Proč se květiny ohýbají? Tajemné tance rostlin: Proč se květiny ohýbají, padají a pohybují – Telegraph

Zaplavení půdy, ke kterému dochází po delších deštích nebo nesprávném zavlažování, může vést k poléhání obilných plodin v důsledku změny negativní geotropní reakce stonků obilnin na pozitivní. Výsledné ohnutí stonku nastává zvláštním způsobem: zdá se, že se zlomí a ohne se dolů. Po zlepšení provzdušnění půdy může výhon opět získat negativní geotropní dispozici a narovnat se, přičemž na stonku se objeví zvláštní kolenovité ohyby.
Pro experiment budete potřebovat rostliny žita rostoucí v přírodních podmínkách ve fázi klasů, 3 kovové špendlíky nebo 6 dřevěných kolíčků, kterými stonky přitlačíte k půdě, 3 malé sklenice vody.
V první fázi zjistěte, ve které části vodorovně ležícího stonku může nastat geotropní ohyb, ve druhé prostudujte schopnost růstu internodií.
Pomocí kovových špendlíků nebo dřevěných kolíčků opatrně zatlačte do půdy 3 rostliny žita tak, aby stonek byl vodorovný. U jedné rostliny umístěte špendlík pod jedno ze spodních internodií, u druhé – ve střední části brčka, u třetí – přímo pod ucho. Pozorujte rostliny. Poznamenejte si čas (ve dnech) a místo geotropní reakce (ohyb nahoru).
Výsledky experimentu ukazují, že polehlý stonek žita se po několika dnech vertikálně zvedá v důsledku vytvoření ohybu na bázi jednoho z internodií (obr. 26). Pokud rostlina ještě nedorostla, může dojít k ohnutí na kterémkoli internodu. Je to dáno tím, že u obilnin má každé internodium ve své spodní části zónu dělících se buněk (interkalární meristém). Intenzita dělení a expanze buněk v horních a dolních internodiích je různá.

Rýže. 26. Geotropní ohyb stonku

Ujistěte se, že každé internodium žitné slámy roste nezávisle, díky svému vlastnímu meristému. Z horní části stonku vyřízněte internodium tak, aby horní a spodní řezy procházely pod blízkými uzly slámy. List lze odříznout, ale pochvu ponechte. Chcete-li zjistit, ve které části internodia se nachází zóna buněčného dělení a expanze, prořízněte internodium napříč. Získejte stejné poloviny: spodní – s uzlem a listovou pochvou, horní – část internodia.
Obě poloviny internodia vložíme do nádoby s vodou a přikryjeme skleněnou deskou. Po dni porovnejte jejich délku: horní polovina se téměř nezmění, takže její buňky již skončily, spodní polovina se zvětší a sláma bude znatelně vyčnívat z pochvy. Měřením růstu internodia za den můžete zhruba určit rychlost jeho růstu.
Výsledky experimentu ukazují, že k růstu stonku žita do délky dochází dělením a protahováním buněk spodní části internodií. Vzhledem k tomu, že ve stonku obilovin je několik internodií a každé z nich roste nezávisle, mohou v kterémkoli z nich nastat geotropní ohyby, pokud růstové procesy ještě neustaly.

Cvičení. Výše popsanou metodou určete rychlost růstu dolních internodií a porovnejte ji s rychlostí růstu horních.

49. Studium fototropismu rostlin

Rostliny ve špatných světelných podmínkách vždy rostou směrem ke světlu. Tento jev se nazývá fototropismus, v tomto případě – pozitivní.
Kořeny rostlin jsou v zemi a nepotřebují k růstu světlo, takže většina rostlin má fototropně neutrální kořeny. Ale v řadě rostlin jsou kořeny schopny vykazovat zřetelnou negativní fototropní reakci, když jsou osvětleny, ohýbají se pryč od zdroje světla.
K pokusu budete potřebovat semena rostlin z čeledi brukvovitých, jako je zelí, hořčice, ředkev, piliny, krátká sklenička, kousek korku nebo molitanu, fototropní komora nebo černý uzávěr s malým otvorem pro světlo.
Vypěstujte klíčky studované rostliny ve vlhkých pilinách tak, aby kořen byl rovný. K tomu fixujte vylíhlá semena, jak je popsáno v pokusu č. 46. Rostlinu můžete pěstovat i ve zkumavce. Udělejte díru do kousku korku nebo pěny a protáhněte jí kořen rostliny.
Korek se zesíleným výhonkem vložte do sklenice s vodou a přesuňte na 24 hodin na tmavé místo. Během této doby pod vlivem gravitace kořen poroste svisle dolů a stonek svisle nahoru.
Změňte světelné podmínky. Sklenici s klíčkem umístěte do fototropní komory nebo ji zakryjte černým uzávěrem s otvorem pro světlo na boku. Již po několika hodinách můžete zaznamenat změny v orientaci orgánů: stonek se začíná ohýbat ke světlu a kořen – opačným směrem (obr. 27).

Rýže. 27. Fototropismus hořčičného stonku a kořene

Proveďte načasování experimentu. Brzy je jasné, že zastíněná strana stonku roste rychleji než osvětlená strana, což způsobuje, že se ohýbá směrem ke zdroji světla.
Při sledování vývoje ohybu v kořeni si všimněte, že růst buněk na osvětlené straně v něm probíhá rychleji. Inhibice růstu zastíněné strany způsobuje ohýbání od světla.
Opačná reakce stonku a kořene na stejný účinek ukazuje na rozdíl ve fyziologických vlastnostech buněk těchto orgánů.
U kořene i stonku je působení světla vnímáno vrcholem orgánu a k ohybu dochází v části, kde buňky procházejí fází natahování.
Bylo zjištěno, že při nerovnoměrném osvětlení stonku v něm dochází k redistribuci hormonu auxinu: až 75 % se přesune na zastíněnou stranu. To vede ke zvýšenému prodloužení buněk a prodloužení zastíněné strany.
Kyselina abscisová, která je syntetizována v kořenovém uzávěru a ve velkém množství se hromadí na zastíněné straně, pravděpodobně hraje zásadní roli v inhibici růstu zastíněné strany.

Cvičení. Zjistěte, zda jsou vrcholy stonku a kořene místem vnímání působení světla. Chcete-li to provést, doplňte výše popsaný experiment o další možnost s klíčky, z nichž byl odstraněn vršek orgánu.

50. Pohyb slunečnicového koše

Zajímavou variací fototropismu je heliotropismus – pohyb orgánu sledující pohyb slunce po obloze během dne.
Pro experiment budete potřebovat rostliny slunečnice rostoucí na otevřeném místě s otevřenými a uzavřenými květenstvími, kružítko, několik listů papíru, tužku, olovnici – nit s malou hmotností přivázanou k ní, například hřebík.
Vložte list papíru skrz štěrbinu na stonek rostliny a spusťte jej na zem. Pomocí kružítka označte na papíře směry hlavních směrů. Přiveďte olovnici do střední části květenství tak, aby se špička nehtu téměř dotýkala papíru. Tužkou (jako tečka) si na papír označte projekci olovnice a poznamenejte si čas. Opakujte měření každou hodinu nebo dvě po celý den. Spojte tečky a pomocí šipky označte směr pohybu květenství.
Pozorování ukazují (obr. 28), že otevřené žluté slunečnicové hlávky zůstávají během dne nehybné, orientované na východ, zatímco neotevřené zelené hlávky se otáčejí ke slunci a putují z východu na západ.

Rýže. 28. Heliotropismus slunečnice

Tento experiment jasně ukazuje závislost růstových pohybů rostlin na stáří orgánu: ohýbání orgánu je možné pouze tehdy, pokud jsou jeho buňky ve fázi natahování. Buňky plně diferencovaných pletiv, v tomto experimentu obaly otevřeného květenství slunečnice, se již nemohou dělit, růst do délky, a proto nevykazují pohyb.

Cvičení. Zjistěte, zda fenomén heliotropismu existuje i u jiných rostlin.

51. Magnetické pole Země a růst kořenů

Jedním z nejzáhadnějších pohybů rostlin je magnetotropismus – závislost růstu na působení magnetického pole Země.
K experimentu budete potřebovat kompas, semena jakéhokoli druhu rostliny, ve které je viditelný směr růstu zárodečného kořene, Petriho misku a filtrační papír.
Na dno Petriho misky položte několik vrstev filtračního papíru, důkladně jej navlhčete a povrch rozdělte na 2 části. Do jednoho umístěte suchá semena tak, aby jejich embryonální kořeny směřovaly přesně k jižnímu pólu, do druhého – k severnímu pólu. Přikryjte šálek víčkem.
Ve většině případů semena s kořeny orientovanými k jižnímu pólu klíčí rychleji. V jiné části Petriho misky se kořeny ohýbají směrem k jižnímu magnetickému pólu.
Výsledky experimentu ukazují, že rostlinné klíčky jsou schopné navigovat ve vesmíru.
Bohužel existuje velmi málo údajů o mechanismu vnímání magnetického pole Země a procesech probíhajících v rostlinných buňkách pod jeho vlivem.
Cvičení. Studujte vliv magnetického pole Země na rychlost klíčení a směr růstu zárodečných kořenů různých druhů rostlin. Zjistěte, jak bude probíhat růst zárodečných kořenů, když jsou orientovány na západ a východ.

Nastia

Kromě orgánů s radiální symetrií existují orgány s oboustrannou symetrií – listy, úponky některých rostlin (například hrachu).
Díky rozdílům ve struktuře a chemickém složení buněk na horní a spodní straně jsou schopny reagovat na difúzní, rovnoměrné změny podmínek prostředí v okolí listu nebo květu. Pohyby tohoto typu se nazývají nastik, nebo jednoduše nastyami (z řeckého „nastos“ – zhutněný). Termín pochází ze schopnosti některých rostlinných druhů zvedat nebo spouštět listy a těsně je přitlačit k sobě (obr. 29).

Rýže. 29. Nastické pohyby listů fazolí (a) a žlutého jetele (b)

Jména nastyas, stejně jako tropismy, závisí na dráždivých látkách, které je způsobují. Existují foto-, termo-, nycti-, chemo-, tigmo-, seismo-, elektro- a traumatické terapie.

52. Pozorování pohybů květních korun

K pokusu budete potřebovat proužek milimetrového papíru o délce cca 10 cm, list milimetrového papíru, kvetoucí rostliny: Godetia grandiflora, Demorphotheca hybrida, Ipomoea purpurea, Matthiola bicornis, měsíček lékařský, Purslane grandiflora, Leucanthemum maximus, Tobacco fragrans, Kalifornský mák.
Nyktinastie, způsobená změnou dne a noci, je spíše pomalý, plynulý pohyb, takže není snadné vizuálně určit průměrnou dobu otevření a zavření květiny. Pro získání přesnějších údajů je nutné sledovat pohyb okvětních lístků po celý den, nejlépe za slunečného počasí.
Hlavním ukazatelem je vzdálenost mezi okvětními lístky koruny umístěnými naproti sobě. Když je květ zavřený, vzdálenost mezi okvětními lístky je minimální, když se koruna otevírá, zvětšuje se. Změřte vzdálenost proužkem milimetrového papíru.
S pokusem je lepší začít ráno, kdy jsou korunní lístky většiny květin ještě zavřené. Nebo jsou naopak otevřené, jako ve voňavém tabáku a dvourohé matthiole.
Pro pozorování vyberte 2 mladé květy studovaného druhu. Na květní stonky zavěste malé štítky s číslem rostliny.
Měření provádějte v intervalech 1–2 hodin a dokončete je večer.
Pomocí získaných dat vykreslete graf pohybu korunních lístků v průběhu dne. Na vodorovnou osu vyneste hodiny dne, ve kterých byla měření provedena, a na svislou osu vzdálenost (mm) mezi opačně umístěnými okvětními lístky korunky. Na křivce popisující pohyb koruny během dne vyznačte čas začátku otevírání korunky, jejího úplného otevření a zavření. Získaná data vložte do tabulky a na jejím základě vytvořte lokální verzi květinových hodin.
Pozorování ukazují, že koruny studovaných druhů rostlin jsou schopné se otevírat a zavírat v určitou denní dobu, charakteristickou pro každý druh. Měnící se podmínky, jako je déšť nebo oblačnost, způsobují posun v rytmech pohybů koruny. Tento jev dostal obrazný název „spánek rostlin“.

Rýže. 30. Pohyby korunek měsíčku lékařského: 1., 2., 3. opakování

Koruny měsíčku lékařského se otevírají asi v 10 hodin a zavírají se v 19–20 hodin (obr. 30). Charakter těchto pohybů je u dvouletého osla odlišný (obr. 31).

Rýže. 31. Pohyby korunek pupalky dvouleté: 1., 2., 3. opakování

U většiny rostlin jsou pohyby zřetelně vyjádřeny pouze u mladých květů, zatímco okvětní lístky starých se buď nepohybují vůbec, nebo mají jejich pohyby trochu jiný charakter. Například květy portulaky velkokvěté se začínají otevírat v 9 hodin a v 11 hodin jsou již všechny otevřené. Mladé květy jsou „vzhůru“ do 15:14, zatímco staré se začnou okamžitě zavírat a ve 32:14 všechny „spí“ (obr. XNUMX). Proto záhony portulaky vypadají ve XNUMX hodin originálně: některé květiny jsou zavřené, některé otevřené.

Rýže. 32. Pohyby chocholíků: a – mláďata; b – staré květiny; 1., 2., 3. opakování

Několikadenní pozorování pohybů téže květiny nás přesvědčí, že rytmické pohyby korunek jsou prováděny nepřetržitě, dokud květina nezestárne.

Rýže. 33. Pohyby metliček na brambory: a – první; b – druhý; v – třetí den; 1., 2., 3. opakování

Na Obr. 33 ukazuje záznam pohybů korunky bramborových květů během 3 dnů. Každý den se bramborové květiny otevíraly v 6–7 hodin a zavíraly se ve 20–21 hodin.
Listy mají také schopnost pohybu. Kotyledonové listy rozložité orachy, rajčat a zeleninových paprik večer stoupají a během dne opadávají a vystavují čepele listů slunci. Obdobně se chovají zálistky složených listů jetele bílého, hrachu myšího, šťovíku lesního a akátu (obr. 34).

Rýže. 34. Pohyby listů akátu: 1., 2., 3. opakování

Zpeřené listy akátu (bílého akátu) jsou zvláště citlivé na denní změny světla a teploty. Během dne mohou jejich listy několikrát změnit svou polohu. Ráno jsou uspořádány vodorovně, přičemž sluneční světlo dopadá na celý povrch listu. V poledne, kdy se intenzita světla zvyšuje, se stávají okrajovými vůči slunečním paprskům. Jak slunce zapadá, listy visí dolů (obr. 35).

Rýže. 35. Závislost pohybu listů akátu na osvětlení (a) a teplotě (b)

Pomalá, hladká povaha mnoha pohybů nyktinasty naznačuje, že jde o růstové pohyby. Pokud buňky na horní straně okvětního lístku rostou rychleji, korunka se otevírá. Zpomalení jejich růstu ve srovnání s rychlostí růstu buněk na spodní straně okvětního lístku vede k uzavření květu.

Tento závěr potvrzují pozorování schopnosti chobotnic mladých a starých květů pohybovat se.

V okvětních lístcích stárnoucích květin nejsou buňky schopny se protahovat, takže reagují méně silně na změny světelných podmínek. Nyktinastické pohyby listů, stejně jako okvětních lístků některých rostlin, nejsou růstové pohyby, ale turgorové pohyby. Pohyby listů nastávají v důsledku rychlého zvýšení nebo snížení objemu buněk umístěných na základně orgánu.

Nyktinastie je výsledkem kombinovaného vlivu měnícího se osvětlení a teploty během dne. Velkou roli hrají i vnitřní podněty – rostliny si udržují svůj charakteristický denní rytmus pohybu při rovnoměrném osvětlení a teplotě po několik dní.

Cvičení. Studujte rytmy fotonastických pohybů korunek planě rostoucích rostlin, například zástupců čeledi Asteraceae (jestřábník chlupatý, pampeliška podzimní, prasnice zahradní). Porovnejte schopnost pohybu mladých a starých květů pěstovaných a planých druhů.

53. Thermonastie květu tulipánu

K experimentu budete potřebovat výhonky tulipánů, pokojový teploměr, lednici a hodiny.
Umístěte výhonky s plně otevřenými květy na spodní polici chladničky (asi +5 °C). Když jsou květiny zcela zavřené, vyjměte výhonky z chladničky a přeneste je do teplé místnosti. Zadejte do tabulky údaje o době, kterou trvalo otevření a zavření okvětních lístků.

Chcete-li vyvodit závěr o mechanismu tohoto typu pohybu, proveďte experiment se starými květinami.
A v přírodních podmínkách se v chladných dnech neotvírají květy tulipánů, krokusů, bílého galanthu (sněženka) a čistku velkokvětého.
Ochrannou roli nepochybně hrají termonastické pohyby okvětních lístků, které chrání vaječník a pyl před přechlazením a převlhčením. A to je důležité zejména u raně kvetoucích rostlin: krokusů, sněženek, které mohou vlivem rozmarů počasí občas skončit i pod sněhem.

Cvičení. Porovnejte rychlost termonastických pohybů Portulaca grandiflora a kalifornského topolu. Zjistěte závislost rychlosti pohybů korunek na stáří květů (první den považujte za den otevření poupěte).

Svět rostlin je plný úžasných věcí záhadya jedním z nejvíce fascinujících je jejich schopnost pohybu. Už jste někdy měli myslel, proč se květiny tak elegantně ohýbají směrem ke slunci, proč se kytice nesou v poupatech dolůa proč některé květiny padají hlavy? Pojďme se ponořit do této zeleně světa a vyřešíme to tyto hádanky!

Otevřete požadovanou sekci kliknutím na příslušný odkaz: