כיצד צמחים מגיבים לאור, מגע ומגרים אחרים

צמחיםכמו בעלי חיים ואורגניזמים אחרים, חייבים להסתגל לסביבותיהם המשתנות ללא הרף. בזמן בעלי חיים מסוגלים לעבור ממקום למקום כאשר התנאים הסביבתיים הופכים לקויים, הצמחים אינם מסוגלים לעשות זאת. בהיותם ססגוניים (לא מסוגלים לזוז), צמחים חייבים למצוא דרכים אחרות להתמודד עם תנאים סביבתיים לא טובים. צמח טרופיזם הם מנגנונים שבאמצעותם מסתדרים הצמחים לשינויים סביבתיים. טרופיזם הוא צמיחה לכיוון או הרחק מגירוי. גירויים נפוצים המשפיעים על צמיחת הצומח כוללים אור, כוח משיכה, מים ומגע. טרופיזם של צמחים שונה מתנועות אחרות הנוצרות גירוי, כמו למשל תנועות נסטיות, בכך שכיוון התגובה תלוי בכיוון הגירוי. תנועות נסטיות, כמו תנועת עלים ב צמחים טורפים, יוזמים על ידי גירוי, אך כיוון הגירוי אינו גורם בתגובה.

טרופיזם של צמחים הוא תוצאה של צמיחה דיפרנציאלית. צמיחה מסוג זה מתרחשת כאשר התאים באזור אחד באיבר צמח, כמו גזע או שורש, צומחים מהר יותר מאשר התאים באזור ההפוך. הצמיחה הדיפרנציאלית של התאים מכוונת את צמיחת האיבר (גזע, שורש וכו ') וקובעת את הגידול הכיוון של הצמח כולו. הורמונים צמחיים, כמו אוקסינים, נחשבים כמסייעים בוויסות הגידול ההבדל של איבר צמח, וגורם לצמח להתעקם או להתכופף כתגובה לגירוי. צמיחה בכיוון של גירוי נקראת

פוטוטרופיזם הוא צמיחה כיוונית של אורגניזם בתגובה לאור. צמיחה לעבר אור, או טרופיזם חיובי מודגמת בצמח כלי דם רבים, כגון angiosperms, התעמלות שיניים, ושרכים. גבעולים בצמחים אלה מראים פוטוטרופיזם חיובי וצומחים לכיוון של מקור אור. קולטני פוטו בתוך תאי צמח מגלה אור, והורמונים מהצומח, כמו אוקסינים, מופנים לצד של הגזע המרוחק יותר מהאור. הצטברות אוקסינים בצד המוצל של הגזע גורמת לתאים באזור זה להאריך בקצב גדול יותר מאלו שבצד הנגדי של הגבעול. כתוצאה מכך, הגזע מתעקם לכיוון הרחק מצידו של האוקסינים המצטברים ולכיוון האור. גבעולי צמח ו משאיר להפגין פוטוטרופיזם חיוביבעוד שורשים (בעיקר מושפעים מכוח המשיכה) נוטים להפגין פוטוטרופיזם שלילי. מאז פוטוסינתזה ניצול אברונים, המכונה כלורופלסטים, מרוכזים ביותר בעלים, חשוב שלמבנים אלה תהיה גישה לאור שמש. לעומת זאת, השורשים מתפקדים לספיגת מים וחומרים מזינים מינרליים, אשר יש סיכוי גבוה יותר להשיג מתחת לאדמה. תגובת הצמח לאור מסייעת להבטיח כי מתקבלים משאבים לשימור חיים.

הליוטרופיזם הוא סוג של פוטוטרופיזם שבו מבנים צמחיים מסוימים, בדרך כלל גבעולים ופרחים, הולכים בדרך השמש ממזרח למערב כאשר היא עוברת על פני השמיים. חלק מהצמחים ההלוטרופיים מסוגלים גם להחזיר את פרחיהם לכיוון מזרח במהלך הלילה כדי להבטיח שהם פונים לכיוון השמש כאשר היא עולה. יכולת זו לעקוב אחר תנועת השמש נצפתה בצמחי חמניות צעירים. עם התבגרותם, צמחים אלה מאבדים את יכולתם ההליטרופית ונשארים במצב פונה מזרחה. הליוטרופיזם מקדם צמיחת צמחים ומעלה את הטמפרטורה של פרחים הפונים מזרחה. זה הופך צמחים הליוטרופיים לאטרקטיביים יותר עבור המאביקים.

תיגמוטרופיזם מתאר צמיחת צמחים בתגובה למגע או למגע עם עצם מוצק. תיגמוסטרופיזם חיובי מודגם על ידי טיפוס על צמחים או גפנים, שיש להם מבנים מיוחדים הנקראים קנוקנות. קנוק הוא תוספת דמוי חוט המשמשת לתאום סביב מבנים מוצקים. עלה צמח שונה, גבעול או פטוטורה עשוי להיות קנוק. כשנוזל צומח, הוא עושה זאת בתבנית מסתובבת. הקצה מתכופף לכיוונים שונים ויוצרים ספירלות ומעגלים לא סדירים. תנועת הקנוח הגדל כמעט ונראית כאילו הצמח מחפש מגע. כאשר הגנום יוצר קשר עם חפץ, תאי האפידרמיס החושיים על פני השטח של הגנוץ מעוררים. תאים אלה מאותתים על הקנוע להתפתל סביב האובייקט.

התפתלות הנדירה היא תוצאה של צמיחה דיפרנציאלית שכן תאים שאינם במגע עם הגירוי מתארכים מהר יותר מהתאים היוצרים מגע עם הגירוי. בדומה לפוטוטרופיזם, אוקסינים מעורבים בגידול דיפרנציאלי של קנוקנות. ריכוז גדול יותר של ההורמון מצטבר בצד של הקנוק שאינו במגע עם העצם. חיבור הקנוח מאבטח את הצמח לחפץ המספק תמיכה לצמח. הפעילות של צמחים מטפסים מספקת חשיפה טובה יותר לאור לפוטוסינתזה וגם מגדילה את הנראות של הפרחים שלהם אל מאביקים.

בעוד שקוצים מדגימים תיגמוטרופיזם חיובי, שורשים יכולים להראות thigmotropism שלילי לפעמים. כששורשים משתרעים באדמה, הם צומחים לעיתים קרובות בכיוון הרחק מחפץ. גידול שורשים מושפע בעיקר מכוח המשיכה והשורשים נוטים לצמוח מתחת לפני האדמה והרחק מהשטח. כאשר שורשים יוצרים קשר עם חפץ הם לרוב משנים את כיווןם כלפי מטה בתגובה לגירוי המגע. הימנעות מחפצים מאפשרת לשורשים לצמוח ללא הפרעה דרך האדמה ומגדילה את הסיכוי שלהם להשיג חומרים מזינים.

גרוויטרופיזם או גיאוטרופיזם הוא צמיחה בתגובה לכוח המשיכה. גרוויטרופיזם חשוב מאוד בצמחים שכן הוא מכוון את צמיחת השורש לעבר משיכת הכובד (גרוויטרופיזם חיובי) וגידול הגזע בכיוון ההפוך (גרביטרופיזם שלילי). ניתן לצפות באוריינטציה של מערכת השורש והירות של הצמח לכוח הכבידה בשלבי הנביטה בזרע. כאשר השורש העוברי יוצא מהזרע, הוא צומח כלפי מטה בכיוון הכובד. אם יש להפוך את הזרע בצורה כזו שהשורש מצביע כלפי מעלה מהאדמה, השורש יתעקם ויפנה את עצמו מחדש לכיוון משיכת הכבידה. לעומת זאת, הקלע המתפתח מכוון את עצמו כנגד כוח הכבידה לצמיחה כלפי מעלה.

כובע השורש הוא שמכוון את קצה השורש לעבר משיכת הכובד. תאים מומחים בכובע השורש נקראו סטטוציטים נחשבים כאחראים לחישת כוח הכבידה. סטטוציטים נמצאים גם בגבעולי צמחים, והם מכילים אברונים שקוראים לו עמילופלסטים. עמילופלסטים מתפקדים כמחסני עמילן. גרגרי העמילן הצפופים גורמים לשקע של עמילופלסטים בשורשי הצמח כתגובה לכובד. שקיעת עמילופלסט גורמת לכובע השורש לשלוח אותות לאזור בשורש הנקרא אזור התארכות. תאים באזור התארכות אחראים לצמיחת שורשים. הפעילות באזור זה מובילה לצמיחה דיפרנציאלית ולעקמת השורש המכוונת את הצמיחה כלפי מטה לעבר כוח הכבידה. אם תזיז שורש באופן שישנה את כיוון הסטטוציטים, העמילופלסטים ישובו לנקודה הנמוכה ביותר של התאים. שינויים במיקום העמילופלסטים מורגשים על ידי סטטוציטים, אשר מאותתים אז על אזור התארכות השורש כדי להתאים את כיוון העקמומיות.

אוקסינים ממלאים גם תפקיד בצמיחה כיוונית של הצמח בתגובה לכובד. הצטברות האוקסינים בשורשים מאיטה את הצמיחה. אם הצמח ממוקם אופקי על צדו ללא חשיפה לאור, אוקסינים יצטברו הלאה הצד התחתון של השורשים וכתוצאה מכך צמיחה איטית יותר בצד זה ובעקמומיות כלפי מטה של שורש. באותם תנאים אלה, גזע הצמח יציג - גרביטרופיזם שלילי. כוח המשיכה יגרום להצטברות אוקסינים בצד התחתון של הגבעול, מה שיגרום לתאים באותו צד להתארך בקצב מהיר יותר מהתאים שבצד הנגדי. כתוצאה מכך הקליעה תתכופף כלפי מעלה.

הידרוטרופיזם הוא צמיחה כיוונית בתגובה לריכוזי מים. טרופיזם זה חשוב בצמחים להגנה מפני תנאי בצורת באמצעות הידרוטרופיזם חיובי וכנגד רוויה יתר במים באמצעות הידרוטרופיזם שלילי. זה חשוב במיוחד לצמחים בצחיחים ביו להיות מסוגלים להגיב לריכוזי מים. שיפועי לחות מורגשים בשורשי הצמח. ה תאים בצד השורש הקרוב ביותר למקור המים חווה צמיחה איטית יותר מזו שבצד הנגדי. הורמון הצמח חומצה אבסיסית (ABA) ממלא תפקיד חשוב בהשראת צמיחה דיפרנציאלית באזור התארכות השורש. צמיחה דיפרנציאלית זו גורמת לשורשים לצמוח לכיוון המים.

לפני ששורשי הצמח יוכלו להפגין הידרוטרופיזם, עליהם להתגבר על נטיותיהם הגרביטרופיות. המשמעות היא שהשורשים צריכים להיות פחות רגישים לכוח המשיכה. מחקרים שנערכו על יחסי הגומלין בין גרביטרופיזם והידרוטרופיזם בצמחים מצביעים על כך חשיפה לדרגת מים או מחסור במים יכולה לגרום לשורשים להפגין הידרוטרופיזם גרביטרופיזם. בתנאים אלה, עמילופלסטים בסטטוציטים של שורש פוחתים במספרם. פחות עמילופלסטים פירושו שהשורשים אינם מושפעים משקעי עמילופלסט. הפחתת עמילופלסט בכובעי השורש מסייעת לאפשר לשורשים להתגבר על משיכת הכובד ולנוע בתגובה ללחות. לשורשים באדמה לחות היטב יש יותר עמילופלסטים בכובעי השורש שלהם והם בעלי תגובה גדולה הרבה יותר לכוח המשיכה מאשר למים.

שני סוגים אחרים של טרופיזם של צמחים כוללים תרמו-טרופיזם וכימוטרופיזם. תרמוטרופיזם הוא צמיחה או תנועה כתגובה לשינויי חום או טמפרטורה, בעוד כימוטרופיזם הוא צמיחה בתגובה לכימיקלים. שורשי צמחים עשויים להפגין תרמוטרופיזם חיובי בטווח טמפרטורות אחד וטמפרטורות טרופ-שליליות בטווח טמפרטורה אחר.

שורשי הצמח הם גם איברים כימוטרופיים מאוד מכיוון שהם עשויים להגיב באופן חיובי או שלילי לנוכחותם של כימיקלים מסוימים בקרקע. כימוטרופיזם שורש מסייע לצמח לגשת לאדמה עשירה בחומרים מזינים כדי לשפר את הצמיחה וההתפתחות. האבקה בצמחים פורחים היא דוגמא נוספת לכימוטרופיזם חיובי. כש אבקה התבואה נוחתת על מבנה הרבייה הנשי הנקרא סטיגמה, גרגיר האבקה נובט ויוצר צינור אבקה. גידול צינור האבקה מופנה לכיוון השחלה על ידי שחרור אותות כימיים מהשחלה.