§ 18. Раздражимость и движение

Определения и обозначения

Раздражимость — способность растения воспринимать воздействие среды и отвечать на него изменением жизнедеятельности. Например, при изменении освещения побег может начать расти в другую сторону. Это понятие помогает понять, как растение реагирует на условия вокруг себя, даже если реакция не сразу заметна.

Движение растений — изменение положения органов или частей растения в ответ на внешние или внутренние воздействия. Так, лист может изменить положение, а побег — изогнуться. Понятие движения охватывает разные реакции, а не только быстрые перемещения, которые можно увидеть сразу.

Тропизм — направленная ростовая реакция органа растения, зависящая от направления раздражителя. Если свет падает с одной стороны, побег может изгибаться в его сторону. Слово «ростовая» указывает, что орган меняет направление из-за неодинакового роста клеток, а «направленная» — что важна сторона, откуда действует раздражитель.

Настия — движение органа растения, направление которого не зависит от направления раздражителя. Например, цветок может закрываться вечером, даже если свет меняется не с одной определённой стороны. Это понятие позволяет отличить такие движения от тропизмов и объяснить реакции, связанные с тургором клеток или ростом.

Как это устроено

Раздражителями для растения служат изменения среды: свет, сила тяжести, наличие воды и прикосновение. Они воздействуют на клетки, и в ответ меняется их работа или рост. Если освещение сильнее с одной стороны, это может направить изгиб побега; вода в почве влияет на направление роста корней. Реакция зависит от того, какой именно фактор действует и как он распределён вокруг органа.

Раздражимость считают важным свойством живых организмов, потому что она помогает им отвечать на изменения среды. Растению нужно получать свет, воду и минеральные вещества, а также сохранять подходящее положение органов. Реагируя на условия, оно может направить побег к освещённому месту или изменить положение листьев. Это повышает шансы растения расти и выживать, хотя оно не может переместиться с места на место.

Изгиб побега или корня возникает, когда клетки на противоположных сторонах органа растут с разной скоростью. Одна сторона удлиняется сильнее другой, поэтому весь орган постепенно изгибается. Если направление изгиба совпадает с направлением раздражителя, орган растёт к нему; если противоположно — от него. Так возникает направленная ростовая реакция, или тропизм.

Тропизм называют положительным, когда орган растёт к раздражителю, и отрицательным, когда растёт от него. Побег обычно изгибается к свету — это положительный фототропизм, то есть реакция на свет. Корень обычно растёт вниз под действием силы тяжести: это положительный геотропизм. Побег, растущий вверх, направлен против действия силы тяжести, поэтому его реакцию называют отрицательным геотропизмом.

Настические движения появляются, когда меняется тургор — упругость клеток, зависящая от количества воды в них, — или когда клетки растут с разной скоростью. Например, при изменении освещения или температуры некоторые цветки открываются или закрываются. Лист мимозы может складываться после прикосновения из-за изменения тургора в его тканях. Направление такого движения не задаётся тем, с какой стороны подействовал раздражитель, поэтому это не тропизм.

Основные виды движений растений

Чтобы определить вид движения, сначала спросите себя, зависит ли направление реакции от того, с какой стороны действует раздражитель. Затем обратите внимание на механизм: неравномерный рост характерен для тропизмов, а изменение тургора может вызывать настии. Примеры в последней строке помогают проверить вывод.

Разбор задач

Задача 1. Стебель комнатного растения наклонился к окну. Нужно определить вид реакции и понять, почему он подходит под это название. Сначала выясним, какой раздражитель действует на растение и в какую сторону направлен изгиб. Затем проверим, совпадает ли направление реакции с направлением раздражителя.

1. Определяем раздражитель: окно — источник света, который падает на растение с одной стороны.
2. Сравниваем направления: стебель наклонился к окну, то есть к свету. Реакция направлена к раздражителю.
3. Учитываем механизм: стебель изгибается по мере роста, потому что клетки его сторон растут неодинаково. Значит, это ростовая реакция.
4. Называем её: направленный рост органа в ответ на свет — фототропизм, а рост к раздражителю — положительный.

Ответ: стебель проявляет положительный фототропизм — направленную ростовую реакцию на свет.

Задача 2. Почему корень обычно растёт вниз, а побег — вверх? Нужно связать направления роста с действием силы тяжести. Не следует считать, что корень и побег просто случайно выбирают разные стороны: их ростовые реакции на один и тот же фактор направлены по-разному. Для ответа определим, куда направлена сила тяжести и как относительно неё растут органы.

1. Сила тяжести направлена вниз и влияет на положение растущих органов.
2. Корень обычно растёт вниз, то есть в сторону действия силы тяжести. Его реакция называется положительным геотропизмом.
3. Побег обычно растёт вверх, то есть в направлении, противоположном действию силы тяжести. Это отрицательный геотропизм.
4. Сверяем названия: «геотропизм» означает реакцию на силу тяжести, «положительный» — рост к раздражителю, «отрицательный» — от него.

Ответ: корень обычно растёт вниз благодаря положительному геотропизму, а побег вверх — благодаря отрицательному.

Задача 3. Сравните закрывание цветка вечером и изгиб побега к окну: определите вид движения, раздражитель и механизм. В обоих случаях орган меняет положение, но одного этого сходства недостаточно, чтобы назвать реакции одинаково. Нужно выяснить, зависит ли направление движения от направления раздражителя и что именно меняется в тканях.

1. У изгиба побега раздражитель — свет от окна. Направление изгиба связано с тем, откуда падает свет.
2. Побег растёт неравномерно с разных сторон и изгибается к свету. Это положительный фототропизм, то есть тропизм.
3. Вечернее закрывание цветка — настия: движение вызывается изменением условий, например освещения или температуры, но его направление не определяется стороной, откуда действует раздражитель.
4. Для настического движения возможны изменения тургора клеток или ростовые процессы. В случае изгиба побега основа реакции — неравномерный рост клеток.

Ответ: изгиб к окну — положительный фототропизм, вызванный светом и неравномерным ростом; вечернее закрывание цветка — настия, механизм которой может быть связан с изменением тургора или ростом.

Типичные ошибки

Ошибка — считать любое движение растения тропизмом. Так думают, потому что оба явления связаны с изменением положения органа, но тропизм всегда является направленной ростовой реакцией. Проверьте себя: если направление движения не зависит от направления раздражителя, это не тропизм.

Ошибка — путать положительный и отрицательный тропизмы, не учитывая, куда направлен орган. Названия относятся не к тому, полезна ли реакция, а к тому, растёт ли орган к раздражителю или от него. Чтобы проверить ответ, назовите раздражитель и сравните его направление с направлением роста.

Ошибка — утверждать, что растения совсем не двигаются. Их движения часто медленные, а сами растения не перемещаются целиком, поэтому реакция может остаться незамеченной. Наблюдайте за одним побегом несколько дней: изменение его наклона к окну покажет движение.

Ошибка — смешивать настии и тропизмы, забывая о зависимости направления от раздражителя. Настия может быть вызвана светом или прикосновением, но направление движения не определяется стороной воздействия. Спросите себя, изменился бы выбор направления, если бы раздражитель действовал с другой стороны: для тропизма это существенно, для настии — нет.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в раздражимости и движении, полезно знать признаки живых организмов, строение растительной клетки, а также понимать, что такое рост и развитие. Позже эти знания помогут изучать корень, побег, регуляцию жизнедеятельности растений и приспособления организмов к среде. В повседневной жизни тема пригодится при выращивании растений: по реакции побегов можно оценить освещение, а наблюдения за листьями и цветками помогают заметить ответ на прикосновение и изменение условий.

Что запомнить

• Раздражимость — способность воспринимать воздействия и отвечать на них.
• Растения реагируют на свет, силу тяжести, воду, температуру и прикосновение.
• Тропизм — направленная ростовая реакция органа.
• Положительный тропизм направлен к раздражителю, отрицательный — от него.
• Фототропизм связан с направлением света, геотропизм — с действием силы тяжести.
• Настии не зависят от направления раздражителя.
• Движения растений обеспечивают их приспособление к условиям среды.