Как проявляется раздражимость у растений приведите пример кратко
Обновлено: 02.07.2024
Растения реагируют на: свет, силу тяжести, интенсивность освещения. Направление роста и расположения листовой пластинки в сторону света — гелоитропизм или фототропизм, при снижении уровня освещенности — увеличение количества хлоропластов, направление роста корня точно по направлению к центру Земли — геотропизм (реакция на действие силы тяжести. Животные реагируют на все физические факторы и на химические (запахи или содержание в воде различных веществ (обитатели водной среды). У растений движения осуществляются только вокруг своей оси, животные реагируют движением. Движения у животных называются таксисы: если раздражитель положительный (тепло, пища и т.д. они движутся в сторону раздражителя — положительный таксис, если фактор опасен — движутся от него — отрицательный таксис).
Раздражимость у одноклеточных организмов. Таксисы.
Наиболее простые формы раздражимости наблюдаются у микроорганизмов (бактерий, одноклеточных грибов, водорослей, простейших).
Раздражимость у многоклеточных растений. Тропизмы. Хотя у многоклеточных растений нет органов чувств и нервной системы, тем не менее у них отчетливо проявляются различные формы раздражимости. Они заключаются в изменении направления роста растения или его органов (корня, стебля, листьев). Такие проявления раздражимости у многоклеточных растений называются тропизмами.
Стебель с листьями проявляют положительный фототропизм и растут по направлению к свету, а корень – отрицательный фототропизм. Растения реагируют на гравитационное поле Земли. Обратите внимание на деревья, растущие по склону горы. Хотя поверхность почвы имеет наклон, деревья растут вертикально. Реакция растений на земное притяжение называется геотропизмом. Корешок, который появляется из прорастающего семени, всегда направлен вниз к земле – положительный геотропизм. Побег с листьями, развивающийся из семени, всегда направлен вверх от земли – отрицательный геотропизм.
Раздражимость у многоклеточных животных. Рефлексы. В связи с развитием у многоклеточных животных нервной системы, органов чувств и органов движения формы раздражимости усложняются и зависят от тесного взаимодействия этих органов.
В простейшем виде такое раздражение возникает уже у кишечнополостных. Если уколоть иглой пресноводную гидру, то она сожмется в комочек. Внешнее раздражение воспринимает чувствительная клетка. Возникшее в ней возбуждение передается нервной клетке. Нервная клетка передает возбуждение кожно-мышечной клетке, которая реагирует на раздражение сокращением. Этот процесс называется рефлексом (отражением).
Все животные реагируют на внешнюю среду, т. е. на информацию о ней: как в поисках пищи и особей другого пола, так и при избегании хищников. Большую часть информации они получают с помощью специализированных органов чувств, с помощью рецепторов слуха, зрения, вкуса, обоняния и осязания. Кроме того, есть еще и внутренние рецепторы. Раздражимость и проявляется в виде способности реагировать на информацию об электромеханической (свет) и тепловой (тепло-холод, магнитные и электрические свойства объекта) энергии, о механических силах (звук, сила, вибрация, сила тяжести и др.) и о химических агентах (вкус, влажность, запах).
Чувствительностью к свету обладают уже одноклеточные организмы, а развитие глаз начинается у многоклеточных — сначала это световые пятна, затем фасеточные у насекомых, и, наконец, с одной линзой (хрусталиком) у позвоночных. Пчелы, рыбы, осьминоги ориентируются в плоскости поляризованного света.
Лицевые ямки у гремучих змей воспринимают инфракрасное излучение.
У рыб имеются электрорецептроры, дающие разряды и воспринимающие информацию в водной среде (электрические рыбы, например, угорь, акулы).
Летучие мыши ориентируются с помощью высокочастотных звуковых импульсов. То же происходит и у землероек, и у птиц.
У высших растений реакции на внешние раздражения проявляются в форме тропизмов - направленного движения в сторону раздражителя или от него. Например, корень по отношению к центру тяжести Земли проявляет положительный геотропизм, а стебель - отрицательный.
У некоторых растений раздражимость проявляется в виде ненаправленных действий по отношению к раздражителю; называемых настиями: например, открывание и закрывание венчиков у цветков, ловчего аппарата у росянки, опускание листьев у стыдливой мимозы. Различают еще ростовые движения, лежащие в основе тропизмов; тургорные движения на основе ряда настий, которые сопровождаются изменением тургорного состояния клеток (например, венчиков цветков);
Раздражение является защитной реакцией живого организма
на внешние признаки. Все живые объекты подвержены раздражимости. Реагируют на
раздражимость рефлексом. У каждого живого организма есть специальные органы.
Органы чувств, обоняния, вкуса, осязания, зрения и слуха. Кроме внешних чувств,
есть еще внутренние рецепторы.
Например, свет, холод, тепло, звук, вибрация, вкус,
запах.
Примеры раздражимости животных. Птицы, когда восходит
солнце, начинают петь. Когда прикасаешься к улитке, она прячется. Собака будет
лаять и рычать, если стукнуть ее палкой. Змея скрутится и будет шипеть при
негативном раздражителе.
нууу
Примеры раздражимости животных. Птицы, когда восходит
солнце, начинают петь. Когда прикасаешься к улитке, она прячется. Собака будет
лаять и рычать, если стукнуть ее палкой. Змея скрутится и будет шипеть при
негативном раздражителе.
Способность реагировать на изменения в среде полезными для себя действиямиявляется древнейшим свойством всякой живой системы, ибо без этих способностей никакой организм не смог бы существовать. Это свойство — одно из отличительных свойств живой материи от неживой. Причем это действие будет в том или ином отношении полезно для организма и в конечном итоге направлено на поддержание его существования. В простейшем случае это будет уход от грозящей
опасности, какая-либо защитная реакция или стремление к благоприятным условиям. У простейших эта реакция проявляется в виде таксисов, у животных организмов — в форме рефлексов, у растений — в виде тропизмов, настий и перемещения клеток с верхушечным, полярным типом роста.
Процессы раздражимости и возбудимости у растений
Живые системы способны реагировать на очень многие изменения в среде, но не на все. Эти изменения должны обладать определенной степенью интенсивности, называемой порогом действия. Изменения окружающей среды, оцениваемые живой системой, называются раздражителями. Раздражения могут исходить как из внешней среды, так и от внутренней — других клеток, тканей и органов. Однако во всех случаях раздражения будут внешними по отношению к конкретной клетке или органу. В качестве раздражителей могут выступать свет, гравитация, температура, различные химические вещества, влажность, электромагнитные поля и др. И. П. Павлов писал, что возбуждение представляет собой процесс преобразования внешней энергии, происходящий в клетке под влиянием внешних раздражителей. Это состояние, в которое приходит структура живого организма под влиянием раздражителей. Способность к возбуждению называется возбудимостью. Клетки, группы клеток или отдельные белковые структуры, обладающие повышенной чувствительностью к определенным видам раздражителей, обусловленной особенностью их строения, называются рецепторами.
Явление раздражимости, или возбудимости, с одной стороны, лежит в основе взаимодействия организма как целой системы с элементами его внутренней среды, а с другой — определяет реакцию организма на внешние факторы. Поэтому свойство раздражимости обеспечивает и целостность растительного организма, и его адекватную реакцию на изменения факторов внешней среды. Свойством возбудимости обладает цитоплазма любых клеток. В реакции организма на изменения в окружающей среде имеется три элемента: во-первых, возникновение возбуждения в месте действия раздражителя, во-вторых, передача возникшего возбуждения
к месту реализации ответной реакции и, наконец, в-третьих, сама ответная реакция. У простейших организмов и растений может отсутствовать второй или третий элемент реакции организма на действие раздражителя. В ответ на любое раздражение специализированная клетка, ткань или орган реагирует неспецифически, т. е. реакциями, являющимися основными функциями этих
образований. Д. Н. Насонов отмечал, что признаками возбужденного состояния клеток являются:
отрицательный электрический заряд, всегда появляющийся на поверхности возбужденного участка по отношению к невозбужденному;
освобождение и выход из клеток некоторых ионов (например, калия);
резкая активация обмена веществ, сопровождающаяся повышением температуры.
Похожие изменения происходят и при повреждении клеток. При повреждении клетки также наблюдаются помутнение и увеличение вязкости цитоплазмы, коагуляция содержащихся в ней коллоидов, возрастание способности цитоплазмы и ядра связывать различные красители, которые начинают концентрироваться в поврежденных участках клетки. Д. Н. Насонов называл эти признаки повреждения (или возбуждения) паранекрозом. Неповрежденные клетки слабо связывают различные красители. При повреждении способность красителей (например, метиленовой сини, нейтрального красного) проникать в ткани резко повышается. При слабых нарушениях эти изменения обратимы.
Механизм возникновения и распространения возбуждения в растениях так же, как и у животных, связан с изменениями ионной проницаемости и колебаниями мембранного потенциала клеток, по которым перемещается импульс потенциала действия. В течение последних 20 лет жизни Ч. Дарвин изучал вопросы раздражимости у насекомоядных и лазящих растений, а также в ходе грави- и фототропическойреакции. Он обнаружил, что у растений имеются рецепторные органы и ткани (кончики корня и колеоптиля, усики, железистые волоски или щупальца, определенные участки листа и стебля), от которых раздражения передаются к эффекторам. Ч. Дарвин считал, что свойство раздражимости так же присуще растениям, как и животным организмам. Он писал, что у "всех растений имеется раздражимая система, которая перерабатывает и передает все внешние раздражения другим частям организма".
Тропизмы
Тропизмами называют ориентированные ростовые движения растений, определяющиеся направлением действия внешнего фактора (света, гравитации и т. д.). Тропизмы являются следствием более быстрого роста клеток на одной из сторон органа и поэтому присущи только растущим частям растительного организма. Ростовые изгибы органов растений возникают в результате различного удлинения их выпуклой и вогнутой сторон. Изучение тропизмов позволяет расшифровать всю последовательность событий, развивающихся в растительном организме в ответ на действие поляризующего фактора. Выделяют рецепцию сигнала, передачу его через систему вторичных посредников, реализацию "позиционной" информации на уровне генома и, наконец, интегральную ответную реакцию — полярный рост клеток и тканей.
Наиболее выраженным поляризованным внешним фактором является гравитация, поскольку направление и величина гравитационного стимула в каждой конкретной точке пространства практически не изменяются в течение всего развития растительного организма. Поэтому естественно, что растения сформировали тонкие механизмы, благодаря которым они могут контролировать и корректировать положение своего тела относительно вектора силы тяжести, создавая новые оси полярности. Растительные организмы способны реагировать на чрезвычайно слабые гравитационные воздействия. Изменение положения растения в пространстве только
на один градус уже спустя 1—2 мин приводит к гравитропическому изгибу.
У большинства растений восприятие гравитропического раздражения, по-видимому, связано с перемещением статолитов в специализированых клетках корневого чехлика, а в надземных органах — в клетках, окружающих сосудистые пучки. В качестве статолитов могут выступать амилопласты, хлоропласты, аппарат Гольджи, а также включения типа друз щавелевокислых солей, сульфата бария, карбонатов и т. п. Клетки, реагирующие на направление вектора силы тяжести, называются статоцитами. Предполагается, что в корне роль статоцитов выполняют клетки центральной части корневого чехлика, а статолитами служат амилопласты. В надземных органах (колеоптили, гипокотили, междоузлия) гравитационное раздражение воспринимается по всей длине растущей зоны. У злаков в качестве важной системы обеспечения гравитропизма выступают подушечки листовых влагалищ, которые имеют специализированные гравичувствительныеклетки с амилопластами.
Наиболее ранними процессами при гравистимуляции растительных тканей являются формирование латеральных (поперечных) потоков ионов 2 Ca и фитогормона ИУК, а также изменение мембранного потенциала клеток и поперечная электрическая поляризация осевых органов.
При гравистимуляции (отклонении от вектора силы тяжести) у корней возникают направленные к их нижней части латеральные потоки ионов 2 Ca и фитогормона ИУК. Одним из необходимых факторов для проявления гравичувствительностикорневой системы растений является красный свет. У некоторых растений, например у кукурузы (Zeamays), в полной темноте корни не обладают способностью к положительномугравитропизму и растут горизонтально.
У надземных осевых органов в ходе гравитропической реакции растений также появляются латеральные потоки ИУК и ионов кальция, однако при этом происходит накопление ауксина в нижней, а ионов 2 Caв верхней половине гравистимулированных тканей.
Уже в пределах 30 с гравистимуляции А. Сиверсс коллегами (A.Sieversetal., 1984) обнаружили изменение специфического рисунка электрических силовых линий на корнях кресс-салата (Lepidiumsativum). У вертикально ориентированных корней электрический ток симметрично входит в зону апекса. Когда корни ориентируются горизонтально, электрический ток течет акропетально по верхней стороне и базипетально по нижней.
При исследовании влияния гравистимуляциина мембранные потенциалы клеток корней кресс-салата оказалось, что потенциал покоя статоцитов вертикально ориентированных корней составлял около –118 мВ. После наклона корня на 45 уже через 8 секунд наблюдалась деполяризация мембранного потенциала клеток, оказавшихся внизу, и более медленная гиперполяризация верхних клеток. Мембранный потенциал нижних статоцитов деполяризовался до –93 мВ, а верхних — гиперполяризовался до –130 мВ (рис. 12.1).
Вторичным посредником между гравитропическим стимулом, сдвигами мембранного потенциала и ответной ростовой реакцией являются ионы 2 Ca, они играют центральную роль во всех трех фазах гравитропизма — перцепции, трансдукции и ответной ростовой реакции. При изменении положения осевого органа в пространстве отмечается очень быстрое повышение концентрации цитоплазматического кальция и активация Са-зависимых процессов в клетке. Увеличение концентрации цитозольного кальция происходит локально, только в тех участках клетки, где наблюдается контакт мембранных структур с седиментирующими частицами или механическое напряжение. Именно это способствует появлению полярного (латерального) потока ионов 2 Ca, который несет информацию о направлении вектора силы тяжести. Возникновение латеральных потоков ионов 2 Ca является, по-видимому, одним из наиболее ранних процессов при гравитропизме, котоpыйпредшествует латеральному перераспределению ауксина. Полярный поток кальция в растущей ткани постоянно ориентируется параллельно вектору силы тяжести и корректирует направление потока ауксина, задавая таким образом направление роста растительным клеткам и тканям.
Фототропизмом называют ростовые движения (изгибы) органов растений под влиянием одностороннего освещения. Для большинства наземных органов растений характерен положительный фототропизм, а для корней некоторых видов — отрицательный. Фототропизм является одним из немногих процессов, который специфически контролируется синим светом (см. главу 10). За рецепцию синего света отвечают фототропины.
Предполагается, что в процессе рецепции синего света происходит автофосфорилированиефототропина, что вызывает активацию локализованных в плазмалемме Са-каналов, поступление ионов 2 Caв цитоплазму и включение системы кальциевой сигнализации растительной клетки.
Гидротропизм и хемотропизм
Гидротропизм и другие типы ростовых движений методически трудно отделить от таких ярко выраженных тропизмов, как грави- и фототропическая реакции. Пожалуй, практически единственной возможностью исследовать механизм гидротропизма является использование мутантов, не обладающих гравитропической и фототропической реакцией. Такой мутант гороха (ageotropum) удалось получить М. Джаффе с коллегами (М. Jaffeetal., 1985). Корни полученного ими мутанта были чувствительны к градиенту влажности, но не обладали грави- и фототропической реакцией. Чувствительность к градиенту влажности наблюдалась при выращивании мутантных растений на белом, красном и дальнем красном свету. Поскольку при удалении корневого чехлика гидротропическая реакция исчезала, они пришли к выводу, что корневой чехлик непосредственно участвует в реакции корня на изменение градиента влажности.
Ростовые движения органа растения в ответ на внешний химический раздражитель называют хемотропизмом. Примерами хемотропизма могут служить ориентированный (по градиенту химического раздражителя) рост корней, а также рост пыльцевой трубки в столбике по направлению к завязи. В большинстве случаев рост клетки растяжением идет равномерно всей поверхностью, однако некоторые клетки, такие как корневые волоски, пыльцевые трубки, гифы грибов, увеличивают свои размеры путем верхушечного, полярного роста. Направление роста таких клеток определяется прежде всего градиентом определенных химических веществ.
Тигмотропизмом называют ростовые изгибы в ответ на механическое раздражение тканей. Знакомый вид обвивающихся вокруг опоры усиков гороха или другихвьющихся растений — хороший пример ответной реакции на контакт или механический стимул. Способностью к тигмотропическим движениям обладают также кончики воздушных корней и листовых черешков ряда растений. Растущие корни в почве выбирают пути наименьшего механического сопротивления, совершаятигмотропические изгибы при столкновении с зонами повышенной плотности.
В опытах М. Госса и Р. Рассела (M.Goss, R. Russell, 1980) исследовалось действие на корневую систему ячменя Hordeumsativum питательного раствора, содержащего стеклянные шарики. Появление механического препятствия (в виде стеклянных шариков) замедляло удлинение корней, приводило к искривлению корневого апекса и индуцировало образование боковых корней. Там, где кончик корня искривлялся вокруг шара, активировалось формирование боковых корней, в основном на наружной (выпуклой) стороне. После выхода из механического стресса скорость удлинения корня возрастала почти втрое. Когда кончики корня контактировали с препятствием, скорость их роста в длину уменьшалась почти на 70%. Однако, если перед контактом удаляли корневой чехлик, замедления роста при механическом стрессе не происходило. Таким образом, так же, как и при гидротропизме, тигмотропический ростовой ответ, вероятно, связан с корневым чехликом.
Усики представляют собой видоизмененный лист (у гороха Pisumsativum) или побег (у винограда Vitisvinifera). Если направление закручивания усиков определяется той стороной, поверхность которой раздражается механически, они называются тигмотропическими. Усики, направление закручивания которых не зависит от места приложения механического стимула, а предопределено асимметрией их собственной структуры, называют тигмонастическими. Из фитогормонов — ИУК и этилен, несомненно, имеют отношение к регуляции движения усиков, поскольку они способны индуцировать их закручивание в отсутствие механических
Каждое живое существо обменивается с окружающим миром не только веществами и энергией, но и информацией, и, конечно, обмен информацией происходит между клетками и органами внутри организма.
Раздражимость — это свойство живых организмов воспринимать различные воздействия (раздражители) и реагировать на них соответствующими изменениями на уровне клетки, ткани или всего организма. Раздражимость позволяет приспосабливаться к изменяющимся условиям жизни.
Реакции растений
В каком бы положении ни находилось семя в почве, корешок его проростка устремляется вниз, а стебелек вверх. Так проявляется геотропизм — реакция на земное притяжение, у корня она положительная, а у стебля — отрицательная. Когда стебелек оказывается над поверхностью почвы, он растет в сторону наибольшей интенсивности освещения, демонстрируя реакцию фототропизма.
Фототропизм выражается и в том, что листья растений разворачиваются перпендикулярно солнечным лучам и образуют листовую мозаику, чтобы избежать затенения друг другом. Фототропизм и геотропизм являются следствием миграции в тканях растений гормона роста — ауксина, который накапливается накапливается в затененных частях стебля, вызывая растяжение клеток, и стебель изгибается в нужную сторону.
Помимо основных реакций, для подсолнечника характерен гелиотропизм — поворот соцветия вслед за перемещением солнца
Многим растениям свойственен также фотопериодизм (реакция на продолжительность светового дня), благодаря которой они зацветают в определенный месяц лета. Раскрытие и закрытие цветков, поникание листьев во время жары — все эти реакции растения обеспечиваются изменением упругости (тургора) клеток за счет заполнения их вакуолей влагой. Например, в основании листочков мимозы стыдливой есть утолщения, при прикосновении к которым из их клеток происходит отток воды, и листочки тут же поникают.
Нервная система
Многоклеточным животным и человеку свойственны более точные, быстрые и разнообразные реакции в ответ на раздражение. В процессе эволюции у них развилась нервная система, состоящая из специализированных клеток (нейронов) и нервных тканей, ответственных за восприятие внешних и внутренних раздражителей, анализ и хранение полученной информации, регулирование деятельности организма. Нервная система позвоночных состоит из центральной нервной системы, включающей головной и спинной мозг, а также периферической нервной системы — нервных узлов и нервов.
Центром управления жизнедеятельности является головной мозг, сюда поступает информация от органов чувств и спинного мозга. Периферическая нервная система состоит из соматической и вегетативной систем. Соматическая нервная система управляет работой мышц, ее деятельность у млекопитающих контролируется корой головного мозга. Вегетативная нервная система отвечает за работу внутренних органов, многие ее функции головному мозгу неподвластны.
Развитие нервной системы сопровождается развитием органов чувств, специализированных на восприятии определенных раздражителей: органов зрения, слуха, обоняния, осязания и т. д. Они воспринимают раздражения особыми рецепторами — чувствительными окончаниями нервных волокон или специальными клетками. Рецепторы передают информацию в центральную нервную систему. Например, зрительные раздражители воспринимаются сетчаткой глаза, нервные волокна передают импульс в головной мозг, а оттуда — к органу тела, меняющему свою деятельность в результате рефлекса.
Иван Петрович Павлов (1849—1936) — великий русский физиолог, создатель учения об условных рефлексах. Рефлексы — это реакции организма на раздражение рецепторов. Различают условные и безусловные рефлексы. Безусловные рефлексы (пищевой, половой, ориентировочный и т. д.) свойственны животным и человеку от рождения. Условные рефлексы более многочисленные и сложные, они приобретаются организмом индивидуально в процессе жизни, главную роль при их формировании играет головной мозг.
Читайте также: