Развитие растений

Развитие (онтогенез) растений – это процесс качественных изменений в организме. Термин онтогенез был введен Э. Геккелем в 1866 г. При онтогенезе идут глубокие и закономерные изменения строения и физиологических свойств у растений, возникают качественно новые особенности организма, что и составляет сущность биологического развития.

Началом онтогенеза считается оплодотворенная яйцеклетка (зигота). Конец - это отмирание растения. Онтогенез - это жизнь растительного организма в период от «семени до семени». В зависимости от характера, биологических свойств растения различают большой онтогенез и малый. Большой онтогенез, иначе большой жизненный цикл определяют промежутком от зиготы до отмирания растения. Малый онтогенез, иначе малый жизненный цикл - это период от зиготы до плодоношения, от семени до семени. У однолетних растений выражен один малый жизненный цикл. У многолетних, особенно заметно у плодовых деревьев, большой жизненный цикл представляет собой сочетание многочисленных малых циклов развития.

Характерной особенностью процесса развития растений является его стадийность, ступенчатость. Стадийность является объективным законом и свойственна всем без исключения растениям. Для нормального развития растений важно чтобы в растительном организме нормально протекали две наиболее изученные стадии развития: стадия яровизации и световая стадия. При этом отмечается необходимый комплекс внешних факторов для яровизации растений:

1. Растения должны находиться в стадии проростков (наклюнувшиеся семена злаковых, проросший картофель);
2. Наличие воды;
3. Нормальная аэрация;
4. Температура для озимых культур – 0 - 5^о С, для яровых - 20 -25^о С;
5. Свет не обязателен.

Длительность этой стадии устанавливается экспериментально, а в сельском хозяйстве (полеводстве) это результат многовекового опыта народа, воплощенного в агротехнические мероприятия (сроки посева и характер предпосевной обработки).

В агролабораториях ведется контроль за качеством яровизации новых культур. При яровизации происходят качественные изменения в цитоплазме меристематических клеток точек роста стебля. Эти биохимические изменения можно обнаружить гистохимическим методом М.А. Басарской. Он заключается в том, что тонкий срез, сделанный через точку роста, обрабатывается 5%-ым раствором желтой кровяной соли. При полном прохождении стадии яровизации срез окрашивается в синий цвет. Частичное окрашивание свидетельствует о незаконченном процессе яровизации. Срез точки роста не яровизированных растений окрашивается в зеленый цвет.

Необходимым комплексом внешних факторов для нормального протекания световой стадии является следующее:

1. Растения должны находиться в стадии зеленых проростков;

2. Оптимальная температура для роста (25-30^о С);

3. Наличие воды;

4. Нормальная аэрация;

5. Обязательное воздействие света короткого или длинного дня.

То, что нужен свет специфического характера было обнаружено в 1920 г. американскими учеными Гарнером и Аллардом. Они заметили, что соя и табак зацветают при укороченном световом дне. Это явление они назвали фотопериодизмом. Русский ученый Чайлахян в эксперименте доказал, что фотопериодическая реакция улавливается листом. Лучше всего изучена фотопериодическая регуляция образования цветков.

Выше перечисленные стадии последовательны и необратимы. Например, без процесса яровизации многие растения не способны к цветению и плодоношению (свекла, репа, озимые злаки). Южные культуры требуют воздействия короткого светового дня, иначе они будут бурно расти, давать большую вегетативную массу, но не образуют цветков и не плодоносят.

Физиологические этапы стадийного развития растения сопровождаются морфологическими изменениями, возрастными периодами, то есть этапами онтогенеза:

I - Латентный – покоящиеся семена.

II - Виргинильный – от семени до цветения. Он включает:

1. Стадию всходов (проростки).

2. Ювенильный этап (взрослые, но не цветущие растения).

III. Генеративный – период цветения.

IV - Сенильный (старческий) – отцветание.

Продолжительность индивидуальной жизни растения различна. Наибольшей долговечностью обладают австралийские макрозамии (вид саговниковых). Они живут до 12-15 тыс. лет. Э.Геккелем в 1866 г. был введен термин филогенез - историческое развитие организмов. Он же обратил внимание на то, что в процессе индивидуального развития организма имеет место повторение некоторых этапов филогенеза. Научные объяснения этому явлению впервые дал Ч.Дарвин (1859 г.), а Э.Геккель придал этим явлениям форму биогенетического закона. В основе биогенетического закона лежит индивидуальное развитие особи (онтогенез) в котором наблюдается короткое и быстрое повторение ряда этапов эволюции вида (филогенез). Филогенез помогает выяснить родственные связи между организмами, преемственность организмов, он способствует построению филогенетических систем и родословных. В растительном мире можно найти ряд примеров проявления биогенетического закона. Так, протонема мха, образующаяся при прорастании споры, напоминает нитчатую водоросль и может свидетельствовать о том, что предками мхов вероятнее всего были зеленые водоросли. Биогенетический закон способствует выяснению хода исторического развития организмов.