Gibanje v rastlinah, vrstah, vrstah, primerih in slikah
Definicija gibanja v rastlinah
Vsako živo bitje (organizem) je sposobno sprejemati dražljaje, ki jih imenujemo razdražljivost, in se nanje odzivati. Ena izmed oblik odzivov, ki se običajno izvaja, je v obliki gibanja. Gibanje je sprememba položaja telesa ali premika, ki pokriva celotno telo ali del telesa kot odziv na dražljaje iz okolja in kot rezultat rasti.
Gibanje je ena od značilnosti živih bitij, katerih cilj je opravljati svoje življenjske dejavnosti. Gibanje v rastlinah se razlikuje od gibanja živali in ljudi. Gibanje rastlin je pasivno, kar pomeni, da ne zahteva premikanja. Gibanje se lahko pojavi zaradi vpliva dražljajev (dražljajev).
Spodbude, ki vplivajo na pojav gibanja v rastlinah, vključujejo: svetlobo, vodo, dotik, temperaturo, težnost in kemikalije. Obstajajo dražljaji, ki določajo smer gibanja rastlin, nekateri pa ne smer smeri gibanja rastlin. Dražljaji, ki določajo smer gibanja, bodo povzročili, da se rastlina premakne proti izvoru dražljaja ali stran od njega.
Razdražljivost rastlin povzroča prisotnost delov celične stene, ki niso odebeljeni. V tem razdelku je reža, imenovana pika, ki povezuje celice med seboj. Skozi pike obstaja povezava med celicami med seboj s protoplazmatskimi projekcijami ali plazemskimi nitmi, imenovanimi plazmodesmati.
Gibanje v rastlinah se zgodi, ker:
- Obstoj razdražljivosti rastlin je sposobnost rastlin, da se odzovejo na impulze.
- Obstajajo impulzi, ki prihajajo od zunaj in znotraj rastline, ki vstopijo skozi desmodesmate.
- Pojavi se v delih rastlinskih organov ali celotnem rastlinskem telesu.
Vrste gibanja v rastlinah
Nekateri gibi, ki jih izvajajo rastline, nastanejo kot odziv na številne dražljaje od zunaj ali iz njihovega okolja. Večina gibanja v rastlinah je usmerjena v svetlobo in gravitacijo.
Glede na vzroke gibanja je mogoče razlikovati med gibanjem rasti in turgorjem. Gibanje rasti je gibanje, ki ga povzroča rast, ki povzroča plastične ali nepopravljive spremembe. Turgorjevo gibanje je gibanje, ki nastane zaradi sprememb turgorja v določenih celicah in je elastično ali "reverzibilno".
Glede na smer stimulacije je gibanje pri rastlinah razdeljeno na dva, in sicer: etionomsko gibanje in endonomsko (avtonomno) gibanje. Gibanje etionoma je reakcija gibanja rastlin, ki jo povzročajo zunanji dražljaji. Medtem ko je endonomsko gibanje (avtonomno) reakcija gibanja rastlin, ki jo povzroči dražljaj znotraj ali iz same rastline.
Glede na vzrok lahko razdelimo na:
- HIGROSCOPY / HYGROSCOPIC, in sicer gibanje v rastlinah zaradi vpliva vlage ali sprememb v vsebnosti vode. Na primer: odpiranje in zapiranje sporangija v Bryophyta in Pterydophyta; Celjenje stročnic.
- Avtonomno / ENDONOM je gibanje v rastlinah, ki ga povzročajo procesi v rastlinskem telesu, tako da se lahko zgodi samo od sebe. Primer: spiralno gibanje na steblih rastlin graha, vitice na vinski trti in položaj listov na kokosovih steblih.
- ESIONOM / ETIONOM je gibanje v rastlinah, ki ga povzročajo impulzi zunaj rastlinskega telesa.
Gibanje etionoma
Glede na razmerje med smerjo odziva gibanja in izvorom dražljaja lahko etionomsko gibanje delimo na: gibanje tropizma, gibanje nasti in gibanje taksijev.
Gibanje tropizma
Tropizem je gibanje delov rastlin, na smer gibanja katerih vpliva smer dražljaja. Premični deli so na primer veje, listi, cvetni popki ali vitice.
Gibanje tropizma lahko razdelimo na pozitivni tropizem, če je gibanje usmerjeno proti viru dražljaja, in negativni tropizem, če je gibanje oddaljeno od vira dražljaja. Sodeč po vrsti vira dražljaja lahko tropizem še naprej delimo na fototropizem, geotropizem, hidrotropizem, kemotropizem, tigmotropizem in gravitoprism.
a. Fototropizem
Fototropizem je gibanje delov rastlin zaradi svetlobne stimulacije. Premikanje delov rastlin proti svetlobi se imenuje pozitivni fototropizem. Na primer gibanje konice rastlinskega stebla, da se upogne v smeri svetlobe.
Preučevanje mehanizma fototropizma se je začelo s poskusi, ki sta jih izvedla Charles Darwin in njegov sin Francis. Poskus je bil izveden z odstranitvijo konice stebla in ugotovljeno je bilo, da do fototropizma ni prišlo zaradi izgube poganjka. Podobno, ko je konica poganjka prevlečena z nepropustnim materialom. Vendar se fototropizem še vedno pojavi, ko so vsi deli rastline pokopani v drobnem črnem pesku in je zunaj le konica poganjka, kar povzroči upogibanje stebla. Iz tega poskusa je bilo pojasnjeno, da je bil dražljaj (svetloba) zaznan na enem mestu (konica poganjka), odziv (upogibanje) pa na drugem mestu (območje raztezanja).
Mehanizem fototropizma je bil opisan iz eksperimentov, ki sta jih izvedla Boysen in Jensen, izpopolnil pa ga je odkritje auxina pri F.W. Šel. Auxin ima pomembno vlogo pri upogibanju stebel proti svetlobi. Auxin je kemijski koordinator, ki igra vlogo pri rasti in rasti celic. Auxin se nahaja na konici poganjka, tako da bo, ko je svetloba nad rastlino, prišlo do navpične porazdelitve auxina od poganjka do območja raztezanja. Ko pa svetlobo oddaja ena stran stebla, povzroči bočno (asimetrično) porazdelitev auksina s strani, ki prehaja svetlobo na temno stran. Rastlinski deli, ki niso izpostavljeni večji koncentraciji auksina.
To povzroči, da se bo stran stebla, ki je v temnem območju, hitreje razvila v celice, tako da se zdi, da se steblo obrne proti svetlobi. Rastlinski deli, ki niso izpostavljeni večji koncentraciji auksina.
Menijo, da asimetrično porazdelitev auksina povzroča kombinacija treh različnih mehanizmov, in sicer:
- Pojav uničenja auksina s svetlobo (fotodestrukcija) v koleoptilu, izpostavljenem svetlobi.
- Povečana sinteza auksina v temnem koleoptilu
- Prisotnost bočnega prenosa auksina iz dela, ki je izpostavljen svetlobi, v del, ki je temen.
Luč, ki najučinkoviteje spodbuja fototropizem, je kratkovalovna, rdeča pa neučinkovita. Sumimo, da je ta fototropni odziv povezan s karotenom in riboflavinom, ker je kombinirani spekter absorpcije karotena in riboflavina podoben spektru delovanja fototropizma.
Primer gibanja konice palice proti prihodu svetlobe
b. Geotropizem
Geotropizem je gibanje delov rastlin zaradi vpliva gravitacije Zemlje. Če smer gibanja proti dražljaju imenujemo pozitivni geotropizem, na primer gibanje korenin proti tlom. Če smer gibanja stran od dražljaja imenujemo negativni geotropizem, na primer gibanje rastočih izvira od tal.
Korenine vedno rastejo navzdol zaradi stimulacije zemeljske gravitacijske sile (gravitacije). To gibanje rasti korenin je še en primer gibanja tropizma. Gibanje, ki ga povzroči stimulacija gravitacije, se imenuje geotropizem. Ker gibanje korenin povzroča stimulacija zemeljske privlačnosti (gravitacije) in je smer gibanja usmerjena proti smeri dražljaja, se gibanje korenske rasti imenuje pozitivni geotropizem. Po drugi strani pa se gibanje drugih rastlinskih organov stran od središča zemlje imenuje negativni geotropizem.
Drug primer geotropizma je gibanje rasti cvetov graha. Ko cvet odcveti, se odmakne od središča zemlje, zato je negativni geotropizem. Toda po oploditvi se cvet spusti navzdol proti tlom do središča zemlje in se še naprej razvija v plod arašidov. Tako pride do spremembe v gibanju rasti cvetov arašidov. Pred oploditvijo je negativni geotropizem, po oploditvi pa pozitiven geotropizem. Na rast tega cvetja vpliva vloga rastnega hormona.
Stanje avksina v tem procesu geotropizma, če je rastlina (celeoptil) postavljena vodoravno, bo kopičenje auksina na dnu. To kaže na to, da pride do vpliva auxina navzdol zaradi vpliva geotropizma. Da bi dokazal učinek geotropizma na kopičenje auksina, je leta 1936 dokazal Dolk (v Wareing in Phillips 1970). Iz eksperimentalnih rezultatov je bilo ugotovljeno, da je avksin, zbran na dnu, pokazal več kot zgoraj. Rastlinske celice so sestavljene iz različnih sestavin tekočih in trdnih snovi. Zaradi gravitacije bo tekoči material na vrhu. Medtem ko je trdni material na dnu. Materiali, na katere vpliva gravitacija, se imenujejo statoliti (npr. Škrob), celice, ki jih prizadene gravitacija, pa statociste (vključno s statoliti).
Primeri pozitivnega in negativnega geotropizma
c. Hidrotropizem
Hidrotropizem je gibanje delov rastlin zaradi stimulacije z vodo. Če je gibanje blizu vode, se temu reče pozitivni hidrotropizem. Na primer, rastlinske korenine rastejo proti krajem, kjer je v tleh veliko vode. Če rastlina raste stran od vode, se to imenuje negativni hidrotropizem. Na primer gibanje poganjkov rastlinskih stebel, ki rastejo nad vodo.
Odziv rastlin se določi z gradientom dražljaja ali koncentracijo vode (vlažnosti). Zaradi vlage se korenine upognejo na območja z večjo koncentracijo vode.
Opažanja, povezana s hidrotropizmom, se niso veliko razvila, ker je del rastline, ki je prizadet, korenina. V primerjavi z vplivom gravitacije pa je verjetnost rasti korenin navzdol verjetnejša zaradi gravitacijske stimulacije v primerjavi z vodno stimulacijo.
d. Kemotropizem
Kemotropizem je gibanje delov rastlin zaradi kemične stimulacije. Če je gibanje blizu določene kemične snovi, se imenuje pozitivni kemotropizem. Na primer gibanje korenin do snovi v tleh. Če se odmik od nekaterih kemikalij imenuje negativni kemotropizem. Na primer premikanje korenin stran od strupa.
e. Thigmotropizem
Thigmotropizem je gibanje delov rastlin zaradi stimulacije enostranskega dotika ali stika. Primer: zasuk gibanja konice stebla ali vitic cucurbitaceae in passiflore. Primeri vitkih rastlin so grah, grozdje, pasijonka, lubenica in kumare.
Vitke bodo še naprej po dolžini rasle in iskale nosilno konstrukcijo za okrepitev rastline pokonci. Lojnice so zelo občutljive na dotik. Pojav stika med trto s predmetom bo zaradi razlike v hitrosti rasti spodbudil, da vitica raste upognjena k predmetu, ki se ga je prej dotaknil. ker obstaja sum, da bodo celice, izpostavljene dotiku, proizvedle ABA, ki zavira rast, medtem ko nasprotna stran proizvaja auksin, tako da rast postane bolj hitro. Kot rezultat se vitice upognejo in ovijejo okoli vira dotika. Odziv vitic delno vključuje spremembo turgora. Sumi se, da je prišlo do hitre spremembe vsebnosti ATP in anorganskega fosfata zaradi taktilne stimulacije vitic.
f. Gravitoprism
Gravitropizem je gibanje rasti proti gravitacijskemu vleku ali stran od njega. Gravitropizem je pozitiven, če je rast usmerjena navzdol, in negativen, če je rast usmerjena navzgor. Deli rastlin, ki lahko dobijo gravitacijsko stimulacijo, so koreninska kapica in poganjki stebla. Stebla in cvetna stebla so običajno negativno gravitropična, vendar se odziv zelo razlikuje. Glavno steblo bo zraslo za 180 ° iz smeri gravitacije, medtem ko so veje, peclji, korenike in stoloni običajno bolj ravne.
Glede na smer rasti glede na gravitacijo se gravitropizem deli na ortogravitropizem (pravokotna rast). navzgor ali navzdol), diagravitropizem (ploska rast), plagiogravitropizem (rast pod kotom nekatere). Medtem ko se organi, na katere gravitacija ne vpliva, imenujejo agravitropski.
Gravitacijsko stimulacijo celica sprejema na dva načina, in sicer s sprejemanjem razlike tlaka na celici kot rezultat neenakomerne porazdelitve lahkih in težkih delcev v celica. Drugi je pojav tlaka, ki je posledica nihanja sprememb v stanju vode v celici, ki bo povzročil pritisk zaradi vsebnosti celic.
Vpliv gravitacije prejemajo koreninska kapica in poganjki stebla. Sprejem gravitacijske stimulacije s strani korenine in konice stebla ni enak. Statolit sprejme gravitacijski dražljaj. Celice, ki vsebujejo statolite, se imenujejo statociti. Statoliti so majhna telesa z visoko specifično težo, ki se usedejo na dno celice. Tela, ki se naselijo v citoplazmi, vključujejo celično jedro, diktosome, mitohondrije in škrobne granule (amiloplasti). Nekateri dokazi, ki podpirajo to trditev, so med telesi celic, ki kažejo, da so amiloplasti statoliti v celicah, ki prejemajo gravitacijsko stimulacijo:
- Obstaja tesna povezava med prisotnostjo amiloplastov, naloženih v organu, in sposobnostjo organa, da se odziva gravitropsko.
- Čas, potreben za gravitropski odziv, je tesno povezan s hitrostjo odlaganja amiloplasta
- Če dajemo koreninam ali koleoptilom gibereline in kinetin pri visokih temperaturah, amiloplasti izginejo in odziv na gravitacijo.
- Gravitropska občutljivost se ponovno pojavi hkrati s ponovnim pojavljanjem škrobnih zrn ali po pojavu nove koreninske kapice.
V poskusu F. Šel in N. Cholodny je pojasnil, da je odklon poganjkov navzgor posledica asimetrične (neenakomerne) porazdelitve auksina v rastlinah v vodoravnem položaju. Učinek gravitacije povzroči povečanje nižje koncentracije auksina. Povišane ravni auksina bodo spodbudile hitrejšo rast, zato se bodo poganjki upognili navzgor. Prav tako za korenine, ki imajo v korenski kapici abscisno kislino (ABA). Zaradi vpliva gravitacije je kopičenje ABA bolj na dnu, s čimer se poveča zaviranje rasti. Posledično bo zgornji del, ki ima manj ABA, hitreje zrasel in korenine se bodo upognile navzdol.
Nastijev predlog
Nasti gibanje je gibanje rastlin, na smer katerih ne vpliva smer dražljaja, ampak jo določa rastlina sama, na primer zaradi sprememb turgorjevega tlaka.
a. fotonasti
Photonasti je nasti gibanje, ki ga povzroča svetlobna stimulacija. Na primer, gibanje rože, ki cveti ob štirih (Mirabilis jalapa) popoldan.
b. Niktinasti
Niktinasti je nasti gibanje, ki ga povzroča temno ozračje, zato ga imenujemo tudi gibanje spanja. Na primer, ponoči se listi stročnic zaprejo in odprejo naslednji dan, ko sonce vzhaja.
A.W. Galston in sodelavci so zaznali gibanje kalijevih ionov od vrha do dna pulvinusa in obratno. Gibanje kalijevih ionov je povzročilo veliko spremembo osmotskega potenciala motornih celic, zaradi česar se listi premikajo navzgor ali navzdol. Sumi se, da je auxin vključen v to dejavnost. IAA, ki nastane čez dan, se v glavnem prevaža na dno peclja. Kalijevi ioni se bodo gibali v smeri, kjer imajo večjo vsebnost IAA, voda vstopi na dno pulvinusa in listi se prebudijo. Transport auksina se ponoči zmanjša, pojavi se nasprotna reakcija. Auxin, ki se nanese na zgornji ali spodnji del pulvinusa, bo povzročil spanje oziroma prebujanje listov. Celice v pulvinusu, ki nabreknejo, ko se odprejo, se imenujejo ekstenzorji, tiste, ki se krčijo, pa fleksorji. To gibanje se zgodi pri stročnicah.
c. Tigmonasti ali Seismonasti
Tigmonastija je nasti gibanje, ki ga povzročajo dražljaji na dotik ali vibracije. Primer gibanja zapiranja listov sramežljive princese (Mimoza pudica) če se dotakne. Če z dotikom spodbudimo samo en listič, se dražljaj prenese po celotnem rastlinskem telesu, tako da se tudi drugi lističi zaprejo.
Ta rastlina daje zelo hiter odziv, ki je približno 0,1 sekunde po dajanju dražljaja, in širjenje reakcije na ta dražljaj na vrh in dno rastline teče med 40-50 cm / sek. Če se konice princesinih listov nerodno dotikati, bo iz območja dotika potekal tok vode. Prisotnost tega vodnega toka povzroči, da se vsebnost vode v območju dotika zmanjša, tako da se turgor tlak zmanjša. Posledično se bodo listi sramežljive princese zaprli in izgledali kot venenje. Čas zapiranja je odvisen od temperature in resnosti vibracij.
Če spodbudimo samo en listič, se dražljaj prenese po celotni rastlini, tako da se tudi drugi lističi zaprejo. Koristnost tega odziva naj bi bila v tem, da bo zlaganje letakov prestrašilo in odganjalo žuželke, preden bodo imele čas, da bodo pojedle liste. Zlaganje se zgodi, ker se voda iznaša iz motornih celic v pulvinusu, dogodek, povezan s sproščanjem K +. Širjenje signalov mimoze preučujejo že leta, dokazano je, da obstajata dve vrsti mehanizmov, električni in kemični. Delovni potencial povzroča pretok določenega števila ionov čez celice ksilema in floema parenhima (povezane s plazmodesmati) s hitrostjo do približno 2 cm s-1. Akcijski potencial ne bo prešel skozi pulvinus iz enega letaka v drugega, razen če je vključen tudi kemični odziv, tako da je zloženih le nekaj letakov. To povzroča material, ki se premika skozi ksilemne žile skupaj s transpiracijskim tokom. Ta učinkovina je znana kot turgorin.
d. Termomasa
Termonastija je nasti gibanje, ki ga povzročajo temperaturni dražljaji, na primer cvetenje tulipana. Cvetovi zacvetijo, če se temperatura nenadoma dvigne in se bodo spet zaprli, če temperatura pade.
e. sreča
Haptonastija je nasti gibanje, ki ga povzroči dotik žuželke. Primer je rastlina Dionaea (vrsta rastline za muholovke). Če se muha dotakne notranje strani lista, se list takoj zapre, tako da se muha ujame med dve polovici lista.
Način delovanja te pasti je zaradi "živcu podobnega signala" ali epidermalno-senzoričnih dlačic, ki lahko povzročijo potencialno delo v pasti. Delovni potencial potuje od las do listnega tkiva dvojnih režnjev in povzroči, da se režnja hitro zaprejo v približno pol sekunde. Rastlina ujame žuželke, ki jih nato encimi, ki jih izločajo listi, prebavijo, da proizvedejo dušik in fosfat za rastlino.
f. Kompleks Nasti
Gibanje Nastija povzroča več dejavnikov hkrati, kot so ogljikov dioksid, pH, temperatura in raven kalcija. Na primer: gibanje odpiralnih in zapiralnih ostnic na listih.
Taksi
Taksi je gibanje celotnega telesa ali dela rastlinskega telesa, ki se premika od kraja do kraja, na smer njegovega premika pa vplivajo dražljaji. Premiki, ki so usmerjeni proti viru dražljaja, se imenujejo pozitivni taksiji, tisti, ki se odmikajo od vira dražljajev, pa negativni taksiji. Na splošno se pojavlja v nižjih rastlinah.
a. Kemotaksija
Kemotaksija je gibanje taksijev, ki ga povzročajo kemični dražljaji. Na primer: gibanje bičkastih moških spolnih celic (spermatozoidov), ki jih tvorijo mahovine anteridije, proti ženskim spolnim celicam (jajčnim celicam) v arhegoniju. Spermatozoidi se premikajo, ker jih privlači saharoza ali jabolčna kislina. To gibanje nastane zaradi prisotnosti kemikalij v celicah ženskih spolnih celic.
b. Phototaxis
Phototaxis je gibanje taksijev, ki ga povzročajo dražljaji v obliki svetlobe. Na primer pri zelenih algah, ki gredo neposredno na svetlobo zmerne jakosti. Ko pa se jakost svetlobe poveča, dosežemo določeno mejo in zelene alge nenadoma spremenijo smer in zaplavajo proti svetlobi. Torej pride do prehoda s pozitivnega fototaksija na negativnega.
Endonomsko gibanje
Endonomsko gibanje je gibanje, ki nima znanega vzroka. Zato obstajajo tisti, ki sumijo, da jo rastlina sama poganja. Na primer v pretoku plazemskih celic.
Niktinastic Motion
Molekularni pristop k niktinastičnemu gibanju rastlin pod nadzorom biološke ure
To je revija o "Nictinastic Motion", ki jo je povzel Mednarodni časopis za molekularne znanosti Minoru Ueda, Noboru Takada in Shosuke Yamamura s Fakultete za znanost in tehnologijo Univerze Keio v Jokohami, Japonska. Ta revija govori o "Molekularnih pristopih k nikotiničnemu gibanju rastlin, ki jih nadzirajo biološke ure". Preučene rastline so bile stročnice.
Večina stročnic ponoči zapre listje, zjutraj pa se odpre. Na dejavnik odpiranja in zapiranja listov vplivajo cirkadijski ritmi. Cirkadijske ritme običajno nadzira biološka ura.
Cirkadiani ritem je naravni vzorec fizioloških procesov in vedenja organizma, ki se izračuna v 24-urnem obdobju. Ti procesi vključujejo cikel spanja in budnosti, telesno temperaturo, krvni tlak in sproščanje hormonov. To aktivnost nadzira biološka ura. Ta ritem se bo nadaljeval v stalnih okoljskih pogojih. Biološka ura je mehanizem, ki ga najdemo v živih organizmih in usklajuje čas, fiziološke funkcije in vedenje s ciklom dan-noč.
V tej študiji je bilo ugotovljeno, da obstajajo kemikalije ali bioaktivne snovi, ki se gibljejo nictinastic, in se te snovi razlikujejo glede na rastlino. Mogoče te bioaktivne snovi niso shranjene v rastlinskem telesu, so pa potrebne za presnovo. Encimske transformacije med metabolizmom mora nadzorovati biološka ura. Rezultati kažejo teorijo, da niktinastična gibanja nadzira koncentracija dveh bioaktivnih snovi, ko se listi odpirajo in zapirajo v skladu z ritmom biološke ure.