Informácie

Ako dokážu stromy rásť rovnako vo všetkých smeroch?

Ako dokážu stromy rásť rovnako vo všetkých smeroch?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kráčal som po ceste s týmito nádherne obrovskými stromami, keď ma napadla táto otázka.

Veľké stromy s množstvom hrubých konárov musia rásť rovnako vo všetkých smeroch, inak by sa prevrátili. Existuje nejaký mechanizmus na zabezpečenie tohto rovnomerného rastu? Alebo je to len šťastná zhoda okolností vyplývajúca z rovnomernej dostupnosti slnečného svetla na všetky strany? Ak je jedna vetva stromu príliš ťažká v dôsledku mnohých čiastkových vetiev, spúšťa to nejakým spôsobom rast na opačnej strane stromu?

Videl som, že rastliny v črepníkoch v domoch majú tendenciu rásť smerom k slnečnému žiareniu. Moja mama často otáča črepníky o 180 stupňov, aby zabezpečila, že sa rastliny neohnú v žiadnom smere. Predpokladám, že je to preto, že slnečné svetlo zvyšuje rýchlosť fotosyntézy, čo vedie k rýchlemu rastu meristému. Pre stromy rastúce na otvorených priestranstvách by to nebol problém. Existuje však veľa veľkých stromov, ktoré rastú v tieni budov bez toho, aby sa od nich odkláňali, aj keď je to jediný smer, z ktorého by na ne dopadlo slnečné svetlo. Existuje na to nejaké vysvetlenie?


Rast v rastlinách je prísne kontrolovaný auxínmi – rastlinnými hormónmi. Samotný auxín má zvyčajne an inhibičný vplyv na rast [EDIT: pozri komentáre a Richardovu odpoveď na opravu]. Pokiaľ viem, neexistuje žiadna aktívna kontrola, ktorá by obnovila symetriu rastlín, keď sa to pokazí (ale môžem sa mýliť!), ale inhibičný účinok auxínu syntetizovaného v meristéme a difundujúceho vo všetkých smeroch spôsobuje symetrický vzor inhibície a aktivácie , tvoriace výhonky v symetrických vzdialenostiach okolo výhonku apikálneho meristému - to je veľmi viditeľné na symetrii romanesco brokolice:

Okrem toho existuje niekoľko mechanizmov zahŕňajúcich auxín, ktoré formujú všeobecný rast rastliny. Najdôležitejšie sú:

  • Apikálna dominancia čo spôsobuje, že vrchol (stonka) rastliny rastie silnejšie ako ostatné časti rastliny, čím sa zabezpečuje celkové centrovanie rastu.

  • Fototropizmus spôsobuje, že rastlina rastie smerom k slnečnému žiareniu. Na rozdiel od vašej hypotézy to nie je jednoducho spôsobené väčšou fotosyntézou, a teda rýchlejším rastom v prednej časti rastliny oproti svetlu, je to aktívne kontrolované.

  • Gravitropizmus je veľmi zaujímavý efekt, ktorý spôsobuje, že rastlina všeobecne rastie smerom nahor. Je to zaujímavé, pretože mechanizmus v skutočnosti využíva gravitáciu: auxín syntetizovaný v meristéme sa v dôsledku gravitácie šíri smerom nadol v rastline, čím bráni rastu v nižších oblastiach (ale všimnite si, že v koreňovom apikálnom meristéme je účinok nejakým spôsobom obrátený).

  • Hydrotropizmus spôsobuje, že rastlina rastie smerom k vode.

Všetky tieto účinky spolu spôsobujú, že rastlina rastie vo všeobecnosti smerom nahor, laterálne distribuovaným spôsobom.


Existuje niekoľko ďalších dobrých odpovedí, ktoré poskytujú časť obrazu, ale myslím si, že tu chýba základný princíp organizácie. Konrad sa toho dotkol vo svojej odpovedi.

Dôvodom, prečo stromy a väčšina rastlín majú tendenciu rásť rovnako vo všetkých smeroch, je to, že majú iteratívne generované vetvenie a radiálnu symetriu, ktorá je riadená spätnoväzbovou slučkou rastového hormónu auxínu a transportérov auxínu citlivých na auxín. Toto je elegantný biologický algoritmus, ktorý vysvetľuje celý rast vetvenia.

Veci, ktoré Konrad identifikuje (fototropizmus, gravitropizmus atď.), slúžia ako orientačné signály, ktoré pomáhajú rastline určiť, ktoré osi má rásť, ale v zásade ide o auxínové gradienty. Existujú výnimky, ako uviedli iní vo svojich odpovediach, a zvyčajne vyplývajú z vážnych nerovnováh v orientačných signáloch.

Pokúsim sa jasne vysvetliť proces rastu (a dáva mi to príležitosť vyskúšať si znova diagramy ^_^)…


Auxín je rastlinný hormón (v skutočnosti trieda hormónov, ale väčšinou, keď ľudia hovoria auxín, majú na mysli kyselinu indol-3-octovú), ktorý podporuje predlžovanie a delenie buniek. Základný princíp, ktorý umožňuje auxínu pôsobiť organizačne, je ten, že auxín sa produkuje vo vnútri buniek a proteíny, ktoré exportujú auxín z bunky, sa vyvíjajú na tej strane bunky, ktorá má najvyššiu koncentráciu auxínu (pozri obrázok nižšie).

Takže auxín je transportovaný hore koncentračným gradientom auxínu! Ak sa vám teda nejakým spôsobom rozvinie oblasť s vysokou koncentráciou auxínu, potom sa do tejto oblasti transportuje viac auxínu. Oblasť s vysokou koncentráciou auxínu v porovnaní s okolitým tkanivom sa nazýva an maximum auxínu (množné číslo „maximum“).

Počas väčšiny života rastliny sa auxín produkuje takmer rovnako vo väčšine buniek. Avšak vo veľmi skorých štádiách vývoja embrya sa produkuje prednostne pozdĺž embryonálnej osi (pozri obrázok nižšie, časť 1). To vytvára a meristém - skupina buniek, kde prebieha bunkové delenie - v auxínovom maxime na každom konci embrya. Keďže tento konkrétny meristém je na vrchole rastliny, nazýva sa apikálny meristém, a je zvyčajne najsilnejší v rastline.

Takže tým, že má meristém na každom konci, embryo sa potom predĺži, pretože bunkové delenie prebieha iba v týchto bodoch. To vedie k časť 2 na obrázku vyššie, kde sa dva meristémy tak ďaleko od seba, že gradient auxínu je taký slabý, že už nemá svoj organizačný efekt (oblasť v červenom štvorci). Keď sa to stane, auxín produkovaný v bunkách v tejto oblasti sa na krátky čas chaotickým spôsobom koncentruje, kým sa nevytvorí ďalšie centrum transportu. K tomu dochádza, ako sa to stalo v prvom prípade, keď určitá oblasť tkaniva má o niečo vyššiu koncentráciu auxínu, a tak je auxín v okolitom tkanive transportovaný smerom k nej. To vedie k časť 3 figúry, v ktorej sú na bokoch rastliny vytvorené dva nové meristémy (tzv bočné meristémy).

Bočné meristémy sú miesta, kde sa na rastlinách vyskytujú vetvy. Ak si potom predstavíte, že sa tento proces neustále opakuje, uvidíte, že vetvy, keď sa predlžujú, vyvinú na špičkách a po stranách meristémy. Hlavná stonka sa bude tiež naďalej predlžovať a vyvíjať sa z nej bočné stonky. Koreň sa začne vetviť a tie vetvy sa budú vetviť atď. Ak dokážete pochopiť, ako tento elegantný systém funguje, pochopíte, ako rastliny rastú a prečo rastú v opakujúcich sa jednotkách na rozdiel od telesného plánu ako zvieratá.

Vysvetľuje tiež, prečo ak odrežete špičku stonky, podporuje to vetvenie. Odstránením apikálneho meristému sa zbavíte auxínového gradientu a umožníte vytvorenie viacerých menších meristémov, z ktorých sa každý rozvinie do vetví.

Doteraz som vysvetlil pravidelné vetvenie, ale rovnaký systém spôsobuje radiálnu symetriu, vďaka ktorej stromy (zvyčajne) rastú vo všetkých smeroch rovnako...

Predstavte si, že vezmete prierez stonkou a pozriete sa cez ňu úplne dole (ako je hrubo znázornené vyššie). Rovnako ako gradienty auxínu pôsobia na koordináciu rastu pozdĺž rastliny, koordinujú ho aj radiálne, pretože maximá budú mať tendenciu rozmiestňovať sa čo najďalej od seba. To vedie k tomu, že vetvy rastú vo všetkých smeroch rovnako (v priemere).

Vítam komentáre k tejto odpovedi, pretože si myslím, že je taká dôležitá pre pochopenie rastu rastlín, že by som rád svoju odpoveď vylepšil tak, aby bola čo najlepšia.


Nie vždy. Napríklad táto jabloň rastie hneď za mojím oknom:

Zatiaľ to ešte neprepadlo. Dôvod, prečo rastie týmto spôsobom, je ten, že všetko svetlo prichádza z pravej strany obrazu: strom sa nakláňa zhruba na juhovýchod, zatiaľ čo budova je od neho na juhozápad a vrhá tieň na stred dvora z veľkej časti. deň. Tiež naľavo môžete vidieť konáre iných, vyšších stromov, ktoré blokujú takmer všetko rozptýlené strešné okno z tohto smeru.


Ako ukazuje odpoveď @IlmariKaronen, nie je to vždy tak. väčšina stromov pestovaných vedľa tienistých strán budov má tendenciu nakláňať sa od budovy. Niektoré stromy vydržia viac tieňa ako iné a tie posielajú konáre do tieňa budov. V tieni nikdy nerastú tak husto alebo robustne. Dôvodom rastu rastlín smerom k svetlu je fototropizmus. Keď svetlo zasiahne stonku rastliny, auxíny, ktoré určujú dĺžku stonky, sa zničia, čím sa zníži množstvo rastu na tejto strane stonky. Keď sa to stane, stonky sa ohýbajú smerom k svetelnému zdroju z nerovnováhy auxínov v stonke. Dôvodom, prečo je tienistá strana slabšia, je to, že všetky stromy sa spoliehajú na fotosyntézu pre svoju energiu. Samozrejme, strana bez priameho slnečného žiarenia nebude vykonávať toľko fotosyntézy, a tak má oveľa menej energie na rast. Tiež veľa veľkých stromov je nevyvážených, niekedy celá váha na jednej strane. Korene ich držia.


Pozri si video: Otravene stromy (Jún 2022).