Modul în care plantele răspund la lumină, atingere și alte stimuli

Plante, la fel ca animalele și alte organisme, trebuie să se adapteze mediilor lor în continuă schimbare. In timp ce animale sunt capabili să se mute dintr-un loc în altul atunci când condițiile de mediu devin nefavorabile, plantele nu sunt capabile să facă același lucru. Fiind sesile (nu se pot mișca), plantele trebuie să găsească alte modalități de a trata condițiile de mediu nefavorabile. Tropisme vegetale sunt mecanisme prin care plantele se adaptează la schimbările de mediu. Un tropism este o creștere spre sau departe de un stimul. Stimulii obișnuiți care influențează creșterea plantelor includ lumina, gravitația, apa și atingerea. Tropismele vegetale diferă de alte mișcări generate de stimul, cum ar fi mișcări nastice, în sensul că direcția răspunsului depinde de direcția stimulului. Mișcări nastice, cum ar fi mișcarea frunzelor în plante carnivore, sunt inițiate de un stimul, dar direcția stimulului nu este un factor în răspuns.

Tropismele vegetale sunt rezultatul creștere diferențială

Fototropism este creșterea direcțională a unui organism ca răspuns la lumină. Creșterea spre lumină sau tropismul pozitiv este demonstrată în multe plante vasculare, cum ar fi angiosperme, gimnosperme și ferigi. Tulpinile din aceste plante prezintă fototropism pozitiv și cresc în direcția unei surse de lumină. fotoreceptorii în celule vegetale detectează lumina, iar hormonii plantelor, cum ar fi auxinele, sunt direcționate către partea tulpinii care este mai departe de lumină. Acumularea de auxine pe partea umbrită a tulpinii face ca celulele din această zonă să se alungească într-un ritm mai mare decât cele de partea opusă a tulpinii. Ca urmare, tulpina se curbe în direcția depărtată de partea auxinelor acumulate și spre direcția luminii. Tulpinile plantelor și frunze demonstra fototropism pozitivîn timp ce rădăcinile (influențate mai ales de gravitație) tind să se arate fototropism negativ. De cand fotosinteză organele conducătoare, cunoscute sub numele de cloroplaste, sunt cele mai concentrate în frunze, este important ca aceste structuri să aibă acces la lumina soarelui. În schimb, rădăcinile funcționează pentru a absorbi apa și substanțele nutritive minerale, care sunt mai probabil să fie obținute sub pământ. Răspunsul unei plante la lumină ajută la asigurarea obținerii resurselor de păstrare a vieții.

Heliotropism este un tip de fototropism în care anumite structuri vegetale, de obicei tulpini și flori, urmează calea soarelui de la est la vest, în timp ce se deplasează pe cer. Unele plante helotrope sunt, de asemenea, capabile să-și întoarcă florile înapoi spre est în timpul nopții pentru a se asigura că se orientează către direcția soarelui când răsare. Această abilitate de a urmări mișcarea soarelui este observată la plantele tinere de floarea soarelui. Pe măsură ce devin mature, aceste plante își pierd capacitatea heliotropă și rămân într-o poziție orientată spre est. Heliotropismul promovează creșterea plantelor și crește temperatura florilor orientate spre est. Acest lucru face ca plantele heliotrope să fie mai atractive pentru polenizatori.

Thigmotropism descrie creșterea plantelor ca răspuns la atingere sau contact cu un obiect solid. Thigmostropismul pozitiv este demonstrat prin plantele sau vița de vie care au structuri specializate numite cârceii. Un tendril este un apendice asemănător unui fir folosit pentru înfrățirea în jurul structurilor solide. O frunză de plantă modificată, tulpină sau pețiol poate fi un tendril. Când o tendrilă crește, o face într-un model rotativ. Vârful se îndoaie în diverse direcții formând spirale și cercuri neregulate. Mișcarea tendrilului în creștere apare aproape ca și cum planta caută un contact. Când tendila intră în contact cu un obiect, sunt stimulate celulele epidermice senzoriale de pe suprafața tendrilului. Aceste celule semnalează tendrilul să se bobineze în jurul obiectului.

Înfășurarea tendrilelor este un rezultat al creșterii diferențiale, deoarece celulele care nu intră în contact cu stimulul alungesc mai repede decât celulele care fac contact cu stimulul. Ca și în cazul fototropismului, auxinele sunt implicate în creșterea diferențială a tendrilelor. O concentrație mai mare de hormon se acumulează pe partea tendrilă care nu este în contact cu obiectul. Înfrățirea tendrilului fixează planta de obiectul oferind suport pentru plantă. Activitatea plantelor alpiniste asigură o mai bună expunere la lumină pentru fotosinteză și, de asemenea, crește vizibilitatea florilor lor polenizatori.

În timp ce tendrilele demonstrează thimmotropism pozitiv, rădăcinile pot apărea thigmotropism negativ câteodată. Pe măsură ce rădăcinile se extind în pământ, acestea cresc adesea în direcția departe de un obiect. Creșterea rădăcinilor este influențată în principal de gravitație, iar rădăcinile tind să crească sub pământ și departe de suprafață. Atunci când rădăcinile iau contact cu un obiect, acestea își schimbă adesea direcția în jos ca răspuns la stimulul de contact. Evitarea obiectelor permite rădăcinilor să crească fără obstacole prin sol și crește șansele lor de a obține nutrienți.

Gravitropism sau geotropism este creșterea ca răspuns la gravitație. Gravitropismul este foarte important la plante, deoarece direcționează creșterea rădăcinilor către atragerea gravitației (gravitropism pozitiv) și creșterea tulpinilor în direcția opusă (gravitropism negativ). Orientarea sistemului de rădăcină și de rădăcină a unei plante către gravitație poate fi observată în etapele de germinare la un răsad. Pe măsură ce rădăcina embrionară iese din sămânță, ea crește în jos în direcția gravitației. Dacă semințele sunt întoarse în așa fel încât rădăcina să fie îndreptată în sus de sol, rădăcina se va curba și se va reorienta înapoi spre direcția de tragere gravitațională. În schimb, în ​​curs de dezvoltare se orientează împotriva gravitației pentru o creștere ascendentă.

Capacul rădăcinii este ceea ce orientează vârful rădăcinii spre atragerea gravitației. Se numesc celule specializate în capacul rădăcinii statocytes se crede că sunt responsabili pentru detectarea gravitației. Statocitele se găsesc și în tulpinile plantelor și conțin organite denumit amiloplaste. amiloplaste funcționează ca depozite de amidon. Boabele dense de amidon determină sedimentarea amiloplastelor în rădăcinile plantelor ca răspuns la gravitație. Sedimentarea amiloplastului induce capacul rădăcinii să trimită semnale către o zonă a rădăcinii numită zona de alungire. Celulele din zona de alungire sunt responsabile de creșterea rădăcinilor. Activitatea în această zonă duce la creștere diferențială și curbură în rădăcina direcționând creșterea în jos spre gravitație. În cazul în care o rădăcină este deplasată astfel încât să modifice orientarea statocitelor, amiloplastele se vor reinstala în punctul cel mai jos al celulelor. Modificările de poziție a amiloplastelor sunt sesizate de statocite, care semnalează zona de alungire a rădăcinii pentru a ajusta direcția de curbură.

Auxinele joacă, de asemenea, un rol în creșterea direcțională a plantelor ca răspuns la gravitație. Acumularea de auxine în rădăcini încetinește creșterea. Dacă o plantă este așezată orizontal pe partea sa, fără expunere la lumină, se vor acumula auxine partea inferioară a rădăcinilor rezultând o creștere mai lentă pe acea parte și curbura descendentă a rădăcină. În aceleași condiții, tulpina plantei va expune gravitropism negativ. Gravitatea va determina acumularea de auxine pe partea inferioară a tulpinii, ceea ce va induce celulele din acea parte să se alungească într-un ritm mai rapid decât celulele din partea opusă. Drept urmare, tragerea se va îndoi în sus.

Hydrotropism este o creștere direcțională ca răspuns la concentrațiile de apă. Acest tropism este important la plante pentru protecția împotriva condițiilor de secetă prin hidrotropism pozitiv și împotriva suprasaturației apei prin hidrotropism negativ. Este deosebit de important pentru plantele aride biomurilor pentru a putea răspunde la concentrațiile de apă. Gradienții de umiditate sunt sesizați în rădăcinile plantelor. celulele din partea rădăcinii cel mai aproape de sursa de apă se înregistrează o creștere mai lentă decât cele din partea opusă. Hormonul vegetal acidul abscisic (ABA) joacă un rol important în inducerea creșterii diferențiale în zona de alungire a rădăcinii. Această creștere diferențială face ca rădăcinile să crească spre direcția apei.

Înainte ca rădăcinile plantelor să poată prezenta hidrotropism, trebuie să-și depășească tendințele gravitrofice. Aceasta înseamnă că rădăcinile trebuie să devină mai puțin sensibile la gravitație. Studiile efectuate asupra interacțiunii dintre gravitropism și hidrotropism la plante indică faptul că expunerea la un gradient de apă sau lipsa apei poate induce rădăcinile să prezinte hidrotropism gravitropism. În aceste condiții, amiloplastele din statocitele radiculare scad în număr. Mai puține amiloplaste înseamnă că rădăcinile nu sunt la fel de influențate de sedimentarea amiloplastului. Reducerea amiloplastului în capacele rădăcinii ajută la rădăcinile să depășească atracția de greutate și să se miște ca răspuns la umiditate. Rădăcinile din solul bine hidratat au mai multe amiloplaste în capacele radiculare și au un răspuns mult mai mare la gravitație decât la apă.

Alte două tipuri de tropisme vegetale includ termotropismul și chimiotropismul. Thermotropism este creșterea sau mișcarea ca răspuns la schimbările de căldură sau temperatură, în timp ce chemotropism este creșterea ca răspuns la substanțe chimice. Rădăcinile plantelor pot prezenta termotropism pozitiv într-un interval de temperatură și termotropism negativ într-un alt interval de temperatură.

Rădăcinile plantelor sunt de asemenea organe chimiotrope, deoarece pot răspunde pozitiv sau negativ la prezența anumitor substanțe chimice în sol. Chimiotropismul rădăcinii ajută o plantă să acceseze solul bogat în nutrienți pentru a spori dezvoltarea și dezvoltarea. Polenizarea la plantele cu flori este un alt exemplu de chimiotropism pozitiv. Când un polen bobul aterizează pe structura reproducătoare feminină numită stigmată, boabele de polen germinează formând un tub de polen. Creșterea tubului de polen este direcționată spre ovar prin eliberarea de semnale chimice din ovar.