Рост и развитие растений

Дата: 19 Ноябрь 2012 Рубрика: Растительный мир Комментарии: Нет комментариев

Растения, так же как животные и человек, растут и развиваются. Само слово «растение» происходит от слова «рост». Все считают, что рост — это увеличение размеров, высоты, толщины, веса растения. В общем это правильно. Однако не всякое увеличение размеров или веса является ростом, и, наоборот, иногда рост идет, несмотря на уменьшение веса.

Бывает, что увядшее растение, впитывая воду после полива, увеличивается в размерах, прибывает в весе, но не растет. При прорастании семени идет сильный рост, но вес семени уменьшается вследствие большой траты веществ на дыхание. Как же более точно определить, что такое рост? Почему он происходит?

Растения, как и все организмы, состоят из клеток. Клетки делятся, размножаются. Рост — это процесс образования новых клеток, составляющих ткани, органы, всю структуру организма. Рост происходит всюду, где идет размножение клеток. Рост имеет три фазы: деление, растяжение, дифференцировка клеток.

Рис. 1. Конус нарастания стебля: 1 —зона деления клеток; 2 — зона растяжения (разрастания) клеток; 3 — зона дифференцировки.

В верхушке стебля и в кончике корня есть так называемый конус нарастания, состоящий из множества делящихся клеток. Благодаря делению клеток стебель и корень растут в длину (рис. 1, 2). В толщину стебель у голосеменных, а из покрытосеменных у двудольных растений растет путем деления клеток камбия, расположенного между корой и древесиной (рис. 3). В конусах нарастания стеблей и корней до конца жизни каждого растения остается некоторое число клеток, способных делиться. Эта зона конуса нарастания называется зоной деления клеток. Немного ниже верхушки стебля или немного выше кончика корня в конусах нарастания расположены две другие зоны: зона растяжения клеток и зона дифференцировки клеток. В первой клетки уже не делятся, а только увеличиваются в размерах, во второй они дифференцируются, т. е. приобретают определенные различия, особую, свойственную им форму и начинают играть специальную роль в жизни растения.

Одни клетки образуют ткани стебля, другие — ткани листа, а позднее, когда начнут формироваться цветки, из части клеток получатся тка-‘ни лепестков, тычинок и пестиков. У основания пестика возникает завязь, а в ней семяпочки. В пыльниках образуется пыльца. В конусе нарастания корня часть вновь образовавшихся клеток становится клетками корневого чехлика, другие формируют кожицу с корневыми волосками, третьи превращаются в проводящие сосуды и т. п.

Рис. 2. Конус нарастания корня: А — поверхность корня; Б — продольный разрез корня, показывающий его внутреннее строение; 1 — зона дифференцировки (зона корневых волосков); 2 — зона растяжения; 3—зона деления клеток; 4 — корневой чехлик.

Все процессы и явления в природе имеют две взаимосвязанные стороны — количество и качество. Понятие «рост» говорит нам главным образом о количественных изменениях в жизни растений, об увеличении количества клеток, высоты или толщины растений, возрастании их веса. Линейкой мы можем измерить высоту растения; положив на весы кочан капусты или клубень картофеля, взвесить их; сделав тонкий срез стебля, подсчитать число клеток под микроскопом.

Рис. 3. Продольный и поперечный разрезы через стебель растения: 1 — кутикула (слой жирового вещества); 2 — эпидермис; 3 — паренхима; 4 — механическая ткань; 5 — ситовидные трубки; 6 — камбий; 7 — сосуды, проводящие воду с растворенными в ней минеральными веществами.

Понятие «дифференцировка клеток» говорит нам о другой стороне жизни растений, о качественных изменениях в их жизни, об их развитии, изменении внешнего вида (формы) и содержания (биохимического состава). Переход от образования листьев к образованию цветков в процессе дифференцировки клеток в конусе нарастания стебля говорит о наступлении особого этапа в жизни растений — фазы половой зрелости.

Развитие — это весь жизненный цикл, который проходит организм от формирования зародыша до естественной смерти. В своем развитии каждое живое существо проходит шесть жизненных фаз: эмбриональную (зародышевую), фазу юности, половой зрелости, размножения, старения, смерти.

Развитие особи, т. е. отдельного растения, животного, человека, называется индивидуальным развитием или онтогенезом (от греческих слов «онтос» — существо и «генезис» — происхождение). У каждого организма характер роста, длительность жизни, особый ритм жизненного цикла зависят от того, какие свойства и признаки этот организм унаследовал от своих предков, в каких условиях развивались его предки в течение многих миллионов лет эволюции. История развития предков данной особи — процесс родового развития, он называется филогенезом (от греческих слов «филон» — род и «генезис» — происхождение). Для нормального хода развития данной особи необходимы такие внешние условия, к которым приспособились в процессе филогенеза ее ближайшие предки.

Рост и развитие не одно и то же, хотя они неотделимы друг от друга. Развитие может происходить и тогда, когда нет сильного роста. Например, растению предоставлены все условия, необходимые для перехода к цветению, но дано лишь ограниченное количество влаги. Оно будет маленьким, но зацветет одновременно с растениями, которые хорошо поливают.

Наоборот, если дать растению все условия, необходимые для роста, — свет, тепло, влагу, удобрения, но не дать условий, необходимых для перехода к цветению (например, растениям южного происхождения не дать определенного числа коротких дней), они будут быстро, хорошо расти, но их переход к цветению затянется, т. е. они будут развиваться медленно.

Разным растениям нужно разное время для перехода от образования листьев (вегетативного развития) к образованию цветков, к половой зрелости. У них неодинаковы длительность периода размножения, сроки наступления упадка ростовых процессов и старения. Отсюда и разная продолжительность жизни растений, их долговечность.

У недолговечных растений уже на самых ранних этапах развития в конусе нарастания закладываются зачатки соцветий и цветков. Так, если взять растение яровой пшеницы в фазе кущения (через две недели после появления всходов) и снять один за другим все листочки, которые покрывают верхушку зачаточного стебля (будущей соломины), обнажится блестящий, сочный конус нарастания. В микроскоп можно увидеть, что он состоит из множества очень мелких клеток. У основания конуса нарастания можно рассмотреть листовые бугорки — зачатки еще не сформировавшихся листьев. Еще через две недели конус нарастания становится очень похожим на будущий колос, только этот зачаточный колос в 100 раз меньше, его длина всего 1 мм (рис. 4). За последующие 20 дней в зачаточном колосе сформируются колоски, в них заложатся цветки, в цветках — тычинки и пестики. Вместе с несущим его стеблем (соломиной) колос выйдет из листовой трубки — наступит колошение.

По продолжительности жизни растения подразделяют на многолетние, т. е. живущие много лет (яблоня, смородина, клевер, люцерна), однолетние (яровая пшеница, подсолнечник) и двулетние (капуста, морковь, репа). Продолжительность жизни некоторых многолетних растений очень велика. Например, отдельные экземпляры дуба живут до 2 тыс. лет. Однако дуб еще не самое долговечное растение. Мамонтово дерево живет и растет до 6 тыс. лет. А однолетние растения — гречиха, горох, яровая пшеница и многие другие — живут всего лишь 90— 100 дней.

Кроме того, все растения делятся на две большие группы: однократноплодоносящие и многократно-плодоносящие в течение жизни. К первой группе растений относятся все однолетние, двулетние и те из многолетних растений, которые умирают после первого плодоношения (агава, бамбук, ферула, некоторые пальмы).

Ко второй группе относятся все многолетние растения, которые в начале жизни растут, но не плодоносят, а затем начиная с определенного возраста ежегодно до самой старости цветут и плодоносят (яблоня, груша, вишня, слива, липа, клен, береза, дуб и др.).

Особую группу составляют растения, размножающиеся вегетативно, — картофель, земляника, мята и др. Эти растения в течение жизни цветут и плодоносят многократно, но размножаются главным образом не семенами, а с помощью клубней, усов или корневищ. После однократного цветения и плодоношения, как у картофеля, или многократного (4—5 лет), как у земляники, куст этих растений отмирает, но остаются жить органы вегетативного размножения — клубни у картофеля, усы у земляники.

В одинаковых условиях внешней среды у различных видов растений темпы роста и развития не одинаковы. Например, дуб, посаженный рядом с подсолнечником, может жить до 1000 лет, а подсолнечник — только 3 месяца. Как мы уже говорили, процессы роста и развития, а следовательно, и продолжительность жизни растений зависят в первую очередь от наследственных, родовых особенностей данного организма. Но проявляют себя эти особенности всецело в зависимости от условий внешней среды. Из внешней среды растения получают вещества, нужные для питания (углекислый газ, кислород, воду, минеральные соли), а также световую энергию, необходимую для фотосинтеза. Во внешней среде постоянно происходят изменения, влияющие на ход жизненных процессов.

Предки каждого вида растений, развиваясь в течение многих миллионов лет в тех или иных странах света, приобрели множество приспособлений, связанных со сменой времен года, с сезонными изменениями внешних условий. Если растению создают условия, близкие к тем, которые окружали его предков, оно будет развиваться нормально. В противном случае развитие растения либо замедлится, либо ускорится.

Если же необходимые для жизни растения условия полностью отсутствуют, оно погибнет. Например, погибнут от холодов нашей осени, зимы и весны все растения, происходящие из тропиков. Семена многих растений, например косточки финиковой пальмы, прорастут только при температуре около 35°. А семена рябины, яблони, вишни и многих других растений, приспособившиеся переносить зимние холода, не прорастут в тепле, если их предварительно не выдержать определенное время при низких температурах.

Яровые злаки приспособились давать всходы весной и развиваться в условиях постепенного повышения температуры и удлинения дня. Если их высеять весной, они успевают выколоситься, зацвести и дать зерно в то же лето. Озимые злаки, напротив, приспособились давать всходы в конце лета и развиваться осенью при постепенном понижении температуры и сокращении дня. Посеянные весной, они попадают в непривычные условия постоянно повышающейся температуры и длинных дней, а потому в течение всего лета только кустятся, поздней осенью уходят зелеными под снег и только будущей весной, после длительного периода пониженных температур, выколашиваются. Для того чтобы заставить озимые злаки выколоситься при весеннем посеве, надо провести так называемую яровизацию — выдержать наклюнувшиеся влажные семена в течение 45 — 60 дней в холодильнике или на леднике при температуре 0°.

По наследству передаются приспособления растений не только к сезонным изменениям температуры, но и к сезонным изменениям длины дня. Только на самом экваторе в течение всего года день равен ночи. Уже на небольшом расстоянии от экватора заметны сезонные изменения длины дня. Так, например, на широте 35° к северу или к югу от экватора длина дня изменяется от 10 ч зимой до 14 ч летом. В местах, удаленных от экватора на 55°, например в Подмосковье, длина дня изменяется от 7 ч зимой до 17,5 ч летом, а длина ночи — соответственно от 17 ч до 6,5 ч. Каждое растение, посаженное на той или иной широте, будет вести себя по-разному в зависимости от того, на какой широте проходило развитие его предков.

Выходцы из тропиков и субтропиков (20—40° на север и юг от экватора) образовали группу растений короткого дня. Для перехода их к цветению необходимы сравнительно длинные ночи и короткие дни. К таким растениям относятся южные сорта кукурузы, сахарный тростник, сорго, рис, соя, южные сорта проса, конопля, хлопчатник, акация белая, многие декоративные растения, например хризантема, канна и др. Растения, происходящие из умеренных и холодных широт (50—60° на север и юг от экватора), составляют группу растений длинного дня. К ним относятся северные сорта пшеницы, ячмень, рожь, лен, горчица, люпин, редис, салат, смородина, левкой, гортензия и др.

Выходцы с юга, растения короткого дня, приспособившиеся к длине дня в 12—14 ч, смогут зацвести у нас на севере только осенью, когда наступят осенние короткие дни. Однако если дать им хотя бы несколько (1—2 недели) коротких дней в июне, затемняя их в 8 ч вечера и открывая в 8 ч утра, южане, Например хризантема, канна, будут цвести у нас все лето.

Растения длинного дня, предки которых развивались в северных широтах, не будут цвести на юге, например в Египте, в условиях коротких дней (не больше 15 ч) и высоких температур. Заставить северное растение цвести в Египте можно, давая растениям холод, т. е. с помощью искусственной яровизации, а также увеличивая длину дней путем добавочного освещения или с помощью обработки растений раствором гиббереллина, о чем будет сказано дальше.

Нормальный, наследственный ритм жизни однолетних и двулетних растений почти полностью соответствует ритму тех природных условий, в которых развивались предки этих растений. У многолетних растений не так заметна зависимость их развития от условий внешней среды. Переход от вегетативного роста к цветению зависит у них главным образом от возрастных изменений. Однако и у этих растений ясно видна зависимость роста от сезонной смены внешних условий. Период усиленного роста весной и в начале лета сменяется у них периодом замедленного роста, осеннего листопада и вступления в зимний покой.

У наших северных деревьев замедление роста и подготовка к зиме начинаются уже в первых числах июля, в самые теплые дни, когда, казалось бы, ничто не предвещает зимних холодов. Но вспомните — после 22 июня (дня летнего солнцестояния) день постепенно укорачивается. К 4 июля он сокращается всего на 12 мин, но северные растения чувствуют это. Они прекращают верхушечный рост, в их листьях усиливается процесс фотосинтеза, выработанный сахар откладывается в ветвях, стволе, корнях. Словом, деревья начинают готовиться к зиме.

Иначе ведут себя деревья и кустарники южного происхождения — белая акация, каштан, южные сорта винограда. У них на родине летний день короче, чем в средней полосе нашей страны на 2 ч и более. Вот они и «ждут», когда день укоротится до 12 ч, что бывает здесь в конце сентября, и только тогда начинают готовиться к зиме. Если в сентябре начинаются заморозки, их сочные, не закончившие рост побеги гибнут еще до наступления зимы. Чтобы заставить их своевременно подготовиться к зиме, следует дать этим растениям в первой половине июля 1—2 недели коротких, 12-часовых дней и длинных, 12-часовых ночей.

Итак, для нормального развития растениям необходимы определенные внешние условия. Однако их влияние можно заменить, воздействуя на растения другими средствами. Ведь развитие растений зависит от накопления и превращения в клетках определенных биохимических соединений — белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов, а также от специфических регуляторов роста и развития — гормонов. У растений имеются три группы физиологически активных веществ — гормонов: 1 — вещества, ускоряющие рост и развитие (ауксины, главным образом гетероауксин, гиббереллины, стероидный гормон цветения, этилен); 2 — вещества, замедляющие старение растений (цитокинины); 3 — вещества, способствующие переходу растений в состояние покоя (абсцизовая кислота, флоридзины).

Из гриба гибберелла получено очень активное вещество — гиббереллин. Это вещество вырабатывается также в клетках всех других растений. Длинный день увеличивает количество гиббереллина в растениях как длинного, так и короткого дня. Яровизация также увеличивает количество гиббереллина в растениях.

Оказалось, что гиббереллин — вещество, ускоряющее образование цветоноса, а тем самым переход растений к цветению. Если обработать этим веществом растения длинного дня, находящиеся на коротком дне, они зацветут. Озимый рапс и двулетнее растение золотая розга не цветут, если не подвергнутся влиянию пониженных температур. Они нуждаются в яровизации. Однако с помощью гиббереллина удалось заставить эти растения цвести без периода охлаждения (рис. 6). Путем опрыскивания раствором цитокинина можно «омолодить» растение, заставить вновь зазеленеть листья, начавшие желтеть. Гормон дормин образуется в листьях древесных растений, растущих при коротком дне и готовящихся к зимнему покою. С помощью этого вещества можно ускорить осеннюю подгбтовку растений к зимовке.

Помимо этих естественных регуляторов роста и развития, образуемых самими растениями, можно использовать для управления ростом и развитием растений вещества, искусственно синтезированные химиками: разнообразные гербициды, служащие для уничтожения сорняков, ингибиторы, или тормозители роста (применяются, например, для задержания прорастания клубней картофеля), стимуляторы (выводящие растения из периода покоя, повышающие укореняемость черенков и др.).

Скорость развития растений можно регулировать также путем изменения их почвенного (минерального) питания, например замедлять развитие чрезмерным усилением азотного питания и ускорять его с помощью сильной подкормки фосфорными соединениями. Усиленная поливка вызывает омоложение растений, недостаток воды ускоряет старение растений.

Чтобы успешно влиять на рост и развитие растений, получать высокие урожаи, нужно хорошо знать географическую область, откуда произошло каждое растение, знать, какие условия окружающей среды им требуются.

Магазин оптических приборов «Четыре глаза», здесь вы можете купить телескоп, микроскоп, бинокль или иной оптический прибор, а также найдете интересные идеи подарков:
Поделиться новостью:

Обязательно посмотрите и эти записи:

Оставить свой комментарий

Пожалуйста, зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

О сайте:
Наш сайт создан и развивается для публикации разнообразной информации о животных. Посетители сайта смогут узнать интересные факты из жизни животных, найти информацию об особенностях содержания и воспитания домашних любимцев.
Свежие комментарии:
  • Сергей:Плохое качество воды и как следствие заражение нитратами и нехватка кислорода.
  • Анна:Здравствуйте. подскажите пожалуйста из за чего гуппи собираются кучкой возле фильтра и практически всё время...
  • Александр:И не удивительно. Температура воды 24- 26*С. Необходим терморегулятор. Что бы вода не перегревалась в одном...
Мы ВКонтакте
Фотографии домашних животных

Особенности размножения у волнистых попугаев в клеточном содержании.

Если у волнистых попугаев есть пара, они охотно размножаются в клеточном содержании. В домашних условиях они созревают для половых отношений к четырем месяцам, но наиболее удачный репродуктивный возраст для самца и самочки наступает после года жизни.

Наверх