§32. Движение организмов

Определения и обозначения

Движение — это изменение положения организма или его части относительно других объектов. Оно может происходить у целого организма, отдельного органа, клетки или даже внутриклеточных структур. В отличие от роста, движение не обязательно означает увеличение размеров: клетка может переместиться или изменить форму без образования новых тканей.

Локомоция — перемещение организма в пространстве как единого целого. Например, плавание рыбы или бег животного являются локомоцией, а взмах крыла или сокращение мышцы — движением отдельной части тела. Это различие помогает точно описывать, что именно изменяет положение.

Таксис — направленное перемещение организма или клетки в ответ на источник раздражителя. Если клетка движется к свету, это положительный фототаксис, а движение от неблагоприятного воздействия называют отрицательным таксисом. Термин применяют только тогда, когда направление перемещения связано с направлением раздражителя.

Тропизм — направленный рост или изгиб органа растения под действием внешнего фактора, а настия — ненаправленное относительно источника раздражителя движение органа. При фототропизме побег изгибается к свету или от него, а при настии лист может раскрыться независимо от того, с какой стороны падает свет. Поэтому тропизм зависит от направления воздействия, а настия — нет.

Как это устроено

Движение необходимо организмам, потому что неподвижный организм не всегда способен получить ресурс или избежать угрозы. Животные перемещаются к пище, воде и партнёрам, а при опасности меняют место или направление движения. Даже небольшое движение органа может помочь растению использовать свет, уменьшить потерю воды или защитить молодые ткани.

У одноклеточных движение обеспечивается жгутиками, ресничками или изменением формы клетки. Жгутик совершает волнообразные движения и создаёт тягу, а многочисленные реснички работают согласованно, словно гребущие лопасти. При амёбоидном движении клетка образует временные выросты — ложноножки, перетекая цитоплазмой в нужную сторону.

У многоклеточных движение возникает благодаря согласованной работе специализированных структур. У животных это могут быть мышцы, конечности, плавники или другие органы движения, соединённые с опорными элементами тела. Согласование необходимо, потому что разрозненные сокращения не обеспечили бы устойчивое перемещение и точную смену направления.

В основе многих клеточных движений лежит цитоскелет — сеть белковых нитей, поддерживающая форму клетки и организующая перемещение её компонентов. Моторные и другие сократительные белки способны смещать участки цитоскелета, поэтому по его элементам транспортируются пузырьки и органоиды. Благодаря этому вещества доставляются к нужному месту, а клетка может менять форму или перемещаться.

У животных нервная система получает сигналы от органов чувств, обрабатывает их и передаёт команды мышцам. Мышцы сокращаются в определённой последовательности, поэтому реакция связывается с конкретным раздражителем: звук может вызвать поворот головы, а прикосновение — отдёргивание конечности. У растений нервной системы нет, поэтому их движения возникают главным образом из-за неравномерного роста или изменения тургора — давления содержимого клетки на её оболочку. Если рост клеток на разных сторонах органа различается, появляется изгиб; если тургор быстро меняется, движение может быть обратимым.

Основные типы движений организмов

Таблица помогает сопоставить внешнее проявление движения с его механизмом и примером. Сначала определите, перемещается ли организм целиком, меняет ли форму клетка или реагирует орган растения. Затем проверьте, зависит ли направление реакции от направления раздражителя.

Разбор задач

Задача 1. Движение амёбы

Амёба перемещается к частице пищи. Требуется определить тип движения и назвать структуру, участвующую в перемещении. Направление к пище показывает цель движения, но само по себе не превращает его в таксис: сначала нужно установить способ перемещения клетки.

1. Определяем внешнее проявление: амёба меняет очертания тела и перетекает по поверхности. Значит, движение связано с изменением формы клетки.
2. Вспоминаем характерную структуру: клетка образует временные выросты цитоплазмы. Эти выросты называются ложноножками.
3. Соотносим признаки с классификацией: движение с помощью ложноножек является амёбоидным. Его обеспечивают ток цитоплазмы и перестройки цитоскелета.

Ответ: амёба использует амёбоидное движение. В перемещении участвуют ложноножки, которые образуются при перетекании цитоплазмы.

Задача 2. Перемещение к свету

Одноклеточный организм перемещается к источнику света. Нужно указать тип реакции и объяснить, почему она направленная. Здесь важно отличить перемещение клетки от изгиба органа растения.

1. Организм меняет положение в пространстве, то есть совершает локомоцию. Движение происходит не случайно, а по отношению к конкретному источнику света.
2. Раздражителем является свет, поэтому реакцию называют фототаксисом. Поскольку организм движется к источнику, это положительный фототаксис.
3. Направленность определяется тем, что направление перемещения связано с направлением раздражителя. Если бы свет только вызывал беспорядочную активность, таксисом такую реакцию назвать нельзя.

Ответ: это положительный фототаксис. Реакция направленная, потому что клетка перемещается именно к источнику света, а не меняет положение случайным образом.

Задача 3. Побег и цветок

У растения побег изгибается к окну, а цветок раскрывается при освещении. Нужно определить тип каждого движения и найти различие между ними. В обоих случаях действует свет, но способ реакции неодинаков.

1. Побег изгибается к источнику, поэтому направление реакции зависит от направления света. Это направленный ростовой фототропизм.
2. Цветок раскрывается при освещении, но в условии не сказано, что он изгибается к источнику. Если результат одинаков при разных направлениях света, речь идёт о настии.
3. Сравниваем механизм: у побега стороны растут неравномерно, а раскрытие цветка может быть связано с изменением тургора. Следовательно, первое движение направленное, а второе — ненаправленное относительно источника.

Ответ: изгиб побега к окну — положительный фототропизм. Раскрытие цветка при освещении — настическое движение, поскольку его направление не задаётся направлением света.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое движение локомоцией. Её допускают, потому что оба понятия связаны с изменением положения. Проверка простая: если перемещается не весь организм, а только орган, клетка или её часть, это движение, но не локомоция всего организма.

Ошибка: называть всякое направленное движение растения таксисом. Причина — смешение общего признака направленности с биологическим определением таксиса. Проверьте, перемещается ли организм или клетка целиком: если изменяется рост или изгиб органа растения, это тропизм.

Ошибка: путать тропизмы и настии. Обычно забывают проверить, зависит ли реакция от стороны действия раздражителя. Если зависит — это тропизм, а если орган реагирует одинаково при разных направлениях фактора — настия.

Ошибка: объяснять движения растений только ростом. Такое объяснение не подходит для быстрых и обратимых реакций, например открывания и закрывания органов. Проверьте, может ли движение быстро исчезнуть: тогда вероятна роль изменения тургора, а не только роста.

Связь с другими темами

Для понимания движения нужны знания о строении клетки и функциях цитоскелета. Цитоскелет задаёт форму клетки, участвует в образовании ложноножек и помогает перемещать вещества внутри клетки. Также важно знать, как клетки воспринимают и передают сигналы.

Тема связана с раздражимостью, нервной и мышечной системами животных. У растений движение опирается на процессы роста и развития, а также на изменение тургора клеток. Поэтому изучение движения объединяет клеточные, физиологические и экологические представления о живых организмах.

Что запомнить

• Движение может происходить на уровне клетки, органа или целого организма.
• Локомоция — перемещение организма в пространстве.
• Жгутики, реснички и ложноножки обеспечивают разные способы клеточного движения.
• Таксис — направленное перемещение в ответ на раздражитель.
• Тропизм — направленный рост или изгиб органа растения.
• Настия — движение растения, направление которого не зависит от направления раздражителя.