«Электрическая жизнь» высших растений.

Электрические процессы в растениях.

При рассмотрении процесса опыления растений «электрическими пчёлами»был, затронут вопрос об их  электрическом взаимодействии. В этом контексте представляется интересным внимательнее посмотреть на характер электрических процессов в растениях. Присутствие электрических сигналов и связей в растении определяется наличием атомного строения вещества, ионным взаимодействием, движением жидкости по капиллярам и прочим. Электрическое поле вблизи растений обусловлено наличием двух физико-химических эффектов: «ландшафтного» и биоэлектрического. А именно, благодаря, механическому колебанию листьев в электрическом поле Земли и пространственному разделению зарядов, и возникновением при этом разности потенциалов на поверхности растений.

Электрическая сигнализация растений

Растениям свойственна элементарная чувствительность. Они pеагиpуют на внешние воздействия не смотря на то, что ведут неподвижный или малоподвижный образ жизни. В осуществлении чувствительности растений важную роль играет электрический тип сигнализации. По своим признакам (утрированно) он напоминает электрические процессы при распространении нервного импульса в нерве.

Электрические сигналы у растений возникают спустя короткое время после нанесения раздражения. Электрический импульс распространяется от места внешнего воздействия к корням, стеблям, листьям, усикам и пр. Раздражителями, вызывающими появление электрического сигнала могут быть разные явления: изменение температуры, механическое воздействие, облучение участка растения светом различного спектрального состава, и т.д. Клетки растений в ряде случаев способны отвечать генерацией электрических сигналов на чрезвычайно слабые воздействия и изменения в окружающей среде в естественной обстановке. Появление электрических сигналов вызывает, например, понижение температуры всего на 1-2°С. Соприкосновение щупальца росянки с отрезком волоса весом всего 0,000822 мг вызывает ответную биоэлектрическую реакцию и заметное движение щупальца. В любом случае появление электрического сигнала «на лицо».

Типы электрических сигналов в растениях

У растений выявлено три типа электрических сигналов ответных реакций: потенциалы действия, вариабельные потенциалы и микроритмы. Потенциалы действия представляют собой один из универсальных способов передачи информации о внешнем воздействии в живой природе. По ряду признаков и механизму возникновения потенциалы действия соответствуют процессам, происходящим в нервах животных. Отличие состоит в том, что в нервном волокне процессы деполяризации — реполяризации происходят значительно быстрее. Если у животного это занимает миллисекунды, то у растения секунды и десятки секунд. Вариабельные потенциалы возникают при воздействии сильных раздражителей (повреждение ткани). У вариабельных потенциалов не только природа происхождения отлична, но и при чётком прослеживании фазы деполяризации, фаза реполяризации является сильно растянутой. Природа микроритмов ещё не ясна. Микроритмы имеют слишком маленькую амплитуду в несколько микровольт и носят очень нерегулярный характер.

Распространение электрического сигнала в растении

Информация о внешнем раздражении посредством потенциалов действия распространяется по растению обычно со скоростью нескольких сантиметров в секунду или минуту. Проводниками потенциалов действия в них являются те же самые проводящие пучки или “жилки”, которые пронизывают все ткани и органы растения и служат для транспортировки по растению воды и питательных веществ. Однако каналы распространения электрических импульсов и передвижения веществ в проводящих пучках пространственно разделены. Электрические импульсы распространяются не по крупным сосудам, а по мелким клеткам флоэмы и протоксилемы. Потенциал действия создают как пучковые, так и внепучковые клетки, но проводить его могут только первые, так как у мелких пучковых клеток межклеточные связи выражены сильнее.

Механизм возникновения потенциала действия в растении подобен (но не аналогичен) животному. В процессе генерации потенциалов действия в растении, так же как и в нерве, возникают ионные потоки. На воздействие внешнего раздражителя в растении открываются кальциевые каналы. Проводимость мембраны увеличивается, и ионы кальция входят внутрь, проводящих потенциал действия, клеток. Там они возбуждают хлорные каналы, те открываются и выпускают наружу поток ионов хлора. Вследствие того, что внешняя сторона мембраны заряжена положительно, а внутренняя – отрицательно, ионы хлора, имея отрицательный заряд, деполяризуют мембрану. Деполяризация мембраны в свою очередь способствует открыванию калиевых каналов и возникновению направленного наружу потока ионов калия. Этот поток будет оказывать на мембранный потенциал реполяризующее действие, что будет содействовать восстановлению исходного положения. Отличие от потенциала действия в нерве в том, что там, в качестве деполяризующих ионов выступают ионы натрия, а здесь ионы хлора. Такое однообразие свидетельствует о подобии механизмов происхождения потенциалов действия в живой природе. Механизм распространения потенциала действия у растений так же подобен животному. В результате деполяризации участка ткани в месте создания потенциала действия возникают местные круговые токи между деполяризованным возбуждённым участком ткани и соседними участками с нормальным уровнем мембранного потенциала клеток. Эти токи деполяризуют соседние области, что приводит к образованию в них потенциала действия и дальнейшему его распространению подобным образом.

У растений в отсутствии центральной нервной системы потенциал действия сам несет в себе возможность непосредственно влиять на функции органов и тканей, по которым он проходит. При прохождении электрического импульса по определённому участку ткани сильно меняется ионный состав, особенно содержание ионов калия и хлора. Так как уровень обменных процессов в ткани растения сильно зависит от ионного состава, то изменяя концентрацию тех или иных ионов, потенциалы действия в состоянии оказывать влияние на органы, по которым они распространяются. Правда, надо отметить, что в растениях потенциалы действия не имеют специфической информационной нагрузки, а являются сигналом на внешнее воздействие.

Слива под снегом

Интересно, как «высказалась» слива при таких внешних погодных обстоятельствах?

Однако, несмотря на не специфичность сигналов потенциалов действия, они вызывают изменение в тканях и органах ряда специфических процессов: усиление поглощения вещества корнями, изменение фотосинтеза листьев и пр. Сигнальная функция потенциалов действия сопутствует всем естественным процессам в жизни высших растений. Как указывалось выше, ими сопровождаются температурные изменения и механическое воздействие. В частности, при попадании пыльцы на рыльце пестика в нем возникают многочисленные электрические импульсы, распространяющиеся по направлению к завязи. Это влечёт цикл процессов, стимулирующих завязь к восприятию пыльцы и оплодотворению. Таким образом, с  помощью электрических импульсов на слабые внешние воздействия растение имеет возможность лучшей ориентации в пространстве, а так же «предупреждает» свои органы и ткани о вероятных очень существенных изменениях во внешних условиях. Реакция органов и тканей растения посредством временного повышения устойчивости к неблагоприятным воздействиям является своеобразной предадаптацией, которая служит подготовкой к глубокой адаптации.

Отсюда можно сделать вывод, что высшим растениям свойственна элементарная недифференцированная чувствительность. Потенциалы действия выполняют роль первичной экстренной сигнальной связи растения. Они  служит наиболее быстрым сигналом об изменениях в среде обитания растений и направлены для опережающего отражения действительности, позволяющего перестроить работу жизненно важных органов в экстремальной обстановке.
Опубликовано Новиковым С.Н. © //www.maymed.ru , 2012.

Вы можете оставить комментарий.


One Response to “«Электрическая жизнь» высших растений.”

  1. pchelowood:

    Такие «вещи» о растениях пчеловоду надо знать. Спасибо за информацию.

Выскажите своё мнение