157

Топик к лекции
ПЕРЕДВИЖЕНИЯ НИЗШИХ РАСТЕНИЙ. ДВИЖЕНИЯ РАСТЕНИЙ
У живых существ самое заметное проявление жизни - движение. Это
относится и к растениям, у которых оно совершается гораздо медленней, по
сравнению с животными. В растительном мире свойством свободно
передвигаться обладают лишь низшие растения - одноклеточные водоросли
или некоторые грибы. Но это не типично для остальных растений. Следует
подчеркнуть, что способность к быстрым движениям не является признаком
высокой организации. Это следствие способа питания. Растению нет
необходимости гоняться за пищей, так как углекислый газ, минеральные
соли, вода и свет есть повсюду в окружающей среде. Поэтому у растений
очень медленно движутся органы: листья, стебли, корни, цветы. Движутся
они путем изгиба или скручивания.
У растений, активные перемещения в водной среде, свойственные бактериям,
низшим водорослям и миксомицетам, а также зооспорам и сперматозоидам.
Движения вызываются односторонним действием раздражителей (по
направлению к раздражителю или от него): света (фототаксис), химических
веществ (хемотаксис) и др. В большинстве случаев движение осуществляется
с помощью жгутиков (жгутиковые водоросли, бактерии, зооспоры
неподвижных водорослей, а также низших грибов, сперматозоиды
водорослей, грибов, мхов, папоротников и некоторых голосеменных
растений), реже — в результате одностороннего выделения слизи (зелёная
водоросль Closterium), активных змееобразных изгибов (синезелёная
водоросль Oscillatoria, серобактерия Beggiatoa), одностороннего движения
протоплазмы (подвижные диатомовые водоросли) или образования
протоплазменных выростов (миксомицеты).
К низшим растениям относятся те представители царства, у которых тело не
расчленено на вегетативные органы, а представлено слоевищем (талломом).
У низших растений также отсутствует проводящая сосудистая система, а
женский половой орган (там, где он есть) почти всегда одноклеточный, в
противоположность многоклеточному архегонию высших растений.
Подавляющее большинство низших растений — жители воды, хотя
некоторые из них могут проживать на суше: на камнях, в пустынях, во льдах.
К низшим растениям относятся отделы ВОДОРОСЛЕЙ, среди которых
наиболее известны сине-зелёные, эвглёновые, зелёные, красные, бурые,
диатомовые, золотистые и т.д. Водоросли могут быть одноклеточными,
колониальными и многоклеточными. Размеры их колеблются от нескольких
микрон до 60 м. Тело многоклеточных водорослей носит название слоевища,
которое довольно часто прикрепляется к субстрату при помощи ризоидов (у
некоторых паразитных водорослей ризоиды способны поглощать
питательные вещества).
Хламидомонады — крошечные одноклеточные водоросли, обладающие
уникальной способностью передвижения. Благодаря двум специальным
жгутикам эти низшие растения передвигаются в сторону света, чтобы
обеспечить свой единственный хлоропласт необходимой энергией для
фотосинтеза. Это явление называется положительным фототропизмом.
Правда, хламидомонад привлекает не только свет. Они улавливают звуковые
волны или биохимические сигналы, которые предупреждают их о
приближении врага. После того как сигнал поступает в координационный
центр, растение, как это ни странно звучит, спасается бегством, активно
работая жгутиками.
Диатомовые водоросли – это тонкие, можно даже сказать тончайшие
одноклеточные организмы, у которых есть желто-коричневый хлоропласт,
который позволяет им (диатомовым водорослям) осуществлять процесс
фотосинтеза. Стоит сказать, что стенки клеток диатомовых водорослей
сделаны из кварца, то есть клетка диатомовой водоросли – это, почти что
стеклянный дом. Клетка диатомовой водоросли, которая называется фистула
(frustule), состоит из двух клапанов.
До настоящего времени механизм передвижения диатомовых водорослей так
до конца не изучен и не понят. Согласно одной из версий, через разрез рядом
с клеткой диатомовой водоросли высовываются крошечные микроволоконца.
Благодаря этим очень маленьким волоконцам, диатомовая водоросль как бы
отталкивается от поверхности. Если посмотреть на диатомовую водоросль
под микроскопом, то достаточно отчетливо видна центральная
горизонтальная линия. Стоит сказать о том, что те диатомовые водоросли,
которые живут в морских водах, точнее их форма, более разнообразны, чем
форма диатомовых водорослей, которые живут в пресной воде. Существуют
даже такие виды диатомовых водорослей, живущих в морских водах,
которых вполне можно заметить невооруженным взглядом.
Цианобактерии (другое название сине-зеленых водорослей) рода
Synechococcus были обнаружены в 1985 году. Ученые выяснили, что
цианобактерии, обитающие в океане, способны перемещаться со скоростью
около 25 собственных диаметров в секунду. При этом те же Synechococcus,
но живущие в спокойных водах, не могут самостоятельно двигаться.
Долгое время ученые не могли понять, какой механизм обеспечивает
движение цианобактерий. Их клетки не способны менять форму, чтобы
"грести", и у них нет жгутиков, которые могли бы своим биением толкать
клетки вперед. Авторы нового исследования изучили Synechococcus,
используя атомный силовой микроскоп, и обнаружили, что цианобактерии
несут тонкие иглы, которые выдаются за границы их клеток.
Исследователи предположили, что иглы помогают Synechococcus двигаться
при помощи акустического ветра. Этим термином обозначают возникновение
тока среды под воздействием звука высокой интенсивности. По мнению
ученых, молекулярные моторы внутри клеток водорослей заставляют иглы
вибрировать, а вибрация вызывает звуковые волны. Можно сказать, что синезеленые
водоросли
двигаются
вперед
с
помощью
"пения".
Авторы считают, что производимую клетками Synechococcus вибрацию
можно зафиксировать непосредственно, применяя чувствительные датчики.
Если гипотеза ученых подтвердится, то для цианобактерий будет впервые
доказан феномен движения с использованием акустического ветра.
Эволюция растений шла в направлении потери ими способности к Л. д. В
вегетативном состоянии подвижны лишь бактерии, некоторые водоросли и
миксомицеты: у остальных водорослей и низших грибов Л. д. присущи лишь
зооспорам и сперматозоидам, у высших растений (мхи, плауны, хвощи,
папоротники, саговники и гинкго) — только сперматозоидам.
Движения органов растений многообразны. Остановимся лишь на наиболее
известных ростовых движениях, возникающих под влиянием односторонних
внешних факторов. Их называют тропизмами. Среди них различают:
геотропизм, хемотропизм и фототропизм.
Геотропизм представляет собой такое движение, при котором корни и стебли
располагаются по прямой, направленной к центру Земли при условии
равномерного питания и освещения. Еще в начале XIX века был изобретен
клиностат - прибор, с помощью которого можно провести несложный опыт.
Для этого горшок с растением располагают в горизонтальном положении и
привязывают к медленно (со скоростью 10 оборотов в минуту) вращающейся
оси, благодаря чему сила притяжения Земли действует попеременно на
нижнюю и верхнюю сторону растения. Примечательно, что расти оно будет
строго горизонтально, без всяких изгибов.
Хемотропизм - это ростовая реакция на некоторые химические вещества. Она
очень важна для корней, которые в поисках питательных веществ совершают
сложные изгибы.
Фототропизм - движение растения к свету. Знакомство ботаников с этим
явлением привело к новым открытиям, среди которых открытие многоликих
"волшебных" веществ, названных гормонами. Гормон в переводе с
греческого означает "я побуждаю к активности". Сначала этот термин
употреблялся в физиологии животных, но позднее прочно вошел и в
лексикон ботаников. Гормоны растений получили название фитогормонов,
или ростовых веществ.