Как растут растения
Основные положения:
- Росту растений происходит в апикальных точках роста.
- Развитие растений продолжается после прохождения эмбриональной стадии.
- Рост растений зависит от окружающей среды.
Основная и наиболее очевидная особенность растений состоит в том, что они не ходят, не ползают и не плавают, а растут в пространстве.
Когда мы, люди, растем, количество клеток в нашем теле увеличивается более или менее равномерно. Все наши органы и конечности растут пропорционально, и мы, взрослые, являемся большими по размерам копиями тех форм, которые были характерны для нашего детского возраста. Растения ведут себя по-другому. Вместо того чтобы расти равномерно во всех направлениях таким образом, чтобы все части в равной степени участвовали в увеличении размера, они растут только в нескольких специальных точках, которые на протяжении всей жизни растения остаются "юными".
Эти точки называются меристемы . На рис. 21.1 показано расположение меристем в растении. "Первичные" или "апикальные" меристемы находятся на кончиках корней и на верхушках побегов и представляют собой места наиболее активного деления клеток, поскольку для процесса роста необходимы новые клетки. В результате образования новых клеток меристемы отдаляются от старых частей растения. Благодаря этому корни глубоко распространяются в почву, а побеги - в атмосферу, к солнечному свету. Материал первичной меристемы формирует растение в высоту, а в результате деления клеток "вторичной" меристемы (называемой "камбий" ), расположенной по сторонам зрелых корней и стеблей, они увеличиваются в обхвате.
Для того чтобы сформировалось растение, рост первичных меристем должен иметь определенную направленность. Беспорядочный рост приведет к образованию массы неорганизованной ткани. Поэтому, рост происходит вдоль направления оси, проходящей от корней до верхушки. Это основная ось роста, вдоль которой формируются* все боковые органы растения (например листья и цветы). Участки этой оси, расположенные над землей и в глубине, обладают различными функциями. Верхушка растет вверх, т.е. направлена против силы тяжести, к свету. При этом листья могут быть повернуты к солнцу, а цветы подвергаются действию света и могут посещаться насекомыми. С противоположной стороны, корни растут в направлении силы тяжести, в сторону, противоположную свету. Находясь в почве, они прочно укрепляют надземные части растения и поглощают воду и минеральные вещества, необходимые для роста.
По мере того как апикальная меристема на верхушке растения растет вверх, а на корнях вниз, эти две точки роста расходятся все дальше и дальше. При этом возникает несколько чисто механических проблем. Для транспортировки к корням питательных веществ, образующихся в листьях, и для транспорта воды и минеральных солей в обратном направлении необходимы специальные проводящие каналы. Наряду с этим, по мере роста растения, часть его, расположенная между двумя точками роста, должна укрепляться, с тем чтобы обеспечить структурную поддержку постоянно продвигающимся концевым участкам. В дальнейшем мы увидим, как специальные утолщения клеточных стенок укрепляют образующиеся новые участки стебля растения и позволяют им противостоять нагрузкам, связанным с дальнейшим ростом.
Поскольку организм растений отличается от такового животных, их рост в гораздо большей степени зависит от окружающей среды. Рост и/или его направление у растений существенным образом зависят от силы тяжести, температуры, продолжительности светового дня и направления света. Таким образом, если общее строение тела животного можно представить уже в эмбриональном периоде, строение растения отличается гораздо большей пластичностью; оно продолжает развиваться в ответ на изменение внешних условий, и форма его меняется за счет образования ветвей, а также цветов и листьев. Такая способность к адаптации за счет специфического расположения органов зависит от способности растения к непрерывному росту. Еще одно следствие способности растений поддерживать рост меристемных точек состоит в том, что они могут достигать больших размеров и жить дольше, чем любое животное, которое когда-либо существовало на Земле. Например, вес гигантских секвой, растущих в Северной Америки, может достигать 2000 тонн, а их высота более 100 метров. Возраст таких деревьев может насчитывать несколько тысяч лет.
Смотрите также:
