Физиология Покоя Растений Реферат
Физиология Покоя Растений Реферат
Покой — такое состояние целого растения или отдельных органов, когда отсутствует видимый рост. В покое могут находиться семена, почки, луковицы, клубни и корневища.
Не надо представлять себе состояние покоя как полную остановку всех жизненных процессов. В период покоя, несмотря на отсутствие видимого роста, в почках часто функционируют меристемы, закладываются листья, а у некоторых растений — цветки. Покоящиеся органы дышат, в них идет превращение запасных веществ, но скорость этих процессов мала. Так, в начале зимы в почках и ветках деревьев постепенно исчезает крахмал, накапливаются сахара и липиды, изменяется химический состав клеток, что увеличивает устойчивость к низким температурам.
Покой может наступить в любое время года : зимой — у деревьев, во время летней засухи — у степных растений; осенью находятся в покое свежеубранные клубни картофеля. Выделяют два вида покоя: вынужденный и глубокий.
Вынужденный покой — состояние, когда видимого роста нет из-за отсутствия в окружающей среде необходимых условий (пониженные температуры, отсутствие воды, недостаток кислорода, света). Достаточно создать нормальные условия, как вынужденный покой немедленно прекращается. Например, луковицы обыкновенного лука могут прорасти и осенью, и зимой, и летом, если их поместить в теплые влажные условия. Сухие семена не прорастают до тех пор, пока не будет достаточного количества воды. Семенам некоторых растений для прорастания нужен свет. Весной почки на деревьях не распускаются, пока температура не поднимется до определенной величины.
Вынужденный покой, вызванный неблагоприятными условиями в период прорастания семян, называется вторичным. Хорошо известно, что наклюнувшиеся семена белой горчицы, попав в атмосферу с повышенной концентрацией С0 2 , опять впадают в покой. В опыте семена гречихи переходили во вторичный покой после семикратного намачивания и подсушивания. То же можно сказать и о зерновках ячменя. Вначале их всхожесть была 98%; после замачивания и подсушивания — только 12%, т.е. 86% зерна перешло в состояние вторичного покоя. Вторичный покой — это приспособление к весенним переменным температурам.
Глубокий , или органический , покой — это отсутствие видимого роста, несмотря на благоприятные условия внешней среды, вызванное внутренними факторами. Например, клубни картофеля, георгин, луковицы и корневища находятся в покое и не прорастают в течение определенного времени даже в оптимальных условиях. Почки, закладывающиеся в начале каждого лета в пазухах листьев на растущих побегах, после короткого периода роста впадают в покоящееся состояние. Состояние покоя характерно и для тропических растений, несмотря на круглогодичные благоприятные условия. На Яве есть деревья, сбрасывающие листья 1—6 раз в году. Дерево иго8й§та glabellum сбрасывает листья через каждые два месяца и впадает в покой. Разные особи этого вида иногда переходят в состояние покоя неодновременно : одно дерево сбросило листья, а другое — зеленое. В тропиках наблюдаются случаи, когда у одного и того же дерева один побег потерял все листья и перешел в состояние покоя, на другом — листья распускаются, третий побег цветет, а четвертый — плодоносит.
Глубокий и вынужденный покой может совпадать во времени. Так, многие деревья и кустарники, например дуб, сирень, зимой находятся одновременно в состоянии глубокого и вынужденного покоя.
Сигналом для перехода в состояние вынужденного покоя является продолжительность дня. В умеренной зоне переход в состояние покоя начинается с наступлением коротких дней, у степных и тропических растений — длинных. Искусственно укорачивая день и удлиняя ночь, можно вызвать очень ранний листопад у многих деревьев. Изменение продолжительности дня воспринимают листья. Выход из состояния покоя возникает, как правило, не под влиянием света, а при улучшении тех самых условий, которые его вызвали (повышение температуры, влажности). Часто возобновление роста активируют колебания температуры.
Растения готовятся к переходу в состояние вынужденного покоя. Подготовка начинается до наступления неблагоприятных условий. Это позволяет растению повысить свою устойчивость перед наступлением зимы или засухи. Например, переход деревьев осенью в состояние покоя начинается и тогда, когда осень теплая и влажная и, казалось бы, рост растений должен продолжаться. В степи летний покой тоже начинается задолго до наступления засухи. Переход деревьев в покоящееся состояние сопровождается в умеренной зоне, а у некоторых видов и в тропиках, сбрасыванием листьев. Листопад представляет собой нормальный физиологический процесс и обусловливается образованием отделительного слоя в основании листьев.
В период подготовки к вынужденному покою в клетках изменяется химический состав мембран: насыщенные липиды заменяются на ненасыщенные; подавляется обмен веществ; увеличивается вязкость цитоплазмы; плазмалемма отходит от клеточной стенки, а плазмодесмы втягиваются внутрь протопласта, связь между клетками и транспорт веществ нарушаются. Перед наступлением покоя часто увеличивается выделение веществ из клетки, но одновременно накапливаются гормоны, ингибирующие рост. Благодаря пониженному содержанию воды и повышенному количеству запасных веществ покоящиеся органы и ткани растений обладают значительно большей устойчивостью против неблагоприятных условий, чем интенсивно растущие.
Глубокий покой вызывается в основном внутренними, эндогенными , причинами. У некоторых растений, например у орхидей, ясеня, в созревшем плоде зародыш недоразвит', не имеет еще стебля, корешка, почечки; состоит только из небольшой группы клеток (рис. 7.10). Поэтому в период покоя происходит формирование зародыша. Длительная задержка прорастания может быть вызвана особенностями семенной кожуры. У многих растений, особенно у бобовых, мы находим так называемые твердые семена, которые не прорастают, потому что их кожура непроницаема для воды. Если семена фасоли или гороха положить в воду, то часть их набухнет и быстро прорастет, остальные могут лежать в воде неделями, не набухая. Плоды лотоса могут оставаться под водой в состоянии глубокого покоя многие годы. В 1951 г. в Японии в торфяном болоте нашли три семени, пролежавшие там 2000 лет. После того как была надрезана кожура, мешавшая поступлению воды, два семени проросли. Семенная кожура может быть непроницаемой для газов. Отсутствие кислорода или накопление в семенах С0 2 тормозит рост зародыша. Очень прочная кожура (некоторые виды щирицы, бобовых, канна индийская) не разрывается при набухании семени, в результате это мешает росту зародыша. В этом случае для начала прорастания нужны механические разрывы кожуры.
Рис. 7.10. Развитие зародыша ясеня в период глубокого покоя семени [1] :
1 — сразу после созревания семени; 2 — через шесть месяцев
Накопление ингибиторов роста в самом зародыше, эндосперме, особенно часто — в семенной кожуре или в мякоти плодов тоже является причиной глубокого покоя. Продолжительность периода покоя зависит от скорости их разрушения. Семена многих тропических растений прорастают лишь после сезона дождей, так как в это время происходит вымывание ингибиторов роста.
Итак, глубокий покой — наследственно закрепленное состояние, возникшее в процессе эволюции под влиянием неблагоприятных условий, сохраняемое даже тогда, когда внешние условия благоприятны для роста, и трудно прерываемое с помощью обычных факторов (тепла, воды, света, кислорода).
Во время покоя растение устойчивее к неблагоприятным факторам. В этом приспособительное значение вынужденного покоя. Однако если растение не прошло периода покоя, впоследствии темпы роста снижаются, ухудшается плодоношение. Следовательно, в период покоя проходят определенные процессы, подготавливающие начало видимого роста. Например, в покоящихся почках происходит накопление нуклеиновых кислот, идет дифференцировка клеточных структур. Итак, у некоторых растений покой — это не только приспособление к переживанию неблагоприятных условий внешней среды, но и необходимый этап онтогенеза.
Знание причин глубокого покоя позволяет управлять его продолжительностью. Так как глубокий покой вызывают разные причины, то и методы его прерывания тоже различны. Давно известно, что прервать глубокий покой у сирени можно с помощью теплых ванн (Г. Молиш, Германия, 1928). Для этого ветки погружают на 9—12 ч в воду с температурой 30—35°С. Тот же результат можно получить, действуя более низкой температурой, но более продолжительное время. Этим методом широко пользуются для стимулирования цветения растений зимой. При этом, если опустить в воду только одну ветку растения, зацветет лишь она. Однако если, воздействуя на одну ветку, увеличить время прогрева, то покой будет нарушен у всего растения. Такой же результат можно получить промораживанием. Если причиной глубокого покоя семян является накопление ингибиторов роста, то можно нарушить покой, поместив их на 1—2 дня в проточную воду.
Есть семена, которым для прорастания необходимы свет (табак, салат-латук, морковь) или темнота (кресс-салат, тыква), длинный или короткий день. Таким образом, один и тот же результат — нарушение покоя — достигается с помощью взаимонротивоноложных воздействий. У некоторых растений прорастание семян зависит от качества света. Например, прорастание набухших семян стимулирует красный свет, под действием которого разрушаются ингибиторы и повышается содержание стимуляторов роста, образуются гидролитические ферменты. Гидролитические ферменты ускоряют прорастание, катализируя реакции расщепления запасных питательных веществ.
Семена некоторых, особенно высокогорных, растений прорастают лишь после того, как на них подействуют температуры ниже 0°С. Под влиянием низкой температуры увеличивается проницаемость кожуры, снижается содержание ингибиторов в зародыше, синтезируются гормоны и увеличивается активность ферментов. Действуя пониженными температурами, можно нарушить глубокий покой зрелых семян яблонь, груш, косточковых пород. Для этого семена перемешивают с сырым песком и ставят в прохладное место, лучше всего с температурой около +5°С. К весне период покоя заканчивается, и семена дружно прорастают. Это выдерживание семян во влажных условиях при пониженной температуре для прерывания глубокого покоя называется стратификацией.
Под действием пониженных температур кожура семени становится более проницаемой, завершается формирование зародыша, снижается содержание абсцизовой кислоты — гормона, ингибирующего прорастание. Иногда действие температуры может заменить добавление другого гормона — гиббереллина (см. параграф 7.2). Для прерывания покоя важно соотношение абсцизовой кислоты и гиббереллина. Стратификация происходит только в набухших семенах.
Потребность в стратификации обнаружена у многих семян трав и деревьев, при этом у большинства из них это температуры О—5°С, и только немногочисленные виды, чаще высокогорные, нуждаются для прорастания в отрицательных температурах. Семена некоторых растений (хлопчатника, сои, проса) для прерывания покоя нуждаются в высоких или сменных температурах, например мятлик полевой.
Низкие температуры оказывают влияние на прерывание покоя не только семян, но и почек. Для этого необходимы температуры О—5°С в течение нескольких недель.
Прервать покой помогает и обработка химическими веществами , что обнаружил В. Л. Иогаисен еще в 1900 г. Для прерывания покоя используют тиомочевину, роданистый калий, этиленхлоргидрин. Эти вещества ускоряют прорастание клубней картофеля, рост почек у побегов груши, персика, луковиц некоторых однолетних растений.
Механическое повреждение кожуры семян увеличивает ее проницаемость для кислорода и воды, что ускоряет их прорастание. Метод нанесения царапин на кожуру семян в результате перетирания их с песком или толченым стеклом без повреждения зародыша, ускоряющий их прорастание, называется скарификацией. Однако при использовании этого метода могут возникнуть уродливые растения, так как клетки зародыша выходят из состояния покоя нс одновременно.
Существуют методы продления покоя. Если клубни картофеля обработать метиловым эфиром а-нафтилуксусной кислоты, то они могут лежать, не прорастая и не меняя своих вкусовых качеств, в течение трех лет.
Итак, переход в покой — важное приспособительное свойство растительного организма. В состоянии покоя клетки обладают максимальной способностью к выживанию в самых неблагоприятных условиях, в том числе и создаваемых человеком (повышенная радиоактивность, химические вещества, загрязняющие окружающую среду).
Покой - ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Научно-исследовательская работа и презентация на тему...
Покой растений и его значение; причины, виды покоя .
Реферат : " Покой . Физиология растений ", Экология
Физиологическая сущность покоя растений - Диагностика...
119 Тем Итогового Сочинения
Технические Средства Обеспечения Транспортной Безопасности Реферат
Мужчины Готовят Лучше Женщин Сочинение
Сочинение Про Осень В Публицистическом Стиле
Острый Аппендицит У Людей Старческого Возраста Реферат