Период индивидуального развития растений

Индивидуальное развитие растений

Процесс развития растений, как и рост, относится к числу важнейших проявлений жизни. Под развити­ем растений понимают качественные изменения струк­тур и функций, возникающие в процесс е онтогенеза. Жизненный цикл растения начинается с первого де­ления зиготы и продолжается до полного отмирания достигшего предельного возраста организма.

Процесс индивидуального развития древесных растений сложен и длителен, поэтому его изучение относится к одной из самых запутанных проблем фи­зиологии. Рост и развитие дерева изначально связаны с избирательной активностью определенных генов, с их экспрессией, контролируемой гормонами. Эти гены находятся в эмбриональных клетках и до определен­ного срока неактивны.

На рост и развитие древесных растений огромное влияние оказывают как внутренние условия (количе­ство и качество метаболитов, фитогормонов, ингибито­ров, фитохромов и др.), так и внешние (температура, влага, свет, аэрация и плодородие почвы).

По ходу онтогенеза важнейшие физиологические процессы меняются, иногда существенно, как и реак­ция деревьев на ведущие факторы внешней среды. В связи с этим отмечаются довольно отчетливые пос­ледовательные этапы развития древесных пород, которые характеризуются специфическими функцио­нальными, структурными и экологическими признака­ми. Выяснение основных процессов и условий внешней среды при прохождении индивидуального развития древесных растений имеет не только теоретическое, но и важное практическое значение, в частности:

• для разработки лесохозяйственных мероприя­тий, направленных на ускоренное выращивание поса­дочного материала;
• улучшение естественного и искусственного во­зобновления леса, роста молодняков;
• формирование лесных экосистем в целом;
• принятие решения о рубках главного пользова­ния.

Этапы индивидуального развития древесных рас­тений представляют собой генетически детерминиро­ванные качественные изменения функций и процес­сов новообразования элементов структуры при про­хождении ими жизненного цикла, начиная с первого деления зиготы и кончая полным отмиранием дерева, достигшего преклонного возраста.

Онтогенез древесных растений делят на восемь этапов с указанием для каждого наиболее характерных процессов и условий среды, определяющих их опти­мальное протекание (таблица).

На первом эмбриональном этапе развития дерева, продолжающемся от момента двойного оплодотворения яйцеклетки до начала прорастания зародыша, наиболее важными процессами являются рост пыль­цевой трубки, развитие эндосперма и проводящей системы зародыша. Рост пыльцевой трубки тесно свя­зан с наличием необходимого пластического материа­ла столбика и специфических веществ в нем, опреде­ляющих направление трубки (хемотропизм). Важную роль в этом процессе играет наличие в тканях столби­ка и семяпочки достаточного количества бора, кальция и других минеральных элементов. При формировании зародыша резко активируется общий обмен веществ: нуклеиновый, белковый, углеводный, липидный и т. п.

В самом процессе половой дифференциации, в особенности хвойных растений, важное значение при­дается физиологически активным веществам. Доказано, что появление мужских цветочных примордий связано с высоким содержанием гиббереллинов, а женс­ких с низким их содержанием, но высоким — аукси­нов. Отсюда возникла возможность регулировать цветение древесных растений за счет введения экзоген­ных стимуляторов роста и использования бора и каль­ция. Существенное значение на данном этапе имеет и фотопериод.

Источник

Индивидуальное развитие растений

Жизнь любого организма начинается от образования зиготы и продолжается до смерти. В это время живой организм растет, развивается, стареет.

Начало индивидуального развития

Последовательные изменения организма называют индивидуальным развитием. Период индивидуального развития от образования зиготы до формирования семени называется зародышевым. Зародыш — это зачаток нового растения. Он находится в семени и состоит в основном из образовательной ткани. Питание зародыша обеспечивает эндосперм или семядоли. Семенная кожура защищает его от высыхания и неблагоприятных воздействий внешней среды.

Зародыш имеет одну (в семени пшеницы) или две (в семени фасоли) семядоли, зародышевый корешок, зародышевый стебелек и почечку с зародышевыми листочками. Таким образом, зародыш обладает теми же вегетативными органами, что и взрослое растение.

Развитие после образования семени

После зародышевого периода начинается прорастание семени, наступает период юности. Много недель, месяцев и даже лет семя может пребывать в покое. Только в особых условиях, при наличии влаги, тепла и воздуха оно оживает и трогается в рост. Прорастая, семя поглощает воду. Запасные питательные вещества растворяются в ней и расходуются на питание зародыша. Клетки образовательной ткани делятся, и семенная кожура разрывается.

Первым из семени выходит зародышевый корешок. Он укрепляет молодое растение в почве и начинает самостоятельно всасывать воду и минеральные вещества. Затем вытягивается стебелек и выносит на поверхность земли семядоли и почечку. Вышедшие на поверхность семядоли через какое-то время сморщиваются и опадают. У некоторых растений (например, у гороха) семядоли остаются в почве. Из зародышевой почечки развивается побег.

В ходе дальнейшего развития увеличиваются размеры растения, формируются ткани и вегетативные органы, закладываются органы размножения. В первые 5—10 лет деревья растут очень медленно. Затем корневая система развивается, дерево набирает силу, каждый год побеги прирастают на 30—50 см.

С первого цветения начинается период зрелости. Происходит усиленный рост цветочных почек, формируются цветки, образуются плоды и семена. У многолетних растений это самый долгий период жизни. Последний период индивидуального развития — период старости. Он характеризуется прекращением плодоношения и наступлением естественной смерти. Однолетние и двулетние растения погибают после единственного цветения и плодоношения.

Продолжительность индивидуального развития у растений различна: от одного года (укроп, горох) до двух лет (морковь, свекла), до десятков лет (многолетние травы, кустарники. Многие деревья живут несколько сотен лет. Самые долговечные из растений на территории России — дуб (до 1000 лет) и каштан (до 2000 лет).

Источник

4. Этапы онтогенеза высших растений

Онтогенезом называют индивидуальное развитие организма от зиготы или вегетативного зачатка до естественной смерти. В ходе онтогенеза реализуется наследственная информация организма – его генотип – в конкретных условиях окружающей среды, в результате чего формируется фенотип, то есть совокупность всех признаков и свойств данного индивидуального организма. Онтогенез включает в себя все жизненные процессы и продол­жается у разных растений от 10—14 дней до 3—5 тыс. лет. По про­должительности жизни растения делят на эфемеры, однолетние, двулетние и многолетние (секвойи — до 5 тыс. лет).

Независимо от продолжительности жизни все растения можно разделить на две группы: моно- и поликарпические. Монокарпическими (греч. mono — один, karpos — плод) называ­ются растения, цветущие и плодоносящие один раз в своей жизни (эфемеры, однолетние растения, дву­летние растения (мокровь, свекла) и некоторые многолетние, на­пример мексиканские агавы, бамбук) Наступление плодоношения у таких организмов приводит к их быстро­му старению и отмиранию. Поликарпические расте­ния — это растения, плодоносящие много раз в жизни.

Онтогенез дискретен, т. е. его можно разделить на отдельные этапы, проходящие последователь­но один за другим. В онтогенезе цветковых растений выделяют 5 этапов: эмбриональный, ювенильный (молодости), зрелости, раз­множения (генеративный) и старости (сенильный).

1.Эмбриональный этап — это период образования зародыша и семени, который начинается со слияния яйцеклетки и спермия и образования зиготы на материнском растении. Зародыш состоит из меристематических тканей и питается гетеротрофно, т. е. за счет питательных веществ, поступающих из материнского растения. У цветковых растений зигота делится поперек, образуя материнскую клетку суспензора (нижняя клетка) и будущий проэмбрио (верхняя клетка). В суспензорной части образуется подвесок, продвигающий зародыш вглубь эндосперма. На стадии глобулы зародыш имеет шаровидную форму. Далее у двудольных синхронно растут две семядоли, что приводит к стадии сердечка, а затем торпедо. У некоторых растений на эмбриональной стадии формируются уникальные органы (например, щиток, колеоптиль или гаустория). Эмбриональный этап заканчивается полным формированием семян и переходом их в состояние покоя.

2. Ювенильный этап (или молодость) — это период от прорастания семени до начала заложения первых цветков. Прорастание семени происходит при наступлении благоприятных условий после перио­да покоя. Оно является возобновлением роста в результате поступ­ления в семя воды и его набухания. Содержащиеся в семени фер­менты активизируются, а также синтезируются новые ферменты. В процессе своего формирования проросток постепенно пе­реходит с гетеротрофного на автотрофное питание.

Для ювенильных растений характерна максимальная актив­ность всех физиологических функций, поэтому растения в это вре­мя обладают минимальной устойчивостью. У молодых растений большая способность к корнеобразованию: черенки, срезанные в этот период онтогенеза, легко укореняются, что с давних пор ис­пользуется в садоводстве и лесоводстве. На этом этапе у растения образуются только вегетативные органы: листья, стебли, корни.

3. Зрелость — период формирования репродуктивных органов расте­ния от заложения первого цветка до первого оплодотворения. Зало­жение цветков тормозит рост вегетативных органов.

В определенный этап онтогенеза верхушечная меристема побега начинает вместо листьев, междоузлий формировать цветки или со­цветия. Однако она должна быть индуцирована для перехода к ге­неративному развитию. Внешними индукторами этого процесса являются температура, свет, продолжительность дня и ночи, вода, элементы минерального питания.

У некоторых растений способность к заложению цветков, т. е. переход к этапу зрелости, появляется лишь после действия на них пониженных температур в течение определенного времени. Уже в старину люди знали, что злаки делятся на двулетние и однолетние.

Однолетние злаки колосятся в первый год и называются яровыми, а двулетние — только после перезимовки и называются озимыми.

Свойство озимых однолетних и двулетних растений ускорять переход к заложению цветков после действия на них пониженных температур в течение определенного времени назвали яровизацией. Продолжительность периода охлаждения и эффективные тем­пературы зависят от вида и даже разновидности растений. У боль­шинства растений этот период составляет 1—3 мес, у других— от нескольких дней до двух недель. Для сельдерея, хризантемы, плеве­ла многолетнего, гравилата и левкоя достаточно 1 —2-дневного ох­лаждения.

В зависимости от реакции на длину дня, растения делятся на короткодневные, переходящие к цветению только тогда, когда день короче ночи (день составляет 8—12 ч в сут) — рис, кукуруза, просо, соя, сахарный тростник, хлопчатник, сорго; длиннодневные ( день не менее 16—18 ч/сут) — пщеница, ячмень, овес, горчица, свекла, лен, шпинат, клевер,укроп; растения, нуждающиеся в чередовании разных фотопериодов, а также нейтральные по отношению к длине дня (гречиха, горох, фасоль, томаты).

Продолжительность дня или ночи (фотопериод) воспринимает листовая пла­стинка. Основную роль в восприятии фотопериода играет фитохром, а изме­нения, в результате которых начинается заложение цветков, проис­ходят в меристеме — ближайшей к листу точке роста.

Длинно- или короткодневность растений зависит от географиче­ского происхождения вида или сорта. Длиннодневность выработалась у растений в связи с пере­зимовкой, короткодневность — в связи с периодическими засухами или тропическими ливнями. Длиннодневные растения распространены, в основном, в умеренных и приполярных широтах, короткодневные – в субтропиках.

Источник