Индивидуальное развитие, или онтогенез (от греческих слов «онтос» — «сущее» и «генезис» — «рождение», «происхождение»), охватывает все изменения жизнедеятельности и структуры растения — от его возникновения из оплодотворенной яйцеклетки, споры или вегетативной почки до естественного отмирания.
Продолжительность жизни растений различна. Растения-эфемеры, например, заканчивают свой жизненный цикл за 10–14 суток, а гигантские секвойи живут тысячелетиями. Большинство сельскохозяйственных культур относится к однолетним растениям. Многолетние растения среди них встречаются реже.
Независимо от продолжительности жизни все растения можно разделить на 2 группы: монокарпические, или плодоносящие один раз на протяжении жизни, и поликарпические — многократно плодоносящие. К монокарпическим относятся все однолетние растения, большинство двулетних, а также некоторые многолетние растения (агава, бамбук), которые живут много лет, но после однократного цветения и плодоношения отмирают. Большинство многолетних растений относятся к поликарпическим.
Развитие растений делят на 5 этапов: 1 — эмбриональный — от оплодотворения до прорастания зародыша; 2 — молодости — от прорастания семени до закладки цветочных органов, когда быстро увеличивается число и размеры вегетативных органов; 3 — зрелости — от момента закладки цветочных органов до оплодотворения; 4 — размножения — от оплодотворения до созревания семян; 5 — старости — от периода созревания семян до отмирания.
Поликарпические растения проходят этапы эмбриональный и молодости в течение нескольких лет; этапы зрелости и размножения наступают один раз, но осуществляются многократно; этап старости также продолжается несколько лет.
Переход от одного этапа к другому обусловливается внутренними причинами, которые определяются генетической программой организма.
Эта программа осуществляется с участием фитогормонов.
Условия среды могут ускорить или замедлить наступление определенных этапов развития (см. Фотопериодизм).
Применяя удобрения, полив, обрезку, регуляторы роста растений, можно влиять на темпы развития растений — ускорить переход их к цветению и плодоношению, замедлить старение и др.
В искусственных субстратах растения с первых же дней бесперебойно снабжаются достаточным количеством всех необходимых им питательных веществ в легко доступной форме, что не всегда имеет место в почве, где наличие питательных веществ до некоторой степени зависит от деятельности микроорганизмов. В силу указанных причин рост растений без почвы, особенно рассады, происходит значительно быстрее, чем при обычном способе выращивания. Считается, что рост в искусственной среде идет до 50% быстрее, чем в самой лучшей почве.
При использовании систем гидропоники для культивирования растений и выращивания рассады, были достигнуты следующие выводы: срок выращивания сокращается, количество работы по уходу уменьшается, вырастает здоровая, хорошо приживающаяся, даже в грунте, рассада. Быстрота роста рассады положительно сказывается и на сроке плодоношения.
К примеру, томаты созревают на две недели раньше. Высокая скорость роста растений в искусственных субстратах наблюдается и в других случаях. Английские садоводы получают в песке гвоздику I класса на 4 недели раньше, чем в почве. Орхидеи на питательном растворе зацветают на год раньше, чем при обычном выращивании во мху. Администрация французской фабрики цветов в Антибе считает, что беспочвенное выращивание роз дает более выгодный годовой оборот, так как растения быстрее развиваются.
Содержание
Источники
Рост и развитие растений
Рост растений Растения, как и все живые организмы, способны расти и развиваться. Но, в отличие от многих животных, растение растет всю свою жизнь. Посмотрите на старое, почти сухое дерево – весной на нем кое-где появляются молодые побеги, зеленые листья и его рост продолжается. Прекращается рост – растение умирает.
Рост – это увеличение размеров, объема и массы как целого организма, так и отдельных его частей. То есть рост – это количественные изменения в организме.
Он обусловлен делением и ростом клеток. Еще одна особенность растений – они растут на одном месте. Поэтому им необходим прирост всех частей, чтобы охватить максимальное жизненное пространство.
Рост растений может быть непрерывным и периодическим. При непрерывном росте, характерном для большинства наших однолетних растений и многих тропических видов, размеры организма или отдельных его частей увеличиваются постоянно.
При периодическом росте ростовые процессы чередуются с периодами покоя, когда рост растения временно прекращается. У растений холодного и умеренного климатов приостановка ростовых процессов связана с сокращением продолжительности светового периода суток и наступлением зимы.
Реакцию растений на продолжительность светового периода суток называют фотопериодизмом (от греч. фотос и периодос – чередование). От этой реакции зависит время наступления цветения и плодоношения растений. У тропических растений периодические приостановки роста обусловлены наступлением засушливого сезона.
Как вы помните, в зависимости от места расположения образовательной ткани различают верхушечный и вставочный типы роста органов. В толщину (поперечный рост) органы растут за счет боковой образовательной ткани (камбия).
Скорость и продолжительность роста регулируется фитогормонами, которые, перемещаясь по растению, ускоряют или тормозят рост определенных его участков. Это явление позволяет человеку управлять процессами роста растений. Вспомните, как, отщепив верхушку главного корня, можно усилить образование боковых и дополнительных корней. Вы также знаете, что обрезанием части ветвей кроны дерева можно добиться пробуждения и роста спящих почек. Эти методы часто используют в садоводстве и парковом хозяйстве, а удалением соцветий табака достигают усиления роста листьев, служащих сырьем для табачной промышленности.
Развитие растений. Мы часто говорим, что растение растет и развивается. Развитие растений тесно связано с их ростом, но это не одно и то же. Развитие – это качественные изменения, последовательно происходящие в организме и его отдельных частях на протяжении жизни. Примером развития служит образование цветка. Отдельные его части также растут, но в целом его появление – новое качественное состояние всего организма. Поэтому цветение – показатель определенного этапа развития растения.
Все преобразования, которые происходят в организме от момента образования зиготы до окончания жизни, называют индивидуальным развитием. В индивидуальном развитии семенных растений выделяют зародышевый и послезародышевый периоды. Зародышевый период начинается от образования зиготы и продолжается до момента прорастания семени, после чего наступает послезародышевый период. Он включает этапы проростка, молодости, зрелости и старости.
Этап проростка длится от момента прорастания до формирования первых зеленых листьев. В это время проросток питается за счет запасных питательных веществ семени.
Этап молодости – период жизни от появления первых зеленых листьев до начала цветения. В это время усиленно растут и формируются все вегетативные органы растения. Молодое растение, в отличие от проростка, питается за счет фотосинтеза.
Дальнейшее развитие одно–, дву– и многолетних растений происходит по–разному. Однолетние растения на протяжении года полностью завершают рост, цветут, образуют семена и плоды и отмирают. Время их молодости непродолжительно (укроп, горох, огурцы): уже через 30–40 дней после прорастания они образуют цветки и вскоре плодоносят. У двулетних растений (капусты, моркови) на первом году жизни развиваются только корни и листья. На следующий год они образуют цветоносный побег, семена и плоды и после этого отмирают.
Многолетние травы могут цвести и плодоносить на протяжении нескольких лет, но все их надземные части ежегодно отмирают (например, ландыш, пырей, хрен).
Деревянистые многолетние деревья и кустарники (например, яблоня, дуб, крыжовник, лесной орех, смородина) достигают своих максимальных размеров через десятки, а то и сотни лет, а первое цветение и плодоношение у них наступает только через год, иногда через несколько лет после прорастания. Они плодоносят на протяжении многих лет.
Этап зрелости длится от начала первого цветения до прекращения размножения с помощью семян. Со временем даже растения с продолжительным периодом жизни прекращают образование генеративных органов. Вы, наверное, замечали, как старые плодовые деревья цветут все реже и все реже образуют плоды. Новые побеги на них почти не возникают, старые – усыхают и отмирают. В стволах старых деревьев часто образуются отверстия – дупла. Это происходит в результате подгнивания и отмирания участков древесины.
Завершающий этап жизненного цикла растения – старение – длится от завершения последнего плодоношения до момента гибели организма.
Листаем страницы биологии:
Раздражимость и движения растений
Общая характеристика отдела голосеменные
Разнообразие хвойных растений
Роль голосеменных в природе и хозяйственной деятельности человека
Общая характеристика отдела покрытосеменные, или цветковые растения. Классы покрытосеменных
Семейство капустные (крестоцветные)
Семейство розовые
Семейство бобовые
Биология (содержание)
Особенности роста органов растения.
В стебле, корне и листе однодольных растений выделяют зону деления, где находятся клетки в эмбриональной фазе и зону интенсивного роста органа, где происходит растяжение клеток. В листе двудольных такого разделения на зоны нет, среди делящихся клеток есть растягивающиеся и дифференцирующиеся.
Стебли и корни растут верхушкой, а листья – основанием. Удлинение стеблей злаков происходит вследствие работы интеркалярных меристем, утолщение органов – вследствие деления латеральных меристем. У листьев рост ограниченный (через некоторое время прекращается), а у корней и стеблей – неограниченный (растут в течение всей жизни).
2. Особенности ростовых процессов.
Растительный организм – это сложная система, все органы которой находятся в тесной взаимосвязи. В результате этого рост одного органа оказывает влияние на рост другого. Такое взаимодействие называется ростовая корреляция. Различают стимулирующие и тормозящие корреляции. Например, корень стимулирует рост побега, наличие на стеблевых черенках листьев стимулирует корнеобразование. С другой стороны, образование цветков тормозит заложение и рост листьев, рост боковых побегов угнетает развитие плодов, верхушечный рост побега тормозит боковое ветвление – это примеры тормозящих корреляций. При удалении тормозящего органа рост угнетенного усиливается. На этом принципе основаны приемы пасынкования (удаление боковых побегов), пикировки (удаление верхушки корня), пенсировки (удаление верхушечной почки). Корреляции связаны с действием фитогормонов, питательных веществ и с полярностью.
Полярность – это специфическая ориентация структур и процессов в пространстве, обуславливающая морфологическую неодинаковость противоположных полюсов (верхушка/основание) оси растения или органа. Она определяет расположение органов в пространстве. Уже на стадии зародыша проявляется полярность – на одном конце (морфологически нижнем) развивается корешок, на другом (морфологически верхнем) – зачаток побега. Полярность листа заключается в отношении черешок–листовая пластинка. Полярность, так же как и корреляции, связана с транспортом фитогормонов.
Полярность наиболее легко обнаружить при регенерации. Регенерация – это восстановление утраченных или поврежденных частей или органов. Она проявляется благодаря тотипотентности клеток и является основным защитным механизмом растений и основой вегетативного размножения.
Для растений характерна периодичность роста – чередование периодов интенсивного роста и его замедления или полной остановки. Различают сезонную, суточную и возрастную периодичность. В 1872 году Ю.Сакс открыл закон, описывающий неравномерность роста – «закон большого периода роста» или «закон Сакса» – скорость роста увеличивается сначала медленно, потом все быстрее, достигает максимума, а затем постепенно уменьшается. Если построить график изменения параметров роста от времени, получится кривая роста, на которой выделяются 4 участка (см. рисунок).
 |
Рисунок. Кривая роста. 1 – фаза медленного роста (лагфаза), 2 – фаза ускоренного роста (логфаза), 3 – фаза замедленного роста, 4 – фаза стационарного состояния |
На начальной стадии происходят процессы, подготавливающие видимый рост. Этот период называется лагфазой. Затем следует фаза ускоренного роста (логфаза) «период большого роста», когда идет активный синтез гормонов и ассимиляция. Замедление роста в течение следующей фазы объясняется рядом внутренних и внешних факторов и генетически запрограммировано. Ростовые процессы приостанавливаются и растение переходит в фазу стационарного состояния, когда видимых процессов роста не наблюдается. На основании кривой Сакса проводят подкормки растений (1-2 фазы), а также обработки пестицидами.
Регулярно повторяющееся чередование периодов активного роста и его торможения определяют ритмичность роста. Различают суточную, сезонную и биологическую (физиологическую) ритмичность. Так, интенсивнее рост идет в дневное время, а ночью – замедляется; весной и летом растения растут, а осенью и зимой рост прекращается; также остановку роста вызывает наступление неблагоприятных условий – засуха, заморозки и др. Эта ритмичность связана с изменением внешних факторов среды – света, температуры, влажности – и называется экзогенной. Кроме того, в растении функционируют «биологические часы», наблюдается ритмичность синтетических процессов, активности ферментов и др. Это биологическая эндогенная ритмичность роста, закрепленная генетически и связанная с внутренними особенностями растения.
3. Зависимость роста от внешних факторов.
Наибольшее влияние на рост оказывают температура, свет, влажность среды, аэрация и условия минерального питания.
Температура. Для каждого растения характерны свои требования к температурному режиму. Различают теплолюбивые и холодостойкие растения. Для теплолюбивых минимальная температура для ростовых процессов составляет 10оС, оптимальная – 30–35 оС, максимальная – 45–50 оС. Для холодостойких, соответственно, минимальная температура 0–5оС, оптимальная – 25–30 оС, максимальная – 40–45 оС. На росте большинства растений положительно сказывается чередование температур в течение суток. Реакцию растений на смену дневных и ночных температур Ф. Вент (1948) назвал термопериодизмом. Для нормального формирования растений эта разница должна составлять 5–10оС. Понижение температуры ночью усиливает поглощение минеральных веществ из почвы, ускоряет рост корней и боковых побегов, за счет активации ферментов, расщепляющих крахмал до сахаров, что способствует усилению питания органов.
Светвыполняет субстратную и регуляторную функции. Субстратная роль заключается в том, что он является источником энергии для фотосинтеза – процесса, создающего строительный материал для роста клеток. С другой стороны, в темноте задерживается фаза дифференциации клеток и удлиняется фаза растяжения, т.е. рост идет интенсивнее, растения сильно вытягиваются, но при этом плохо ветвятся, формируют слабые стебли, имеют светлую окраску (недостаток хлорофилла). Такие растения называются этиолированными. В естественных условиях это явление наблюдается в загущенных посевах зерновых – в результате взаимного затенения растения вытягиваются и часто полегают. Регуляторная роль света также проявляется во влиянии на активность ферментов и гормонов. Большое влияние на рост имеет также спектральный состав света. Так, синие и фиолетовые лучи стимулируют деление клеток, но тормозят их растяжение; красные – растяжение; зеленые, как и темнота, вызывают этиоляцию. Красный свет тормозит образование боковых корней, но способствует накоплению крахмала; на синем свету хорошо формируются корнеплоды и синтезируются белки.
Влажность среды. Рост клеток возможен только при условии хорошего водоснабжения, водный дефицит вызывает загустевание цитоплазмы и замедление жизнедеятельности. В клетках преждевременно заканчивается растяжение, и в фазу дифференциации они вступают, не достигнув нормальных размеров. При этом формируются низкорослые растения. Сильнее всего вода влияет на рост корней: при недостатке влаги корни не растут, при избыточной – погибают от недостатка аэрации. Оптимальной для большинства растений является влажность почвы 60–80% полной влагоемкости. Рост стебля во влажном воздухе также ускоряется, а в сухом. Даже при достаточном водоснабжении корней – замедляется.
Аэрация и газовый состав среды. Рост сопряжен с большими затратами энергии, источником которой для растения является дыхание. А дыхание, в свою очередь, невозможно без кислорода.
Оптимальным является содержание кислорода в пределах 5–30%. Для роста корней оптимально содержание кислорода в почве 10–12%, при минимуму в 3–5%. Так как рост сопряжен также с фотосинтезом, то важным является и содержание углекислого газа. Повышение СО2 с 0,03% до 0,3% вызывает усиление фотосинтеза и стимулирует рост.
Минеральное питание. Для нормального роста растений необходимо сбалансированное питание минеральными веществами и, особенно, азотом. Тем не менее, избыточное внесение азотных удобрений стимулируя рост вегетативных органов, тормозит развитие генеративных. Более подробно этот вопрос освещен в разделе «Минеральное питание растений».
Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 2051;