NASTIAS: VEIDI, RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Par nasties , nastismos vai nastic kustības ir forma kustības augu, kas izriet no uztveres ārēju stimulu tādā veidā, bet kur virziens rezultējošo kustība ir neatkarīga no konstatētā stimulu. Tie sastopami praktiski visos augu orgānos: lapās, stublājos un zaros, ziedos, cīpslās un saknēs.

Starp mehānismiem, kas augiem jāpielāgo videi, kas tos ieskauj, ir dažas kustību formas, kas, atgriezeniski vai neatgriezeniski, rodas, uztverot gaismas, termiskos, ķīmiskos, ūdens, taustes, gravitācijas stimulus - zālēdāju radīto ievainojumu produktu. barojot, cita starpā.

Gaļēdāju augs Drosera rotundifolia (Avots: pixabay.com/)

Kustība augos tradicionāli tiek iedalīta divos veidos: tropisms un nastias. Tropismi, atšķirībā no nastijām, tiek funkcionāli definēti kā augu orgānu kustības vai augšanas reakcijas uz fiziskiem stimuliem un ir tieši saistīti ar virzienu, kādā tie tiek uztverti.

Gan nastijas, gan tropisms var būt kustību rezultāts augšanas vai turgora izmaiņu dēļ kustīgā orgāna šūnās, lai dažas kustības atkarībā no gadījuma varētu uzskatīt par atgriezeniskām, bet citas - par neatgriezeniskām.

Čārlzs Darvins savā 1881. gada darbā “Kustību spēks augos” aprakstīja augu kustības, kas rodas vides izmaiņu rezultātā, īpaši tās, kas saistītas ar tropisko reakciju. Tomēr kopš tā laika līdz mūsdienām dažādi autori ir aprakstījuši šo kustību pamatā esošos mehānismus.

Veidi

Augs var saņemt ļoti daudzveidīgu stimulu, uz kuru tas var izraisīt ļoti dažādas atbildes. Dažādu nastisko kustību klasifikācija ir veikta galvenokārt, pamatojoties uz stimulu raksturu, tomēr reakcijas mehānismu zinātniskajā aprakstā ir daudz neskaidrību.

Starp pazīstamākajiem nastiju veidiem ir:

• Nictinastia : kad dažu pākšaugu sugu lapas dienas laikā pilnībā izplešas un naktī salocās vai aizveras.
• Thigmonastia / Seismonastia : kustības, kas rodas no stimuliem, kas ir tiešā fiziskā kontaktā dažu sugu dažos orgānos.
• Termonastija : atgriezeniskas kustības, kas atkarīgas no termiskām svārstībām.
• Fotonastija : to uzskata par īpašu fototropisma veidu; dažu sugu lapas augstas gaismas intensitātes apstākļos var izkārtot paralēli gaismas intensitātei.
• Epinastija un hiponastija : tās ir lapotņu kustības, kas dažām sugām rodas, saskaroties ar ārkārtēju mitrumu saknēs vai augstu sāls koncentrāciju augsnē. Epinastijai ir sakars ar pārspīlētu adaksiālo reģionu augšanu, savukārt hiponastija attiecas uz lapu asmeņa divpusējo reģionu augšanu.
• Hidronastija : noteiktu augu orgānu kustība, kas ir atkarīga no hidriskiem stimuliem.
• Chemionastia : kustības reakcija, kas saistīta ar dažu ķīmisko vielu koncentrācijas gradientu. Daži autori drīzāk atsaucas uz iekšējām kustībām un signalizācijas ceļiem.
• Gravinastia / Geonastia : dažu augu atgriezeniska kustība laikā, reaģējot uz gravitācijas stimuliem.

Funkcijas un piemēri

Daudzas nastiskas kustības ir atkarīgas no konkrēta orgāna: pulvínulo. Pulvinules ir specializēti motoriski orgāni, kas atrodas vienkāršo lapu petioles pamatnē, un petioles un skrejlapas saliktajās lapās.

Anatomiski runājot, tie sastāv no centrālā cilindra, ko ieskauj kollenhēmas slāņi, un motora garozas zonas, kurā atrodas parenhīmas šūnas, kuras ir jutīgas pret lieluma un formas izmaiņām.

Pulvinulārā garozas šūnas, kas mainās pēc lieluma un formas, ir zināmas kā motorās šūnas, starp kurām ir ekstensora un fleksora motoriskās šūnas. Parasti to kustība ir atkarīga no turgora izmaiņām ūdens ieplūdes un / vai izplūdes dēļ no protoplasta.

Zemāk ir īss nastiju apraksts, kuru gadījumus var uzskatīt par klasiskiem piemēriem.

Nictinastias vai augu "miega kustības"

Sākotnēji tie tika atklāti Mimosa pudica un ir ļoti izplatīti pākšaugos. Tie ir saistīti ar lapu "ritmisko" kustību, kas aizveras naktī un dienas laikā pilnībā izplešas. Vispopulārākie ir Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia un Phaseolus coccineus.

Šī parādība ir plaši pazīstama augos, un tai, domājams, ir adaptācijas iemesli: lapu asmeņu izplešanās dienas laikā ļauj saules starojuma laikā iegūt maksimālu gaismas enerģiju, savukārt nakts aizvēršana cenšas izvairīties no kaloriju zuduma. svarīgs.

Kad lapas ir paplašinātas, pulvinules atrodas horizontālā stāvoklī (diennakts), un, kad tās ir aizvērtas, tām ir "U" forma (nakts) vai tas ir saistīts ar turgora palielināšanos ekstensora šūnās atvēršanas laikā un ar turgors fleksora šūnās slēgšanas laikā.

Nictinastiskās kustības grafiskais apraksts (Čārlzs Darvins, LL.D., FRS palīdz Fransiss Darvins, izmantojot Wikimedia Commons)

Šādas turgora izmaiņas notiek ūdens kustības dēļ, kas ir atkarīga no jonu, piemēram, K + un Cl-, malāta un citu anjonu, pārvietošanās starpšūnās.

K + iekļūst motorās šūnās, palielinoties negatīvajam lādiņam citoplazmas membrānas iekšējā virsmā, ko panāk ar ATPāžu darbību, kas ir atbildīgas par protonu izraidīšanu no citoplazmas.

Turgora zudums rodas protonu sūkņa inaktivācijas dēļ, kas depolarizē membrānu un aktivizē kālija kanālus, veicinot šī jona izeju apoplasta virzienā.

Šīs kustības ir atkarīgas no fotoreceptoru darbības, kas sastāv no fitohromiem, ņemot vērā faktu, ka eksperimenti parādīja, ka ilgstošs starojums stimulē lapu atvēršanu.

Nictinastiskajai kustībai ir noteikta “ritmika”, jo augi, kas pakļauti pastāvīgai tumsai, šīs kustības izdara ik pēc 24 stundām, tāpēc sava veida “bioloģiskajam pulkstenim” jāpiedalās pulgora motora šūnu turgora izmaiņu regulēšanā.

Thigmonasties vai pieskāriena kustības

Viena no literatūrā vispopulārākajām tigmonastiskajām atbildēm ir gaļēdāju auga Dionaea muscipula vai "Venus flytrap" sniegtā atbilde, kurā kukaiņi ir ieslodzīti tā veramajās, pundurlapās.

Kad kukainis uzkāpj uz lapas ventrālās virsmas un sastopas ar trīs smalkiem matiem, kas izsauc motora reakciju, tiek ģenerēti starpšūnu elektriskie signāli un katrā šūnā tiek sākts šūnu diferenciāls pagarinājums, kā rezultātā tiek aizvērts "Apkrāptu" mazāk nekā sekundē.

Dinoaea muscipula, Venus flytrap (Venus flytrap) (Avots: pixabay.com/)

Plēsēji dod D. muscipula pietiekami daudz slāpekļa, lai izdzīvotu, tāpēc šie augi bez problēmām var apmesties augsnēs, kurās trūkst šī minerāla. Ir svarīgi atzīmēt, ka šī kustība ir ļoti specifiska, kas nozīmē, ka stimuli, piemēram, lietusgāzes vai stiprs vējš, neizraisa cilpas aizvēršanos.

Citam plēsēju augam, Drosera rotundifolia, uz modificēto lapu virsmas ir simtiem gliemeņu taustekļu, piesaistot simtiem potenciālo laupījumu, kuri ieslodzīti "taustekļu" gļotādās.

Jutekļu taustekļi nosaka laupījuma klātbūtni, un blakus esošie taustekļi noliecas pret stimulēto, veidojot krūzes formas slazdu, kas ieslodzīt kukaiņu iekšpusē.

Tiek uzskatīts, ka notiek diferenciāla augšana, ko kontrolē auksīnu līmeņa izmaiņas, jo eksogēno auksīnu pievienošana izraisa lapu aizvēršanos, un, pievienojot tā paša hormona transporta blokatorus, tiek kavēta pārvietošanās.

Mimosa pudica ir arī vislabāk aprakstīto tigmonastisko kustību varonis. Vienas tās skrejlapas pieskāriens veicina tā salikto lapu tūlītēju aizvēršanu.

Tiek uzskatīts, ka šī reakcija uz taustes stimuliem var kalpot, lai atbaidītu iespējamos plēsējus vai kā aizsardzības mehānismu, kas ļauj atklāt viņu aizsardzības muguriņas.

Lapu locīšana ir atkarīga no turgora izmaiņām. Pulvinules šajā gadījumā zaudē turgoru, īpaši, fleksora šūnas stiepjas, reaģējot uz ekstensora šūnu apjoma samazināšanos.

Mimosa pudica jeb “jutīgais augs” (Avots: pixabay.com/)

Tilpuma izmaiņas notiek saharozes izplūdes rezultātā filmā, kas piespiež ūdens osmotisko transportu un kālija un hlora jonu pasīvo transportēšanu.

Pateicoties protonu sūkņu dalībai membrānā (ATPāzes), šajā kustībā tiek izveidots arī elektroķīmiskais gradients. Cita starpā ir iesaistīti augšanas faktori, citoskelets un aktīna pavedieni.

Termosti

Tas ir sīki aprakstīts Crocus ziedos un tulpēs. Tas rodas atšķirīgas augšanas dēļ ziedlapu pretējās pusēs, kas reaģē uz termisko stimulu, nevis turgora izmaiņu dēļ. Atšķirība reakcijā rodas tāpēc, ka abās orgāna pusēs augšanas optimums ir ļoti atšķirīgs.

Krokusa ziedi (Avots: pixabay.com/)

Šīs kustības laikā protoplastu osmotiskajās, pH vai caurlaidības vērtībās būtiskas izmaiņas nenotiek. Novērots arī ievērojams starpšūnu CO2 palielināšanās, kas, šķiet, ir faktors, kas jutīgus audus jutīs pret temperatūras izmaiņām.

Slēgtas tulpes (Avots: pixabay.com/)

Šī kustība nav atkarīga no gaismas intensitātes un stingri atkarīga no temperatūras paaugstināšanās. Starp dažādiem autoriem vienojas, ka, lai novērotu ziedu kustību, termiskajai svārstībai jābūt no 0,2 ° C līdz 0,5 ° C. Tādas pašas temperatūras pazemināšanās izraisa tā slēgšanu.

Atsauces

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Augu fizioloģijas pamati (2. izdevums). Madride: McGraw-Hill Interamericana no Spānijas.
2. Braam, J. (2005). Saziņā: augu reakcija uz mehāniskiem stimuliem. Jaunais fitologs, 165, 373–389.
3. Brauners, L. (1954). Tropismi un nastiskas kustības. Annu. Sv. Augs. Fiziols. , 5, 163-182.
4. Brauns, AH, Čepmens, DK un Liu, SWW (1974). Lapu Epinasty salīdzinājums, ko izraisa bezsvars vai Clinostat rotācija. Bioscience, 24 (9), 518–520.
5. Dubetz, S. (1969). Neparasts fotonastisms, ko izraisa Phaseolus vulgaris sausums. Canadian Journal of Botany, 47, 1640–1641.
6. Dumais, J., & Forterre, Y. (2012). "Dārzeņu dinamika": ūdens loma augu kustībā. Annu. Rev. Fluid Mech. , 44, 453-478.
7. Enright, JT (1982). Lapu miega kustības: Aizstāvot Darvina interpretāciju. Oecologia, 54 (2), 253–259.
8. Esmon, CA, Pedmale, U. V, & Liscum, E. (2005). Augu tropisms: pārvietošanās spēka nodrošināšana sēdošam organismam. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Firn, RD, & Myers, AB (1989). Augu kustība, ko izraisa atšķirīga augšana - mehānismu daudzveidības vienotība? Vides un eksperimentālā botānika, 29., 47. – 55.
10. Guo, Q., Dai, E., Han, X., Xie, S., Chao, E., & Chen, Z. (2015). Ātra nastiska augu un bioizturīgu struktūru kustība. JR Soc. Interfeiss, 12.
11. Hayes, AB, un Lippincott, JA (1976). Izaugsme un gravitācijas reakcija lapu asmeņu hiponastikas attīstībā. American Journal of Botany, 63 (4), 383–387.
12. Koukkari, WL, & Hillman, WS (1968). Pulvini kā fotoreceptori fitohroma efektā uz Nyctinasty Albizzia julibrissin. Augu fizioloģija, 43 (5), 698–704.
13. Sandalio, LM, Rodríguez-Serrano, M., un Romero-Puertas, MC (2016). Lapu epinastija un auksīns: bioķīmiskais un molekulārais pārskats. Augu zinātne. Elsevier Ireland Ltd.
14. Schildknecht, H. (1983). Turgorīni, augstāku organizēto augu endogēno ikdienas ritmu hormoni - noteikšana, izolēšana, uzbūve, sintēze un aktivitāte. Angewandte Chemie International Edition angļu valodā, 22 (9), 695–710.
15. Ueda, M., Takada, N., & Yamamura, S. (2001). Molekulārā pieeja auga nyktinastiskajai kustībai, ko kontrolē bioloģiskais pulkstenis. Starptautiskais molekulāro zinātņu žurnāls, 2. (4), 156. – 164.
16. Koks, WML (1953). Termostats tulpju un krokusa ziedos. Journal of Experimental Botany, 4 (10), 65–77.