Биологические часы растений


Биологические часы растений Вы замечали, мой уважаемый читатель, что некоторые растения с восходом солнца распускают свои цветы и закрывают их с приходом темноты, как будто отправляются спать вместе с нами.

Оказывается, все живые организмы – от простейших до высших позвоночных и человека, способны ориентироваться во времени.

В течение многовековой эволюции сформировалась суточная, сезонная и годичная ритмичность физиологических процессов.

Смена ритмов, зависящая от наследственных и внешних факторов, называется биологическими часами.

У растений она проявляется в периодичности таких процессов, как деление клеток, обмен веществ, прорастание семян, цветение, спорообразование, открытие и закрытие цветков, выделение нектара.

Биологические часы растений позволяют им не только распознавать день и ночь, но и подготовиться к смене сезонов и изменению длительности светового дня.

Некоторые растения для цветения предпочитают короткие дни ранней весны, другие, наоборот, цветут во время летнего солнцестояния, когда светлый период суток самый длинный.

Что помогает им ориентироваться в длительности освещения и выбирать самый подходящий для цветения момент?

Отвечает за это особый пигмент, фитохром, существующий в двух формах: фитохром красный (Фк) и фитохром дальний красный (Фдк) и реагирующий на изменение в спектральном составе солнечного света. Обе формы пигмента, в зависимости от периода суток, переходят одна в другую: Фк, поглощая свет «дневных» волн (660нм), превращается в Фдк; Фдк, поглощая сумеречный свет (730нм), трансформируется обратно в Фк. С этим циклом связана физиология растений: процессы цветения, роста и многие другие. Их клетки с помощью фитохрома считывают информацию о темном и светлом времени суток.

В течение долгого времени считалось, что на суточные ритмы растений влияют только внешние факторы, смена степени освещенности днем и ночью.

Однако в 1729 году Жан-Жак де Меран, французский астроном, сделал основополагающее для биоритмологии открытие: растения складывают и опускают свои листья точно так же в темной, изолированной от солнца комнате.

Опыты де Мерана были продолжены ботаником Дюамелем. Он отнес свой гелиотроп в винный погреб, абсолютно темный, даже без люка для проветривания. Наблюдая за растением в течение продолжительного времени, Дюамель убедился, что гелиотроп не изменяет своим суточным привычкам: днем он выпрямляет листья, а ночью – сворачивает.

Спустя сто лет швейцарский ботаник Декандоль провел опыты с мимозой: он освещал ее и днем и ночью шестью яркими лампами, но она неукоснительно соблюдала суточный распорядок, засыпая ночью и оживая утром. Тогда Декандоль стал освещать мимозу только ночью, а днем лишал света. Растение перестроилось на новый ритм – спала днем и бодрствовала ночью. По окончанию опыта, мимоза вернулась к прежним привычкам.

Из этих исследований можно сделать вывод,

что растения обладают и наследственной памятью и индивидуальной. Причем наследственная память, выражающаяся в приверженности к суточному ритму, сильнее.

Попытки научить растения жить по-новому расписанию предпринимались неоднократно.

Голландский ботаник Антоний Клеонхоонте вырастил мечевидную канавалию из семян, сутки ее составляли 16 часов: 8 часов света и 8 часов темноты. Но стоило начать освещать ее непрерывно в течение 24 часов, как она услышала генетический голос и перестроилась на обычный ритм.

Многочисленные опыты показали, что растения, усвоившие новый ритм, со временем от него отказываются и возвращаются к привычным 24-часовым суткам. Они бодрствуют, когда бодрствует человек, и спят, когда он спит.

Откуда же они узнают время, когда положено спать, кто запускает биологические часы растений?

Работа биологических часов определяется вращением Земли, которое вносит определенный ритм в смену времен года, ночи и дня, степени освещенности и температуры, атмосферного давления, влажности воздуха, космической и солнечной радиации.

Растения, в отличие от нас, людей, соблюдают заложенные биологические ритмы очень точно, что обеспечивает им правильное развитие и экономию энергии: 

К примеру, светящиеся морские обитатели, грибы и водоросли, производят выделение люминесцентного вещества, дающего холодное свечение, только ночью. Это весьма рациональный подход: в дневное время слабое свечение не имело бы эффекта.

Заслуживает особого внимания синхронность биологических ритмов растений и насекомых:

Цветки раскрываются, чтобы отдать нектар и пыльцу в строго определенное время, когда прилетают опыляющие их насекомые. Такая слаженность позволяет пчелам, осам и другим насекомым использовать свою энергию рационально, не совершая лишних вылетов, в поисках корма, а растениям – вырабатывать своевременно нектар и пыльцу.

Это взаимное «сотрудничество» не нарушается даже в том случае, если на непродолжительное время искусственно изменяются условия среды обитания: периодичность освещения, температура и влажность воздуха. Цветы раскрываются в положенное время, а опылители прилетают за кормом в условленный час.

«Сон цветов».

Выдающийся шведский ученый XVIII века Карл Линней изучил поведение цветущих растений и дал ему название «сон цветов». Открыв закономерности этого явления, он нашел ему практическое применение, создав первые в мире цветочные часы:

на необычной клумбе в Упсале были высажены цветы, распускающиеся в строгой последовательности. Циферблат составили секторы растения разных видов, часы не имели стрелок и цифр, но безошибочно показывали точное время и работали без сбоев. Каждый цветок раскрывался в свой определенный час.

Цветочные часы стали гордостью ученого и впоследствии, с его легкой руки, их копии появились в других городах Европы.

Но механическое копирование не сохраняло точность Линнеевских часов, ведь их создатели не учитывали пространственные, временные и климатические условия цветения растений.

В каждой географической местности растение цветет по своим законам: один и тот же цветок раскроет лепестки в разное время во Франции, на Украине или на Кавказе.

А какому ритму подчиняется обмен веществ у картофеля?

Опыты проводились в темном герметичном контейнере и сводились к вялому окислению: из клубней вырезаны цилиндрики с глазками, из глазков развиваются ростки. Наблюдения показали, что обмен подчинен строго суточному ритму, а также зависит от перепадов атмосферного давления: при повышении давления скорость обмена веществ (поглощения кислорода) понижается.

Но самое интересное в том, что перемены происходят за 2 дня до изменений в атмосфере, это при том, что картофель полностью изолирован от внешней среды.

Значит, не только человек реагирует на изменения погодных условий ломотой в костях, но и все организмы, и их живые части (цилиндрики клубней картофеля).

Практическое применение биологических ритмов.

Зная факторы, влияющие на биологические ритмы растений, можно создавать условия для искусственного смещения цветения в нужном направлении: цветы, распускающиеся в марте, можно заставить цвести в декабре, под Рождество; южным растениям обеспечить существование и цветение в северных широтах и наоборот.

Для успешной борьбы с сорняками, необходимо знать время, когда сорняки максимально восприимчивы к гербицидам, а также время, когда культурные растения наименее чувствительны к ним.

_________________________________________________________________

Источники: А. Борбели «Тайна сна», Р. Сэттер, А. Гэлстон, П. Дэвис «Жизнь зеленого растения» (перевод с английского под редакцией Н.П. Воскресенской), Большая советская энциклопедия.

Предлагаю посмотреть завораживающе красивое видео:

Вы можете прочитать другие статьи, воспользовавшись  Картой сайта,
а также получать новые статьи на ваш почтовый ящик. 
Введите свой E-mаil:   
 

Перейти на Главную.

Комментарии к записи "Биологические часы растений"
Отзывов 7 Перейти к форме комментирования
  1. Очень интересная статья, особенно для меня, так как я биолог. Почерпнула много интересного, а именно как можно создавать условия для искусственного смещения цветения в нужном направлении. Но особенно продуктивной для меня была информация про борьбу с сорняками, потому что на даче их уж очень много.

    Ответить на этот комментарий »
  2. От видео невозможно оторваться, растения, цветы как живые! У меня самой растет дома стыдливая мимоза - простенькое растение и цветет не особо красиво, но я каждое утро ей любуюсь, когда она раскрывает все свои листики и тянется к солнцу, невероятное зрелище!

    Ответить на этот комментарий »
    • Красота, созданная самой природой, не перестает удивлять и восхищать.

      Ответить на этот комментарий »
  3. Цветы это удивительное создание природы. На них можно любоваться не отрываясь часами. Мне кажется, что нет на свете человека который бы не любил цветы. Они как живой организм любят ласку и доброту, заботу и любовь, тонко чувствуют окружающий их мир. Видео посмотрел с большим удовольствием, расслабился и получил заряд доброты. Спасибо! Удачи!

    Ответить на этот комментарий »
    • Рада, что Вам понравилось. Спасибо, Евгений, за визит и комментарий.

      Ответить на этот комментарий »
  4. Мне кажется, растения чувствуют биологические часы намного лучше, чем животные и человек. Замечательное видео!

    Ответить на этот комментарий »
    • И чувствуют и соблюдают лучше, чем человек :)!

      Ответить на этот комментарий »
Оставьте комментарий к этой записи ↓

* Обязательные для заполнения поля
Внимание: все отзывы проходят модерацию.