Урок № 17 Раздражимость и движения растений Тема

Урок № 17
Тема Движение растений. Сезонные явления в жизни растений.
Раздражимость и движения растений
Растения на протяжении всей жизни подвергаются влиянию различных факторов
окружающей среды (например, дождь, ветер, сила притяжения, суточные и сезонные колебания
температур, продолжительность периода освещенности, чередование дня и ночи). Растение
определенным образом отвечает на такие влияния, так как ему присуще общее свойство всех
живых организмов – раздражимость. Иногда это проявляется в виде двигательных реакций.
Движения растений, в отличие от движений животных, не связаны со значительными
перемещениями в пространстве. Растениям присущи движения только отдельных частей, то
есть корня, стебля, листьев, цветков. Проведите простой опыт: поместите проросток растения
горизонтально или же верхушкой вниз. Через некоторое время его корень вытянется вниз, а
побег начнет расти вверх. Это связано с тем, что побег воспринимает силу притяжения Земли и
растет в противоположном от нее направлении. А корень, наоборот, растет в направлении
действия этого фактора. Именно это и определяет его рост в глубь почвы.
Ростовые движения осуществляются
в виде изгибания или искривления
определенной
части
растения
в
направлении к раздражителю или от него.
Растения могут отвечать ростовыми
движениями на воздействие различных
раздражителей: света, силы тяжести,
давления,
действия
химических
соединений, ветра и др. Например,
листовые пластинки комнатных растений
поворачиваются в сторону освещенного
окна. Обратите внимание, как реагируют
на
прикосновение
усики
гороха,
винограда. Они быстро обвивают любой
предмет как опору. Вспомните, как
активно поворачиваются к свету листья
герани,
настурции
или
соцветия
подсолнечника. Корзинки подсолнечника в
первой половине дня поворачиваются к
солнцу:
утром
они
расположены
вертикально и обращены к востоку, в
полдень все они занимают горизонтальное
положение в направлении юга.
Существуют движения растений,
обусловленные изменением давления
внутри определенных групп клеток, в результате чего изменяются их размеры. Такие движения
могут быть подчинены четкому ритму на протяжении суток. Например, у фасоли ночью листья
опускаются вниз, приближаясь к стеблю, а днем листовые пластинки располагаются
перпендикулярно к нему.
Суточные и сезонные ритмы растений. Если посмотреть на некоторые растения перед
заходом солнца или ночью, то может возникнуть впечатление, что они завяли. Кислица и
фасоль после захода солнца опускают листья, а клевер, наоборот, их поднимает. У большинства
растений цветки на ночь закрываются. Такое периодическое изменение положения
определенных органов растения (цветков, соцветий, листьев, побегов), совпадающее со сменой
дня и ночи, называется «сон растений». Это является примером суточных ритмов – изменений
состояния организма на протяжении суток.
Суточный ритм движений лепестков цветков – результат неравномерного роста верхней
(внутренней) и нижней (наружной) сторон лепестков. Если быстрее растет верхняя сторона,
лепестки отклоняются наружу и цветок раскрывается. Наоборот, если быстро растет нижняя
сторона, лепестки наклоняются внутрь и цветок закрывается.
Мы знаем, что многие виды растений с началом темного времени суток впадают в состояние
«сна», закрывая цветки. В то же время известны растения (например, ночная красавица), цветки
которых открываются ночью, а днем закрываются. Такие растения опыляют ночные насекомые
(например, ночные бабочки).
Чаще движения у растений наблюдаются при смене
погодных условий на протяжении суток, в первую очередь,
влажности, освещенности, температуры. В солнечный день
полейте и закройте ящиком или ведром цветущий
одуванчик. Через некоторое время вы увидите, что
соцветие закрылось. Оставьте растение открытым и
соцветие снова откроется. Внесите тюльпаны с холода в
теплое помещение, и их цветки быстро раскроются. Это
реакция на изменение температуры.
У растений наблюдаются и изменения, связанные с
чередованием сезонов года. Как вы уже знаете, большинство деревянистых растений наших
широт, готовясь к зиме,
сбрасывает листву (явление
листопада). Затем наступает
состояние зимнего покоя, а
весной растения переходят к
активному росту и так далее.
Таким образом, растения
способны воспринимать
ритм течения времени. Так
осуществляются сезонные
ритмы – изменения
состояния организмов на
протяжении года в
соответствии с чередованием
сезонов.
Очень чувствительна к
механическим воздействиям
мимоза
стыдливая.
Наименьшее прикосновение,
например первых капель
дождя, и ее листья сразу же складываются и повисают. В наших лесах растет другое растение –
кислица, листья которой реагируют на раздражители так же, как и мимозы. Такие быстрые
движения вызваны быстрым изменением содержания воды в клетках.
Знание основ регулирования состояния покоя клубней и луковиц позволяет
предупреждать их прорастание во время хранения. На них воздействуют особыми
соединениями, тормозящими деление клеток.
Почти два века тому назад в Европу из Америки случайно попало одноединственное
водное растение – элодея. Через непродолжительное время она заполонила все водоемы,
благодаря чему получила название «водной чумы». Секрет этого явления заключается в
особенностях строения побегов элодеи. Достаточно легкого прикосновения для того, чтобы
побег или его часть отделились от материнского организма. Эти части разносит течение воды и
в пригодных для укоренения условиях из них развиваются новые растения.
На листьях бегонии, бриофиллюма, коланхоэ и некоторых других растений из
дополнительных почек образуются зачатки новых растений, которые опадают и продолжают
свой рост в почве.
Англичанин Джозеф Пристли в 1771 г. заинтересовался казалось бы простым вопросом:
почему воздух в поле или лесу всегда значительно чище, чем в городе? Ему пришло в голову,
что, возможно, растения очищают воздух от вредных веществ, которые выделяют люди при
дыхании и печные трубы с дымом. С целью проверки своего предположения он поместил
живую мышь под стеклянный колпак. Она быстро задохнулась под ним. Тогда он поместил под
такой же колпак другую мышь, но уже вместе с веткой мяты. На протяжении многих дней
мышь оставалась живой. Таким образом, впервые было выявлено, что растения выделяют газ,
необходимый для дыхания животных и человека, то есть кислород.
Российский ученый Андрей Сергеевич Фаминцын в 1866 г. впервые показал, что растения
можно выращивать не только под солнечными лучами, но и при искусственном освещении в
специальных помещениях, регулируя при этом продолжительность светового периода и его
интенсивность.
В 20–х годах XX века японские исследователи обратили внимание на такой факт:
пораженные паразитическим грибом гиббереллой проростки риса вначале бурно растут, но со
временем быстро погибают. Из гриба было выделено биологически активное соединение –
фитогормон гиббереллин, со временем найденный и в некоторых видах растений. Выяснилось,
что он ускоряет прорастание семян, способствует укоренению некоторых видов (например,
плюща) и увеличивает размеры плодов отдельных культурных растений (например, винограда).
Сезонные явления в жизни растений связаны со сменой времен года. Причиной
сезонных изменений в природе является солнечное тепло. Неравномерное распределение тепла
от полюса к экватору, короткое лето и длинная зима в полярных странах и почти полное
отсутствие различия между летом и зимой около экватора отражаются на жизни растений.
Бедная растительность тундры и пышная вечнозеленая растительность в тропиках, а между
ними зоны с постоянными переходами от весны к лету, осени к зиме определяют сезонные
явления в мире растений.
Хотя тепло и является основной
причиной этих изменений, но в
известной мере на сезонных явлениях
сказывается и изменение количества
влаги в почве и воздухе. Уменьшение
количества влаги в степных и пустынных
районах вызывает и летом замирание
жизнедеятельности многих растений
(листопад в засушливый период года).
Фактором, влияющим на ход
сезонных явлений, является также и свет.
Продолжительность дня, т. е. периода
освещения
растительности,
резко
сказывается на всем процессе развития растений, в одних случаях задерживая развитие
(растения короткого дня ), в других — ускоряя его (растения долгого дня). Растительные
организмы испытывают на себе постоянное воздействие изменяющейся среды, что и
способствует выработке самых разнообразных приспособлений к условиям жизни.
В искусственных условиях (теплицах, оранжереях) человек может изменять ритм жизни
растений.
Фенология растений (фитофенология) – наука, изучающая сезонные явления в жизни
растений и их связей с изменениями окружающей среды.
В течении года растения проходят
фенологические фазы (фенофазы).
основные
этапы
сезонного
развития
–
1. Вегетация в начале цикла развития (от прорастания семян однолетников или отрастания
побегов и развертывания листьев многолетников до образования бутонов).
2. Бутонизация.
3. Цветение.
4. Плодоношение (вслед за этой фазой выделяют иногда фазу рассеивания плодов и
семян- диссеменацию).
5. Вегетация в конце цикла развития (после окончания плодоношения).
6. Отмирание (для однолетников – полностью, кроме семян; для многолетников –
надземных органов у трав, или их частей у деревьев, кустарников, кустарничков).
7. Состояние покоя.
Для растений различных жизненных форм в пределах этой общей схемы возможно более
дробное разделение фенофаз. Так для злаковых различают в ходе 1.вегетативной фазы такие
подфазы:
1.а появление всходов, 1.б кущение (образование боковых побегов)
1.в выход в трубку (рост стебля у главного побега- удлинение междоузлий стебля и
образование соломины).
Фазе 2 - бутонизации соответствуют колошение а цветение(3). определяется по
раскрыванию цветковых чешуй и выбросу пыльцы из пыльников (пылению).
В фазе 4 - плодоношение выделяются подфазы –
4.а молочной спелости (зерна)
4.б восковой спелости
4.в полного затвердевания зерновок
4.г осыпания зерновок.
Для древесных растений отмечают фазы
1. Зимний покой. Начинается тогда, когда осенью почти у всех листьев изменилась
окраска, характерная для летнего состоя¬ния, сформировалась почка. Различают стадии покоя:
пред-покой, глубокий покой, вынужденный покой.
2. Начало весеннего сокодвижения - «весенний плач» (у кле¬нов, берез, винограда).
Признаком начала фазы является по¬явление капелек сока после прокола коры.
3. Набухание почек. Наступает тогда, когда почки заметно уве¬личиваются в размерах,
кроющие чешуйки расходятся.
4. Распускание почек. Появляются кончики самых первых лис¬тьев (хвоинок), опадают
почечные чешуи.
5. Развертывание листьев. Появляются первые листочки, кото¬рые могут быть еще очень
маленькими, иметь складчатую по¬верхность, светлозеленую окраску.
6. Рост побегов. У одних видов (сосна) начинается до появле¬ния листьев - хвоинок, у
других (тополь, липа) во время рос¬та листьев, у третьих (ольха, береза, лиственница) после
появления первых листьев.
7. Летняя вегетация. Начинается тогда, когда первые по време¬ни появления листья
приобретут характерные для их летнего состояния размеры и окраску.
8. Осеннее расцвечивание листьев. Начинается со времени по¬явления первых поосеннему окрашенных листьев. Часто пер¬вым признаком фазы служит появление в кронах
деревьев отдельных веток с полностью пожелтевшими листьями. У веч¬нозеленых растений
фаза характеризуется отмиранием самых старых листьев (хвои).
9. Осеннее опадение листьев. Обычно начинается одновремен¬но с расцвечиванием
листьев.
Сезонные явления растений весной
Раньше всех начинают цвести деревья, которые опыляются ветром: ольха, лещина, ива, клен.
Верба - первый из ранневесенних медоносов. Благодаря наличию в это время небольшого
количества насекомых, отсутствие листьев на деревьях и кустарниках пыльца свободно
переносится ветром с одного растения на другое.
Вместе с опылением растений в происходит и другой важный процесс - движение соков.
Вода растворяет питательные вещества, отложившиеся в стебле, и несет их к почкам, которые
начинают набухать и готовиться к тому, чтобы стать листочками и цветками. Движение соков
особенно проявляется у березы и клена, длится почти месяц, за это время растения
перекачивают десятки литров воды. Начало движения соков - признак наступления весны.
Какие изменения происходят в неживой природе? Дни становятся длиннее, повышается
температура воздуха, все больше прогревается почва. Снег быстро тает; появляются первые
цветы. Когда наступает весна, то растение начинает быстро расти, используя тепло и влагу для
развития. Много растений, которые приспособились к этому, называются ранними весенними.
(Подбел обыкновенный, пролеска двулистная, подснежник, медуница, звездчатка, первоцвет).
За счет чего происходит развитие раннецветущих растений? У раннецветущих растений
развитие происходит за счет питательных веществ, отложенных в корневищах, клубнях и
луковицах еще с осени. Яркую окраску во время цветения привлекает к ним многочисленных
насекомых для опыления. Однако часто эти растения размножаются вегетативным способом: от
материнского растения отделяется уже сформированное новое растение. Итак, оба способа
размножения у раннецветущих растений дополняют друг друга, обеспечивая высокий процент
выживаемости и приспособленности.
Почти у всех растений в этот период растет и развивается листья.
В конце весны начинает колоситься рожь, в осины созревают семена-летучки, отцветает сирень,
осыпаются лепестки в яблони: закончилась весна - началось лето.
Лето
Лето делится на три периода. Первый период (начало лета), когда на лугах появляются
цветущие травы - василек, гвоздика, колокольчики и ромашки. В это время зацветают малина,
брусника, клюква. Рассеиваются плоды вяза и тополя. В водоемах зацветают желтые кувшины.
В садах цветет жасмин. В народном календаре июнь называют многоцветием. Ежедневно
цветут все новые и новые растения. Начинают созревать земляника. Появляются летние грибы.
В начале июля - разгар покоса.
Второй период начинается с зацветание липы и длится обычно до середины августа. Этот
период называют еще вершиной лета, жаркой порой. Почему так поздно зацветает липа?
Оказывается, липа распускает цветки на молодых побегах для того, чтобы наступил самый
теплый период лета. Пока он будет отрастать, в нем будут откладываться плодовые почки.
Запах цветков липы долетает издалека, поэтому пчелы, не зная отдыха, собирают сладкий,
душистый нектар. Липовый мед вкусный и полезный.
Для этого периода характерно также большое цветения травянистых растений на лугах.
Цветут злаки лугов, на полях зацветает картофель. Водоемы покрывает разная растительность,
много растений цветет - камыш, рогоз, сусак, стрелолист, частуха, белая кувшинка. Созревают
плоды малины и черники. Желтая акация (карагана) разбрасывает семена.
Недаром июль называют ягодным месяцем. Созревают ягоды черемухи, малины, смородины,
созревают в саду крыжовник и вишня. На полях заканчивается уборка озимых.
Третий период (конец лета) продолжается от середины августа до середины сентября, до
первых заморозков. В августе созревают плоды и семена. На лугах можно увидеть цветущие
колокольчики, марьянник, коровяк, мяту и другие растения. В начале августа желтеют листья в
липы, а в конце месяца начинается листопад у березы. В лесу созревают орехи. Лето
постепенно переходит в осень. Август - месяц грибов. Грибы можно собирать с весны до
поздней осени, но основная пора приходится на последний период лета и начало осени.
Осень
С появлением первых заморозков на почве начинается осень. Как меняется листва? С чем
это связано? Сначала листья приобретает желтого, оранжевого и красного окраса. Потом
начинается ноябрь. От чего спасает растение ноябрь? Дни еще теплые, но ночи прохладные.
Ноябрь спасает растение от высыхания, от ломания веток, через листья выводятся ненужные
дереву вещества. В первой половине октября полностью теряет листья черемуха и вяз, затем
липа, клен, ясень, орешник, осина; во второй половине - рябина, калина, ольха, бузина, ива.
С конца ноября до замерзания водоемов характерен переход осени к зиме. 23 сентября день
равен ночи, а затем продолжительность дня сокращается. Солнце не греет так тепло, как летом.
Осенью можно наблюдать некоторые интересные явления, например, повторное цветение
растений. Цветущие травянистые растения: ромашка, клевер, василек, одуванчик и др. Как вы
думаете, с чем это связано? Повторное цветение связано с наступлением теплой осени, когда
спящие почки трогаются в рост и начинается новый цикл развития. Используя это явление,
селекционеры вывели новые сорта различных растений (клубники, розы, малины), которые
цветут и плодоносят целое лето.
Зима
Зимой в лесах, на полях и лугах жизнь растений замирает до весны. Однако они хорошо
подготовились к зиме: под корой деревьев и кустарников является прочный пробковый слой,
который уберегает их от испарение и колебания температуры; маленькие почки скрыты под
толстыми чешуйками, опали листья. Вечнозеленые растения перезимовывают вместе со
стеблем, листьями и плодами (клюква, брусника). Все зимующие почки - надземные или
подземные - осенью погружаются в глубокий покой, из которого вывести их очень трудно.
С наступлением настоящей зимы осенний спокойствие сменяется вынужденным зимним.
Способность семян и почек впадать в предзимний глубокий покой помогает им переносить
зимние холода.
Домашнее задание
1. Найдите определения терминов: тропизмы, настии, нутации. Приведите примеры этих
явлений в растительном мире.
2. Приведите примеры сезонных явлений в жизни растений
Время года
Изменения в неживой
природе
Изменения в живой
природе
3. Определите значение листопада для растений.
4. С чем связано явление листопада у растений разных природных зон?