Гетеротрофний спосіб харчування у рослин

Автотрофні організми (від грец. «Аutos» - сам і «trophe» - харчування) здатні самостійно синтезувати органічні поживні речовини з неорганічних, гетеротрофні - харчуються готовими органічними речовинами. До автотрофам належать зелені рослини і деякі бактерії, що використовують в ході фотосинтезу енергію світла (фототрофи), а також бактерії, здатні утилізувати енергію окислення речовин для синтезу органічних сполук (хемосинтез).

Величезна більшість організмів, що належать до царства рослин, -автотрофи (фототрофи). До гетеротрофам відносять всіх тварин, гриби і більшість бактерій. Серед рослин також є факультативні або облігатні гетеротрофи, які отримують органічну їжу із зовнішнього середовища, -сапротрофи, паразити і комахоїдні рослини. Сапротрофи (сапрофіти) живляться органічними речовинами, що розкладаються залишків рослин і тварин, паразити - органічними речовинами живих організмів. Комахоїдні рослини здатні вловлювати і перетравлювати дрібних безхребетних. Однак в житті рослини є періоди, коли воно харчується тільки за рахунок запасених раніше органічних речовин, т. Е. Гетеротрофно.

До таких періодів належать проростання насіння, органів вегетативного розмноження (бульб, цибулин і ін.). ріст пагонів з кореневищ, розвиток нирок і квіток у листопадних деревних рослин і т. д. Багато органів рослин гетеротрофних повністю або частково (коріння, нирки, квіти, плоди, що формуються насіння). Нарешті, всі тканини і органи рослини гетеротрофно харчуються в темряві. Саме тому в культурі можна вирощувати ізольовані рослинні клітини і тканини без світла на органо-мінеральному середовищі.

Таким чином, гетеротрофних спосіб харчування клітин і тканин настільки ж звичайний для рослин, як і фотосинтез, оскільки притаманний будь-якій клітині. У той же час цей спосіб живлення рослин вивчений вкрай недостатньо. Знайомство з фізіологією рослин, що харчуються гетеротрофно, дозволяє ближче підійти до розуміння механізмів харчування клітин, тканин і органів в цілому рослин.

Цілі рослини або органи можуть засвоювати як низькомолекулярні органічні сполуки, що надходять ззовні або з власних запасних фондів, так і високомолекулярні білки, полісахариди, а також жири, які необхідно попередньо перевести в легкодоступні і засвоювані з'єднання.

Останнє досягається в результаті травлення, під яким розуміють процес ферментативного розщеплення макромолекулярних органічних сполук на продукти, позбавлені видової специфічності і придатні для всмоктування і засвоєння.

Розрізняють три типи травлення: внутрішньоклітинне, мембранне і позаклітинне.

Внутрішньоклітинний - найдавніший тип травлення. У рослин воно відбувається не тільки в цитоплазмі, але і в вакуолях, пластидах, білкових тілах, сферосомах.

Мембранне травлення здійснюється ферментами, локалізованими в клітинних мембранах, що забезпечує максимальне сполучення травних і транспортних процесів. Воно добре вивчено в кишечнику ряду тварин. У рослин мембраннийтравлення не досліджувалась.

Позаклітинне травлення відбувається тоді, коли гідролітичні ферменти, які утворюються в спеціальних клітинах, виділяються в зовнішнє середовище і діють поза клітинами. Цей тип травлення характерний для комахоїдних рослин; він здійснюється і в інших випадках, зокрема в ендоспермі зернівок злаків.

Сапрофіти (Сапротрофи)

Серед рослин сапрофітний спосіб харчування досить звичайний у водоростей. Наприклад, діатомові водорості, які живуть на великих глибинах, куди не досягає світло, харчуються, поглинаючи органічні речовини з навколишнього середовища. При великій кількості розчинних органічних речовин у водоймах легко переходять до гетеротрофного способу харчування хлорококковие, евгленовие і деякі інші водорості.

У покритонасінних рослин сапрофітний спосіб харчування відносно рідкісний. Такі рослини не мають або мають мало хлорофілу і не здатні до фотосинтезу, хоча зустрічаються і фотосинтезуючі види. Для побудови свого тіла вони використовують гниють залишки рослин і тварин.

Як приклад можна привести Gidiophytum formicarum - напівчагарник, стебло якого утворює великий бульба, пронизаний численними ходами, в яких поселяються мурашки. Цей вид використовує в їжу продукти життєдіяльності мурах, що було доведено за допомогою радіоактивної мітки. Мічені личинки мухи, яких мурашки занесли в порожнину стебла, були переварені рослиною через місяць, а радіоактивність була виявлена ​​в листі і підземних частинах рослини.

Деякі види, що не містять хлорофілу, для забезпечення себе органічною їжею використовують симбіоз з грибами; це мікотрофності рослини. Особливо багато таких видів в сімействі орхідних. На ранніх етапах розвитку все орхідеї вступають в симбіоз з грибами, так як запасу поживних речовин в їх насінні недостатньо для розвитку зародка. Гіфи грибів, проникаючі в насіння, постачають зростаючому зародку органічні речовини, а також мінеральні солі з перегною. У дорослих орхідей з мікотрофним типом харчування гіфи грибів впроваджуються в периферичну зону коренів, але далі проникнути не можуть. Їх подальшому зростанню перешкоджає фунгістатичну дію клітин глибинних тканин кореня, а також шар досить великих клітин з великими ядрами, схожих на фагоцити. Ці клітини здатні перетравлювати гіфи грибів і засвоювати звільняються органічні речовини. Можливий, ймовірно, і прямий обмін між рослиною і грибом через зовнішню мембрану гіфи.

За традицією такі бесхлорофілльние рослини, як под'ельнік (Monotropa), також відносять до сапрофитам. Однак і в цьому випадку сапрофітний спосіб харчування здійснюється не безпосередньо, а в симбіозі з грибами в формі мікоризи. Причому в багатьох випадках ці симбіотичні відносини можна розглядати як форму паразитизму, коли клітини рослин перетравлюють гіфи гриба, які проникли в клітини кореня. Таким чином, власне сапротрофами є гриб, а вища рослина паразитує на ньому. Гіфи гриба можуть з'єднувати корінь под'ельнік з корінням дерева, і тоді под'ельнік стає паразитом, які отримують органічні речовини від іншої рослини.

Мікориза більшістю рослин використовується головним чином для збільшення поглинання води і мінеральних солей.

На прикладі под'ельнік і орхідей був розглянутий спосіб харчування вищих рослин шляхом паразитизму. Мікорізного гриб також виступає як паразит (явище взаємного паразитизму). Гіфи гриба утворюють вирости-гаустории. щільно прилягають до клітин коренів або ж проникають в них. Гаустории висмоктують поживні речовини (перш за все вуглеводи) з рослини.

Вищі рослини-паразити, які використовують готові органічні речовини, це, як правило, високоспеціалізовані однолетники або багаторічники з скороченими або повністю втраченими в ході еволюції листям, а часто і корінням. Є види, абсолютно позбавлені хлорофілу і не здатні до фотосинтезу.

У кучерявого паразитного трав'янистої рослини березки (Cuseuta) ниткоподібні стебла зі скороченими листям-лусочками обвиваються навколо стебел рослин-господарів і присмоктуються до них за допомогою гаусторій. Гаустории березки - перетворені адвентивні (додаткові) коріння. Вони приймають форму диска, щільно прилягає до кори рослини-господаря. Група клітин з центральної частини диска впроваджується в корову паренхіму рослини-господаря і досягає центрального циліндра, звідки повитиця отримує воду, органічні речовини і мінеральні елементи. Проростки березки, здійснюючи ростові обертальні рухи, знаходять рослина-господаря, реагуючи на градієнт вологості і виділяються їм речовини (явище Хемотропізм).

До паразитних рослин відноситься і раффлезия. харчується соками коренів тропічних ліан. У тіло жертви вона впроваджується за допомогою гаусторій, що виділяють целлюлазу і інші ферменти, що руйнують клітинні стінки. Все своє життя раффлезия проводить в тілі господаря - під землею. Лише її квітки з'являються на поверхні грунту. За допомогою радіоактивної мітки показано, що паразити поглинають з тіла господаря в основному сахарозу, глутамінової та аспарагінову кислоти і їх аміди.

комахоїдні рослини

В даний час відомо понад 400 видів покритосе сних рослин, які ловлять дрібних комах та інші ор організми, перетравлюють свою здобич і використовують продукт »її розкладання як додаткове джерело живлення. Большінсгво з них зустрічається на бідних азотом болотистих ґрунтах, є епіфітні і водні форми

Листя комахоїдних рослин трансформовані в спеціальні пастки. Поряд з фотосинтезом вони служать для упіймання здобичі. За способом її лову комахоїдні рослини можна розділити на дві великі групи.

При пасивному типі л про в л і видобуток може

а) прилипати до листя, залізяки яких виділяють липку слиз, що містить кислі полісахариди (Бібліс, росоліст),

б) потрапляти в спеціальні пастки у вигляді глечиків, урн, трубочок. пофарбованих у яскраві кольори і виділяють солодкий ароматний секрет (сарраценія, геліамфора, дарлінгтонія).

Для активного захоплення комах використовуються:

1) приклеювання видобутку липкою слизом і оточення її листом або волосками (жірянка, росичка).

2) ловля за принципом капкана - з зачиненням ловчих листя над видобутком (альдрованда, венерина мухоловка),

3) ловчі бульбашки, в які комахи втягуються з водою завдяки підтримуваного в них вакууму (пухирчатка).

Загальним для всіх типів ловчих пристосувань є залучення комах за допомогою полісахаридних слизу або ароматного секрету (нектару), що виділяються або самими ловчими апаратами, або залозками поблизу від пастки. Швидкі руху ловчих органів, як правило, здійснюються шляхом змін в них тургору і запускаються за допомогою поширюються потенціалів дії у відповідь на роздратування чутливих волосків, викликане рухами комахи.