3 года назад
Нету коментариев

Чтобы понять процессы, происходящие при движениях, нужно познакомить­ся с некоторыми сведениями о морфологии (то есть о строении) и физиологии (о функциях) растений. При этом особо следует подчеркнуть тесную связь между их строением и функциями.

Если, с точки зрения систематиков, мир расте­ний чаще всего подразделяют на семь крупных от­делов (бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы, мхи, папоротники и цветковые растения (Немецкие ботаники часто называют цветковыми как по­крытосеменные, так и голосеменные растения. Отметим также, что в настоящее время большинство систематиков считает названия «водоросли» и «папоротники» (точнее, папоротникообразные) собирательными, обозначающими группы отделов)), мы раз­делим все растительные организмы в соответствии со ступенями их организации на три группы: протофиты, таллофиты и кормофиты. Протофиты — это одноклеточные растения или группы неплотно свя­занных между собой клеток, еще не обнаруживаю­щих разделения функций. Таллофитами называют настоящие многоклеточные растения, тело которых представляет собой таллом (слоевище). Как прото-, так и таллофиты живут преимущественно в воде или во влажных местообитаниях. Приспособлен­ные к жизни на суше кормофиты расчленены на стебли, листья и корни. К протофитам, многие из которых способны к перемещениям в пространст­ве, относятся все бактерии и сине-зеленые, некото­рые водоросли и низшие грибы. Большинство во­дорослей и грибов — таллофиты, а все без исклю­чения папоротникообразные и семенные растения — кормофиты. Поскольку мхи не имеют настоящих листьев, стеблей и корней, они занимают промежу­точное положение. Наиболее высокоорганизованные и экономически наиболее важные представители современной флоры — это семенные растения. Их стебли и листья находятся в воздушной среде; при этом следует упомянуть главные функции листьев — фотосинтез и испарение воды. Корнями же, кото­рые поглощают воду и минеральные вещества, се­менные растения, как правило, закреплены в поч­ве, поэтому о движениях высших растений почти всегда можно говорить лишь как об изменениях положения органов особей, прикрепленных к суб­страту.

Разные ступени организации обнаруживаются также на уровне тканей и клеток. У протофитов еще нет тканей. Наиболее высокоразвитые таллофиты имеют лишь образовательные и основные ткани. У кормофитов к этим двум типам тканей прибавля­ются еще покровные, поглощающие, проводящие, выделительные и механические ткани. Механизмы движения органов прикрепленных растений свя­заны, как правило, лишь с образовательными, основ­ными и механическими тканями.

ПОДРОБНЕЕ О РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКЕ

Чтобы лучше понять дви­жения у растений, необходимо рассмотреть их строе­ние на клеточном уровне. Однако при этом мы огра­ничимся типичной, имеющей ядро, растительной клеткой, такой, какую мы встречаем у водорослей, грибов, мхов, папоротников и семенных растений (эукариот). А несколько иное строение клеток бак­терий и сине-зеленых (прокариот) подробнее рас­сматривать не станем.

Сейчас известно, что клетки — это мельчайшие анатомические и физиологические единицы, обла­дающие признаками жизни. Их размеры можно на­глядно продемонстрировать, сопоставив их, напри­мер, с 1 мм3. Если принять, что диаметр изодиаметрической растительной клетки равен примерно 50 мкм (1 мкм = 1 микрометр = 10-3 мм), то в 1 мм3 уместилось бы около 8000 (20•20•20) кле­ток. Несмотря на сравнительно небольшие размеры, они, однако, способны к осуществлению великого множества реакций. Хотя в принципе строение и функции животных и растительных клеток в значи­тельной мере совпадают, растительная клетка ха­рактеризуется некоторыми особенностями. Это ка­сается прежде всего пластид, вакуолей и клеточ­ных оболочек. Животные клетки пластидами не об­ладают, а вакуолеподобные включения в противо­положность таковым растительной клетки имеют вто­ростепенное значение. Для растений характерна также клеточная оболочка. Животные же клетки обычно одеты лишь мембраной.

Растительная клетка (рис. 1) состоит из клеточ­ной оболочки, протоплазмы и вакуолей. Клеточная оболочка и вакуоли — это мертвые компоненты клет­ки, а все живые ее компоненты называют прото­плазмой (Чаще все живые компоненты клетки называют протоплас­том; при этом названия «протоплазма» и «цитоплазма» обычно употребляются как синонимы. В последующем тексте автор кни­ги тоже не всегда соблюдает приведенное в его схеме соподчи­нение этих терминов). Самый крупный структурный элемент про­топлазмы — клеточное ядро. Прежде всего оно функ­ционирует как центр, управляющий генетической ин­формацией, но, кроме того, оно в основном регули­рует активность обмена веществ. Не только ядро, но и цитоплазма способна к осуществлению самых разнообразных функций. Предпосылкой этому слу­жит разделение клетки на реакционные простран­ства, в которых происходит упорядоченный обмен веществ (рис. 2). При этом важное значение имеют полупроницаемые мембраны. Эти ламеллярные структуры называют элементарными, или липопро-теидными, мембранами. Их толщина составляет при­мерно 7—8 им (1 нм = 1 нанометр = 10-6 мм). Но в функциональном отношении такого рода мем­браны способны не только к разделению фаз, но и к самостоятельному участию в обмене веществ. К мем­бранным системам цитоплазмы относятся пласти­ды (хлоро-, лейко- и хромопласты), митохондрии, пероксисомы, лизосомы, диктиосомы и эндоплазма-тическая сеть. Жгутики тоже покрыты элементар­ной мембраной. От клеточной оболочки цитоплаз­ма отграничена плазмалеммой, а от вакуолей — тонопластом. К частицам наряду с рибосомами от­носятся и микротрубочки. Совершенно бесструктур­ную часть цитоплазмы называют основной плазмой. При этом речь идет в основном о коллоиде или коллоидном растворе, размеры микрочастиц (кол­лоидных частиц) которого лежат в пределах 10 -4 — 10-7см (в настоящих, молекулярно-дисперсных растворах величина частиц растворенных веществ бывает 10-7 — 10-8см). Среди множества со­единений в основной плазме находятся и контрактильные (сжимающиеся) белки.

Схема строения растительной клетки

Схема строения растительной клетки

Из разнообразных функций цитоплазматических структур назовем лишь некоторые. Например, в хлоропластах происходит фотосинтез, в результате ко­торого световая энергия превращается в энергию химическую. Митохондрии — это органеллы дыха­ния, поэтому их часто называют энергетическими станциями клетки. В частности, энергия, необходи­мая для осуществления движений, освобождается прежде всего при процессах дыхания. На рибосомах происходит синтез белков. Эти частицы встре­чаются как в основной плазме, так и в митохондри­ях и пластидах, а также в ядре. Многим свободно передвигающимся организмам специфическими ор­ганеллами движения служат жгутики. Диктиосомы, называемые в совокупности аппаратом Гольджи, синтезируют в первую очередь вещества клеточной оболочки, а эндоплазматическая сеть функциони­рует прежде всего как путь, по которому осуществля­ется транспорт веществ. Возможно, диктиосомы и эндоплазматическая сеть играют какую-то роль и при ориентировании растений в поле притяжения Земли. Это же относится и к структурам, служа­щим статолитами, например, крахмальные зерна.

Вакуоль содержит клеточный сок и, кроме того, хранит запасные вещества и депонирует разнооб­разные продукты обмена веществ, имеющие экс­креторный характер. Из осмотически активных ве­ществ здесь представлены преимущественно угле­воды (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и др.), а также кислоты (например, яблочная, лимонная и щавелевая) или их соли. В связи с этим следует от­метить особое значение вакуоли для прочности клет­ки, т. е. ее значение как осмотической системы. Еще будет рассказано о том, что поглощение ва­куолью и отдача ею воды играют существенную роль в процессах движения органов, закрепленных в субстрате растений.

Наконец, следует еще упомянуть и о клеточ­ных оболочках, в совокупности представляющих со­бой механический каркас растений. Ткани, непо­средственно участвующие в движениях (образова­тельная и основная), имеют растяжимые и относи­тельно тонкие клеточные оболочки. Напротив, твер­дые и толстые оболочки характерны, в частности, для механической ткани, которая может сопро­тивляться при изменениях положения органов.