§32. Движение организмов

Определения и обозначения

Движение организмов — это перемещение организма в пространстве или изменение положения его частей. Например, животное может передвигаться целиком, а растение — поворачивать или складывать лист. Активное движение обеспечивается самим организмом, пассивное возникает, когда его переносит внешняя сила, например вода или ветер. Это различие помогает понять, управляет ли организм движением или лишь оказывается перенесённым.

Таксис — направленное перемещение подвижного организма или клетки относительно источника раздражителя. Раздражитель — фактор среды, который организм воспринимает, например свет или химическое вещество. Если клетка движется к источнику или от него, направление её пути связано с расположением этого источника. Понятие таксиса позволяет отличить движение всего подвижного объекта от изменения положения отдельного органа.

Тропизм — направленный рост или изгиб органа растения под действием направленного внешнего фактора. Так, побег может изгибаться к свету, потому что освещение действует на него с определённой стороны. Направление реакции зависит от направления фактора, поэтому тропизм можно распознать по тому, куда растёт или изгибается орган. Термин нужен, чтобы не смешивать ростовую реакцию растения с перемещением организма.

Настии — движения органов растений в ответ на раздражитель, направление которых не зависит от направления его действия. Например, лист может складываться при прикосновении независимо от того, с какой стороны коснулись растения. Направление реакции определяется особенностями самого органа, а не тем, откуда пришёл сигнал. Это понятие помогает отличать настические движения от направленного роста при тропизмах.

Как это устроено

У животных движение создают мышцы: сокращаясь, они тянут кости или другие части скелета, и тело меняет положение. У одноклеточных организмов и некоторых клеток нет мышц, поэтому перемещение обеспечивают жгутики и реснички либо изменение формы клетки. Выбор механизма связан со строением организма: двигательными структурами служат те части, которыми он располагает. Благодаря этому движутся и крупные животные, и клетки, не имеющие скелета.

Чтобы движение стало ответом на среду, организм сначала воспринимает раздражитель, затем передаёт сигнал к структурам, способным вызвать движение. Подвижная клетка может ориентироваться относительно источника химического вещества, а побег — реагировать на свет, падающий с одной стороны. Направление реакции возникает потому, что сигнал неодинаково воздействует на разные участки организма или приводит к выбору пути. Так движение оказывается связано не просто с наличием фактора, но и с его расположением.

Растительные органы могут двигаться без мышц. Если клетки на разных сторонах органа растут неодинаково, одна сторона удлиняется сильнее другой, и орган изгибается. При нерастущих движениях клетки меняют тургор — внутреннее давление содержимого на клеточную оболочку, поэтому лист или цветок способен быстро изменить положение. Различие механизмов объясняет, почему одни реакции происходят постепенно, а другие — сравнительно быстро.

Таксис, тропизм и настия различаются по объекту и направленности движения. При таксисе перемещается весь подвижный организм или клетка, а при тропизме растёт или изгибается орган растения. Для таксиса и тропизма направление связано с расположением раздражителя, тогда как направление настии от него не зависит. Сравнение этих признаков помогает точно назвать наблюдаемую реакцию, даже если в каждом случае организм отвечает на один и тот же фактор.

Движение важно для выживания, потому что меняет положение организма или его частей относительно среды. Оно помогает находить пищу и благоприятные условия, а также удаляться от опасности. Перемещение организмов способствует расселению, а ростовые реакции растений помогают приспосабливаться к неодинаковому освещению и другим условиям. Таким образом, движения расширяют возможности организма реагировать на изменения окружающей среды.

Формы движения организмов и их признаки

Сопоставляйте формы движения по двум вопросам: что именно движется и зависит ли направление реакции от расположения раздражителя. Таксис и тропизм направлены относительно источника фактора, но при них движутся разные объекты. Настию отличает независимость направления реакции от направления действия раздражителя.

Разбор задач

Одноклеточный организм перемещается к участку с повышенной концентрацией питательного вещества. Определите тип движения и объясните, по какому признаку его распознают.

Решение. 1. Выясняем, что меняет положение: в условии перемещается одноклеточный организм целиком. 2. Определяем, связано ли направление перемещения с источником раздражителя: организм направляется к участку, где больше питательного вещества. 3. Такое направленное перемещение подвижного организма относительно химического источника называют таксисом. Для распознавания важно не только наличие движения, но и то, что его направление связано с источником фактора.

Ответ: это таксис, потому что весь подвижный организм перемещается к источнику питательного вещества.

Побег растения изгибается в сторону окна. Назовите тип движения и объясните, почему его направление связано с направлением света.

Решение. 1. Устанавливаем, что движется не всё растение: меняется положение растущего побега. 2. Окно служит источником направленного света, поэтому освещение поступает преимущественно с одной стороны. 3. Побег растёт и изгибается в сторону этого фактора, значит, направление реакции связано с направлением света. Это соответствует определению тропизма, а не таксиса: перемещения всего растения в условии нет.

Ответ: это тропизм — направленный рост или изгиб органа растения под действием света.

Листья растения складываются при прикосновении, а цветки раскрываются при изменении освещённости. Сравните эти реакции с тропизмом и укажите, что определяет направление движения.

Решение. 1. В обоих случаях меняют положение органы растения, поэтому речь не о таксисе: растение или клетка не перемещается целиком. 2. В условии не сказано, что органы растут или изгибаются в направлении источника фактора, как при тропизме. 3. Для настий направление реакции не определяется тем, откуда подействовали прикосновение или свет; оно связано с особенностями органа. Следовательно, решающим признаком служит независимость направления движения от направления раздражителя.

Ответ: это настические реакции; направление движения задаётся особенностями органов, а не направлением прикосновения или света.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое перемещение реакцией, которую организм обеспечивает сам. Так думают, потому что внешне активное движение и перенос водой или ветром могут выглядеть одинаково. Проверьте, есть ли у организма механизм, создающий движение, и меняет ли он положение за счёт собственной работы. Если его просто несёт поток, это пассивное перемещение.

Ошибка — называть тропизмом любое движение растения. Наблюдатель может видеть изгиб, но не учитывать, что для тропизма важны ростовая природа движения и связь его направления с направленным фактором. Проверьте, изменяется ли орган в результате роста или изгиба и зависит ли сторона реакции от того, откуда действует свет или другой раздражитель. Без этих признаков называть реакцию тропизмом нельзя.

Ошибка — путать настии с тропизмами. Оба явления заметны как изменение положения растительного органа, поэтому их легко принять за одно и то же. Чтобы проверить себя, представьте, что раздражитель действует с другой стороны: у настии направление реакции не должно определяться этой переменой, а при тропизме оно связано с направлением фактора.

Ошибка — считать, что все движения растений происходят за счёт роста. Рост объясняет медленные изгибы, но не каждое быстрое складывание листа. Сопоставьте скорость реакции и возможный механизм: быстрые движения могут возникать из-за изменения тургора клеток. Если орган быстро меняет положение, это не доказывает, что клетки успели вырасти.

Связь с другими темами

Для понимания движений важно знать, как организм воспринимает раздражители и отвечает на них, а также уметь различать внешние факторы среды. Тема связана с работой мышц и опорно-двигательной системы животных, строением жгутиков и ресничек, ростом и тургором растительных клеток. Эти знания объясняют, какие механизмы обеспечивают перемещение или изменение положения органа. Понятия таксиса, тропизма и настии пригодятся при изучении поведения животных, раздражимости, регуляции жизненных процессов и приспособлений организмов к среде.

Что запомнить

• Движение бывает активным и пассивным.
• Таксис — направленное перемещение организма или клетки.
• Тропизм — направленный рост или изгиб органа растения.
• Настия — движение растения, направление которого не задаётся направлением раздражителя.
• У разных групп организмов движения обеспечиваются разными механизмами.
• Движение помогает организмам находить благоприятные условия и избегать неблагоприятных.