Рост и развитие цветковых растений
Рост и развитие цветковых растений. Растения растут в течение всей жизни. Рост — это увеличение размеров растения, в основе которого лежит увеличение его массы: количество листьев, корней, побегов, объема и числа клеток, появление новых структурных элементов как в клетках, так и в самом организме.
Рост растения в целом и отдельных его органов идет за счет деления клеток образовательной ткани. В зависимости от расположения в органах растения образовательной ткани различают несколько видов деления. Апикальный рост — рост стеблей и корней своей верхушкой, где находится образовательная ткань. Интеркалярный рост (вставочный) –рост стебля за счет вставочной меристемы в узлах. Для листьев характерен базальный рост этапы. Первая фаза – эмбриональная, при которой клетки непрерывно делятся в зонах роста стебля и корня. Вторая фаза-увеличение размеров клеток – растяжение. Третья фаза роста – дифференцировка клеток – их специализация в зависимости от вида тканей.
Скорость роста у растений неодинакова. Большинство растет со скоростью 0,005 мм в минуту, в сутки – 0,7 см. Стрелка цветка увеличивается на 3 см в сутки. Интенсивность роста связана с использованием в момент цветения накопленных в луковицах питательных веществ. Очень быстро растет бамбук: в минуту 1,6 мм, в час 3,6 см, в сутки 86,4 см. Причина значительной разницы роста у этих растений не в скорости деления клеток, в размерах зоны роста. У медленно растущих растений в росте участвует отрезок стебля длиной 0,6 см, а у бамбука зона роста (все узлы стебля вместе) до 60см.
Влияние факторов внешней среды на рост растений. Для роста растений необходимо комплекс благоприятных условий свет, тепло, влажность, характер почв, их влажность и температура. К настоящему времени накоплено большое количество сведений о влиянии различных факторов среды на рост растений. В природе наряду с растениями обычного размера встречаются карлики и великаны.
Каменистые сухие почвы не способствуют росту, здесь обитают низкорослые растения. Растения – карлики возникают в условиях очень интенсивного освещения. В природе карликовые растения в большом количестве встречаются в тундре, образуя низкорослые «леса» до полуметра высотой. Здесь наряду с другими факторами сказывается влияние длинного дня. Высоко в горах растения находятся в трудных условиях: низкие температуры, иссушения, сильное ультрафиолетовое излучение. Здесь деревья в возрасте несколько сотен лет достигают размеров сильно ветвистых кустарников.
В природе наблюдается и гигантизм растений, причем это явление характерно для определенных районов земного шара. Травянистые и древесные гиганты можно наблюдать на Дальнем Востоке. Например, высота дудника медвежьего – 3 — 4 м. На Сахалине и Курильских островах диаметр листьев белокопытника достигает 150см. На Камчатке также встречаются растения-гиганты – мятник, овсяница. Растения европейской части России, пересаженные на Дальний Восток, растут более интенсивно, чем у себя на родине, а растения Дальнего Востока, пересаженные в европейскую часть страны, свойство гигантизма теряют.
Растения – великаны встречаются и в других районах земного шара. В Восточной Африке на высоте 3600 — 4700 м обитают верески высотой до 20м. на Гавайских островах можно встретить герань, паслен, на Памире – кусты барбариса высотой до 4 м. Немного ниже этих высот растут те же виды, но обычных размеров. Анализируя особенности роста растений в разных районах земного шара, ученые пришли к выводу, что интенсивный рост связан с местами, где высокая вулканическая деятельность, идут интенсивность горообразовательные процессы, где происходит перемещение веществ из глубин Земли на поверхность. Гигантизм растений в таких районах обусловлен определенными микроэлементами. Так, осины с листьями диаметром 30 см встречаются в местах, где в почве есть торий.
Еще один стимулятор – талая вода. Она усиливает рост фитопланктона в океана и наземных высших растений. Такая вода интенсивнее поглощается растительными тканями, что связано с особенностями структуры талой воды. По некоторым данным, талая вода повышает урожайность сельскохозяйственных растений в 1,5 — 2 раза.
Исследования о влиянии факторов среды на рост растений расширили представления о многообразии этих факторов. Есть данные о влиянии электричества и магнитного поля на рост растений. Установлено, что фотосинтез и корнеобразование идут быстрее, а следовательно, растение лучше растет, если к нему подключен отрицательный электрод, так как само растение заряжено отрицательно. Подключение данного электрода увеличивает разность потенциалов между растением и атмосферой.
Влияние на рост растений магнитного поля связано с чувствительностью растений к силовым линиям магнитного поля Земли. Положительно на рост растений влияет и магниченная вода, которая приобретает свойство лучшего усвоения. Полив такой водой ускоряет рост, увеличивает урожай, повышает содержание витаминов, сахаров.
Небесные тела – Луна, Солнце – также воздействует на рост растений. Результаты опытов о влиянии фаз Луны на рост растений показали, что при полной Луне роста овощей увеличивается на 20% по сравнению с фазами, когда Луна рождается или «стареет». Вспышки на Солнце, появление пятен на его поверхности усиливают рост деревьев.
Не менее интересны факты о влиянии разного рода звуков на рост растений. Установлено, что звучание скрипки вызывает усиление роста растений, в основе которого лежит ускорение движения цитоплазмы, что приводит к повышению обмена веществ. Так, «прослушивание» стыдливой мимозой в течение 25 мин старинной индийской музыки усиливает ее рост в 1,5 раза.
Опыты американского ученого Д.Ретолак над проростками растений, подвергавшихся воздействию разного рода музыки, показали, то музыка Баха и индийская музыка стимулируют рост растений, стебли которых тянулись к источнику звука, а рок-музыка и звуки низкой частоты. Усиливая темп роста (рокот морских волн и грома, журчание воды, гудение шмеля). Так, бананы растут под музыку с преобладанием басовых нот. Бурным ростом реагировали на звуки проростки озимой пшеницы, салата. Сотрудники американского университета установили что шум реактивного двигателя ускоряет прорастание семян сахарной свеклы, а в Сибирском технологическом институте с помощью звуков обыкновенного автомобильного гудка добились стимуляции роста семян сосны кедровой.
Стимуляторы роста
На рост растений наряду с внешними факторами влияют внутренние факторы самого растения. В процессе жизнедеятельности в растении образуются физиологически активные вещества: ферменты, витамины, гормоны. Среди них особая роль в управлении процессами роста принадлежит фитогормонам. Одних из них — ауксины, цитокинины, гиббереллины – стимулируют рост, другие его ингибируют или тормозят – абсцизовая кислота, этилен. Ауксин образуется на неосвещенной стороне, в связи с чем растение изгибается к источнику света. Ауксин усиливает образование корней у черенков, предотвращает опадание завязей, разрастание завязей, формирование плодов без оплодотворения. Кинины – химические вещества, которые образуются в корнях и, поднимаясь вверх по растению, способствуют формированию и росту боковых и пазушных почек, делению клеток. В настоящее время кинины нашли применение при культивировании растительных тканей, при этом используются питательные различные среды. Хорошие результаты получены при употреблении кининов для продления сроков хранения овощей, фруктов и цветов. Применение кинина для продления жизни срезанных цветов предотвращало старение листьев, что способствовало длительному сохранению цветов. Гиббереллины влияют только на рост высших растений, усиливая прорастание семян, почек, луковиц, клубней. Кроме того, они способствуют удлинению стебля. Стимуляторы роста действуют в благоприятных условиях. В неблагоприятных условиях действуют другие гормоны – ингибиторы. Они накапливают в разных органах растения, в том числе в плодах и семенах, препятствуя их росту в неблагоприятных условиях. Среди ингибиторов роста выделяют абсцизовую кислоту. Она содержит в корнях растений и с восходящим током веществ поднимается к побегам и листьям. Замечено, что этот фитогормон образуется при недостатке воды, когда устьица закрываются. Уменьшая испарение.
К концу вегетационного периода абсцизовая кислота накапливается в почках, клубнях и других органах, которые вступают в период покоя. Но к концу периода покоя ее количество резко уменьшается. К естественным ингибиторам можно отнести этилен, самшитовую кислоту.