<<
>>

СУТОЧНЫЕ РИТМЫ У РАСТЕНИЙ


Суточные ритмы обнаружены в самых различных проявлениях жизнедеятельности. Назовем лишь несколько наиболее типичных
Суточные движения листьев фасоли.<div class=
А —лист днем; Б — ночью" />
Рис. 213. Суточные движения листьев фасоли. А —лист днем; Б — ночью
примеров. Наиболее легко наблюдаются ритмические изменения положения частей растения. Кроме движения лепестков (раскрывание и закрывание цветка в определенное время суток, табл. 24) сюда относятся суточные движения листьев, хорошо заметные как у некоторых дикорастущих видов (клевер, чистяк весенний и др.),
Суточный ритм свечения водоросли Gonyaulax (по Gastings I., Sweeny В., 1957)
10              20              40              60              60              100              120              140
Часы от начала наблюдения
Рис. 214. Суточный ритм свечения водоросли Gonyaulax (по Gastings I., Sweeny В., 1957)
так и у культурных растений (рис. 213). Эти движения стали классическим объектом для исследования свойств и механизма эндогенных ритмов у растений. У многих грибов и водорослей четкую эндогенную суточную периодичность имеет процесс опорожнения спорангиев. Хорошо прослеживается суточный ритм свечения ОДНОклеточных водорослей (рис. 214). Эндогенные суточные ритмы проявляются во многих физиологических процессах растений; дыхании (рис. 215), поглощении и отдаче воды, образовании пигментов, росте и др. Исследования, проведенные на суккуленте Kalan- скоё blossfeldiana, показали согласованную суточную периодичность самых разных физиологических и биохимических показате-

I
О 61218 0 512 Часы суток ' 22.1 123.1Дни января
14.4 Iff, Є 8,8
у
S'
г
S'
і
\ і і \ / V / \ / Г\ \ /
\ J \ j V \ /
.St

41,5
38,7
32,1
OQ I
18 О
17.1' 18.1 I 13.1 I 20.1 I 21.1
Рис.
215. Суточный ритм выделения С02 листьями Bryophyl- lum calycinum после помещения растения в темноту (по Biinning Е„ 1958)

лей этого растения: pH клеточного сока, деятельности ферментов, углекислотного газообмена, устойчивости к нагреву и др.
Эндогенные суточные ритмы, наблюдаемые у самых разных организмов, имеют ряд общих черт, которые можно считать их основными свойствами. Периодичность эндогенных изменений не строго 24-часовая, а околосуточная (у растений — с периодом от 22 до 28 ч), отчего и сами явления получили название циркадных р и т м о в. Именно такую периодичность удается наблюдать при сохранении ритмов в постоянных условиях. Однако в естественных условиях циркадные ритмы преобразуются в 24-часовые, т. е. синхронизируются с колебаниями среды. В роли «синхронизаторов» (или, по терминологии разных авторов, «датчиков времени», «временных ориентиров») выступают суточные изменения основных экологических факторов (света, температуры и др.). Они же способствуют и длительному поддержанию ритмов, иначе при отсутствии ритмических сигналов из внешней среды (т. е. на постоянном фоне) эндогенный ритм постепенно затухает. Это затухание хорошо заметно для всех явлений, иллюстрируемых рис. 214—216: уменьшение размаха колебаний, нарушение периодичности или переход к постоянному уровню процесса. Определенный стимул из окружающей среды — своего рода начальный «толчок» — необходим и для возникновения эндогенного ритма в онтогенезе растения. Так, если эмбриональное развитие растения идет в постоянных условиях, то циркадные ритмы не возникают. Но достаточно всего лишь одного суточного свето-темнового цикла (и даже просто смены света темнотой или наоборот) для «запуска» ритма (рис. 217). Интересно, что в дальнейшем положение фаз

5.00
Цветки раскрываются утром и днем
Цветки раскрываются днем, вечером и иочью

4.00
  1. 5.00

Ипомея пурпурная — Ipomaea purpurea Розы, большинство среднеевропейских сортов
  1. 10.00
  1. 11.00

Виды из рода тюльпан — Tulipa Золототысячник красивый — Centaurium pulchellum Лапчатка прямая — Potentilla recta Жимолость душистая — Lonicera caprifolium Виды рода ослинник — Oenothera
Вечерница ночная фиалка — Hesperis matronalis
  1. 6.00
  1. 7.00

7.00
  1. 8.00

8.00
  1. 9.00

Тыква обыкновенная — Cucurbita реро Мак самосейка — Рара- ver rhoeas Лен австрийский — Li- пит austriacum
11.00—12.00
18.00
19.00 —20.00
Цикорий обыкновенный — Cichorium intybus Кипрей узколистный — Chamaenerion angustifo- lium
Мать-и-мачеха—Tussila- go farfara
Вьюнок полевой — Convolvulus arvensis
Калужница болотная — Caltka palustris
Виды из родов горечавка — Gentiana, кислица — Oxalis, вероника — Veronica 21.00—22.00
Смолевка ночная — Silene nocti flora Дурман обыкновенный—Datura stramonium Табак душистый — Nicotiana affinis
Кактус «царица ночи»— Cereus nycticalus

ритма зависит от того, в какое время суток был дан этот первичный толчок.
Выращивая растения в условиях несуточных циклов (например, иной длительности и соотношения периодов света и темноты), можно вызвать ритмы, значительно отличающиеся от циркадных. Но такие искусственные, искаженные ритмы нестойки, в постоянных условиях они довольно скоро возвращаются к исходным циркадным. Исключение составляют лишь случаи, когда несуточные ритмы — результат дробления суточного; возможно, таков путь возникновения приливно-отливных ритмов в жизни приморских организмов (с периодичностью, близкой к полусуточной).
Не углубляясь здесь в сложный и интересный вопрос о физиологической природе эндогенных ритмов (он рассматривается в ряде специальных сводок и отчасти в курсах физиологии растений), упомднем лишь о том, что, по современным представлениям, механизм «биологических часов» локализован в клетке. Физиологической основой биологических ритмов служит ритмическая организация процессов, происходящих в живой цитоплазме («клеточные

часы»), например ритмический ход многих физиологических функций, повышение и снижение энергетического уровня, ритмические изменения строения молекул. Поскольку есть такие ритмические явления, существует и возможность их определенной орга-

О 4 6 12 16 20 24 4 6 12 16 20 24 4 6 12 16 20 24 4 6 12 16 2024 4 8 12 16 20 24
Время суток, ч
Рис. 216. Сохранение с постепенным ослаблением в непрерывной темноте суточного ритма движения лепестков у Kalanchoe blossfeldiana (по Biinsow R., 1953). Подъем кривой — раскрывание цветка, а опускание — закрывание. Периоды темноты заштрихованы. По оси ординат — расстояние лепестка от среднего положения, которому соответствует нулевое деление
мм 60 во
40 20 о -20 -40 -00'
Настройка суточного ритма движения листьев фасоли под действием синхронизирующего «указателя времени» (сильный свет в течение 200 мин обозначен черным прямоугольником). В остальное время растение находилось при непрерывном слабом освещении (по Leinweber F., 1956)
Рис. 217. Настройка суточного ритма движения листьев фасоли под действием синхронизирующего «указателя времени» (сильный свет в течение 200 мин обозначен черным прямоугольником). В остальное время растение находилось при непрерывном слабом освещении (по Leinweber F., 1956)
низации во времени, «настройки», синхронизации с ритмами внешней среды.
Экологическая роль эндогенных ритмов в делом не вызывает сомнения (хотя их отдельные проявления бывает трудно интерпретировать с точки зрения их адаптивного значения). Несмотря на то что многие детали в явлениях «биологических часов» еще экологически не расшифрованы, можно утверждать, что выработка, настройка и поддержание суточных ритмов основных жизненных процессов у растений (и других организмов) представляет собой весьма действенную адаптацию в условиях ритмически меняющейся среды. Это гораздо более «экономный» путь приспособления, чем ежесуточная перестройка жизнедеятельности.
Экологический эффект эндогенных суточных ритмов в жизни растений наиболее нагляден в некоторых частных явлениях, таких, например, как ритм раскрывания и закрывания цветков, прилаженный к суточной активности определенных групп опылителей. Суточные движения листьев в определенных условиях могут служить регулятором теплового режима растений: вертикальное положение листьев ночью снижает радиационные потери тепла, а горизонтальное положение днем увеличивает получаемую радиацию.
Весьма важное свойство эндогенных ритмов, составляющее необходимое условие их адаптивной роли, — стабильность при изменениях температуры, иначе была бы невозможна синхронизация жизнедеятельности с суточными циклами среды в природных условиях, т. е. на изменчивом температурном фоне (при разной погоде и т.д.). Для объяснения независимости эндогенных ритмов от температуры (явления, достаточно необычного на фоне общих закономерностей влияния тепла на жизненные процессы) предложен ряд гипотез, например, о взаимной компенсации температурных эффектов разных процессов, одни из которых ускоряются с повышением температуры, а другие замедляются (действительно, для некоторых явлений, участвующих в механизмах эндогенных ритмов, найден температурный коэффициент
Qd).
<< | >>
Источник: Горышина Т. К.. Экология растений: Учеб. пособие. — М.: Высш. школа, 1979. — 368 с., ил.. 1979

Еще по теме СУТОЧНЫЕ РИТМЫ У РАСТЕНИЙ:

  1. Суточные ритмы поведения животных
  2. Суточные ритмы активности на примере рыб
  3. Циркадианные ритмы
  4. Ритмы и корреляции в процессах развития
  5. СЕЗОННЫЕ РИТМЫ
  6. Суточная жизнь
  7. ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ
  8. Лунные и приливные ритмы
  9. СУТОЧНАЯ И СЕЗОННАЯ АКТИВНОСТЬ
  10. СУТОЧНЫЙ (ЦИРКАДНЫЙ) РИТМ АКТИВНОСТИ КОМАРОВ
  11. Суточный ритм чувствительности организма насекомого
  12. Суточный ритм покатных миграций рыб
  13. ЭНДОГЕННЫЙ СУТОЧНЫЙ РИТМ
  14. Методы изучения суточных ритмов
  15. Суточные изменения оборонительно-пищевого поведения животных в связи с явлением приливов и отливов
  16. Оборонительно-пищевое поведение в системе триотрофа и его роль в установлении суточных ритмов
- Геоботаника - Комнатные растения - РАСТЕНИЯ - Систематика растений - Экология растений -
- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -