Sensibilitatea și mișcarea la plante

Plantele nu au ochi, urechi sau creier, dar percep schimbări ale mediului și răspund la ele. Un ghiveci pus lângă fereastră poate avea tulpina aplecată spre lumină. Rădăcinile cresc, în general, în direcția atracției gravitaționale, iar lăstarii în direcția opusă. Aceste răspunsuri de creștere se numesc tropisme. Ele sunt lente: observi diferența după zile, nu după o clipă. Când atingi frunzele mimozei senzitive, acestea se pot plia mult mai repede. Este un alt tip de mișcare, produs de modificări ale presiunii apei în anumite celule.

Lumina, gravitația, atingerea și durata zilei sunt exemple de stimuli. Planta nu „alege” conștient răspunsul. Celulele ei detectează stimulul, transmit semnale și își schimbă creșterea sau poziția. Un răspuns poate ajuta planta să primească lumină, să ancoreze rădăcina ori să își sincronizeze înflorirea cu anotimpul. Pentru a verifica efectul luminii, poți crește două plante asemănătoare în condiții cât mai apropiate, schimbând numai direcția din care primesc lumină. Fotografiază-le la intervale egale; astfel de observații arată mai mult decât o singură imagine. Lecția despre fitohormoni, Fitohormonii, explică semnalele chimice care coordonează o parte a acestor răspunsuri.

Exemplu pe pași: ce arată un ghiveci așezat pe o parte.

1. Așază o plantă tânără, în ghiveci, culcată pe o masă, într-o cameră cu lumină egală din toate părțile.
2. După două-trei zile, observă lăstarul: s-a curbat în sus, deși lumina vine de peste tot. Stimulul care a dirijat creșterea a fost gravitația.
3. Observă rădăcina: s-a curbat în jos. Aceeași forță dirijează în sens opus cele două organe.
4. Concluzie: tulpina crește în sens opus gravitației, iar rădăcina în sensul ei. Un răspuns de creștere orientat după stimul se numește tropism.
5. Compară cu mimoza: plierea frunzelor la atingere nu este creștere, ci o mișcare rapidă, iar direcția ei nu depinde de direcția atingerii. Aceasta este o nastie.
6. Există și un al treilea tip de răspuns, tactismul. Alga unicelulară Chlamydomonas, pusă într-un vas luminat slab dintr-o parte, înoată cu flagelii spre lumină și se adună la marginea dinspre sursă. Ea nu crește orientat, ci se deplasează în întregime; aceasta este fototaxia.

Reține deosebirea: tropismul este orientat după stimul și durează zile; nastia este rapidă și nu este orientată după stimul; tactismul este deplasarea orientată a unei celule libere sau a unui organism întreg.

Fototropismul tulpinii rezultă din creșterea diferențiată a celor două fețe, asociată redistribuirii auxinei. În geotropism, planta răspunde la direcția gravitației; răspunsul la auxină diferă între rădăcină și tulpină. Alte tropisme sunt tigmotropismul (atingere), chemotropismul (substanțe chimice) și hidrotropismul (apă). Nastiile, precum plierea frunzelor la Mimosa pudica, se disting de tropisme: direcția mișcării nu este definită de direcția stimulului. Fotoperiodismul ține de durata relativă a zilei și a nopții și influențează dezvoltarea.

Plantele răspund la stimuli prin modificări ale creșterii sau ale turgescenței. Fototropismul lăstarului este orientarea creșterii spre lumină, iar geotropismul rădăcinii este creșterea în sensul gravitației. De exemplu, un ghiveci așezat lateral dezvoltă lăstari care se curbează în sus și rădăcini care continuă să crească în jos.

Tropismele sunt răspunsuri de creștere orientate după direcția stimulului. Ele pot fi pozitive (spre stimul) sau negative (în sens opus). Fototropismul este pozitiv la tulpină și negativ la rădăcină. Geotropismul este pozitiv la rădăcină și negativ la tulpină. Hidrotropismul orientează rădăcinile spre zonele umede ale solului. Tigmotropismul explică înfășurarea cârceilor mazării, ai viței-de-vie sau ai castravetelui în jurul unui suport. Chemotropismul orientează tubul polenic spre ovul prin substanțe chimice eliberate în pistil.

Nastiile sunt mișcări a căror direcție nu depinde de direcția stimulului. Seismonastia sau tigmonastia este răspunsul la atingere sau scuturare, ca la Mimosa pudica: frunzele se pliază în câteva secunde, pentru că celulele motoare de la baza foliolelor își pierd rapid apa, iar turgescența scade. Fotonastia este închiderea și deschiderea florilor în funcție de lumină (la păpădie sau la zorele), iar termonastia este deschiderea florilor de lalea la căldură. La Dionaea muscipula capcana se închide când insecta atinge de două ori perii senzitivi dintr-un interval scurt, ceea ce evită reacția la picături de ploaie. Tactismele (taxiile) sunt deplasări orientate, spre sau dinspre stimul, ale unor celule libere sau ale unor organisme mobile. Ele apar la algele și celulele cu flageli, nu la planta întreagă fixată în sol. Tactismul este pozitiv dacă deplasarea este spre stimul și negativ dacă este în sens opus. Exemple: fototaxia la Chlamydomonas și la Euglena, care înoată spre lumina moderată datorită unui stigmat (pată fotosensibilă) și a flagelilor; chemotaxia anterozoizilor de la unele ferigi (de exemplu feriga-vulturului), care înoată prin apă spre arhegon atrași de acidul malic eliberat de acesta. Spre deosebire de tropism, tactismul nu este creștere, iar spre deosebire de nastie, deplasarea este orientată după stimul.

Fotoperiodismul este răspunsul plantei la durata zilei: plantele de zi lungă (spanacul, orzul) înfloresc când ziua depășește o durată critică, plantele de zi scurtă (crizantema, soia) înfloresc când ziua este mai scurtă, iar plantele indiferente (roșia, floarea-soarelui) nu depind de fotoperioadă.

Exemplu rezolvat 1: tropism, nastie sau tactism? Se clasifică cinci situații.

1. Cârceii mazării se înfășoară pe un suport: creștere orientată după atingere, deci tigmotropism.
2. Mimoza își pliază frunzele când este atinsă: mișcare rapidă prin variația turgescenței, direcția nu depinde de atingere, deci seismonastie.
3. Floarea de lalea se deschide când temperatura crește: nastie determinată de temperatură, deci termonastie.
4. Tubul polenic crește spre ovul: creștere orientată de substanțe chimice, deci chemotropism.
5. Anterozoizii de feriga-vulturului înoată spre arhegon atrași de acid malic: celule libere care se deplasează orientat după un stimul chimic, deci chemotaxie (tactism); spre deosebire de tubul polenic, ele nu cresc, ci se mișcă.

Exemplu rezolvat 2: un lăstar așezat în fața unei ferestre.

1. Lumina vine dintr-o singură parte.
2. Auxina se deplasează spre partea umbrită a tulpinii.
3. Celulele din partea umbrită se alungesc mai mult decât cele din partea luminată.
4. Tulpina se curbează spre lumină: fototropism pozitiv. Dacă ghiveții sunt rotiți zilnic, curbarea dispare, pentru că lumina nu mai vine dintr-o singură direcție.

Greșeli frecvente

• Greșit: Tropismul este orice mișcare a unei plante.
  Corect: Tropismul este un răspuns de creștere orientat în raport cu direcția stimulului.
• Greșit: Mimoza răspunde la atingere prin creșterea lentă a tulpinii.
  Corect: Răspunsul vizibil este o mișcare rapidă a frunzelor, distinctă de creșterea tulpinii.
• Greșit: Nastiile sunt tropisme mai rapide.
  Corect: Nastiile nu sunt orientate după direcția stimulului, iar tropismele sunt răspunsuri de creștere orientate după stimul.

Înainte și după