Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. 1991. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. Удивительные опыты с растениями

• Название: Удивительные опыты с растениями
• Анкор: Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. 1991.doc
• Дата: 24.04.2017
• Размер: 0.92 Mb.
• Имя файла: Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями. .doc
• Тип: Документы; #3689
• Категория: Биология. Ветеринария. Сельское хозяйство
• страница: 7 из 11

ТРОПИЗМЫ

В зависимости от строения органа и дей­ствия факторов внешней среды различают два вида ростовых движений: тропизмы и настии.

Тропизмы (от греч. «тропос»—поворот), тропические движения — это движения орга­нов с радиальной симметрией (корень, сте­бель) под влиянием факторов внешней среды, которые действуют.на растение односторонне. Такими факторами могут быть свет (фототропизм), химические факторы (хемотропизм), действие силы земного тяготения (геотропизм), магнитное поле Земли (магнитотропизм) и др.

Эти движения позволяют растениям рас­полагать листья, корни, цветки в положении, наиболее благоприятном для жизнедеятель­ности.
47. Гидротропизм корня

Одно из наиболее интересных видов дви­жения—движение корня к воде (гидротро­пизм). Наземные растения испытывают посто­янную потребность в воде, поэтому корень всегда растет в ту сторону, где содержание во­ды выше. Гидротропизм присущ прежде всего корням высших растений. Наблюдается так­же у ризоидов мхов и заростков папоротников.

120

Для опыта нужно 10—20 наклюнувшихся семян гороха (люпина, ячменя, ржи), 2 чашки Петри, немного пластилина.

Плотно прикрепленным ко дну пластили­новым барьером разделите площадь чашки на 2 равные части. На барьер положите на­клюнувшиеся семена, слегка вдавливая их в пластилин, чтобы при росте корня семена не сдвинулись с места. Корешки должны быть направлены строго вдоль барьера (рис. 27).

Эти этапы работы в контрольной и опыт­ной чашках одинаковы. Теперь предстоит со­здать различные условия увлажнения. В конт­рольной чашке влажность в левой и правой ча­стях должна быть одинакова. В опытной чаш­ке вода наливается только в одну половину, а вторая остается сухой.




Рис. 27. Схема расположения семян при изучении гидротропизма корня.
Обе чашки накройте крышками и помести­те в теплое место. Ежедневно наблюдайте за положением корешков. Когда ориентация их станет хорошо заметной, подсчитайте коли­чество семян, корни которых проявили поло­жительный гидротропизм (рост органа в сто­рону воды).

Наблюдения за движением корешка к воде ясно показывают, что тропизмы — это росто­вые движения. Корешок растет в сторону воды, при этом происходит, если это необхо­димо растению, изгиб корня.

Гидротропизм — частный случай хемотро­пизма (ростовой реакции растений на нерав­номерное распределение в окружающей среде какого-либо вещества). Способность корней растений, грибных гифов, пыльцевых трубок, проростков паразитических растений (пови­лики, например) распознавать химическое вещество на некотором расстоянии от него удивительна. Установлено, что воспринимает воздействие

121

химических веществ зона роста органа, а изгиб образуется на некотором рас­стоянии от нее, т. е. происходит передача раздражения по корню (рис. 28).

Задание. По описанной выше схеме опы­та проверьте способность растений распозна­вать не только воду, но и нужные растению раст­воры минеральных солей, например 0,3-про­центный раствор нитрата калия или аммония.
Рис. 28 Хемотропический изгиб корней
48. Влияние силы земного тяготения на рост стебля и корня

Большинство растений растет вертикаль­но. При этом главную роль играет не располо­-

122

жение их относительно поверхности почвы, а направление радиуса Земли. Именно поэтому на горных склонах растения растут под любым углом к почве, но вверх. Главный стебель обла­дает отрицательным геотропизмом — он рас­тет в сторону, противоположную действию силы земного тяготения. Главный корень, напро­тив, обладает положительным геотропизмом.

Наиболее интересно поведение боковых по­бегов и корней: в отличие от главного корня и стебля, они способны расти горизонтально, обладая промежуточным геотропизмом. По­беги и корни второго порядка вообще не вос­принимают действие силы земного тяготения и способны расти в любом направлении. Не­одинаковое восприятие побегами и корнями различных порядков действия силы земного тяготения позволяет им равномерно распре­деляться в пространстве.

Чтобы убедиться в противоположной реак­ции главного стебля и главного корня на одно и то же воздействие силы земного тяготения, можно поставить следующий опыт.

Для опыта нужны наклюнувшиеся семена подсолнечника посевного, пластинки из стек­ла и пенопласта 10Х10 см, фильтроваль­ная бумага, пластилин, стакан.

На пластинку из пенопласта положите несколько слоев увлажненной фильтроваль­ной бумаги. Наклюнувшиеся семена разме­стите на ней так, чтобы их острые концы были направлены вниз. По углам пластинки при­крепите кусочки пластилина. Положите на них, слегка прижимая, стеклянную пластинку, чтобы зафиксировать семена в нужном положении. Оберните несколькими слоями увлажненной фильтровальной

123

бумаги и в вертикальном положении (острые концы семян должны быть направлены вниз) поместите в теплое место.

Когда корешки достигнут 1—1,5 см, пла­стинку переверните на 90°, чтобы корешки бы­ли расположены горизонтально.

Ежедневно контролируйте состояние про­ростков. Фильтровальная бумага должна быть влажной.

Проведите хронометраж опыта и отметьте время (в сутках от начала опыта) проявления геотропического изгиба.

Результаты опыта свидетельствуют, что при любом положении проростка в простран­стве главный корень всегда изгибается вниз, а стебель — вверх. Причем ответная реакция осевых органов может проявиться довольно быстро (1—2 ч).

Геотропическая чувствительность растений высока, некоторые способны воспринимать от­клонение от вертикального положения в 1°. Проявление ее зависит от сочетания внешних и внутренних условий. Под влиянием низкой температуры воздуха отрицательный геотро­пизм стеблей может переходить в поперечный, что приводит к их горизонтальному росту.

Каким же образом стебель или корень «ощущают» свое положение в пространстве? У корня зона, воспринимающая геотропиче­ское раздражение, находится в корневом чехлике. Если его удалить, геотропическая ре­акция затухает. В стебле силы земного тяго­тения также воспринимаются верхушкой.

Непосредственный изгиб корня или стебля осуществляется ниже, в зоне, где клетки про­ходят растяжение. При этом под действием

124

одного и того же фактора — силы земного тяготения — в горизонтально лежащем стебле усиливается рост клеток нижней стороны, что приводит к изгибу его вверх, в корне же — рост клеток верхней и изгибу вниз.

Задание. Изучите характер геотропи­ческой реакции стеблей разного порядка дву­дольного растения. Для этого вырастите про­ростки, закройте поверхность почвы, чтобы она не высыпалась, и переверните горшки. Наблюдения ведите до тех пор, пока не по­явятся боковые стебли первого и второго порядка.
49. Влияние этилена на геотропическую реакцию проростков гороха

Рост растений регулируется не только био­электрическими сигналами, но и гормональной системой. Главную роль в регуляции скорости роста играет количественное содержание гормона ауксина и его взаимодействие с другими гормонами, в частности абсцизовой кислотой и этиленом.

В отличие от стимулирующего рост аук­сина, абсцизовая кислота тормозит деление клеток нижней стороны органа. Это вызывает замедление ее роста, и корень начинает изги­баться по направлению к центру Земли.

Для опыта нужны зрелые яблоки (источ­ник этилена), 2 стеклянных колпака, 2 горш­ка с проростками гороха.

Стеклянные колпаки установите на под­ставку. Под ними разместите горшки с 2-, 3-дневными проростками

125

гороха. В опытном варианте под колпак положите яблоки. Растения поставьте в темноту.

По мере накопления этилена в воздухе, он начинает проникать в проростки гороха. Че­рез несколько дней становятся заметны нару­шения нормальной отрицательной геотропиче­ской реакции побегов, которые начинают расти горизонтально, а при высокой концент­рации этилена в воздухе даже полегают.

Результаты опыта свидетельствуют о регуляторных функциях этилена в жизни рас­тений. Увеличение его содержания в клетках приводит к изменению скорости их роста.

Задание. Изучите влияние этилена на рост проростков томатов.
Естественно, геотропическая ориентация органов растений в непрерывно меняющихся условиях среды не может всегда оставаться постоянной. По мере формирования и распу­скания бутонов изменяется ориентация цве­тоножки, например у мака. Молодые ветки ели растут под более острым углом, чем старые.

Можно изучить смену отрицательного геотропизма цветоножек арахиса (земляного ореха) на положительный, вырастив его в комнатных условиях. После отцветания цве­тоножка арахиса, на которой сидит завязь, удлиняется, загибается к земле и углубляется в нее. Таким образом, цветки находятся над землей, а плоды созревают в земле. Хотя это ограничивает способность вида к распростра­нению, созревшие семена находятся в идеаль­ных условиях для прорастания.

126

50. Как поднимаются полегшие стебли ржи

Затопление почвы, как это бывает после затяжных дождей или неправильного полива, может привести к полеганию зерновых куль­тур из-за смены отрицательной геотропической реакции стеблей злаков на положительную. Вызванный этим изгиб стебля происходит своеобразно: он как бы надламывается и изги­бается вниз. После улучшения аэрации поч­вы побег может снова приобрести отрицатель­ную геотропическую настроенность и выпря­миться, при этом на стебле возникают свое­образные коленчатые изгибы.

Для опыта нужны произрастающие в природных условиях растения ржи в фазе коло­шения, 3 металлические шпильки или 6 дере­вянных колышков, с помощью которых можно прижать стебли к почве, 3 небольших стакана с водой.

На первом этапе выясните, в какой части горизонтально лежащего стебля может про­изойти геотропический изгиб, на втором изучите способность междоузлий к росту.

Металлическими шпильками или деревян­ными колышками осторожно прижмите к почве 3 растения ржи таким образом, чтобы стебель располагался горизонтально. У одного растения шпильку расположите под одним из нижних междоузлий, у второго — в сред­ней части соломины, у третьего — непосред­ственно под колосом. Наблюдайте за расте­ниями. Отметьте время (в сутках) и место проявления геотропической реакции (изгиб вверх).

127

Результаты опыта показывают, что полег­ший стебель ржи поднимается через несколь­ко дней вертикально в результате формирова­ния изгиба в основании одного из междоуз­лий (рис. 29). Если растение еще не окон­чило рост, изгиб может произойти в любом меж­доузлии. Это связано с тем, что у злаков каж­дое междоузлие в нижней своей части имеет зону делящихся клеток (вставочную мери­стему). Интенсивность деления и растяжения клеток верхних и нижних междоузлий раз­лична.

Убедитесь в том, что каждое междоузлие соломины ржи растет самостоятельно, за счет собственной меристемы. Из верхней части стебля вырежьте междоузлие так, чтобы верх­ний и нижний срезы прошли под близлежа­щими узлами соломины. Лист можно отрезать, но влагалище оставьте. Чтобы выяснить, в ка­кой части междоузлия находится зона деле­ния и растяжения клеток, разрежьте меж­доузлие поперек. Получите равные половины: нижняя — с узлом и влагалищем листа, верх­няя — участок междоузлия.

Обе половины междоузлия поставьте в сосуд с водой, накройте стеклянной пла­стинкой. Через сутки сравните их длину: верх­няя половина почти не изменится в размерах, следовательно, клетки ее уже закончили рост, нижняя увеличится в длине, при этом соломина заметно выдвинется из влагалища. Изме­рив прирост междоузлия за сутки, приблизи­тельно определите скорость его роста.

Результаты опыта показывают, что нара­стание стебля ржи в длину происходит путем деления и растяжения

128

клеток нижней части междоузлий. Так как в стебле злаков неско­лько междоузлий и каждое растет само­стоятельно, геотропи­ческие изгибы могут происходить в любом из них, если ростовые процессы еще не пре­кратились.

Задание. Исполь­зуя описанную выше методику, определите скорость роста ниж­них междоузлий, срав­ните ее со скоро­стью роста верхних.

Рис. 29. Геотропический изгиб стебля.

51. Изучение фототропизма растений

Растения при недостаточном освещении всегда растут в сторону света. Это явление но­сит название фототропизма, в данном случае — положительного.

Корни растений находятся в земле, свет для их роста не нужен, поэтому у большинства растений корни фототропически нейтральны. Но у ряда растений корни способны проявлять при освещении отчетливую отрицательную ре­акцию, изгибаясь от источника света.

Для опыта нужны семена растений семей­ства крестоцветных, например капусты, гор­чицы. сарептской, редиса посевного, опилки, невысокий стакан, кусочек пробки или пено-

129

пласта, фототропическая камера или черный колпак с небольшим отверстием для света.

Во влажных опилках вырастите проростки исследуемого растения таким образом, чтобы корешок был прямым. Для этого наклюнув­шиеся семена зафиксируйте, как описано в опыте № 48. Можно также вырастить расте­ние в пробирке. В кусочке пробки или пено­пласта проделайте отверстие и пропустите в него корешок растения.

Пробку с укрепленным проростком поме­стите в стакан с водой и перенесите в темное место на сутки. За это время под действием силы земного тяготения корень вырастет отвесно вниз, а стебель вертикально вверх.

Измените условия освещения. Поставьте стакан с проростком в фототропическую камеру или накройте черным колпаком с располо­женным сбоку отверстием для света. Уже через несколько часов можно заметить изменения в ориентации органов: стебелек начинает изги­баться в сторону света, а корень — в противо­положную (рис. 30).

Проведите хронометраж опыта. Вскоре ста­новится ясно, что в стебле затененная сторона растет быстрее, чем освещаемая, что приводит к изгибу в сторону источника света.

Наблюдая за развитием изгиба в корне, от­метьте, что в нем быстрее происходит рост клеток освещаемой стороны. Торможение ро­ста затененной стороны вызывает изгиб от света.

Противоположная реакция стебля и корня на одно и то же воздействие указывает на различие физиологических свойств клеток этих органов.

130

И в корне, и в стебле действие света вос­принимается верхуш­кой органа, а изгиб происходит ниже, в той части, где клетки проходят фазу растя­жения.

Установлено, что при неравномерном освещении стебля в нем происходит пере­распределение гормона ауксина: до 75 % его перемещается на зате­ненную сторону. Это приводит к усилению растяжения клеток и удлинению затененной стороны.
Рис. 30. Фототропизм стебля и корня горчицы.
В корне большую роль в торможении рос­та затененной стороны играет, вероятно, абсцизовая кислота, которая синтезируется в корневом чехлике и накапливается в большом количестве на затененной стороне.

Задание. Выясните, являются ли вер­хушки стебля и корня местом восприятия действия света. Для этого описанный выше опыт дополните еще одним вариантом с про­ростками, у которых удалена верхушка органа.




52. Движение корзинки подсолнечника

Интересной разновидностью фототропизма является гелиотропизм — движение органа вслед за движением солнца по небосводу в те­чение дня.

131

Рис. 31. Гелиотропизм подсолнечника
Для опыта нужны растущие на открытом месте растения подсолнечника с раскрытыми и закрытыми соцветиями, компас, несколько листов бумаги, карандаш, отвес — нитка с привязанным небольшим грузом, например, гвоздем.

Лист бумаги через прорезь в нем наденьте на стебель растения и опустите на землю. С помощью компаса отметьте на бумаге направ­ление сторон горизонта. К центральной части соцветия поднесите нить отвеса так, чтобы гвоздь острием почти касался бумаги. Проек­цию отвеса отметьте на бумаге карандашом (в виде точки) и заметьте время В течение дня через каждые час-два повторяйте измере­ния. Точки соедините, стрелкой укажите на­правление движения соцветия.

Наблюдения показывают (рис. 31), что раскрывшиеся желтые корзинки подсолнечника

132

в течение дня остаются неподвижными, ори­ентированными на восток, тогда как нераскрыв­шиеся зеленые корзинки поворачиваются за солнцем, совершая путь с востока на запад.

Этот опыт отчетливо показывает зависи­мость ростовых движений растений от возраста органа: изгибы органа возможны только до тех пор, пока клетки его проходят фазу растя­жения. Клетки полностью дифференцировав­шихся тканей, в данном опыте — обертки рас­крытого соцветия подсолнечника, уже не могут делиться, расти в длину и поэтому не обнару­живают движения.

Задание. Выясните, существует ли яв­ление гелиотропизма у других растений.
53. Магнитное поле Земли и рост корня

Одно из наиболее таинственных движе­ний растений — магнитотропизм — зависи­мость роста от действия магнитного поля Земли.

Для опыта нужны компас, семена любого вида растений, у которых видно направление роста зародышевого корешка, чашка Петри, фильтровальная бумага.

На дно чашки Петри уложите несколько слоев фильтровальной бумаги, обильно смочите ее и разделите поверхность на 2 части. В одной сухие семена положите таким образом, чтобы их зародышевые корешки были направлены точно к южному полюсу, во второй — к север­ному. Чашку закройте крышкой.

В большинстве случаев семена, ориенти­рованные корешками к южному полюсу, прора­стают быстрее. Во

133

втором варианте появившиеся корешки изгибаются в сторону южного магнитного полюса.

Результаты опыта показывают, что .про­ростки растений способны ориентироваться в пространстве.

К сожалению, о механизме восприятия магнитного поля Земли и процессах, происхо­дящих в клетках растений под его воздействием, крайне мало данных.

Задание. Изучите влияние магнитного поля Земли на скорость прорастания, направ­ление роста зародышевых корешков различных видов растений. Выясните, как будет происхо­дить рост зародышевых корешков при ориен­тации их на запад и восток.