Чому рослини ростуть. Конспект заняття «Як ростуть рослини. Як вирощувати рослини? Від запилення до запилення: Життєвий цикл

Проблема «інвазійних», тобто заносних для даної галузі видів рослин займає останнім часом не тільки вчених-екологів, а й широку публіку. Справа в тому, що опинившись на новій території, інвазійні види нерідко починають розмножуватися надзвичайно інтенсивно, стають домінантними в місцевих спільнотах, а часом навіть перетворюються на злісні бур'яни (див.: Invasive species). Вивчення подібних рослин показало, що в нових місцях проживання у них відбувається відбір на більш високу швидкість росту. А можливим це стає за рахунок скорочення витрат на вироблення захищеності від рослиноїдних тварин.

Інша обставина, яка, можливо, визначає успіх інвазійних видів рослин, це прискорення круговороту азоту — елемента, якого в грунті часто не вистачає. Передбачається, що стебла і листя вселенців, що швидко ростуть, характеризуються дещо меншим вмістом целюлози (клітинні стінки у них більш тонкі). Вони м'якіші і ніжніші. Органічна речовина таких рослин після їх відмирання швидше розкладається грибами та бактеріями. Відповідно, швидше йдуть процеси нітрифікації — перетворення амонійного азоту на нітрити та нітрати, тобто на форму, придатну для нового споживання рослинами. Наприклад, завезений до Канади з Європи клен платаноподібний Acer platanoidesприскорює процеси мінералізації (розкладання органічної речовиниу ґрунті) та нітрифікації в порівнянні з аборигенним видом - кленом цукровим Acer saccharum.

Якщо заносні види на новому місці зростають швидше, ніж на батьківщині, залишається припускати, що в їх популяціях йде відбір на посилення якостей, що відповідають за швидке зростання. Але відразу постає питання: за рахунок яких ресурсів це можливо і чому цього не спостерігається на батьківщині? Спеціальне дослідження з цього приводу зробила група фахівців із Китаю, США, Мексики та Індії. Об'єктом їх вивчення була рослина (напівчагарник) із сімейства складноцвітих — агератина бубончикова ( Ageratina adenophora). Родом агератину з Мексики, але звідти вона широко розселилася субтропічними районами інших континентів, перетворившись на типовий інвазійний вигляд.

Заснована частина роботи проводилася у Тропічному ботанічному садуКитайської академії наук у містечку Сішуанбаньна (Xishuangbanna Tropical Botanical Garden) у південно-східній частині Китаю (провінція Юньнань, 21°56" пн.ш., 101°15" сх.д.). Рослини агератини, що використовуються в експерименті, були отримані з насіння, зібраного в трьох районах зростання: на батьківщині в Мексиці і в двох місцевостях, де рослина є заносною, - в Індії та Китаї. Дослідники намагалися створити представницькі вибірки з кожного місця зростання. У кожному випадку насіння збирали з п'яти різних популяцій, а в кожній популяції - від 15 рослин, що не ростуть у безпосередній близькості одна від одної. У лабораторії в Китаї насіння пророщували в стандартних умовах, а молоді, що досягли 10 см у висоту рослини, висаджували на ділянки у відкритий ґрунт. Жодних добрив та додаткового поливу не застосовували. Періодично вимірювали характеристики окремих листків з різних рослина через 8 місяців після проростання в контрольованих лабораторних умовах при одній освітленості і різному вмісті в повітрі СО 2 оцінили швидкість фотосинтезу, а також співвідношення азоту, що йде, безпосередньо на фотосинтез, і відкладається в клітинних стінках.

Результати експериментів підтвердили очікування авторів. Частка азоту, що йде на фотосинтез (тобто безпосередньо на приріст маси рослини), в рослинах з районів інвазії (з Індії та Китаю), була різною, але в обох випадках значно вища, ніж у рослин із місць споконвічного зростання (з Мексики). Швидкість фотосинтезу агератини з Китаю та Індії була вищою, ніж у агератини з Мексики. Не дивно, що рослини з тих районів, де вони є інвазійними, вийшли вищими і з більшим листям, хоча щільність тканин їх листя була значно нижчою. Подібний результат означає, що рослини агератини в нових місцях проживання вкладають більше ресурсів безпосередньо в зростання, але відбувається це за рахунок скорочення витрат на формування захисних структур.

Джерела:
1) Marnie E. Rout, Ragan M. Callaway. An invasive plant paradox // Science. 2009. V. 324. P. 734-735.
2) Yu-Long Fenga, Yan-Bao Leia, Rui-Fang Wanga та ін. Evolutionary tradeoffs для nitrogen виділення до photosynthesis versus cell walls in anvasive plant // PNAS. 2009. V. 106. P. 1853-1856 (вся стаття у відкритому доступі).

Див. також:
1) А. М. Гіляров. Чому процвітають краєвиди-вселенці? // Природа. 2002. № 10.
2) John N. Klironomos. Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities // Nature. 2002. V. 417. P. 67-70.
3) Європейське бур'ян губить американські ліси, «Елементи», 27.04.2006.

Олексій Гіляров

Зростання у рослин відбувається в апікальних точках зростання

Розвиток рослин продовжується після проходження ембріональної стадії

Зростання рослин залежить від навколишнього середовища

Основна та найбільш очевидна особливість рослинполягає в тому, що вони не ходять, не повзають і не плавають, а ростуть у просторі.

Коли ми, люди, ростемокількість клітин у нашому тілі збільшується більш менш рівномірно. Всі наші органи та кінцівки зростають пропорційно, і ми, дорослі, є великими за розмірами копіями тих форм, які були характерні для нашого дитячого віку. Рослини поводяться по-іншому.

Замість того щоб зростатирівномірно у всіх напрямках таким чином, щоб усі частини в рівного ступенябрали участь у збільшенні розміру, вони ростуть лише у кількох спеціальних точках, які протягом усього життя рослини залишаються «юними».

Ці точки називаються меристеми. На малюнку нижче показано розташування меристем у рослині. «Первинні» чи «апікальні» меристеми перебувають у кінчиках коренів і верхівках пагонів і є місця найактивнішого поділу клітин, оскільки процесу зростання необхідні нові клітини. Внаслідок утворення нових клітин меристеми віддаляються від старих частин рослини.

Завдяки цьому корінняглибоко поширюються у ґрунт, а пагони – в атмосферу, до сонячного світла. Матеріал первинної меристеми формує рослину у висоту, а в результаті розподілу клітин «вторинної» меристеми (називається «камбій»), розташованої по сторонах зрілих коренів і стебел, вони збільшуються в обхваті.

Поділ клітин, за рахунок якого відбувається зростання рослин,
обмежується спеціальними невеликими ділянками (меристемами),
які розташовані на кінчиках коренів та пагонів.
Будова меристем показана на врізках.

Для того щоб сформувалася рослина, Зростання первинних меристем повинен мати певну спрямованість. Безладне зростання призведе до утворення маси неорганізованої тканини. Тому зростання відбувається вздовж напрямку осі, що проходить від коренів до верхівки. Це основна вісь зростання, вздовж якої формуються всі бічні органи рослини (наприклад, листя і квіти).

Ділянки цієї осі, розташовані над землею і в глибині, мають різні функціями. Верхівка росте вгору, тобто спрямована проти сили тяжіння до світла. При цьому листя може бути повернене до сонця, а квіти піддаються дії світла і можуть відвідуватися комахами. З протилежного боку, коріння зростає у напрямку сили тяжіння, у бік, протилежний світлу. Перебуваючи у ґрунті, вони міцно зміцнюють надземні частини рослини та поглинають воду та мінеральні речовини, необхідні для зростання.

У міру того як апікальна меристемана верхівці рослини росте вгору, а на корінні вниз, ці дві точки зростання розходяться все далі і далі. У цьому виникає кілька суто механічних проблем. Для транспортування до коренів поживних речовин, що утворюються в листі, і для транспортування води та мінеральних солейу зворотному напрямку необхідні спеціальні провідні канали.

Поряд з цим, у міру зростання рослини, частина його, розташована між двома точками зростання, повинна зміцнюватися, з тим щоб забезпечити структурну підтримку постійно просувається кінцевим ділянкам. Надалі ми побачимо, як спеціальні потовщення клітинних стінокзміцнюють нові ділянки стебла рослини, що утворюються, і дозволяють їм протистояти навантаженням, пов'язаним з подальшим зростанням.

Оскільки організм рослинвідрізняється від такого тварин, їх зростання значно більшою мірою залежить від довкілля. Зростання та/або його напрямок у рослин істотно залежать від сили тяжкості, температури, тривалості світлового дня та напрямку світла. Таким чином, якщо загальну будову тіла тварин можна уявити вже в ембріональному періоді, будова рослини відрізняється набагато більшою пластичністю; воно продовжує розвиватися у відповідь зміну зовнішніх умов, і його змінюється з допомогою освіти гілок, і навіть квітів і листя.

Така здатність до адаптації за рахунок специфічного розташування органівзалежить від здатності рослини до безперервного зростання. Ще один наслідок здатності рослин підтримувати зростання меристемних точок полягає в тому, що вони можуть досягати більших розмірів і жити довше, ніж будь-яка тварина, яка будь-коли існувала на Землі. Наприклад, вага гігантських дерев, що ростуть у Північної Америки, може досягати 2000 тонн, а їх висота понад 100 метрів (~330 футів). Вік таких дерев може налічувати кілька тисяч років.

Є рослини, які назавжди залишаться низькими, як трава, а є такі, які за кілька років стають справжніми велетнями. Їхні величезні стовбури людина перетворює на деревину, яку використовує в різних цілях. Великі дерева валять за допомогою бензопили. Бідолашні дерева! Люди з легкістю рубають їх, а щоб дерево виросло великим і високим, повинно пройти дуже багато років.

Кучеряві стебла

Якщо стебло рослини гнучкий і тонкий, йому не вистачає сил триматися прямо. У цьому випадку йому створюють опору - поруч із ним у землю встромляють паличку, навколо якої рослина буде обвиватися. Так поводиться паросток квасолі, який тягнеться до світла.

Рослини використовуються не лише для їжі. Зі стовбурів дерев роблять деревину, целюлозну масу для виготовлення паперу, текстильне волокно. Зелений світ дозволяє людині отримувати безліч натуральних ароматизаторів та хімічних речовиндля промисловості.

Вік дерев

«Лазаючі» стебла

Деякі рослини зі слабким стеблом, як, наприклад, плющ, навчилися чіплятися за навколишні предмети. Вони прилипають до різних поверхонь своїми маленькими пальчиками, які на кінчиках мають дуже клейкі маленькі присоски.

Вороги

Оскільки коріння рослин є сховищем поживних речовин, багато комах, птахів і тварин хочуть ними поласувати. Це вороги рослин. Найголовніші підземні шкідники - кроти, які, роючи свої підземні ходи, ушкоджують коріння рослин.

Ботаніка Початок

Як ростуть рослини? Дивно, але загалом життя рослин дуже схоже на те, як ростуть люди. Все, аж до багатьох видів рослин.

• Від запилення до запилення - життєвий цикл рослини

Як рослини зростають. Як це може бути змінено

Подібно до того, як люди мають суттєві потреби для виживання, всі рослини вимагають кілька основних елементів, щоб рости і процвітати, у тому числі …

• Мінеральні речовини з ґрунту (чим багатший поживними речовинами ґрунт, тим краще рослина зростатиме)
• Повітря (діоксид вуглецю, водень та кисень)
• сонячне світло
• Правильна температура ґрунту
• Правильна температура повітря

Скільки рослині потрібно кожного елемента спочатку залежить від вихідного довкілля рослини. Наприклад, рослини тропічного лісу, які потребують постійно вологих і теплих умов могли б, очевидно, не вижити в пустелі.

Але за людським бажанням, здатність рослини не повинна повністю залежати від природи. Органічні фермери, садівники, вчені та дослідники «змінили» характеристики багатьох необхідних рослин для того, щоб дати їм можливість розвиватися і в інших середовищах.

Продовжуючи приклад рослин тропічного лісу, якщо фермер зауважує, що одну рослині для врожаю не потрібно так багато води, щоб рости і плодоносити, він може почати перехресно запилювати цю рослину з іншою рослиною з необхідними якостями, намагаючись почати нову «лінію» (так звану "різновид") для створення більш стійких рослин тропічних лісів. З часом і постійного перехресного запилення дедалі більше стає толерантних рослин, в такий спосіб рослини тропічного лісу можуть «навчитися» виживати за умов, які значно від своїх рідних земель.

Це навмисне перехресне запилення може застосовуватися до будь-якої характеристики рослини від резистентності (грубо кажучи імунітету рослини), кольору квітів, смаку плодів і глибиною кореневого шару.

Тепер давайте перейдемо до того, що відбувається всередині та між рослинами. Що дозволяє їм рости, процвітати та розмножуватися…

Як вирощувати рослини? Від запилення до запилення: Життєвий цикл

Ризикуємо надмірного спростити, сім етапів циклу вирощування рослин є основними …

1. Запилення
2. Запліднення
3. Освіта насіння
4. Поширення насіння
5. Проростання
6. Продовження зростання
7. Запилення

1. Запилення

У той час як деякі рослини можуть розмножуватися безстатевим (наприклад, посадити зрізання кореня або стовбурове різання, і нова рослина вийде), більшість рослин розмножуються статевим шляхом за допомогою запилення.

Під час запилення, пилкові зерна, що несуть чоловічої сперми (гамет), переносяться комахами або тваринами в жіночій частині рослини, де гамети вступають в контакт з жіночою яйцеклітиною. Це може відбуватися або між двома рослинами (перезапилення) або в межах тієї ж рослини (самозапилення). Статеві органи, що розмножуються статевим шляхом рослин знаходиться там, що ми зазвичай називаємо .

2. Запліднення

У деяких видів рослин, коли зерно пилку, що містить гамети вступає в контакт з жіночою частиною квітки (маточкою), зерна пилку проходить по трубці вниз у спробі досягти яйцеклітину рослини.

У деяких рослин, пилок може проходити трубкою до 40 см! Коли це станеться, гамета пройде через пилкову трубку, досягне яйцеклітини та запліднення яйцеклітини.

В інших типів рослин, жіночі частини містять рідкі рідини, через яку джгутиконосна сперма пропливає шлях до запліднення яйцеклітин.

3. Насіння Формування

Утворення насіння починається всередині материнської рослини або частини рослини. Потім воно продовжує своє зростання всередині плода в деяких типах рослин (покритонасінних) або у відкритому на оцвітині в інших типах (голосонасінні).

4. Поширення насіння

Після того, як плід рослини дозрів або плід розкрився, його насіння розноситься вітром, водою, тваринами або комах у той час, коли умови ідеально підходять для насіння рослин, щоб прорости і рости.

5. Схожість

Проростання відбувається, коли рослина проростає з насіння і починає рости, виробляючи його знайомі частини, включаючи коріння, стебла та листя. навколишньому середовищі(тобто ґрунтом).

6. Продовження зростання

На відміну від стовбурових клітин тварин, які можуть лише створювати нові типи клітин на ранніх стадіях розвитку тварини, рослини завжди створює нові частини, засновані на необхідності із спеціальної тканини, яка називається меристемою. Меристеми бувають двох типів - один для коріння і один для верхньої частини - і складається з різних типівклітин, які «спрацюють» у потрібний момент (ми повинні сказати, вплинуть на корінь або стебло),

Процес безперервного росту рослин стало можливим завдяки кільком процесам, включаючи фотосинтез, передачу поживних речовин і транспірації (див. наші Сторінку для отримання додаткової інформації про ці).

7. Запилення

Після того, як рослина виросла і стала зрілою, вона виробляє свої власні квіти для запилення та запліднення. Нехай коло життя продовжується вічно!