Поняття про подразливість рослин. Тропізми, настії, таксиси.

Елементарна здатність реагувати вибірково на дію зовнішнього середовища спостерігається вже в простих форм живої матерії. Так, амеба, що є всього лише однією живою клітиною, віддаляється від одних подразників і наближається до інших. Здатність організмів відповідати на дію факторів зовнішнього середовища називається подразливістю. Подразливість завжди пов’язана з затратами енергії. Відповідь клітини на подразнення відбувається за рахунок енергії, яка зосереджена в молекулах АТФ, а сама АТФ виробляється при процесах дисиміляції. Зовні вона виражається в прояві вимушеної активності живого організму. Чим вищим є рівень розвитку організму, тим більш складну форму має прояв його активності у разі зміни умов середовища існування. Первинні форми подразливості виявляються навіть у рослин.

Найбільш поширеними руховими реакціями рослин у відповідь на зміну умов навколишнього середовища є тропізми, настії та нутації та таксиси.

Термін “тропізм” запозичений із грецької мови. Він означає “поворот” або “напрямок”. Тропізми - це зміни положення органів закріплених у ґрунті рослин на односторонній вплив фактора оточуючого середовища — світла, сили тяжіння, води, хімічних речовин, механічної травми тощо.У залежності від характеру подразника рухи рослин називають відповідно фото-, гео-, гідро, електро-, термо- і травмотропізмами. Характер відповідної реакції може бути різним: органи можуть повертатися до джерела подразнення і від нього.

Фототропізм - це специфічні ростові рухи рослин та їхніх органів на односторонню дію світла. Із органів рослини найбільшою мірою характеризуються позитивним фототропізмом молоді пагони. Корені ж ніяк не реагують на джерело світла.

Геотропізм — це реакція окремих органів рослини на односторонню дію сили земного тяжіння. Розрізняють три типи такої реакції (геотропізму):

І) коли рослина росте вертикально вниз;

2) коли напрям руху протилежний, тобто догори;

3) коли орган намагається зайняти горизонтальне положення.

Настії, як і тропізми — це зміни положень органів прикріплених рослин на дію подразників, що не мають певного напрямку, а впливають дифузно й рівномірно з різних сторін. Видів настій, як і тропізмів, дуже багато і називаються вони, як і тропізми, залежно від назви подразника. Фотонастії найбільш яскраво проявляються у відкриванні та закриванні квіток. Спостерігаються й у листків. Наприклад, кислиця опускає листки ввечері й піднімає вранці.

Коливання температури також можуть спричинити термонастії листочків оцвітини (чашолистки і пелюстки) квіток багатьох рослин. Рухи, пов’язані з наявністю в оточенні рослини хімічних речовин — хемонастії. Такі рухи характерні, зокрема, рослинам, які живляться тваринами. Комахи та інші дрібні тварини слугують цим рослинам додатковим джерелом Нітрогену, який надзвичайно важливий для росту рослин.

Таксиси – це направлені рухові реакції одноклітинних тварин і рослинних організмів, а також деяких багатоклітинних тварин(сперматозоїди, лейкоцити) на відповідь подразника. В залежності від направленості руху по відношенню до подразника розрізняють позитивні – рух до подразника, негативні таксиси – рух від подразника.

За типом діючого подразника виділяють фототаксиси – рухові реакції на світло. Наприклад: направлений рух деяких джгутикових організмів, які мають світлочутеве вічко (євглена зелена, хламідомонада), із неосвітленої частини акваріума в освітлену, це позитивний фототаксис. Термотаксиси – рухові реакції на зміну температури. Приклад негативного термотаксису - нагріванні одного кінця пробірки з інфузоріями. При цьому можна спостерігати рух тварин до протилежного кінця пробірки. Хемотаксиси – реакція на хімічну дію. Позитивний хемотаксис – рух сперматозоїдів назустріч яйцеклітині, тому що вона виділяє певні речовини, які їх приваблюють.

Фотосинтез. Характеристика етапів. Планетарне значення фотосинтезу.

Фототрофи використовують для синтезу органічних сполук енергію світла. Процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв'язків називають фотосинтезом. До фототрофних організмів належать зелені рослини (вищі рослини, водорості), деякі тварини (рослинні джгутикові), а також деякі прокаріоти — ціанобактерії, пурпурові та зелені сіркобактерії.

Основними з фотосинтезуючих пігментів є хлорофіли. За своєю структурою вони нагадують гем гемоглобіну, але в цих сполуках замість заліза присутній магній.

 

Фаза	Суть фази
Світлова фаза	Світлова фаза — комплекс реакцій, що відбувається під дією фотонів світла на мембранах тилакоїдів: · збудження хлорофілу та синтез АТФ за рахунок енергії збуджених електронів; · Фотоліз води — розщеплення молекул води з утворенням протонів та вільного кисню; · Зв’язування йонів H^+ з НАДФ. При потраплянні квантів світла на хлорофіл, молекули хлорофілу збуджуються. Збуджені електрони проходять по електронному ланцюгові на мембрані до синтезу АТФ. Одночасно відбувається розщеплення молекул води. Йони H^+ сполучаються з відновленим НАДФ (фото система 1) за рахунок електронів хлорофілу. Виділена при цьому енергія йде на синтез АТФ. Йони O^2- віддають електрони на хлорофіл (фотосистема 2) і перетворюються на вільний кисень: H2O + НАДФ + hν → НАДФH + H^+ + 1/2O2 + 2АТФ
Темнова фаза	Темнова фаза — фіксація Карбону (С) та синтез C6H12O6. Джерелом енергії є АТФ. У матриксі хлоропластів (куди надходять АТФ, НАДФH та H^+ від тилакоїдів гран та CO2 з повітря) проходять циклічні реакції, у результаті чого відбувається фіксація CO2 та синтез C6H12O6: CO2 + НАДФH + H^+ + 2АТФ → 2АДФ + C6H12O6

Значення фотосинтезу для біосфери важко переоцінити. Саме завдяки цьому процесові вловлюється світлова енергія Сонця. Фотосинтезуючі організми перетворюють її на енергію хімічних зв'язків синтезованих вуглеводів, а потім по ланцюгах живлення вона передається гетеротрофним організмам. Отже, не буде перебільшенням вважати, що саме завдяки фотосинтезу можливе існування біосфери. Зелені рослини та ціанобактерії, поглинаючи вуглекислий газ і виділяючи кисень, впливають на газовий склад атмосфери. Увесь атмосферний кисень має фотосинтетичне походження. Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд тонн органічної речовини і виділяється понад 200 млрд тонн вільного кисню, який не тільки забезпечує дихання організмів, але й захищає все живе на Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів (озоновий екран атмосфери). Але загалом процес фотосинтезу малоефективний. У синтезовану органічну речовину переводиться лише 1-2% сонячної енергії. Це пояснюється неповним поглинанням світла рослинами, а також тим, що частина сонячного світла відбивається від поверхні Землі назад у космос, поглинається атмосферою тощо. Продуктивність процесу фотосинтезу зростає за умов кращого водопостачання рослин, їхнього оптимального освітлення, забезпечення вуглекислим газом, завдяки селекції сортів, спрямованій на підвищення ефективності фотосинтезу тощо. Однією з найпродуктивніших культурних рослин вважають кукурудзу, в якої досить високий коефіцієнт корисної дії фотосинтезу.