Меню

Электрические явления в растениях реферат

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

Электрические явления в растениях

Первые бесспорные доказательства существования электрических процессов в растительных тканях были получены в середине XIX в. Так называемые токи повреждения, ранее обнаруженные у животных, обнаружились и в различных растительных тканях. Срезы листьев, стебля, клубней всегда заряжены отрицательно по отношению к нормальной ткани.

Если разрезать яблоко пополам и вынуть середину, то оба электрода, приложенные к кожуре, не выявят разницы потенциалов. Если же один электрод приложить к кожуре, а другой перенести во внутреннюю часть мякоти, гальванометр отметит появление тока повреждения.

Имеются сведения об электрических явлениях, сопровождающих фотосинтез, дыхание. Выяснилось, что в момент гибели некоторых растительных тканей их потенциал резко возрастает. Индийский исследователь Бос соединил внешнюю и внутреннюю части зеленой горошины с гальванометром и затем нагрел ее до температуры 60 °С. При этом был зарегистрирован электрический потенциал 0,5 В! Некоторая разность электрических потенциалов существует и между различными анатомическими элементами неповрежденных органов растений. Так, центральная жилка каштана, табака, тыквы электроположительна по отношению к поверхности листа. Наблюдается также разность потенциалов между различными частями цветка. Для обозначения таких явлений использовали термин «токи покоя» — в отличие от обширного класса электрических процессов, возникающих в живых тканях под влиянием раздражителей и называемых токами действия.

Были открыты электрические ритмы растений. Если поместить кончик корня молодого бобового растения в воду и измерить разность потенциалов между корнем и наружной средой, то эта величина колеблется с периодом 5 — 20 мин, причем амплитуда колебаний уменьшается по мере удаления от кончика корня, а частота сильно зависит от температуры окружающей среды. Ритмические колебания потенциала зарегистрированы у многих высших растений и у некоторых грибов. Для изучения биоэлектрических явлений часто используются клетки водорослей, имеющие длину несколько сантиметров и диаметр порядка десятых долей миллиметра. Разность потенциалов между вакуолью и наружной водной средой, в которой живет водоросль, равна 0,15 В. Оказалось, что, как и нервная клетка, клетка водоросли способна генерировать потенциал действия. Реакция на раздражение электрическим импульсом при этом принципиально не отличается от реакции аксона. Форма волны потенциала у клетки кальмара и клетки водоросли весьма сходна. С другой стороны, реакция растительной клетки намного медленнее: у нервных клеток скорость распространения импульса достигает десятков метров в секунду, а у растительных — лишь несколько сантиметров в секунду. Длительность самого импульса — миллисекунды для нервных клеток и секунды или даже десятки секунд для растительных клеток. В основе лежит один и тот же механизм — способность мембран под воздействием электрического поля временно изменять свою проницаемость по отношению к определенным ионам.

Способность многих цветов и листьев складываться или раскрываться в зависимости от времени суток также обусловливается электрическими сигналами, представляющими собой потенциал действия. Закрытие листьев можно стимулировать искусственно с помощью электрического раздражения.

Потенциал действия как средство управления различными физиологическими функциями присущ, по-видимому, всем высшим растениям. Тычинки василька, подсолнуха, барбариса приходят в движение при легком прикосновении. У некоторых растений способностью к движению обладают пестики. Реакция многих цветов на механические раздражения — выделение нектара. Оказалось, что при механическом раздражении некоторых частей цветка возникают электрические импульсы, передающиеся по железистым клеткам в проводящие пучки, и, достигая нектарника, стимулируют его деятельность. Реакция нектарника очень быстрая: выделение нектара начинается сразу же после того, как насекомое садится на цветок.

Движения листьев мимозы тоже управляются с помощью электрической системы сигнализации. Опускание листьев мимозы под действием механического раздражения вызвано сокращением сочленовой подушечки, поддерживающей листовой черенок. Способностью воспринимать раздражение в разной степени наделены почти все части листа. Самой большой чувствительностью обладают «осязательные волоски», расположенные в ряд поперек сочленовой подушечки. Достаточно легкого прикосновения к одному из них, чтобы лист опустился. Бос установил, что если сочленовую подушечку мимозы раздражать короткими импульсами электрического тока, ее реакция (механическое движение) будет не мгновенной, а с запаздыванием на 0,1 с. Такая скорость реакции сравнима со скоростью реакции многих животных. Время складывания листа составляет около 3 с. После непродолжительного покоя лист начинает подниматься. Возвращение листа в исходное состояние занимает около 16 с. Если последовательные раздражения осуществлять слишком часто, наступает утомление — как и при раздражении мышцы животного.

Помимо потенциала действия, возникающего при раздражении ударом, в проводящих путях мимозы может распространяться другой тип возбуждения — так называемая медленная волна, появляющаяся при порезах, надломах, ожогах и химических раздражениях. Эта волна связана с распространением раневых гормонов — специфических веществ, возникающих в ткани при ее повреждении. В отличие от потенциалов действия, возникающих при ударе, медленная волна свободно минует сочленовые подушечки. Достигая, стебля, медленная волна вызывает возникновение потенциала действия, передающегося вдоль стебля и приводящего к опусканию близлежащих листьев. Потенциал действия в листе мимозы распространяется со скоростью 2 см/с. Мимоза реагирует движением листа на раздражение сочленовой подушечки током 0,5 мкА. Чувствительность языка человека в 10 раз ниже.

Читайте также:  У цветковых растений могут быть вегетативные и генеративные почки

Источник

Электрические явления в растениях реферат

Биологические науки /9 .Био химия и био физика

Проф. Аужанова Н.Б., к.ф.н., проф. Рахимбеков А.Ж.

ЖГУ им. И.Жансугурова , Казахстан

Из истории открытия электрических явлений в растении

Все зна ют что, исследования жизненных процессов, происходящих в растениях, ведутся в наши дни самыми современными средствами, и использование электрической аппаратуры в таких исследованиях не редкость. Д о отказа на ш пигованные электроникой приборы применя­ются для измерения транс пи раци и , содержания хлоро фи лла в листь­ях, интенсивности фото синтеза и даже поверхности листа, т. е. традиционных ботанических экспериментах.

Р ечь пойдёт об электрических явлениях, возникающих в организме самого растения в процессе жизнедеятельности. Многие наблюдения и гипотезы, приводимые ниже , датируются концом прошлого или началом этого вв.

И стория открытия электричества в живых организмах не является закономерностью, оно было открыто совершенно случайно. В сентябре 1786 г. профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани прикоснулся отпрепарированной мышцей лягушки к холодным пери­лам балкона, обнаружил, что она при этом сокращается и заподоз­рил, что в ней возникает электрический ток. Мысли о существовании электрических явлений в живых организмах высказывались и до Гальвани, но это были именно предчувствия. Впервые гипотезу о том, что действующее в нерве начало есть электричество, высказал в 1743 г. Х.А. Гаузен.

« Остроумную догадку Х.А. Гаузена, — как в своё время отметил русский академик Ю. Чаговец, — можно с полным правом поставить на одну доску с догадкой, например, Теренция Веррона и Лукреция, которые с такой же уверенностью приписывают распространение заразных бо­лезней мельчайшим существам, носящимся в воздухе, как это сделал 30 лет назад Пастер ».

Роль Л.П астера в этом случае сыграл Гальвани, давший первое доказательство электрических процессов в живых тканях. Начальный период исследования электрических явлений протекающих в живой ткани, был представлен исключительно работа м и, выполнявшимися на живых объектах. Первое бесспорное доказательство существования аналогичных процессов и в растительных тканях были полу­чены в середине ХІХ Дюбуа- Р абмоном. После этого в « Записках » Петербургской А кадемии наук появляется обстоятельное исследован ие Н. Леваковского, в котором идёт речь об электрических токах в различных органах мимозы (Mimosa ) и других растений: затем следует серия работ Раниса, посвя щ енных соп ос т авл ению характера эл ектрич ес к и х про цессов, протекающих в растит е льной и животной тканях.

Из учению ра стительного эл е ктричества в Х І Х в. было уделено немалое внимание. И как итог, уже в І9 01 г. вышла книга Т. Вяземского «Э лектрические явления растений » , специально посвященная этим проблемам. Какое же эл е ктричество удалось открыть в растениях? Для начала были повторены основные опыты по открытию электрических процессов у животных — и обнаружилось далеко идущ е е принципиальное сходство электрических свойств животных и растительных тканей. Ещ е со времен Гальвани эл е ктро ф изиологам были известны так называемые токи повреждения. Если, например, мышечный препарат разрезать поперек волокон и подвести электроды гальванометра к срезу и продольной неповрежденной поверхности, прибор зафиксирует разность электрических п о т ен ц и а л ов около 0,1 в. По аналогии стали измерять токи на повреждения х на разных растительных тканях — и с почти неизменным успехом. Срезы листьев, стебля, репродуктивных органов, клубней всегда оказывались заряженными отри ц ательно по отношению к нормальней ткани.

Рассмотрим в качестве примера несколько нестандартный опыт, поставленный в 1912 г. Бейтнером и Лебом. Объектом этого опыта было яблоко . Вначале Бейтнер и Леб разрезали его по по лам и вынули сердцевину. Затем они убедились, что если оба электрода, отведенных к гальванометру, приложить к яблоку с наружной стороны — к кожуре, прибор не ф иксирует никакой разности потенциалов. Если же один электрод перенести во внутрен н и е част и мякоти — гальванометр отметит появление тока повреждения. При извлечении части мякоти от центра к периферии в е личина п о те н циало в долгое время не изменяется и начинает падать лишь после удаления последних слоев мякоти, прилегающих изнутри к ко ж уре. Когда между электродами остается только кожура, р азность потенциалов равна нулю .

Читайте также:  Реакции фотосинтеза для зеленых растений

Рис.2. Опыт Бейтнера и Леба – токи повреждения в яблоке.

Рис.1 . Схема опытов по измерению токов повреждения на мышце: 1– плоскость среза; 2 – электроды; 3 – гальванометр.

В отличие от Н ьютонова яблока яблоко Бе й т н ера и Ле б а не оказалось провозвестником новой эры науки, но основные особенности токов повреждения демонстрировались с его помощью довольно наглядно. В ы я снилось, что некоторая разность электрических потенциалов сушест в ует и между различными анатомическими элем ента ми неповрежденных органов растени й. В конце прош л ого века Кункель показал, что центральная жил ка листьев ряда культурн ых раст ений — каштана (Castánea), табака (Nicotiana), тыквы (Cucurbita), — электроположительна по отношению к зелёной поверхности листа. Многими исследователями отмечались также значительные разности потенциалов между частями цветка.

Для обозначения явлении подобного рода, наблюдавшихся как на целых, так и на повреждённых органах или тканях, использовали термин « токи покоя » — в отличие от обширного класса электрических процессов, воз н икающих в живых тканях под влиянием различных раздражителе й, име­нуемых токами действия.

Токи действия первоначально были открыты на препаратах животных тканей.

Рис. 3. Опыт Гальвани по обнаружению токов действия: 1 – раздражающие электроды; 2, 3 – нервно-мышечные препараты.

Первые попытки обнаружения токов действия у растени й предпринимали сь именно на тканях, способных к сокращению. Токи действия в растительных тканях были обнаружены в опытах с черешками листьев мимозы (Mimosa pudica), спо­собными совершать механические движения под влиянием внешних раздражителей. Однако наиболее интересные результаты были получены в конце прошлого века Бердон-Сардерсоном, исследовавшем токи действия в закрывающихся листьях насекомоядного растения — венериной мухоловки (Dionaea muscipula). Оказалось, что в момент сворачивания края листа в его тканях возникают точно такие же токи действия, как в мышце при сокращении! Постепенно стали накапливаться сведения об электрических явлениях, сопровождающих многие процессы жизнедеятельности растений — фото­синтез, дыхание. Выяснилось, что в момент гибели некоторых растительных тканей их потенциалы резко возрастают.

Индийский исследователь Д. Бос соединил внешнюю и внутреннюю части зелёной горошины с гальванометром и затем нагрел ее до 60 0 С . При этом был зарегистрирован электрически й потенциал 0, 5 в . Вот коммен­тарий Д.Б о с а: « Если 500 пар половинок горошин собрать в определённом пор ядке в серии, то конечное электрическое напряжение составит 500 в , что вполне достаточно для гибели на электрическом стуле не подозревающей об этом жертвы. Хорошо, что повар не знает об опасности, ко­торая ему угрожает, когда он готовит это особенное блюдо, и, к сча­стью для него, горошины не соединяются в упорядоченные серии ».

Спустя некоторое время были открыты электрические ритмы растений.

Если поместить кончик корня молодого бобового растения в воду и между различными точк ами корня и наружной средой измерять разность потенциалов, окажется, что эта величина колеблется с периодом 5-20 мин. причем амплитуда колебаний уменьшается по мере удаления от кончика корня, а частота сильно зависит от те мпе ратуры окружающей среды.

Рис. 4. Электрические ритмы корня бобового растения.

Ритмичес к ие колебания потенциала зарегистрированы у очень многих высших расте ний и некоторых грибов. Они значительно отличаются по своим врем ен ным характеристикам. Принято различать три типа колеба­ни й: р и тмичес ки е, единичные спайки и генерализованную активность. В ы я снилось, что ко лебания подо б ного рода зависят от степени осве­щенности растения.

Рис. 5 . Различные типы электрической активности растительных тканей: 1 – ритмические колебания; 2 – единичные спайки; 3 – генерализованная активность.

Напрашивается вывод: если в растении выра б атываю т ся к акие -то токи, значит и внешни й , приложен ный ток должен неким образом влиять на жизнеде я тельность растений. При действии сравнительно умеренны х по силе то к ов в кл етках листа, как, оказалось, замедляется движение протоплаз мы . Увеличивая ток, его можно остановить совсем, не убивая при этом ткани — после снятия напряжения клетки оживают, движение протоплазмы вос с танавлива е тся.

Читайте также:  Ареал распространения животных и растений

Рис. 6. Поперечный срез листа редьки: 1 – палисадная ткань; 2 – губчатая ткань; 3 – проводящая ткань типа древесины; 4 – камбий; 5 – луб; 6 – склеренхима.

По мере накопления опытного материала становилось все очевиднее, что э л е ктрические явления, существующие в растениях, играют какую-то важную роль в процессах жизнедеятельности и заслуживают самого детал ь ного исследования.

Все описанные измерения относятся к структурам довольно неоднородным. Например, лист образован тканями нескольких сортов, и микроскопическое его строение достаточно сложное. Так что если опыт показывает разность эл е ктрич е ских потенциалов между жилкой и мягкой тканью, мы по-прежнему не можем ничего сказать о том, какие именно ткани или клетки ответственны за ее возникновение, а какие, выполня ют роль п ас сивных п ровод ни ков.

Из данной ситуации выход один — перенести исследования на клеточный уро вень, установить, какие же электрические явления происходят в отде­льной растительной клетк е .

1. Галактионов С.Е. , В.М.Юрин . Ботаники с гальванометром . — М.: Знание , 197 9 .

2. Па тури Ф . Растения гениальные инженеры природы . — М.: Прогресс, 1979 .

3. Аужанова Н.Б . Электрические явления в растениях. Методическое пособие для студентов. – Алматы: Д айыр баспа, 2014. – 29 с., ил.

Источник

Электричество в жизни растений

Исследование электрической жизни растений. Основные положения учений о биоэлектрических потенциалах и влияния электрического поля на жизнедеятельность растений. Проведение экспериментов по обнаружению и наблюдению токов повреждения у различных растений.

Рубрика Биология и естествознание
Вид презентация
Язык русский
Дата добавления 26.05.2016
Размер файла 2,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Земные и космические факторы жизни растений. Солнечная радиация как основной источник света для растений. Фотосинтетически и физиологически активная радиация и ее значение. Влияние интенсивности освещения. Значение тепла и воздуха в жизни растений.

презентация [2,0 M], добавлен 01.02.2014

Явления в жизни растений, связанные с наступлением лета. Роль человека, влияющего на жизнь растений в природных сообществах. Связь растений с окружающей средой. Луговая флора Республики Беларусь. Геоботаническое описание луговой растительности.

реферат [39,7 K], добавлен 01.07.2015

Классификация растений и определение термина «систематика растений» в ходе развития ботаники. Трехчленное деление царства растений. Типы царства протистов. Исследование Линн Маргулиса предполагаемой эволюции «высших» форм жизни из «низших» форм.

реферат [6,3 M], добавлен 05.06.2010

Сущность понятия «фотопериодизм». Нейтральные, длиннодневные, короткодневные растения. Свет и его роль в жизни растений. Экологические группы растений по отношению к свету. Адаптация растений к световому режиму. Локализация фотопериодических реакций.

курсовая работа [25,9 K], добавлен 20.05.2011

Характеристика основных групп растений по отношению к воде. Анатомо-морфологические приспособления растений к водному режиму. Физиологические адаптации растений, приуроченных к местообитаниям разной увлажненности.

курсовая работа [20,2 K], добавлен 01.03.2002

Активирование определенных ферментативных систем растений с помощью микроэлементов. Роль почвы как комплексного эдафического фактора в жизни растений, соотношение микроэлементов. Классификация растений в зависимости от потребности в питательных веществах.

курсовая работа [1005,7 K], добавлен 13.04.2012

Гипотезы возникновения жизни на Земле, которые относятся к сфере научных исследований. Повышение повреждения растений фторидами и сернистым газом при высокой освещенности и влагообеспеченности. Различия между эукаритическими и прокариотическими клетками.

контрольная работа [12,3 K], добавлен 01.11.2009

Фитоиммунитет и его виды. Типы повреждений растений насекомыми и клещами. Связь между устойчивостью к вредителям и поражением растений возбудителями заболеваний. Основные факторы групповой и комплексной устойчивости растений к патогенным агентам.

курсовая работа [28,2 K], добавлен 30.12.2002

Определение понятий «засуха» и «засухоустойчивость». Рассмотрение реакции растений на засуху. Изучение типов растений по отношению к водному режиму: ксерофитов, гигрофитов и мезофитов. Описание механизма приспособления растений к условиям внешней среды.

реферат [998,2 K], добавлен 07.05.2015

Закаливание растений. Сущность закаливания растений и его фазы. Закалка семян. Закаливание рассады. Реакция адаптации корневых систем, воздействуя на них температурами закаливания. Холодостойкость растений. Морозоустойчивость растений.

курсовая работа [43,4 K], добавлен 02.05.2005

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

Источник