindla keemilise aine lähedal, nimetatakse seda positiivseks kemotropismiks. Näiteks juurte liikumine ainetes mullas. Kui teatud kemikaalidest eemaldumist nimetatakse negatiivseks kemotropismiks. Näiteks juurte liikumine mürgist eemale.
e. Tygmotropism
Tigmotropism on taimeosade liikumine ühepoolse puudutuse või kontakti stimuleerimise tõttu. Näide: cucurbitaceae ja passiflora varre otsa või kõõluste keerdumine. Näited kõõluselistest taimedest on herned, viinamarjad, kannatusvili, arbuus ja kurk.
Viinapuud kasvavad jätkuvalt pikisuunas, otsides tugistruktuuri, mis tugevdaks taime püsti. Tendrils on puutetundlik. Viinapuu kokkupuude esemega stimuleerib kõõlust kasvukiiruse erinevuse tõttu varem puudutatud eseme suhtes kõveraks kasvama. sest kahtlustatakse, et puutega kokku puutunud rakud toodavad kasvu pärssivat ABA-d, samal ajal kui vastaspool toodab auksiini, nii et kasv muutub veelgi kiiresti. Selle tulemusena kõõlused kõverduvad ja mähivad puudutusallika ümber. Kõõluse vastus hõlmab osaliselt turgoori muutust. Kahtlustatakse, et ATP ja anorgaanilise fosfaadi sisaldus on kõõluste kombatava stimuleerimise tõttu kiiresti muutunud.
f. Gravitoprism
Gravitropism on kasvu liikumine gravitatsioonilise tõmbe suunas või sellest eemale. Gravitropism on positiivne, kui kasv on suunatud allapoole, ja negatiivne, kui kasv on suunatud ülespoole. Taimede osad, mis võivad saada gravitatsioonistimulatsiooni, on juuremüts ja võrsed. Varred ja õievarred on tavaliselt negatiivsed gravitroopsed, kuid reageerimine on väga erinev. Põhivars kasvab gravitatsiooni suunast 180o, samal ajal kui oksad, petioles, risoomid ja stolonid on tavaliselt lamedamad.
Gravitatsiooni suhtes kasvusuuna põhjal jaguneb gravitropism ortogravitropismiks (risti kasv). üles või alla), diagravitropism (tasane kasv), plagiogravitropism (kasv nurga all teatud). Kui elundeid, mida raskusjõud ei mõjuta, nimetatakse agravitroopilisteks.
Gravitatsioonistimulatsiooni võtab rakk vastu kahel viisil, nimelt aktsepteerides raku rõhu erinevust kergete ja raskete osakeste ebaühtlase jaotumise tagajärjel kamber. Teine on rõhu tekkimine raku vee seisundi muutuste kõikumiste tagajärjel, mis põhjustab raku sisalduse tõttu survet.
Raskusjõu mõju saavad varre juuremüts ja võrsed. Gravitatsioonilise stimulatsiooni vastuvõtt juuretippude ja varreotstega ei ole siiski sama. Statoliit saab gravitatsioonilise stiimuli. Statoliite sisaldavaid rakke nimetatakse statotsüütideks. Statoliidid on väikesed erikaaluga väikesed kehad, mis settivad raku põhja. Tsütoplasmas elavad kehad hõlmavad rakutuuma, diktüosoome, mitokondreid ja tärklise graanuleid (amüloplastid). Rakukehade hulgas, mis näitavad, et amüloplastid on statoliidid rakkudes, mis saavad gravitatsioonistimulatsiooni, on mõned seda väidet toetavad tõendid järgmised:
- Elundi ladestunud amüloplastide olemasolu ja elundi võime reageerida gravitroopiliselt on tihedalt seotud.
- Gravitroopse reaktsiooni jaoks vajalik aeg on tihedalt seotud amüloplastide sadestumiskiirusega
- Kui juurtele või koleoptilistele manustatakse kõrgel temperatuuril gibberelliine ja kinetiini, kaovad amüloplastid ja ka reaktsioon raskusjõule.
- Gravitroopne tundlikkus ilmub uuesti samaaegselt tärklisterade taasilmumisega või pärast uue juuremütsi ilmumist.
Katses F. Läks ja N. Cholodny selgitas, et võrsete painutamine toimus horisontaalasendis taimedes asüsiini asümmeetrilise (ebaühtlase) jaotumise tõttu. Raskusjõu mõju põhjustab auksiini madalama kontsentratsiooni suurenemist. Suurenenud auksiini sisaldus stimuleerib kiiremat kasvu, nii et võrsed painduvad ülespoole. Samamoodi juurte puhul, mille juuremütsis on abstsisihape (ABA). Raskusjõu mõjul põhjustab ABA rohkem akumuleerumist põhjas, suurendades seeläbi kasvu pärssimist. Selle tulemusena kasvab vähem ABA-ga ülemine osa kiiremini ja juured painuvad allapoole.
Nasti liikumine
Nasti liikumine on taimede liikumine, mille suunda stiimuli suund ei mõjuta, kuid selle määrab taim ise, näiteks turgorõhu muutuste tõttu.
a. fotonasti
Photonasti on nasti liikumine, mis on põhjustatud valguse stimulatsioonist. Näiteks kell neli õitsva lille liikumine (Mirabilis jalapa) pärastlõunal.
b. Niktinasti
Niktinasti on nasti liikumine, mille põhjustab pime atmosfäär, nii et seda nimetatakse ka uneliigutuseks. Näiteks öösel sulgevad kaunviljade lehed ja avanevad järgmisel päeval, kui päike tõuseb.
A.W. Galston ja tema kolleegid tuvastasid kaaliumiioonide liikumise pulvinuse ülevalt alla ja vastupidi. Kaaliumiioonide liikumine on põhjustanud mootorrakkude osmootse potentsiaali suure muutuse, mis põhjustab lehtede liikumist üles või alla. Kahtlustatakse, et selles tegevuses osaleb auksiin. Päeval toodetud IAA transporditakse peamiselt leherootsu põhja. Kaaliumioonid liiguvad selles suunas, kus nende IAA sisaldus on suurem, vesi tungib pulvinuse põhja ja lehed ärkavad. Öösel vähendatakse auksiini transporti, tekib vastupidine reaktsioon. Pulvinuse üla- või alaosale kantud auksiin põhjustab vastavalt une ja lehtede ärkamist. Pulvinuse rakke, mis avanedes paisuvad, nimetatakse ekstensoriteks, samas kui kontraktsioonis olevaid rakke - paindjateks. See liikumine toimub liblikõielistel taimedel.
c. Tigmonasti või Seismonasti
Tigmonastia on nasti liikumine, mis on põhjustatud puudutuse või vibratsiooni stiimulitest. Näide häbeliku printsessi lehtede sulgemise algatusest (Mimosa pudica) kui puudutatakse. Kui puudutamisel stimuleeritakse ainult ühte voldikut, kandub see stiimul kogu taime kehasse, nii et ka teised voldikud sulguvad.
See taim annab väga kiire reaktsiooni, mis on umbes 0,1 sekundit pärast stiimuli andmist, ja reaktsiooni levik sellele stiimulile taime üla- ja alaossa kestab vahemikus 40-50 cm / s. Kui printsessi lehtede otsa on piinlik puudutada, tekib puudutusalast eemal veevool. Selle veevoolu olemasolu põhjustab puutepinna veesisalduse vähenemise, nii et turgori rõhk väheneb. Seetõttu sulguvad häbeliku printsessi lehed ja näevad välja nagu närbuvad. Sulgemise aeg sõltub temperatuurist ja vibratsiooni tugevusest.
Kui stimuleeritakse ainult ühte infolehte, kandub ärritus kogu taimes edasi, nii et ka teised infolehed sulguvad. Arvatakse, et selle vastuse kasulikkus seisneb selles, et lendlehtede voltimine ehmatab ära ja tõrjub putukaid enne, kui neil on aega lehti süüa. Voldimine toimub seetõttu, et pulvinuse mootorrakkudest transporditakse vett välja, see sündmus on seotud K + vabanemisega. Mimosa signaalide levikut on aastaid uuritud, on tõestatud, et on kahte tüüpi mehhanisme, elektrilisi ja keemilisi. Tööpotentsiaali põhjustab teatud arvu ioonide voog üle ksüleemi- ja floemiparenhüümirakkude (ühendatud plasmodesmata abil) kiirusega kuni umbes 2 cm s-1. Tegevuspotentsiaal ei liigu pulvinuse kaudu ühest infolehest teise, välja arvatud juhul, kui on kaasatud ka keemiline reaktsioon, nii et ainult mõned voldikud on kokku pandud. Selle põhjuseks on ksülemianumate kaudu koos transpiratsioonivooluga liikuv materjal. Seda toimeainet tuntakse turgoriinina.
d. Termomass
Termonastia on nasti liikumine, mis on põhjustatud temperatuuri stiimulitest, näiteks tulbi õitsemisest. Lilled õitsevad, kui temperatuur järsku tõuseb, ja sulgub uuesti, kui temperatuur langeb.
e. haptilus
Haptonastia on nasti liikumine, mis on põhjustatud putuka puudutusest. Näitena võib tuua Dionaea taime (kärbsepüügi taime tüüp). Kui kärbes puudutab lehe sisemust, sulgub leht kohe, nii et kärbes jääb lehe kahe poole vahele.
Selle lõksu toimimine on tingitud "närvitaolise signaali" või epidermise-sensoorsete juuste olemasolust, mis võivad põhjustada lõksu potentsiaalset toimet. Tööpotentsiaal liigub juustest topeltsagarate lehekoesse ja põhjustab sagarite kiire sulgemise umbes poole sekundi jooksul. Taim püüab kinni putukaid, mis seejärel seeditakse lehtede poolt sekreteeritud ensüümide abil, et toota taimele lämmastikku ja fosfaati.
f. Kompleksne Nasti
Nasti liikumist põhjustavad mitmed tegurid korraga, näiteks süsinikdioksiid, pH, temperatuur ja kaltsiumi tase. Näiteks: lehtede avanemise ja sulgemise liikumine.
Takso
Taksod on kogu keha või taime kehaosa liikumine, mis liigub kohti ja selle nihutamise suunda mõjutavad stiimulid. Stiimuli allika poole suunatud liikumisi nimetatakse positiivseteks taksodeks ja neid, mis eemalduvad stiimuli allikast negatiivseteks taksodeks. Üldiselt esineb madalamates taimedes.
a. Kemotaksis
Kemotaksis on keemiliste stiimulite põhjustatud taksode liikumine. Näiteks: sambla antheridia poolt tekitatud lipustatud isaste sugurakkude (spermatosoidide) liikumine archegoniumi naissoost sugurakkude (munarakkude) suunas. Spermatosoidid liiguvad, kuna neid tõmbab sahharoos või õunhape. See liikumine toimub kemikaalide olemasolu tõttu naissugurakkudes.
b. Fototaksis
Fototaksis on taksode liikumine, mis on põhjustatud stiimulitest valguse kujul. Näiteks rohevetikates, mis lähevad otse mõõduka intensiivsusega valgusesse. Kuid kui valguse intensiivsus suureneb, saavutatakse teatud piir ja rohevetikad muutuvad järsku vastupidiseks ja ujuvad valguse suunas. Seega toimub positiivse fototaksise muutus negatiivse fototaksise suunas.
Endonoomiline liikumine
Endonoomiline liikumine on liikumine, millel pole teadaolevat põhjust. Seetõttu on neid, kes kahtlustavad, et taim ise seda ajab. Näiteks plasmarakkude voolus.
Niktinastiline liikumine
Molekulaarne lähenemine bioloogilise kella kontrollitava taime nektinastilisele liikumisele
See on ajakiri "Nictinastic Motion" kohta, mille võttis välja International Journal of Molecular Sciences Minoru Ueda, Noboru Takada ja Shosuke Yamamura Jokohama Keio ülikooli loodus- ja tehnoloogiateaduskonnast, Jaapan. See ajakiri räägib "Bioloogiliste kellade kontrollitavate taimede nikotinastilise liikumise molekulaarsetest lähenemisviisidest". Uuritud taimed olid kaunviljad.
Enamik kaunvilju sulgeb öösel lehed ja avaneb hommikul. Lehtede avanemise ja sulgemise tegurit mõjutavad ööpäevarütmid. Ööpäevaseid rütme kontrollib tavaliselt bioloogiline kell.
Ööpäevane rütm on organismi füsioloogiliste protsesside ja käitumise loomulik muster, mis arvutatakse 24 tunni jooksul. Need protsessid hõlmavad une-ärkveloleku tsüklit, kehatemperatuuri, vererõhku ja hormoonide vabanemist. Seda tegevust kontrollib bioloogiline kell. See rütm püsib pidevates keskkonnatingimustes. Bioloogiline kell on elusorganismides leiduv mehhanism, mis koordineerib aega, füsioloogilisi funktsioone ja käitumist päeva-öö tsükliga.
Selles uuringus leiti, et on niktinastilise liikumise kemikaale või bioaktiivseid aineid ja need ained erinevad taimest sõltuvalt. Võimalik, et need bioaktiivsed ained ei ladustata taime kehas, vaid on vajalikud ainevahetuseks. Ensümaatilisi transformatsioone ainevahetuse ajal peab kontrollima bioloogiline kell. Tulemused näitavad teooriat, et niktinastilisi liikumisi kontrollib kahe bioaktiivse aine kontsentratsioon, kui lehed avanevad ja sulguvad vastavalt bioloogilise kella rütmile.