Растения измеряют время

Длина светового дня — еще один существенный фактор, определяющий развитие растений (переход к цветению). Аме-

риканские ученые В.

В. Гарнер и Г. А. Аллард в начале 20-х годов открыли явление фотопериодизма. Суть его в том, что разные растения неоднозначно реагируют на продолжительность дневного освещения.
Помещая растения в условия неодинаковой продолжительности светового дня, исследователи установили, что они по разному реагируют на короткий и длинный день. Оказалось, что одни растения быстрее развиваются на укороченном дне, другие — на удлиненном, а третьи вообще не реагируют на продолжительность освещения. В связи с этим были выделены три группы растений. Короткодневные виды зацветают, если световой день длится 8—12 часов. К этой группе относятся перилла, соя, просо, рис, конопля, хризантема. Длннноднев-
ные растения зацветают при продолжительности светового дня, равной 16—20 часам. В эту группу вошли овес, ячмень, рудбекия, подорожник, лен, свекла, люпин И, наконец, нейтральные растения, зацветающие при любом световом режиме, представлены томатами, конскими бобами, подсолнечником и многими сортами гороха.
Чтобы растения зацвели, вовсе не обязательно выдерживать их в течение всей жизни в условиях соответствующего фотопериода Например, для короткодневного проса достаточно создать благоприятный фотопериод в течение 10—12 дней после появления всходов. Дурнишник пенсильванский зацветает в том случае, если 12-часовой день сменяется 12 часовой ночью.

Различие между короткодневными и длиннодневными растениями состоит в том, что первые цветут осенью, когда световой день резко укорачивается. Вторые же — в начале лета, когда день значительно длиннее ночи. Осенью распускаются хризантемы, георгины, астры. Среди короткодневных растений есть такие, которые цветут и на длинном дне, однако в этом случае их цветение и плодоношение идет медленнее, чем в условиях благоприятного светового режима. Среди растений длинного дня есть виды, которые на коротком дне совсем не цветут (например, львиный зев). Большинство же других представителей этой группы способны цвести и плодоносить на коротком дне, но формирование цветков и плодов у них сильно задерживается и протекает более медленно, чем на длинном. Наличие нейтральных растений указывает на то, что среди представителей растительного мира есть переходные формы.
В большинстве семейств, например сложноцветных, злаковых, бобовых н пасленовых, разные виды принадлежат к различным фотопериодиче- ским группам, но в некоторых семействах все виды только длиннодневные и нейтральные (крестоцветные, гвоздичные, лютиковые) либо только короткодневные и нейтральные
(молочайные, амарантовые).
Открытие фотопериодизма имеет большое значение для растениеводства, для получения цветков и семян у нецветущих и бесплодных особей, нескольких репродукций семян в течение одного года, для ранней выгонки декоративных и овощных растений и т. д. Явление фотопериодизма должно обязательно учитываться при выведении новых сортов культурных растений. Для умеренных широт подбираются сорта, более приспособленные к цветению на длинном дне, а для южных — на коротком.
Почему же разные растения требуют для своего развития неодинаковых фотопериодов? Оказалось, что между характером фотопериодиче- ской реакции растений и их географическим происхождением существует тесная связь. Впервые на это обратили внимание советские исследователи В. Н. Любименко, А. В. Дорошенко, В. И. Разумов, О. А. Щеглова. Выяснилось, что родина растений короткого дня — тропические и субтропические страны, а растения длинного дня — выходцы с территорий, расположенных в более высоких широтах. Как известно, на экваторе в любое время года длина светового дня равняется 12 часам. В средних широтах летом этот показатель возрастает н достигает 16—18 часов.
В Заполярье в июне длина светового дня составляет 24 часа. Таким образом, летом в южных районах световой день короче, чем в северных. В соответствии с этим на юге обитают в основном короткодневные растения (представи тели семейств молочайных и амарантовых), а на севере— длиннодневные (виды семейств крестоцветных, гвоздичных и лютиковых). Все это говорит о том, что явление фотопериодизма — не что иное, как приспособление растений к определенным условиям существования.
Однако приверженность к определенной длине светового дня препятствует распространению видов в разных широтах. В самом деле, если растение цветет только в условиях короткого дня, то оно не образует семян в северных районах. Какая же польза от этого свойства, если оно ограничивает расселение вида?
Польза заключается, во- первых, в том, что это приспособление гарантирует цветение в наиболее благоприятных условиях.

В самом деле, длиннодневные растения наших широт цветут в начале лета, когда достаточно тепла и солнечного света для их роста и развития. Если бы они цвели осенью, то не успели бы сформировать семена и погибли бы, не оставив потомства. А во-вторых, все растения одного вида благодаря фотопериодизму зацветают почти одновременно, синхронно, что благоприятствует успешному их опыЛе- нию.
По-видимому, длиннодневные и короткодневные виды произошли в ходе эволюции от нейтральных, более древних по происхождению и неспециализированных. Специализация длиннодневных видов, произрастающих в климатических условиях умеренных и северных широт, дала им огромные преимущества перед нейтральными. То, что эти растения при осеннем или зимнем коротком дне не цветут, способствует их сохранению и является, таким образом, приспособлением к перезимовке. Ведь в период цветения интенсифицируется обмен веществ, что делает растения неустойчивыми к неблагоприятным факторам среды.
Специализация короткодневных видов в тропических и субтропических странах также пошла им на пользу. Эти растения на длинном дне не цветут, а вегетируют и, таким образом, переживают жаркое и сухое лето или период проливных дождей. Хотя продолжительность дня в тропических странах колеблется незначительно (на острове Ява максимальная разница составляет всего лишь 48 минут), тем не менее многие обитатели этих мест очень чувствительны даже к малейшему ее изменению. Экспериментальным путем установлено, что увеличение или сокращение периода дневного освещения всего на 1 минуту соответственно ускоряет или тормозит зацветание яванского риса более чем на сутки. Любопытно установить точность «часов», которыми «пользуются» эти злаковые растения. Оказалось, что ошибка составляет всего 0,07 процента. Как тут не вспомнить строки из книги «Голос леса» Рабиндраната Тагора: дается короткий день, озимые злаки обильно кустятся, образуя множество побегов и листьев. Растения рудбекии из семейства сложноцветных на коротком дне образуют розетки листьев, они резко отличаются от особей того же возраста, но выросших на длинном дне. У большинства длиннодневных растений укорочение длины дня приводит к тому, что растения как бы прижимаются к поверхности земли, их главные стебли растут медленно или вовсе, не растут. Наоборот, при увеличении длины

О свет, возникший в первый день творенья! С небес на это дерево слети.
Тебе подвластно таинство цветенья.
Назначь же срок — когда ему цвести.
И вспыхнут нежным пламенем бутоны,
И, славя солнце, затрепещут кроны.

Действительно, солнечному лучу «подвластно таинство цветения». Долгота дня — это своеобразные астрономические «часы», указывающие растениям, когда им зацветать и размножаться, а когда начинать готовиться к зимовке.
Следует отметить, что растения разных фотопериодиче- ских групп отличаются по своим внешним признакам, если их выращивать на длинном или коротком дне. Многие длиннодневные растения в условиях короткого дня не образуют цветоносного стебля, а остаются в фазе кущения или розетки. Это явление читателям, безусловно, хорошо известно. Осенью, когда наб^ю- дня они начинают тянуться вверх, образуя мощные прямостоячие стебли с длинными междоузлиями. Что же касается короткодневных растений, то они успешно развиваются на коротком дие. На длинном же дне у них наблюдается интенсивный вегетативный рост, но цветки не образуются.
Органом, воспринимающим фотопериодическое воздействие, служит у растений лист! Образовавшийся в нем на благоприятном фотопериоде фактор цветения транспортируется затем к точкам роста, где начинают формироваться цветки. Листья воспринимают изменение длины светового дня с помощью системы фитохромов,

Влияние длины дня на длиннодневное растение табака лесного и короткодневного растения табака настоящего (сорт Мериленд Мамонт).

о которой мы говорили в разделе «Голубой и зелено-желтый». Фитохромы имеют важное значение в жизни длиннодневных и короткодневных растений. На это указывает тот факт, что красные лучи оказались наиболее активными в отношении задержки цветения короткодневного растения сои.
Как мы уже отмечали, под влиянием красных лучей фитохром красного света превращается в фитохром дальнего красного света:
красный свет
Фкс — gt;- Фдкс- Ночью
под действием дальнего красного света ФКс трансформируется в Фкс, и это способствует переходу к цветению короткодневных растений. Наоборот, для вступления длиннодневных растений в фазу цветения необходимо высокое содержание фитохрома дальнего красного света, которое возрастает на длинном дне..

<< | >>

Источник: Артамонов В. И.. Занимательная физиология растений. 1991

Еще по теме Растения измеряют время:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -