Фізіологія рослин - Мусієнко М.М. 2001

Фізіологія росту та розвитку рослин
Періодичність росту. Циркадна ритміка. Біологічний годинник

Процесам росту, як і іншим фізіологічним явищам, властива періодичність. В рослини є механізми для сприйняття змін температури, довжини дня та якості світла. Це дозволяє рослинному організму координувати СВІЙ життєвий цикл відповідно до сезонних змін кліматичних умов.

В умовах помірного клімату щовесни спостерігається відновлення росту багаторічних рослин. Перші судини, що утворюються в цей час, досить широкі, тонкостінні, вони здатні легко транспортувати воду і поживні речовини, що так потрібно для ініціального росту. Пізніше цих судин стає менше, вони більш вузькі, з потовщеними стінками. Осіння деревина в зв’язку з цим досить відрізняється від примикаючої до неї весняної деревини наступного року. Взимку камбій перебуває в стані спокою. Як результат формуються річні кільця, ширина яких залежить від кліматичних умов певного року. Дендрокліматологія вивчає клімат за даними таких кілець, а дендрохронологія досліджує вік деревини за кількістю та розмірами річних кілець.

У випадках коли періодичність зберігається, і за відсутності впливу зовнішніх факторів ритм називають ендогенним, наприклад, «сонні» рухи деяких рослин родини бобових (мімоза, квасоля). Листки таких рослин вдень розміщені горизонтально, а вночі — вертикально — це ніктинастія. У рослин найпоширеніші так звані циркадні (від лат. circa — приблизно і dias — день) ритми, які за часом наближаються до доби (21-27 годин). До ендогенних належать мітотична активність в меристемах, швидкість росту, ритми фотосинтезу, Дихання тощо. Циркадний ритм поводить себе як саморегулюючий осцилятор.

Клітинний механізм, який зумовлює ритм, називають біологічним годинником. Біологічний годинник — умовний термін, який показує здатність живих організмів, в тому числі і рослин орієнтуватися в часі. В основі такої орієнтації лежить строга періодичність всіх фізико-хімічних процесів, тобто ендогенних біологічних ритмів Завдяки ендогенним ритмам рослини добре пристосовуються до певних конкретних, незалежно від флуктуацій, погодних умов.

У більшості організмів ритми коректуються добовими змінами освітлення та температури. Існують погляди, що природа біологічного годинника обумовлена здатністю організмів сприймати циклічні коливання геофізичних факторів, зокрема добову та сезонну періодичність електричного та магнітного поля Землі, сонячної та космічної радіації тощо. В цілому ж фізичну основу ендогенних циркадних ритмів не з’ясовано, але більшість вчених вважають, що періодичні зміни мембран є складовою частиною «годинникового механізму» Адже мембрани оточують всю клітину, окремі компартменти клітинного вмісту. Ритмічно регулюючи потоки метаболітів в клітину та із клітини, в Органели та з органел, біологічний годинник генерує ритмічні зміни в біохімізмі та фізіології клітин.

Однією з інтригуючих особливостей циркадних ритмів є незалежність їх від температури, при тому що більшість метаболітичних процесів, біохімічних реакцій залежні від неї. Припускають, що в годиннику є два процеси, які регулюються температурою, але один із них прискорюється температурним фактором, а інший — гальмується, в сумі ж вони нейтралізуються. Біологічний годинник, перш за все, дає можливість рослинам відповідно реагувати на зміну пір року і пристосовуватися до відповідних умов навколишнього середовища.