Что заставляет растения расти? Знаете ли вы как растут некоторые растения? Мы вам покажем Как выращивать растения? От опыления к опылению: Жизненный цикл

Есть растения, которые навсегда останутся низкими, как трава, а есть такие, которые за несколько лет становятся настоящими великанами. Их огромные стволы человек превращает в древесину, которую использует в разных целях. Большие деревья валят с помощью бензопилы. Бедные деревья! Люди с лёгкостью рубят их, а ведь чтобы дерево выросло большим и высоким, должно пройти очень много лет.

Вьющиеся стебли

Если стебель растения гибкий и тонкий, ему не хватает сил держаться прямо. В этом случае ему создают опору - рядом с ним в землю втыкают палочку, вокруг которой растение будет обвиваться. Так ведёт себя росток фасоли, который тянется к свету.

Растения используются не только для еды. Из стволов деревьев делают древесину, целлюлозную массу для изготовления бумаги, текстильное волокно. Зелёный мир позволяет человеку получать множество натуральных ароматизаторов и химических веществ для промышленности.

Возраст деревьев

«Лазающие» стебли

Некоторые растения со слабым стеблем, как, например, плющ, научились цепляться за окружающие предметы. Они прилипают к различным поверхностям своими маленькими «пальчиками», которые на кончиках имеют очень клейкие маленькие присоски.

Враги

Так как корни растений являются хранилищем питательных веществ, многие насекомые, птицы и животные хотят ими полакомиться. Это враги растений. Самые главные подземные вредители - кроты, которые, роя свои подземные ходы, повреждают корни растений.

Ботаника Начало

Как растут растения?Удивительно, но в общем жизнь растений очень похожа на то, как растут люди. Все, вплоть до для многих видов растений.

• От опыления к опылению — жизненный цикл растения

Как растения растут. Как это может быть изменено

Подобно тому, как люди имеют существенные потребности для выживания, все растения требуют несколько основных элементов, чтобы расти и процветать, в том числе …

• Минеральные вещества из почвы (чем более богата питательными веществами почва, тем лучше растение будет расти)
• Воздух (диоксид углерода, водород и кислород)
• Солнечный свет
• Правильная температура почвы
• Правильная температура воздуха

Сколько растению нужно каждого элемента изначально зависит от исходной среды обитания растения. Например, растения тропического леса, которое требует постоянно влажных и теплых условий могли бы, очевидно, не выжить в пустыне.

Но по человеческому желанию, способность растения, не должна полностью зависеть от природы. Органические фермеры, садоводы, ученые и исследователи «изменили» характеристики многих необходимых растений для того, чтобы дать им возможность развиваться и в других средах.

Продолжая пример растений тропического леса, если фермер замечает, что одну растению для урожая не нужно столь много воды, чтобы расти и плодоносить, он может начать перекрестно опылять это растение с другим растением с необходимыми качествами, в попытке начать новую «линию» (так называемую «разновидность») для создания более устойчивых растений тропических лесов. С течением времени и постоянного перекрестного опыления все больше и больше становится толерантных растений, таким образом растения тропического леса могут «научиться» выживать в условиях, которые значительно отличаются от своих родных земель.

Это намеренное перекрестное опыление может применяться к любой характеристике растения … от резистентности (грубо говоря иммунитету растения,) цвета цветов, вкуса плодов и глубиной корневого слоя.

Теперь давайте перейдем к тому, что происходит внутри и между растениями. Что позволяет им расти, процветать и размножаться …

Как выращивать растения? От опыления к опылению: Жизненный цикл

Рискуем чрезмерного упростить, семь этапов цикла выращивания растений являются основными …

1. Опыление
2. Оплодотворение
3. Образование семян
4. Распространение семян
5. Прорастание
6. Продолжение роста
7. Опыление

1. Опыление

В то время как некоторые растения могут размножаться бесполым (например, посадить срезку корня или стволовую резку, и новое растение получится), большинство растений размножаются половым путем посредством опыления.

Во время опыления, пыльцевые зерна, несущие мужской спермы (гамет) переносятся насекомыми или животными в женской части растения, где гаметы вступают в контакт с женской яйцеклеткой. Это может происходить либо между двумя растениями (переопыления) или в пределах того же растения (самоопыление). Половые органы, размножающихся половым путем растений находится там, что мы обычно называем .

2. Оплодотворение

У некоторых видов растений, когда зерно пыльцы, содержащая гаметы вступает в контакт с женской частью цветка (пестиком), зерна пыльцы проходит по трубке вниз в попытке достичь яйцеклетку растения.

У некоторых растений, пыльца может проходить по трубке до 40 см! Когда это произойдет, гамета пройдет через пыльцевую трубку, достигнет яйцеклетки и произойдет оплодотворение яйцеклетку.

У других типов растений, женские части содержат водянистые жидкости, через которую жгутиконосная сперма проплывает путь к оплодотворению яйцеклеток.

3. Семя Формирование

Образование семян начинается внутри материнского растения или части растения. Затем оно продолжает свой рост внутри плода в некоторых типах растений (покрытосеменных) или в открытом на околоцветнике в других типах (голосеменные).

4. Распространение семян

После того, как плод растения созрел или плод раскрылся, его семена разносятся ветром, водой, животными или насекомых в то время, когда условия идеально подходят для семян растений, чтобы прорасти и расти.

5. Всхожесть

Прорастание происходит, когда растение прорастает из семени и начинает расти, производя его знакомые части, включая корни, стебли и листья.Прорастание происходит после того, как семя растения приземлилось на землю или было втоптано в землю или засыпана в окружающей среде (то есть почвой).

6. Продолжение роста

В отличие от стволовых клеток животных, которые могут только создавать новые типы клеток на ранних стадиях развития животного, растения всегда создает новые части, основанные на необходимости из специальной ткани, которая называется меристема. Меристемы бывают двух типов — один для корней и один для верхней части — и состоит из различных типов клеток, которые «сработают» в нужный момент (мы должны сказать, окажут действия на корень или стебель) ,

Процесс непрерывного роста растений стало возможным благодаря нескольким процессам, включая фотосинтез, передачу питательных веществ и транспирации (см наши Страницу для получения дополнительной информации об этих).

7. Опыление

После того, как растение выросло и стало зрелым, она производит свои собственные цветы для опыления и оплодотворения. Пусть круг жизни продолжается вечно!

Проблема «инвазийных», то есть заносных для данной области, видов растений занимает в последнее время не только ученых-экологов, но и широкую публику. Дело в том, что, оказавшись на новой территории, инвазийные виды нередко начинают размножаться чрезвычайно интенсивно, становятся доминантными в местных сообществах, а порой даже превращаются в злостные сорняки (см.: Invasive species). Изучение подобных растений показало, что в новых местах обитания у них происходит отбор на более высокую скорость роста. А возможным это становится за счет сокращения затрат на выработку защищенности от растительноядных животных.

Другое обстоятельство, возможно определяющее успех инвазийных видов растений, это ускорение круговорота азота — элемента, которого в почве часто не хватает. Предполагается, что стебли и листья быстро растущих вселенцев характеризуются несколько меньшим содержанием целлюлозы (клеточные стенки у них более тонкие). Они более мягкие и нежные. Органическое вещество таких растений после их отмирания быстрее разлагается грибами и бактериями. Соответственно, быстрее идут процессы нитрификации — превращения аммонийного азота в нитриты и нитраты, то есть в форму, пригодную для нового потребления растениями. К примеру, завезенный в Канаду из Европы клен платановидный Acer platanoides ускоряет процессы минерализации (разложения органического вещества в почве) и нитрификации по сравнению с аборигенным видом — кленом сахарным Acer saccharum .

Если заносные виды в новом месте растут быстрее, чем на родине, остается предполагать, что в их популяциях идет отбор на усиление свойств, отвечающих за быстрый рост. Но сразу возникает вопрос: за счет каких ресурсов это возможно и почему этого не наблюдается на родине? Специальное исследование на этот счет предприняла группа специалистов из Китая, США, Мексики и Индии. Объектом их изучения было растение (полукустарник) из семейства сложноцветных — агератина бубенчиковая (Ageratina adenophora ). Родом агератина из Мексики, но оттуда она широко расселилась по субтропическим районам других континентов, превратившись в типичный инвазийный вид.

Основанная часть работы проводилась в Тропическом ботаническом саду Китайской академии наук в местечке Сишуанбаньна (Xishuangbanna Tropical Botanical Garden) в юго-восточной части Китая (провинция Юньнань, 21°56" с.ш., 101°15" в.д.). Растения агератины, используемые в эксперименте, были получены из семян, собранных в трех районах произрастания: на родине в Мексике и в двух местностях, где растение является заносным, — в Индии и Китае. Исследователи старались создать представительные выборки из каждого места произрастания. В каждом случае семена собирали из пяти разных популяций, а в каждой популяции — от 15 растений, не растущих в непосредственной близости друг от друга. В лаборатории в Китае семена проращивали в стандартных условиях, а молодые, достигшие 10 см в высоту растения, высаживали на делянки в открытый грунт. Никаких удобрений и дополнительного полива не применяли. Периодически измеряли характеристики отдельных листьев с разных растений, а спустя 8 месяцев после прорастания в контролируемых лабораторных условиях при одной освещенности и разном содержании в воздухе СО 2 оценили скорость фотосинтеза, а также соотношение азота, идущего, непосредственно на фотосинтез, и откладываемого в клеточных стенках.

Результаты эксперименты подтвердили ожидания авторов. Доля азота, идущего на фотосинтез (то есть непосредственно на прирост массы растения), в растениях из районов инвазии (из Индии и Китая), была разной, но в обоих случаях значимо выше, чем у растений из мест исконного произрастания (из Мексики). Скорость фотосинтеза агератины из Китая и Индии была выше, чем у агератины из Мексики. Неудивительно, что растения из тех районов, где они являются инвазийными, получились более высокими и с более крупными листьями, хотя плотность тканей их листьев была значимо ниже. Подобный результат означает, что растения агератины в новых местах обитания вкладывают больше ресурсов непосредственно в рост, но происходит это за счет сокращения трат на формирование защитных структур.

Источники:
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 et al. Evolutionary tradeoffs for nitrogen allocation to photosynthesis versus cell walls in an invasive plant // PNAS . 2009. V. 106. P. 1853-1856 (вся статья в открытом доступе).

См. также:
1) А. М. Гиляров. Почему процветают виды-вселенцы? // 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) Европейский сорняк губит американские леса , «Элементы», 27.04.2006.

Алексей Гиляров

Рост у 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 рисунке ниже 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 деревьев, растущих в Северной Америки, может достигать 2000 тонн, а их высота более 100 метров (~330 футов). Возраст таких деревьев может насчитывать несколько тысяч лет.