Способность к активному движению организма или его частей в пространстве, то есть к движению с затратой энергии, является характерным свойством всех живых организмов. Двигательная активность необходима для питания, защиты и размножения. Однако вплоть до начала XIX века считалось, что растение не обладает ни чувствительностью, ни двигательной активностью. Так, в 1909 году в труде "Философия зоологии" писал, что растения никогда и ни в одной из своих частей не обладают чувствительностью, не имеют способности переваривать пищу и не совершают движений под влиянием раздражений. Действительно, у растений нет нервной и мышечной систем, растения, как правило, являются прикрепленными формами, но все они обладают способностью к движению [1, 2]. Эти движения обычно не удается увидеть непосредственно, так как происходят они очень медленно. Но внимательный наблюдатель может заметить, что верхушки побегов совершают круговые движения (нутации), растущие побеги и листовые пластинки поворачиваются в направлении односторонне падающего света (тропизмы), при смене дня и ночи открываются и закрываются цветки (настии). Это можно наблюдать с помощью цейтраферной (покадровой) киносъемки с показом в ускоренном темпе. Некоторые растения обладают быстрыми двигательными реакциями (сейсмонастии), сходными по скорости с движениями животных: захлопывание листа-ловушки у мухоловки, складывание листьев при ударе у мимозы стыдливой, движение тычинок василька и барбариса. Близки по скоростям у растений и животных также внутриклеточные движения (движения цитоплазмы и органоидов), а также локомоторные движения одноклеточных растений (таксисы), которые осуществляются с помощью жгутиков.
Существующие способы движения у растений можно классифицировать следующим образом :
1) внутриклеточные движения (движение цитоплазмы и органоидов);
2) локомоторные движения клеток с помощью жгутиков (таксисы);
3) ростовые движения на основе роста клеток растяжением (удлинение осевых органов-побегов и корней, рост листьев, круговые нутации, тропизмы, ростовые настии);
4) верхушечный рост (рост пыльцевых трубок, корневых волосков, протонемы мхов);
5) обратимые тургорные движения: движения устьиц, настии, сейсмонастии.
Движения у растений делят на два основных типа: 1) пассивные и 2) активные. Пассивные, или гигроскопические, Движения связаны с изменением содержания воды в коллоидах, составляющих оболочку клетки. У цветковых растений гигроскопические Движения (биол.) играют большую роль при распространении семян и плодов. У растущей в пустыне Аравии иерихонской розы в сухом воздухе веточки свёрнуты, а в сыром развёртываются, отрываются от субстрата и переносятся ветром. Плоды ковыля и журавельника благодаря гигроскопичности зарываются в землю. У жёлтой акации зрелый боб высыхает, две его створки спирально скручиваются, а семена с силой разбрасываются. В основе активных Движения (биол.) лежат явления раздражимости и сократимости белков цитоплазмы растений, а также ростовые процессы. Воспринимая влияния окружающей среды, растения реагируют на них усилением интенсивности обмена, ускорением Движения (биол.) цитоплазмы, а также ростовыми и др. Движения (биол.) Воспринятое растением раздражение передаётся по цитоплазматическим тяжам — плазмодесмам, а затем уже происходит ответ растения как целого на раздражение. Слабое раздражение вызывает усиление, сильное — угнетение физиологических процессов в растении. Активные Движения (биол.) бывают медленные (ростовые) и быстрые (сократительные). К ростовым Движения (биол.) относятся: тропизмы (раздражение действует в одном направлении и происходит односторонний рост, в результате чего возникает изгиб органа — геотропизм, фототропизм, хемотропизм и др.) и настии (ответ растения на действие раздражителей, не имеющих определённого направления — термонастии, фотонастии и т. д.).
Гигроскопические (пассивные) движения растений, движения отмерших частей растений (преимущественно сухих зрелых плодов), вызываемые неодинаковой гигроскопичностью их тканей. Гигроскопические движения растений служат главным образом для рассеивания семян. Например, у многих растений семейства бобовых и крестоцветных наружные стенки створок плода при высыхании сокращаются сильнее, чем внутренние, в результате плод растрескивается по швам, створки быстро скручиваются и семена разбрасываются. У зрелой зерновки ковыля основание длинной ости гигроскопически закручивается при высыхании и распрямляется при смачивании, что способствует зарыванию плодов во влажную почву.
Тигмонастии возникают в результате столкновения с твердыми предметами, хемонастии - под действием химических раздражителей.
Следующую группу составляют движения, которые растения совершают вне зависимости от внешних факторов. Примерами такого автономного движения могут быть поисковые движения усиков, распускание почек и бутонов, некоторые движения листьев. (Разумеется, речь идет лишь об относительной независимости от воздействия внешних факторов.)
Гигроскопические движения наблюдаются в омертвевших органах или клетках. Стенки растительных клеток обладают способностью неодинаково растягиваться и выгибаться в разных направлениях. Направление разрастания клетчатки в расположенных друг под другом слоях ткани не совпадает. И поскольку различия в степени ее разрастания в различных направлениях, обусловленные различиями в способности поглощать влагу, могут быть очень велики, возникает закручивающее движение. О нем пойдет речь ниже в связи с иерихонской розой, а также с винтовым движением волокон в плодах пеларгонии.
С воздействием воды связаны и когезионные движения, также характерные для омертвевших или отмирающих растительных тканей. Мертвые клетки стенок спорангия, несущего споры, содержат воду. Вода находится в клеточных стенках в связанном состоянии. Когда она все же испаряется, создается значительное растягивающее усилие, так что наиболее тонкие клеточные стенки разрываются, а споры высыпаются из оболочек. Таким путем происходит, например, высвобождение спор мужского папоротника и папоротника-многоножки.
Эти движения, механика которых уже подробно рассмотрена, широко распространены в мире растений. Речь идет о механизмах набухания и сжимания при высыхании, действие которых можно показать на нескольких простых примерах. Если вы склеите две бумажные полоски, направление волокон в которых будет взаимно перпендикулярно, то при увлажнении или при высыхании они изогнутся. Конечно, это происходит потому, что один из слоев удлиняется больше, чем другой. Если же будут склеены бумажные полоски с перпендикулярно и косо расположенными волокнами, то при набухании или высыхании возникнут скручивания.
В тех случаях, когда изменения положений плодов, соплодий, других частей растений или целых растений приводят при высыхании к их открыванию, а при набухании - к закрыванию, говорят о ксерохастических движениях, или ксерохазиях. Противоположные явления называют гигрохастическими, или гигрохазиями. Эти термины происходят от греческих слов: "ксерос" - сухой, "хазис" - щель, трещина, а "гигрос" - влажный.
Исключительно разнообразны гигроскопические механизмы открывания и закрывания плодов, разбрасывающих семена. К числу тех, которые открываются при высыхании, относятся бобы растений семейства бобовых, например фасоль (Phaseolus) и горох (Pisum). Боб возникает из одного плодолистика и вскрывается как по брюшному шву, так и по средней жилке ("спинному шву"). Околоплодник состоит в основном из двух слоев, причем волокна одного перекрещиваются с волокнами другого, но и те и другие косо расположены по отношению к продольной оси плода. Противодействующей тканью служит наружный эпидермис, образованный клетками с толстыми оболочками. Когда высыхание достигает определенного предела, плоды внезапно растрескиваются. Происходящее при этом винтообразное скручивание половин околоплодника обеспечивает разбрасывание семян. Ксерохастически вскрываются также листовки морозника черного (Неllеbоrus nigеr), пиона (Раеоnia officinalis), коробочки львиного зева (Antirrhinum) и гвоздики (Dianthus), a также вскрывающиеся плоды других растений.
Напротив, гигрохастическими движениями обусловлено вскрывание коробочек очитка едкого (Sedum асre) (Плоды очитка едкого - листовки), видов вероники (Veronica) и многих других растений, разбрасывающих семена. Североафриканское растение (Anastatica hierochuntica), известное под названием "иерихонская роза", гигрохастично целиком.
Отмершие ветви этого представителя семейства крестоцветных при высыхании закручиваются внутрь, а при увлажнении широко разворачиваются в стороны.
Можно также назвать и невскрывающиеся плоды, способные к гигроскопическим движениям: дробные плоды аистника (Erodium) и герани (Geranium), а также зерновки многих злаков. Микрофибриллы в мерикарпиях (частях) дробных плодов видов Erodium расположены так, что при высыхании мерикарпий штопорообразно закручивается и укорачивается, а при высыхании снова выпрямляется.
В результате неоднократных подсыханий и увлажнений эти мерикарпий могут "ввинчиваться" в почву, а движениям в обратном направлении мешают широко растопыривающиеся при высыхании волоски.
Отделяющиеся части плодов Geranium, как и Erodium, сначала бывают сросшимися с центральной колонкой. Когда они при высыхании отрываются от нее, то резко закручиваются, а семена из этих односеменных мерикарпиев выбрасываются. Расстояния, на которые при этом семена отлетают, могут быть значительными, как и у растений, разбрасывающих их с помощью тургорных механизмов.
Из сказанного очевидно, что для мира растений характерно большое разнообразие способов движения.
Все имеющиеся данные подтверждают правоту Ч. Дарвина: "В настоящий момент мы знаем, что движение происходит постоянно и что только его размах или направление или то и другое вместе должны видоизменяться для пользы растения соответственно внутренним и внешним стимулам".
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. азящие растения. Движения растений // Соч. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. Т. 8. С. 35-152, 153-524.
2. вижения у растений. М.: Знание, 1987. 176 с.
3. Полевой растений. М.: Высш. шк., 1989. 464 с.
4. вижение протоплазмы. М.: Изд-во иностр. лит., 1962. 306 с.
5. Васильев как архитектурное чудо. Часть 1. Живые нити // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 2. С. 36-43.
6. Полевой ауксина в системах регуляции у растений // 44-е Тимирязевское чтение. Л.: Наука, 1986. 80 с.
7. , Саламатова функций в растительном мире. Л.: Изд-во ЛГУ, 1985. С. 188-200.
