- CAM і C4
- Луб'яних шар і деревина
- непентес
- Цікавий факт про геотропізм
- допоміжні пігменти
- Найпоширеніший білок в світі
- зооксантелли
- Рослини чи?
- Зниження втрати води
- етилен
Серед біологів ходить безліч жартів про ботаніка (як і в ненауковому співтоваристві). Зрозуміло, маленьке рослина ні в яке порівняння не йде з величними китами, величезними динозаврами або малими-вбивцями, здатними в лічені секунди розправитися з дорослою людиною. Проте не варто забувати, що світ флори сповнений чудес і загадок, здатних змінити наше уявлення про життя рослин (згадайте хоча б фільм «Руїни»). І як би там не було, саме завдяки фотосинтезу, хлорофілу і їх власникам, всі інші види організмів все ще існують на планеті. Ласкаво просимо в світ дивовижних фактів про наших зелених (і не дуже) сусідів по планеті Земля.
CAM і C4
Сукуленти в мексиканській пустелі
За цими незрозумілими зашифрованими абревіатурами варто специфіка життя кактусів та інших сукулентів, які ростуть в пустелях по всій планеті. CAM - це crassulacean acid metabolism, або ж по-російськи «метаболізм крассулацеіновой кислоти». С4 - Carbon4, що означає чотири атома вуглецю, що беруть участь у метаболізмі. Обидві ці особливості обумовлені необхідністю збереження вологи всередині рослини в жарких і посушливих умовах.
Основна маса рослин відкриває пори протягом світлового дня, щоб вбирати вуглекислий газ. Але абсолютно зрозуміло, що сукуленти не є основною масою рослин як по метаболізму, так і за зовнішнім виглядом. Протягом усього світлового дня, коли сонце піддає все суще в пустелі спопеляючої спеці, пори цих рослин закриті.
І тут в справу як раз вступає особливий вид метаболізму: вдень двоокис вуглецю поглинається для створення білкових з'єднань, необхідних для споживання цукру, а не його виробництва. Вночі CO2 з'єднується з іншим видом білків, фосфоенолпіруват (або скорочено ФЕП). Ця хімічна реакція створює четирехатомное з'єднання оксалоацетата, який «працює» днем. Така система дозволяє пустельним рослинам за ніч накопичувати вуглекислий газ і використовувати його днем для внутрішніх процесів.
Луб'яних шар і деревина
Ксилема під мікроскопом
У наукових колах обидва цих простих слова позначаються куди більш витіюватими «флоема» і «ксилема». Обидві ці структури, як усім відомо зі шкільних курсів біології, служать для розподілу поживних речовин по всій рослині. До слова, рослини, в яких присутні судини (васкулярній рослини) можуть виростати набагато вище, ніж представники флори, позбавлені судин. Деревина відповідальна за транспортування поживних речовин від коренів до листя. Як відомо, клітини деревини жорсткі, що і дозволяє рослині рости.
Луб'яних шар, незважаючи на іншу ступінь жорсткості, теж має важливе значення перенесення продуктів життєдіяльності по клітинам рослини, насичуючи стебло цукром і іншими речовинами. Більш докладно про цей процес можна дізнатися зі спеціалізованої літератури, але це (як ми всі знаємо) завжди відкладається в довгий ящик.
непентес
Глечик наземного непентеса
Улюблена рослина Едгара По (якщо пам'ятаєте, у вірші «Ворон»: «пий непентес, пий забуття ...»). Незважаючи на романтичний ореол, це м'ясоїдна рослина не так широко відомо, як венерина мухоловка. Квітка непентеса є глечик з кришкою, на внутрішніх стінках якого рясно виділяється липке воскообразное речовина. На дні цієї чаші - солодкий нектар, який приваблює комах. Непентес виростає в долинах і високогір'ях тропічних широт. Обидва різновиди легко розрізняються за формою глечиків: в горах він більш витягнутий і «стрункий», в низинах - схожий на пічної пузатий горщик.
Нещасна жертва, спокусившись тонким ароматом нектару, сповзає по стінках на дно чаші, де знаходиться система травлення рідина з активним білком, що розщеплює тканини комах. Однак біологи знаходили всередині глечиків і цілих щурів, так що можна вважати непентес і вбивцею ссавців. Уявіть собі розмір такого глечика, який легко може поглинути найбільшого гризуна!
Цікавий факт про геотропізм
Навіть маленький паросток знає, де сонце
Гравітрапізм (він же геотропізм) можна сміливо назвати суперздатностями представників царства флори. Існує непорушне правило для рослин, що використовують фотосинтез: рости в ту сторону, звідки виходить сонячне світло. При цьому неважливо, наскільки важко домогтися цього: хоч убік, хоч догори ногами, але бажаний ультрафіолет буде отримано. Дивно те, що рослина може за кілька годин змінити напрямок росту. Це обумовлено наявністю «восьмого почуття», що визначає вектор сили тяжіння.
Верхівка рослини, іменована меристемою, містить особливі клітини, статоціти. Саме вони відповідальні за напрямок росту і є вкрай чутливим органом, відчуває гравітацію. По суті, будь-який представник світу флори завжди знає, де він знаходиться (от би мати і людям таку ж здатність). Для того щоб довести цю теорію, вчені блокували інформацію, що надходить з меристеми. Підсумок, як і слід було здогадатися, був єдиний: рослина втрачало орієнтацію у напрямку до сонячного світла і хирляві. Подальші дослідження можуть допомогти науці створити інноваційні методи орієнтування в просторі, які не потребують участі очей.
допоміжні пігменти
Бурий пігмент водоростей
Кожен школяр знає, що зелений колір листя обумовлений наявністю хлорофілу, клітин, відповідальних за фотосинтез. Однак також є допоміжні пігменти інших квітів, які потрібні для уловлювання хвиль різної довжини (все це необхідно для максимального поглинання енергії, що виділяється нашим світилом). За допомогою різних «фарб» можна поглинати різні по довжині хвилі. Розглянемо пігментацію на прикладі одного з найдавніших видів рослин - водоростей.
Існує три різновиди: ціанобактерії (перші складні живі істоти на нашій планеті, синьо-зелені водорості), родофіти (червоні водорості) і окрофіти (бурі водорості). Як відомо, вода добре поглинає сонячне світло - досить опуститися на пару десятків метрів до дна, і навколишній світ огортає морок. З цієї причини, пігменти, що сприяють уловлювання світла різної довжини, є найважливішим чинником виживання.
Червоні пігменти вловлюють короткі хвилі, тому родофітов можна зустріти на незначній глибині або у самої поверхні. Синьо-зелені водорості можуть уловлювати світло на більшій глибині, тому і поширені ширше. Втім, різні шляхи еволюції все ж допомогли водоростям зайняти різні ніші і не боротися один з одним за виживання.
Найпоширеніший білок в світі
структура РуБісКо
Можна скільки завгодно принижувати силу і значимість рослин, але факт залишається фактом: білок під назвою РуБісКо, або рибулозобісфосфаткарбоксилаза (спробуйте прочитати з першого разу) є найпоширенішим на планеті. Це єдиний фермент на Землі, який може перетворювати неорганічний СО2 в органічний. РуБісКо перетворює молекули вуглекислого газу в нестабільну форму з шести атомів вуглецю, які потім розпадаються на дві молекули 3-фосфогліцерата. А вже ці частинки беруть участь в утворенні цукру, необхідного для живлення рослини.
Для сукулентів РуБісКо може бути згубним, тому що висока продуктивність цієї хімічної реакції призводить до значних втрат води. Для всіх інших представників світу флори цей білок надзвичайно корисний, оскільки дозволяє максимально ефективно існувати протягом світлового дня. Він дозволяє перетворювати кожні чотири молекули вуглецю в одну молекулу кисню (це дуже хороший показник). І це особливо вражає, якщо врахувати, що в атмосфері в п'ять разів більше молекул O2, ніж CO2, незважаючи на всі старання людства по забрудненню навколишнього середовища.
зооксантелли
Симбіоз водоростей і коралів
Таким поетично-красивим терміном позначені фотосинтезирующие водорості, які ростуть всередині коралових рифів. Водорості і корали знаходяться в симбіотичного зв'язку. Спільнота коралів харчується продуктами життєдіяльності хлорофіллосодержащіх рослин, надаючи їм місце для росту і життя. Цукор, кисень, амінокислоти - водорості надають коралів багате «меню». Як не дивно, зооксантелли люблять ті місця, де вода брудніше - в чистому середовищі їм просто нічим харчуватися. Чим більше сміття, мулу, бруду - тим вільніше їм живеться. Однак коралів потрібні прямо протилежні умови
Складний цикл взаємного обміну речовинами дозволяє обом організмам перебувати в комфортних для життя і розмноження умовах. Однак якщо вода стане надто брудною, корали «виганяють співмешканців». Це тягне за собою наслідки: корали знебарвлюються і, швидше за все, гинуть всієї популяцією. «Вибіленими» ділянки рифа також залишають більші представники екосистеми - риби і ракоподібні, перебираючись в більш «благополучні» райони.
Рослини чи?
Водорості можна виділити в окреме царство
Трохи лукаво називати водорості рослинами. У більш вузькому сенсі, вони не є такими. По суті, вони являють собою окреме царство. Звичайно, водорості мають більше спільного з рослинами, ніж з грибами або тваринами, але у них є ряд особливостей, кардинально відрізняються від світу флори. Здатність до фотосинтезу - основний «ріднять» фактор цих видів живих істот.
Основне ж відмінність полягає в тому, що у водоростей немає як таких стебел, листя і кореневої системи. Навіть схожі частини мають абсолютно іншими функціями (наприклад, у бурих водоростей).
Те, що прийнято вважати «корінням», є просто структурою, якій водорості чіпляються за поверхню. «Листя» ж є самодостатніми елементами, автономно виробляють і поглинають поживні речовини. Більш того, кожна клітина ламінарії може вижити самостійно, чого не можна сказати про клітинах рослин. У водоростей немає кори, луб'яного шару і деревини.
Зниження втрати води
Схема роботи стоми клітини
Крім особливого метаболізму сукулентів, про який говорилося вище, можна виділити схожі механізми у інших видів рослин, так як економія вологи є необхідною умовою для виживання будь-якого організму на планеті. Це і воскове покриття листя, і зниження площі випаровування (голки хвойних). У листяних дерев є особливий вид клітин, які контролюють процес відкриття / закриття пір.
Цей процес схожий на хімічну реакцію дифузії, так як охоронні клітини активізуються при великому вмісті в клітці іонів калію. Це є сигналом до того, що клітці необхідна вода. Як тільки рівень калію вирівнюється, гирла стоми закриваються. Також під час відкриття стоми (пори), відбувається забір вуглекислого газу для фотосинтезу. Вночі, коли пори закриті, рослина використовує накопичені за світловий день СО2 і воду.
етилен
Спасибі газу на смачні помідори!
Цей газ виділяється рослинами для дозрівання плодів (овочів і фруктів, які ми так любимо). Хоч люди не бачать і не відчувають запах, а також смак цієї хімічної сполуки, воно відіграє важливу роль в природі. До речі - ягідні кущі не виділяють етилен. Чудовий факт: як тільки окремий плід або дерево починають виділяти цей вид газу, то всі навколишні плоди і дерева ніби «заражаються» дозріванням.
Вчені досить давно звернули увагу на ці хімічні процеси і штучно «запилюють» сади етиленом для більш швидкого дозрівання. Найчастіше цей метод використовується на томатних плантаціях (причому досить успішно). Однак гра в творця може зіграти злий жарт: велика кількість газу здатне прискорити процес гниття і старіння, зробивши плід непридатним для їжі. У будь-якому випадку, це дивовижне відкриття дозволило людству насолоджуватися великою кількістю смачних і стиглих плодів круглий рік.
Як і в будь-якій області людського знання, в ботаніці ще є білі плями. І знаходження відповідей тягне за собою лише купу нових питань. Втім, це означає тільки одне: природа ніколи не перестане дивувати нас.
Рослини чи?