植物運動

植物運動

高等植物的某些器官在內外因素的作用下能發生有限的位置變化,這種器官的位置變化稱為植物運動(plant movement)。分為向性運動(tropic movement)和感性運動(nastic movement)。

植物運動


(plant movement)
與多數動物不同,植物不能主動地整體移動。但植物體的各個部分也進行各種運動。只不過細胞內細胞器的移動和原生質流動非肉眼所能見,各種生長運動通常極為緩慢,不易為人察覺。

類型


植物的運動,按尺度分,在細胞內有原生質的激流、川流、環流、收縮等;在細胞水平上有膨脹、收縮、纖毛運動、鞭毛運動、滑移運動、蠕動等;在器官水平上,有生長運動,就眠運動等。按其與外界刺激的關係分,有朝向刺激來源方向遊動的趨性運動;有朝或背刺激來源方向轉動但不離原處的向性運動;有因感受外界刺激而發生,但運動方向與刺激方向無關的感性運動;還有與外界刺激無關的自發運動。按其推動力或發生的機理分,則有收縮運動、膨壓運動、機械運動等。

植物運動與外界刺激


有一些植物的運動與外界刺激無關,即使在外界條件沒有變化的情況下也同樣發生,稱為自發運動。豆科植物的羽狀複葉上的小葉片晝開夜合,稱為就眠運動。
受外界刺激而發生的運動,可因其運動的方向與外界刺激的關係分為3類:①趨性運動。即向刺激來源方向移動。高等植物中只限於能自由移動的生物體(如銀杏和蘇鐵)的雄配子。②向性運動。莖尖或根尖朝向(正)或背向(負)刺激來源的方向生長而發生的運動。它是因莖或根的兩側生長速度不同而造成的,是生長運動。引起向性運動的刺激可以是光、重力或接觸,相應的向性分別稱為向光性、向重性(也稱向地性)或向觸性。向水性與向化性,可能只是在水分與養料含量較高處根系分枝與生長較為旺盛,造成根系有方向性的不均勻分佈,並不是真正的向性。③感性運動。由外界刺激引起而方向與刺激的方向無關的運動。如睡蓮花朵晝開夜合;合歡的複葉晚間閉攏、白天張開;以及葉片上氣孔白天張開、晚間關閉等都是。

運動的控制


植物響應外界刺激而進行的運動,從接受刺激到進行運動,可以分為3個步驟:刺激的感受(由感受器或感測器承擔);感受器所接受的刺激向引起運動器官動作的信號的轉換;生效器或效應器即運動器官的動作。
①刺激的感受。向性、趨性、感性運動在其運動方向與刺激來源的方向之間的關係方面大不相同,但對刺激的感受則有很多共同之處。對光刺激的感受,可能是黃素蛋白或與蛋白質結合的胡蘿蔔素。至於向光性運動中對光源方向的辨別,在多數情況下就是向光側和背光側受光強度的差異。向地性的感受器稱為平衡石,某些植物的平衡石似乎是一種不同於貯藏澱粉粒的特殊澱粉粒或硫酸鋇顆粒。
②刺激的轉換、傳遞和協調。有一些運動,如含羞草的感觸性運動,感受物理刺激的部位(如小葉)與動作的部位(葉枕)之間相隔一段小葉柄或葉柄,刺激以動作電波的方式沿著維管束傳遞。莖的向光性彎曲運動,因為受光一側的IAA向背光一側轉移,從而造成兩側間IAA濃度的差異,引起向光和背光兩側生長速度不同。不同的刺激可以引起同樣的運動:例如黑暗、水分虧缺和二氧化碳濃度升高都可以引起氣孔關閉;正向光性和負向地性都可以使莖向上生長。同樣的刺激在不同的植物或器官中也可以引起不同的運動:如光和重力對莖和對根引起的運動方向相反。
③運動動作的執行。細胞以內細胞器和原生質的運動,是由細胞質中的基胞質來推動的,而細胞以上水平的運動,則多數由膨壓和/或細胞壁延伸速度的變化或差異引起。可逆性運動,如含羞草葉柄的上舉和下垂,以及氣孔的開閉,分別通過葉枕和保衛細胞膨壓的升降而發生,因而都是膨壓運動。向性運動則主要由於細胞壁延長速度的差異造成,因而是一種生長運動。

生物學意義


陸生植物通過向性生長能夠把莖葉和根引導向能源(太陽光)和營養物質(水和無機養料)較充足的方向,在獲得能源與營養和與其他植物競爭方面,起關鍵性的作用。空氣乾燥、葉片失水劇烈時葉片捲曲或下垂有利於減少受光面積和(或)蒸騰面積;氣孔收縮或關閉能增加蒸騰阻力,對減少水分損失、維持水分平衡有利。
攀緣植物靠攀緣運動依附於高大的樹木,以爭奪陽光,節省了支持組織的物質消耗。
食蟲植物是植物界中的特殊成員,它們可捕捉能移動甚至能飛翔的昆蟲,並且以異養的動物為食物,補充自己自養營養的不足。