Ріст і розвиток рослин: загальні відомості
В основі росту і розвитку цілого організму і окремої клітини лежить обмін речовин. В процесі життя кожного організму відбуваються постійні якісні і кількісні зміни, що перериваються лише періодами відносного спокою.
Необоротне кількісне збільшення структур, обсягу і маси живого тіла і його частин отримало назву зростання. Розвиток - це якісні зміни організму і його складових. Ріст і розвиток тісно пов'язані між собою, як правило, протікають паралельно, але не зводяться один до одного. Обидва процеси регулюються на клітинному рівні.
Зростання окремих органів і всього організму складається з росту його клітин. Основні етапи росту, а також і розвитку на клітинному рівні - поділ клітин і їх розтягнення, тобто збільшення розмірів в довжину. Поступове збільшення лінійних розмірів, обсягу і маси клітин - найважливіші показники зростання. У багатоклітинних організмах одним з показників зростання є збільшення числа клітин в результаті клітинного ділення.
Рослинна клітина здатна до зростання розтягуванням, чому сприяють особливості будови її стінки. Тривалість зростання розтягуванням клітин різних тканин неоднакова. У частині тканин, стінки яких здатні до вторинних змін, зростання розтягуванням на певному етапі припиняється і настає друга фаза зростання, при якій зростання здійснюється шляхом накладення нових верств на первинну оболонку або впровадженням в неї.
Особливості росту різні в різних систематичних груп організмів. У вищих рослин зростання тісно пов'язаний з діяльністю меристем. Зростання, так само як і розвиток, контролюється фітогормонами. Крім впливу фітогормонів на ріст і розвиток рослини, помітний вплив роблять фактори середовища, особливо світло, тепло і волога. Комплекс цих факторів і фітогормонів діє або незалежно, або взаємодіючи один з одним. Інтенсивність росту істотно пов'язана з харчуванням рослин, особливо з азотним і фосфорним.
Типи росту різних органів визначаються характером розташування меристем. Стебла і коріння ростуть верхівками, тобто мають апікальний ріст. Зона наростання листя часто знаходиться у їх підстави, і вони мають базальний зростання. Нерідко характер зростання органу залежить від видової специфічності. У злаків. наприклад, ріст стебла здійснюється біля основи междоузлий. коли переважає інтеркалярний зростання. Важлива особливість росту рослин - його ритмічність, тобто чергування процесів інтенсивного та уповільненого зростання. Вона залежить не тільки від змін зовнішніх чинників середовища, але і контролюється внутрішніми факторами (ендогенно), закріпленими генетично в процесі еволюції.
В цілому зростання рослини складається з чотирьох фаз: початкової, інтенсивного зростання, уповільнення зростання і стабільного стану. Це пов'язано з особливостями різних стадій онтогенезу. тобто індивідуального розвитку рослин.
Так, перехід рослини до репродуктивного станом зазвичай супроводжується послабленням активності меристем. Процеси зростання можуть перериватися тривалими періодами гальмування, настання яких в північних широтах пов'язане з кінцем літа і наближенням зими. Іноді у рослин спостерігається як би зупинка зростання - стан спокою. Спокій у рослин - це таке фізіологічне стан, при якому різко знижуються швидкість росту і інтенсивність обміну речовин. Воно виникло в ході еволюції як пристосування для переживання несприятливих умов середовища в різні періоди життєвого циклу або сезону року. Покоїться рослина значно стійкіше до морозів, спеки, посухи. У стані спокою можуть перебувати цілі рослини (взимку або під час посухи), їх насіння, нирки, бульби, кореневища, цибулини, спори тощо. Насіння багатьох рослин здатні до тривалого спокою, що обумовлює їх надійне збереження в грунті. Відомий випадок розвитку нормального рослини з насіння одного з бобових. пролежав в умовах вічної мерзлоти 10000 років. У стані спокою знаходяться, наприклад, бульби картоплі. завдяки чому вони не проростають деякий час після збирання.
У поняття "розвиток" вкладаються два сенсу: індивідуальний розвиток окремого організму і розвиток організмів в ході еволюції. Індивідуальний розвиток окремого організму від народження до смерті називається онтогенезом. а розвиток організмів в ході еволюції - філогенезом. Фізіологія рослин займається вивченням розвитку головним чином в ході онтогенезу.
Меристематические клітини поліпотентні, тобто дають початок клітинам, здатним розвиватися самими різними шляхами (рис. 73). Перехід меристематической клітини до зростання розтягуванням супроводжується появою в ній безлічі вакуолей і їх злиттям в одну, витягуванням стінок клітин в довжину і поглинанням вакуолями великої кількості води. Найбільш важливий момент у розвитку клітин вищої рослини - їх диференціювання, тобто виникнення структурної та функціональної різноякісності. В результаті диференціації утворюються спеціалізовані клітини, властиві окремим тканинам. Диференціація здійснюється як під час розтягування, так і після закінчення видимого росту клітин і визначається диференціальної активністю генів. Хід диференціювання, як і зростання, контролюється фітогормонами.