Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 28. Регуляція в рослин

Поміркуйте

  • Чому зелені томати дозрівають швидше, якщо разом із ними покласти один стиглий томат?

Згадайте

  • Транспірація
  • Мінеральне живлення рослин
  • Газообмін у рослин

Регуляція надходження й виділення речовин

У наземних рослин надходження мінеральних речовин і води відбувається через клітинні мембрани кореневих волосків та інших клітин у корені. Вода надходить у корінь за законами осмосу. Осмотичний тиск у клітинах кореневих волосків і клітинах, які проводять воду до ксилеми й далі до листків, набагато вищий, ніж осмотичний тиск ґрунтової води, унаслідок високої концентрації розчинених солей і сахаридів у клітинах. Отже, вода прагне увійти в ці клітини з ґрунту, знижуючи їх осмотичну концентрацію.

Поглинання мінеральних речовин відбувається шляхом активного транспорту. Перенесення йонів крізь цитоплазматичну мембрану всередину клітин кореневих волосків проходить проти градієнта концентрації і електричного потенціалу, тому на цей процес витрачається енергія.

Надходження газів — CO2 для фотосинтезу й O2 для дихання — відбувається головним чином через продихи. Для дихання рослини також використовують O2, утворений у процесі фотосинтезу й накопичений у міжклітинниках.

Інтенсивність газообміну регулюється відкриттям та закриттям продихів. На світлі в замикаючих клітинах продихів збільшується вміст цукрів і йонів Калію, що призводить до підвищення осмотичного тиску й надходження води. Тургор клітин збільшується, і продихи відчиняються ширше настільки, наскільки вищий рівень освітлення. Уночі продихи закриваються, тому що фотосинтез зупиняється, і тургорний тиск у замикаючих клітинах спадає.

Виділення в рослин здійснюється клітинами листків і коренів, а також клітинами спеціальних видільних тканин (залозистими волосками, молочними судинами, нектарниками). Речовини, що виділяються, можуть накопичуватися у вакуолях і клітинних стінках. Багато продуктів метаболізму рослин відкладаються у змертвілих тканинах (деревині), а також у листках або корі, які періодично скидаються. Продукти обміну речовин можуть видалятися з опалим листям під час листопаду.

Фітогормони

Процеси, що відбуваються в рослинному організмі, регулюються за допомогою певних хімічних речовин — фітогормонів.

Фітогормони — це речовини, що виробляються рослинами для керування власним ростом і розвитком, а також для реакції на впливи навколишнього середовища.

Фітогормони регулюють утворення і ріст рослини, цвітіння, утворення плодів і насіння, перехід у стан зимового спокою. Крім того, вони відповідають за адаптацію рослин до таких факторів, як освітлення, температура, нестача вологи й живлення, за опірність шкідникам та інфекціям.

Дізнайтеся більше

Етилен, який продукується рослинами, може поширюватися не тільки по судинній системі рослин, але й через атмосферу. Це різко скорочує час реакції, а також синхронізує процеси, що відбуваються через етилен, у розташованих поряд рослинах і плодах. Таку властивість широко використовують для прискорення дозрівання овочів і фруктів, коли разом із зеленими кладуть трохи стиглих. Їхній етилен стимулює дозрівання інших.

Фітогормони виробляються секреторними клітинами рослинних тканин. Спеціальних органів у рослин немає, однак секреторні клітини можуть концентруватися в різних частинах рослини — на верхівках, у коренях, листках, насінні.

Ауксини й цитокініни стимулюють поділ, ріст і диференціювання клітин, регулюють формування крони (ауксини) й форми кореня (цитокініни). Ауксини формуються на верхівці пагона, а цитокініни — у верхівці кореня. Ауксини відповідальні за процеси гео- і фототропізму рослин. Це необхідно для правильної орієнтації рослини щодо зовнішніх факторів — гравітації й світла. Цитокініни також беруть участь у регуляції цвітіння й утворенні насіння.

Абсцизова кислота гальмує процеси життєдіяльності, зокрема регулює стан фізіологічного спокою дерев і насіння. У несприятливих умовах (у разі похолодання, нестачі вологи) зупиняє ріст рослини й розкриття бруньок, закриває продихи, стимулює опадання листя.

Етилен сприяє формуванню захисних реакцій; гальмує процеси росту наприкінці вегетаційного періоду, стимулює руйнування хлорофілу, старіння листків, процеси дозрівання плодів.

Гібереліни синтезуються в молодих листках. Вони сприяють росту й поділу клітин, у першу чергу стимулюючи ріст у довжину меживузлів. Гібереліни стимулюють також цвітіння, утворення плодів і проростання насіння.

Саліцилова та жасмонова кислоти активують механізми захисту рослини від патогенних мікроорганізмів та шкідливих комах.

Збереження гомеостазу в несприятливих умовах

Рослини переносять екстремальні умови по-різному. Багато видів на час дії несприятливого фактора (посухи, знижених температур) упадають у стан глибокого спокою (на зиму — у помірному кліматі, на літо — у сухих тропіках). Інші рослини переносять несприятливі умови в активному стані, але змінюють процеси життєдіяльності. Наприклад, в умовах водного дефіциту гальмується клітинний поділ, що призводить до вповільнення росту рослин. За нестачі води рослини можуть згортати або навіть утрачати листки.

Через несприятливі умови прискорюються процеси старіння й опадання нижніх листків. Рослини формують такий мінімум органів, який вони в змозі забезпечити необхідними речовинами.

Механізми захисту від шкідників

Проникненню патогенів (бактерій, вірусів, мікроскопічних грибів) усередину рослини перешкоджають механічні бар'єри. Захисну роль відіграє здерев'яніння пагонів. Віск, що відкладається на кутикулі, погано змочується водою, необхідною для проростання грибних спор. До того ж речовини кутикули мають антигрибкові та антибактеріальні властивості.

Патогени долають зовнішні покриви рослин через продихи і рани. Чим менше число продихів припадає на одиницю поверхні, тим менше в патогена шансів на зараження і тим вище стійкість рослини.

У разі захворювання в рослинах накопичуються речовини, що підвищують їхню стійкість до патогенів, наприклад фітонциди — речовини з антибіотичною активністю, здатні затримувати розвиток або вбивати мікроорганізми.

Ключова ідея

Регуляцію росту й розвитку, адаптивні реакції на фактори зовнішнього середовища в рослин здійснюють фітогормони. Підтримання гомеостазу в рослин відбувається за рахунок зміни інтенсивності життєвих процесів (спокою, росту, транспірації тощо) та протидії шкідникам.

Запитання та завдання

1. Як рослини борються зі шкідниками? 2. Чому в клітинах коренів завжди високий вміст розчинених солей і цукрів? 3. Навіщо рослини помірних широт скидають листя на зиму? 4. Чому небезпечно пошкоджувати кору дерев?