13.3. Šalinimo sistema
Osmoreguliacija – tai vandens ir druskų santykio palaikymas organizmo skysčiuose. Vanduo gaunas su maistu ir su gėrimais, o šalinamas su prakaitu, per plaučius, su išmatomis ir šlapimu.
Organizmo skysčių osmosinis slėgis priklauso nuo neorganinių jonų (Na, Cl, K, karbonatų) koncentracijos. Jonų perteklius pašalinamas pro šalinimo sistemą. Vanduo organizme juda iš mažesnės medžiagų koncentracijos į didesnę medžiagų koncentraciją.
Organizmo osmoreguliacija (medžiagų ir vandens transportavimas):
Ląstelė medžiagų apykaita vykdo su audinių skysčiu. Audinių skystis medžiagas grąžina ar paima iš kraujo. Kraujas nuolatos kontaktuoja su vidaus organais. Iš žarnyno yra imamas vanduo ir suskaidytos maisto medžiagos, bei jo dėka palaikoma pastovi kraujo jonų koncentracija. Į aplinką iš žarnyno šalinamos nereikalingos medžiagos išmatomis. Plaučiuose vykdoma dujų apykaita bei šalinamas vandens perteklius vandens garų pavidalu. Į aplinką plaučiai šalina anglies dioksidą ir vandens garus. Inkstuose kraujas filtruojamas, iš jo inkstai paima nereikalingas medžiagas (šlapalą) ir medžiagų perteklių (druskos ir kitos medžiagos), į kraują inkstai grąžina išvalytą vandenį bei reikalingą druskų kiekį. Būtent inkstai reguliuoja ir palaiko pastovų kraujo pH. Iš nereikalingų medžiagų gaminą šlapimą ir pro šlaplę pašalina. Oda reikalingas medžiagas ima iš kraujo, taip pat palaiko kūno pastovią temperatūrą ir kraujo jonų koncentraciją, nes pro prakaito liaukas šalina vandens garus ir druskų perteklių. Kepenys su aplinka nekontaktuoja, o tik su krauju. Kraujas kepenyse palieka gliukozės perteklių ir nuodingas, sunkiai skaidomas medžiagas. Kepenyse šios medžiagos nukenksminamos (paverčiamos šlapalu) ir vėl gražinamos į kraują. Kraujas jas nuneša į inkstus.
Ląstelė
Audinių skystis
Kraujas
Žarnynas Plaučiai Inkstai Oda Kepenys
13.3.1. Žmogaus šlapimo sistemos sandara Šlapimo sistemą sudarantys organai:
1. Inkstų arterija (ja kraujas atiteka į inkstus);
2. Inkstų vena (ja jau išvalytas kraujas išteka iš inkstų, šios venos jungiasi su apatine tuščiąja vena);
3. Inkstų vartinė sistema (kapiliarių tinklas, kuriame vyksta kraujo filtravimas ir valymas);
4. Inkstai (porinis pupelės formos organas);
5. Šlapimtakiai (du kanalai, kuriais iš inkstų teka susidaręs šlapimas);
6. Šlapimo pūslė (joje kaupiamas šlapimas, pūslės sienelės esantys raumenys neleidžia šlapimui bėgti);
7. Šlaplė (pro ją šalinamas šlapimas į aplinką). Inkstą sudaro:
1. Inksto žievė; 2. Inksto šerdis; 3. Inksto geldelė.
Inksto žievę ir šerdį sudaro kanalėlių sistema, vadinama nefronais. Šiose dalyse vykdoma šlapimo gamyba. Inksto geldelė surenka jau pagamintą šlapimą ir šlapimtakiais siunčia į šlapimo pūslę. Nefrono sandara:
1. Kapsulė;
2. Kapiliarų kamuolėlis;
3. Proksimalinis vingiuotasis kanalėlis; 4. Nefrono kilpa;
5. Distalinis vingiuotasis kanalėlis; 6. Surenkamasis kanalėlis.
13.3.2. Šlapimo susidarymas
Filtracija kapiliarų kamuolėliuose. Tai molekulių judėjimas pro sienelę dėl kraujospūdžio. Molekulės keliauja į kapsulę. Šios medžiagos, patekusios į kapsulę, vadinamos kamuolėlio filtratu. Baltymai lieka kraujyje.
Įsiurbimas inkstų kanalėliuose. Tai išvalytų medžiagų grąžinimas į kraują. Įsiurbimas vyksta dėl natrio ir chloro jonų sukelto osmosinio slėgio skirtumų. Grąžinamas vanduo, gliukozė, aminorūgštys. Šis procesas atrankus, nes grąžinamos tos medžiagos, kurias atpažįsta baltymai nešėjai. Šis procesas vyksta proksimaliniame ir vingiuotajame kanalėliuose. Jame ląstelės turi daug
mitochondrijų, kurios teikia energiją medžiagų pernašai. Jeigu medžiagos bus daugiau, nei jai skirtų nešėjų, jos perteklius bus šalinamas su šlapimu. Tai vyksta sergant cukriniu diabetu.
Išskyrimas inkstų kanalėliuose. Vyksta distaliniame vingiuotajame kanalėlyje. Jo metu šalinamos nuodingos medžiagos: šlapimo rūgštis, vandenilio jonai, amoniakas, penicilinas ir kitos medžiagos.
Vandens įsiurbimas. Nefrone vanduo grįžta į kraują osmoso, susidariusio dėl aktyvaus druskų įsiurbimo, būdu. Vandens perteklius šalinamas su šlapimu.
Susidaręs šlapimas per surenkamąjį kanalėlį susirenka inksto geldelėje ir šlapimtakiais keliauja į šlapimo pūslę.
Vandens pusiausvyrą inkste reguliuoja hormonai: aldosteronas, antidiurezinis hormonas. Jie gaminami hipofizyje ir antinkščiuose. Alkoholis stabdo šių hormonų gamybą, todėl susidaro daugiau šlapimo. Aldosteronas reguliuoja natrio ir kalio jonų pusiausvyrą, o tuo pačiu ir kraujospūdį. Padidindamas šių jonų koncentraciją, padidina ir kraujospūdį. Aldosterono susidarymą reguliuoja fermentas – reninas. Tai sudaro vientisą homeostatinę sistemą, reguliuojančią kraujospūdį ir medžiagų šalinimą. Inkstai taip pat reguliuoja kraujo pH. pH palaikomas nefronui grąžinant į kraują dalį vandenilio jonų, amoniako, natrio ir rūgščiojo karbonato. Jei kraujas parūgštėja, iš jo šias medžiagas nefronas išsiurbia. Taip palaikomas ir kraujo osmosinis slėgis.
13.4. Žmogaus organizmo homeostazė
Homeostazė – tai pastovi vidinė organizmo terpė (temperatūra, pH, druskų koncentracija, gliukozės koncentracija, vandens balansas, kraujospūdis).
Homeostazės palaikyme dalyvauja visos organų sistemos, ypač didelę įtaką turi kvėpavimo (reguliuoja dujų koncentraciją ir pH kraujyje), šalinimo (kraujospūdį, druskų, gliukozės ir vandens koncentracijas), virškinimo (druskų, gliukozės, vandens koncentracijas), kraujotakos sistema (reguliuoja gliukozės koncentraciją ir palaiko ryšį tarp visų organizmo sistemų), nervų sistema reguliuoja homeostazės palaikymą organizme. Homeostazę aktyviai reguliuoja humoralinė reguliavimo sistema (hormoninė).
Homeostazės palaikymas vyksta per kraują, limfą ir audinių skystį. Medžiagos organizme transportuojamos būtent per šiuos skysčius. Įvykę cheminiai pokyčiai pirmiausia pasireiškia juose, o pakitę nukeliauja į nervų sistemą ir endokrinines liaukas. Homeostazę reguliuojantys organai pajutę pokyčius, stabdo organizme vienų medžiagų gamybą ir pradeda kitų. Taip vyksta tol, kol yra neatstatoma pastovi vidinė terpė.
Kepenyse organizmas saugo gliukozės atsargas glikogeno pavidalu. Kai kraujyje sumažėja gliukozės kepenys tiekia jos trūkumą.
Kasa gamina du labai svarbius hormonus – insuliną ir gliukagoną. Šie hormonai reguliuoja gliukozės kiekį kraujyje.
Oda šalina vandens ir druskų perteklių iš organizmo prakaito pavidalu. Taip pat palaiko pastovią kūno temperatūrą.
Inkstai gamina šlapimą iš vandens, šlapalo ir druskų. Jie šalina šių medžiagų perteklių. Kai organizme sumažėja kraujospūdis, jie į kraują grąžina dalį šlapalo, kuris jį pakelia. Inkstai taip pat valo kraują ir į organizmą grąžina išvalytą vandenį.
13.4.1. Gliukozės homeostazė
Kaip jau buvo minėta, gliukozės pastovi koncentracija palaiko kraujyje. Gliukozė į organizmą patenka per virškinimo sistemą. Sveiko žmogaus gliukozės kiekis turi būti 4,5. gliukozės perteklius kaupiamas kepenyse glikogeno pavidalu arba verčiamas riebalais ir kaupiamas poodiniame sluoksnyje. Gliukozės koncentraciją reguliuoja du hormonai: insulinas ir gliukagonas. Kai gliukozės sumažėja, kraujyje padaugėja gliukagono, kuris keliauja į kepenis ir pradeda glikogeno skaidymą į gliukozę, o kai padaugėja – į kraują tiekiamas insulinas, kuris mažina jos koncentraciją.
Gliukozės kiekio sutrikimai žmogaus organizme sukelia ligą – cukrinį diabetą. Tada žmogus turi nuolat save stebėti ir reguliuoti gliukozės koncentraciją. Privalo vengti maisto, kuriame būtų daug angliavandenių (saldumynai, duonos produktai ir kt.), jei reikia, leidžiamas į kraują sintetinis insulinas. Vienas iš požymių, kad žmogus serga cukriniu diabetu – tai su šlapimu šalinama gliukozė. Sveiko žmogaus šlapime gliukozės neturi būti.
13.4.2. Vandens ir druskų balansas organizme
Vandens ir druskų pastovų kiekį organizme reguliuoja kepenys, oda, inkstai ir plaučiai. Vandens perteklių šalina inkstai, plaučiai ir oda. Reikalingąją vandens dalį inkstai išvalo ir grąžina į kraują. Druskų kiekis reguliuojamas taip pat šiuose organuose, išskyrus plaučius. Beje, druskos lemia kraujo ir audinių skysčio pH. Jei druskų padaugėja, kraujas parūgštėja. Tada smegenų centras, reguliuojantis pH terpę, duoda įsakymą šalinti jų perteklių. Jei pH sumažėja, inkstai į kraują grąžina dalį šlapalo, o prakaito liaukos šalina mažiau druskų. Pastovus pH, lemia pastovų žmogaus kraujospūdį.
14. Judėjimas
14.1. Gyvūnų judėjimo sistemos
Judėjimas – viena iš būdingiausių savybių gyvūnų karalystėje. Evoliuciškai išsivystė daug judėjimo būdų, tačiau reikšmė jų visų vienoda:
1. Rasti maisto;
2. Apsiginti ir apsisaugoti nuo priešų, pasislėpti; 3. Susilaukti palikuonių.
Be šių galimybių nei viena gyvūnų rūšis neišgyventų. Be to gyvūnų judėjimo aparatas yra pritaikytas ne tik judesiui atlikti, bet ir atlieka kitų funkcijų (apsaugo, palaiko kūno formą ar suteikia kūno formą ir kt.).
Gyvūnų karalystėje randami skirtingų rūšių griaučiai. Hidrostatinius (viduje, virškinamojoje ertmėje, pripildyti skysčio ir sukuriamas vienodas slėgis tiek iš išorės, tiek iš vidaus) turi duobagyviai, plokščiosios, apvaliosios ir žieduotosios kirmėlės. Kai kurių moliuskų išoriniai skeletais sudaryti iš kalcio karbonato, o nariuotakojų – iš chitino. Stuburiniai turi vidinius griaučius.
Hidrostatinis skeletas atlieka atraminę funkciją ir pasipriešina raumenų susitraukimui, taip sukurdamas judesį. Hidros epiderminėse ląstelėse esančios raumenų skaidulos susitraukia, jos kūnas ar čiuptuvai sutrumpėja. Planarijos (plokščioji kirmėlė) paprastai šliuožia paviršiumi, susitraukiant raumenims. Askaridės (apvaliosios kirmėlė) turi skysčiu užpildytą vidinę kūno ertmę, ir susitraukiant išilginiams raumenims juda vingiuodami lyg botagas. Sliekų (žieduotosios kirmėlės) kūnas yra segmentuotas. Kiekviename segmente yra atskiras žiedinių ir išilginių raumenų rinkinys ir savi nervai, todėl kiekvienas segmentas ar jų grupė gali judėti nepriklausomai nuo kitų. Pakaitomis susitraukiant žiediniams ir išilginiams raumenims gyvūnas juda į priekį.
Gyvūnų, kurių judėjimo aparatą sudaro prie odos prisitvirtinę raumenys, vadinamas odos – raumenų maišu.
Išorinis skeletas yra gyvūno kūno išorėje (koraliniai polipai, dvigeldžiai moliuskai, vabzdžiai, vėžiagyviai, voragyviai). Koralinių polipų ir dvigeldžių skeletas sudarytas iš kalcio karbonato, o nariuotakojų – iš chitino (tvirto angliavandenio). Išorinis skeletas apsaugo ne tik nuo susidėvėjimo, pažeidimų ir priešų, dar jis neleidžia gyvūnui išdžiūti (tai ypač svarbu sausumoje paplitusiems organizmams). Raumenys tvirtinasi prie išorinio skeleto, todėl jis yra puiki atrama raumenų susitraukimams, tačiau šis skeletas nėra toks stiprus, kaip vidinis.
Moliuskų išorinis skeletas auga kartu su gyvūnu. Storas ir nejudrus skeletas yra daugiau skirtas gyvūno apsaugai. Nariuotas ir judrus nariuotakojų išorinis skeletas pritaikytas gyventi sausumoje. Nuo per mažo išorinio skeleto nariuotakojai atsikrato nerdamiesi.
Stuburinių vidiniai griaučiai sudaryti iš kaulų ir kremzlių, ir auga kartu su gyvūnu. Jie nesumažina vidaus organams tenkančios erdvės ir atlaiko didesnę masę. Vidinius griaučius apsaugo juos supantys minkštieji audiniai, o vidaus organus saugo griaučiai.
Tiek nariuotakojų skeletas, tiek stuburinių griaučiai yra kieti ir segmentuoti, todėl yra pakankamai judrūs. Stiprūs ir lankstūs griaučiai padėjo nariuotakojams ir stuburiniams sėkmingai apsigyventi sausumoje.
Gyvūnų judėjimo sudėtingumą lemia centrinės nervų sistemos (CNS) išsivystymas (smegenėlių) ir raumenų kiekis bei sudėtingumas. Paprastai sudėtingesnius judesius atlieka sausumoje paplitę organizmai, todėl jų CNS ir raumenų sistema yra daug geriau išvystyta nei vandenyje paplitusių organizmų.
14.2. Žmogaus judėjimo sistema Griaučių funkcijos:
1. Sudaro kūno atramą; 2. Apsaugo vidaus organus; 3. Gamina kraujo ląsteles; 4. Kalcio ir fosforo saugykla; 5. Atlieka judėjimo funkciją; 6. Prie jų tvirtinasi raumenys.
Kaulo sandara. Kaulo centre yra kaulų čiulpų ertmė, kaulo galuose – korėtoji kaulo medžiaga, kaulą dengia kompaktiškoji (tankioji) kaulo medžiaga, kaulo galus dengia kremzlė. Tankiojoje kaulo medžiagoje yra daugiausiai kalcio ir fosforo, taip pat kanaluose yra nervai, kraujagyslės. Ji sutvirtina kaulą.
Korėtoji kaulo medžiaga palaiko stiprumą, ertmėse yra raudonieji kaulų čiulpai (gaminantys kraujo ląsteles) ir geltonieji kaulų čiulpai (kaupia riebalus).
Vystantis ir augant vaikui jo skeletas būna kremzlinis, išskyrus kai kuriuos kaukolės kaulus, po to jie sukaulėja ( kai nusėda kalcio druskos).
Kaulas auga dviem kryptimis: į ilgį galuose esančiomis kremzlėmis, o storyn – antkauliu. Augimą reguliuoja augimo ir lytiniai hormonai.
Kaulinis audinys nuolatos atnaujinamas, todėl žmogui būtina nuolatos gauti kalcio.
Žmogaus griaučiai skirstomi į ašinius ir galūninius. Ašiniai: kaukolė, stuburas, šonkauliai, krūtinkaulis. Galūniniai: kojų, rankų kaulai ir dubens kaulai.
Stuburas – atramos dalis. Jis tęsiasi nuo kaukolės iki dubens. Stuburas turi 4 išlinkimus, kurie figūrai suteikia daugiau lankstumo ir jėgos. Stuburo slanksteliai sudaro vientisą kanalą, kuriame yra nugaros smegenys. Tarp slankstelių yra kremzliniai diskai, mažinantys trintį ir padidinantys judesių diapozoną.
Prie stuburo jungiasi 12 orų šonkaulių. 10 porų yra suaugusių su krūtinkauliu, o 2 poros – laisvi. Stuburas, šonkauliai ir krūtinkaulis sudaro krūtinės ląstą.
Galūninius kaulus sudaro pečių ir dubens kaulai, bei galūnės. Pečių ir rankų kaulai suteikia lankstumo, o dubens ir kojų kaulai – tvirtumo.
Kaulų jungtys:
1. Skaidulinės (nejudrios). 2. Kremzlinės (mažai judrios). 3. Sąnarinės (judrios).
Sąnarinės jungtis sutvirtina raiščiai. Kaulų galai padengti kremzle (mažina trintį), tarp kaulų yra tepalinis maišelis, gaminantis tepalą (mažina trintį ir sutepa kremzles). Sąnarį sutvirtina meniskai(pusmėnulio formos kremzlės). Sąnariai yra vienaašiai (alkūnės, kelio) ir daugiaašiai (riešo, čiurnos, kaklo, dubens).
Skaidulinės jungtys yra kaukolėje ir tarp dubens kaulų. Jos atlieka apsauginę funkciją. Kremzlinės jungtys aptinkamos stubure ir dubenyje. Jos apsaugo ir atlieka ribotus judesius.
Raumenys. Žmogaus organizme yra trijų rūšių raumenys: skersaruožiai griaučių raumenys (dengia visus griaučius, atlieka judėjimo funkciją, susitraukia valingai), skersaruožiai širdies raumenys (atlieka širdies susitraukimus, susitraukia nevalingai) ir lygieji raumenys (vidaus raumenyse, atlieka nevalingus susitraukimus, padeda atlikti vidaus organų funkcijas).
Skersaruožiai griaučių raumenys prie kaulų tvirtinasi sausgyslėmis. Skirstomi į sinergistus ir antagonistus. Sinergistai juda ta pačia kryptimi, kaip ir atliekamas judesys, o antagonistai juda priešinga kryptimi.
Tonusas – pastovi raumenų įtampa. Reikalingas organizmo apsaugai, kūno pozai palaikyti. Griaučių raumenį sudaro pluoštais išsidėsčiusios raumeninės skaidulos. Skaidulas sudaro miofibrilės – tai susitraukiančioji skaidulos dalis. Miofibrilės sudarytos iš baltymų: miozino ir aktino. Raumenų veiklai energijos suteikia ATP. ATP gaunamas raumenų iš raumenų ląstelėse esančių mitochondrijų. Jų paprastai būna labai daug (iki kelių šimtų vienoje ląstelėje), kad raumuo gautų greitai ir reikiamą kiekį energijos.
Atliekant sunkų ir intensyvų fizinį darbą gali pritrūkti gliukozės, deguonies, o tuo pačiu ir ATP. Šis procesas vadinamas deguonies stoka, tada prasideda anaerobinis kvėpavimas. Jo metu
išskiriama ne tik ATP, bet ir pieno rūgštis. Ji nuodinga ir sukelia raumenų skausmus. Skausmas jaučiamas tol, kol nėra neutralizuojama pieno rūgštis.
Raumeninės skaidulos yra tampriai susijungusios su nervais, nes jais sklindantys nerviniai impulsai reguliuoja ir perduoda informaciją raumenims (juos atpalaiduoja arba sutraukia).
15. Dauginimasis ir individualus vystymasis
Mitozė – tai nelytinis ląstelių branduolių dalijimasis, kai yra vienas padvigubėjimas ir vienas pasidalijimas. Po pasidalijimo chromosomų skaičius yra toks pats kaip ir motininėje ląstelėje (2n). Nelytiškai dauginasi somatinės (nelytinės) organizmo ląstelės. Nelytiniu būdu dauginasi primityvūs, vienaląsčiai organizmai ir augalai.
Lytiniu būdu dauginasi sudėtingesni organizmai.
Mejozė – tai lytinių ląstelių branduolių dalijimasis, kai branduolyje DNR padvigubėja vieną kartą, o ląstelės pasidalija 2 kartus. Todėl susidaro 4 haploidinės lytinės ląstelės (n).
15.1. Mejozės ciklas
I profazė. Branduolyje padvigubėja DNR, suirsta branduolio apvalkalas ir branduolėlis, susidaro chromosomos. Po padvigubėjimo susidaro seserinės ir dukterinės chromatidės. Homologinės (vienodos) chromosomos suartėja ir sudaro bivalentus (chromosomų pora). Bivalentinės chromatidės apsikeičia fragmentais ir atsiskiria. Šis procesas vadinamas krosingoveriu. Krosingoveris lemia didesnę genetinę lytinių ląstelių įvairovę, o taip pat ir didesnę organizmų požymių įvairovę, kuri lemia geresnį prisitaikymą prie aplinkos.
I metafazė. Susiformuoja dalijimosi verpstė, chromosomos išsidėsto vienoje plokštumoje. Verpstės siūlai prisikabina prie kiekvienos chromosomos centromeros.
I anafazė. Chromosomų homologai juda į priešingus ląstelės polius. Tai pirmasis chromosomų pasidalijimas. Homologai į priešingus ląstelės polius keliauja atsitiktine tvarka ir tai taip pat lemia didesnę genetinę įvairovę.
I telofazė. Ląstelė pasidalija pusiau. Susiformuoja branduoliai ir branduolėliai. Po šio pasidalijimo visos ląstelės yra diploidinės (2n).
Interkinezė. Panaši į interfazę, tik nevyksta DNR dvigubėjimas. Ląstelė ruošiasi antram pasidalijimui.
II profazė. Sunyksta branduolys ir branduolėlis. Chromosomos keliauja link ląstelės centro.
II metafazė. Chromosomos išsidėsto vienoje plokštumoje, susiformuoja dalijimosi verpstė. Verpstės siūlai prikimba prie kiekvienos chromosomos centromeros.
II anafazė. Seserinės chromatidės išsiskiria per centromerą ir susidaro 2 dukterinės chromosomos. Seserinės chromosomos keliauja į skirtingus ląstelės polius.
II. telofazė. Susidaro branduoliai ir branduolėliai. Branduoliuose yra tik po pusę pilno chromosomų rinkinio, todėl jie vadinami haploidiniais. Po krosingoverio ir atsitiktinio homologinių ląstelių pasiskirstymo visi jie yra genetiškai skirtingi.
Citokinezė. Pasidalija ląstelės citoplazma ir organoidai, atsinaujina ląstelės danga. Susidaro 4 naujos, genetiškai skirtingos haploidinės lytinės ląstelės.
Žmogaus (ir visų žinduolių) lytinių ląstelių susidarymas vadinamas gametogeneze. Kiaušialąstės susidarymas vadinamas oogeneze, o spermatozoido – spermatogeneze (vadovėlio 1 dalies 168p.).
Kiaušialąstė yra stambi (paukščio matoma plika akimi), turi savyje sukaupusi maisto medžiagų, o spermatozoidas – judrus, smulkus, turi uodegėlę, kuria gali skverbtis iki kiaušialąstės. Ląstelėje yra medžiagų, gebančių sutirpdyti kiaušialąstės membraną ir įsiskverbti į jos vidų. Procesas, kurio metu susilieja kiaušialąstės ir spermatozoido branduoliai, vadinamas apvaisinimu. Ląstelė sus susiliejusiais branduoliais tampa diploidine (2n) ir vadinama zigota. Apvaisinimui būtinas pakankamas kiekis spermatozoidų ir sveika gyvybinga kiaušialąstė. Paskaičiuota, kad minimalus spermatozoidų skaičius turi būti 200 milijonų. Moters organizme susidaro apie 350 kiaušialąsčių dar embrioniniame vystymiąsi, kai formuojasi vaisiaus lytinė sistema. Moters organizmui subrendus (11-12 gyvenimo metais), kas 28 dienas galutinai susiformuoja po 1-2 kiaušialąstes, jei jos neapvaisinamos iš organizmo pašalinamos menstruacijų metu. Vyro organizme spermatozoidų gamyba prasideda 12-13 gyvenimo metais. Manoma, kad spermatozoidų pakankamas apvaisinimui kiekis pagaminamas ir atnaujinamas kas dvi savaites.
15.2. Zigotos vystymasis
Zigotos vystymasis skirstomas į 3 fazes (vadovėlio 2d. 551p., 552p., 559p.): 1. Morulės stadija;
2. Blastulės stadija; 3. Gastrulės stadija.
Zigotoje vyksta skilimas – ląstelių dalijimasis, joms neaugant. Branduoliai dalijasi mitozės būdu. Morulės stadijoje ląstelės dalijasi, jos visos būna vienodo dydžio, nediferencijuotos. Blastulės stadijoje susiformuoja vidinė ertmė. Gastrulės stadijoje ląstelės išsisluoksniuoja į ektodermą,
mezodermą ir endodermą. Šie sluoksniai vadinami gemalo lapeliais. Toliau gemalo vystymasis vyksta taip:
Iš ektodermos susiformuoja odos epidermis, burnos ir žarnyno epitelis, nervų sistema. Iš mezodermos formuojasi griaučiai, raumenys, derma, apytakos sistema, kvėpavimo ir virškinimo sistemos.
Iš endodermos vystosi virškinimo ir kvėpavimo sistemos, liaukos, šlapimo pūslė.
Ląstelių diferenciacija įvyksta specializuojantis jų struktūroms i funkcijoms. Vystantis gemalui, jis įgauna jam įprastą formą, nes veikia požymius lemiantys genai. Vystantis stuburinių gemalams yra atkartojama visa stuburinių evoliucinė raida. Tai pagrindinis evoliucijos įrodymas, kad pirmiausia išsivystė žuvys, iš jų varliagyviai, po to ropliai, o iš roplių paukščiai ir žinduoliai. Kiekvienos šios klasės atstovai sava būdingus požymius įgauna tik vėlyvose gemalo vystymosi stadijose.
Žmogaus vystymasis skiriamas į 2 stadijas: 1. Gemalo (1ir 2 mėnesiai);
2. Vaisiaus (nuo 3 iki 9 mėnesio).
Gemalo stadijoje susiformuoja visi svarbiausi organai, o vaisiaus stadijoje jie detalizuojasi ir paruošiami savarankiškai veiklai. 3 nėštumo diena susiformuoja morulė, o 5 dieną – blastulė.
2 savaitę gemalas implantuojasi į gimdos sienelę. Susidaro 2 sluoksniai ląstelių. Pradedamos gaminti kraujo ląstelės. Įvyksta gastruliacija.
3 savaitę pradeda formuotis nervų sistema ir kraujotakos sistema (formuojasi širdis).4 ir 5 savaites toliau formuojasi kraujotakos sistema, virkštelė, pradeda vystytis rankos ir kojos, paauga galva ir išryškėja jutimo organai.
6 -8 savaitėmis gemalas tampa panašus į žmogų. Vystosi smegenys, išauga kaklas, išsivysto lietimo refleksai. Galutinai susiformuoja visos organų sistemos. Pradeda formuotis placenta, kai gemalas implantuojasi į gimdos sienelę. Pradeda gamintis moteriški hormonai (progesteronas ir estrogenas), kurie reguliuoja visą nėštumo ciklą. Placenta – ta audinys jungiantis gemalą su motinos organizmu. Pro ją vyksta medžiagų mainai tarp motinos ir vaisiaus, nors motinos ir vaisiaus kraujas niekada nesusimaišo. Medžiagų apykaita vyksta pro ląstelių plazmines membranas. Pro virkštelę nešamas kraujas, kuris yra motinos organizme išvalomas ir paima deguonį ir maisto medžiagas.
27-40 nėštumo dienos yra jautriausios, nes jų metu formuojasi pagrindiniai vaisiaus gyvybiniai organai. Tuo metu besilaukianti motina turi ypatingai save saugoti nuo pašalinių pavojingų veiksnių (cheminių medžiagų, infekcijų), negalima vartoti jokių medicininių preparatų, psichotropinių medžiagų.
3 vystymosi mėnesyje susiformuoja išoriniai lytiniai organai. Netrukus išauga plaukai, antakiai, blakstienos ir nagai.
4 nėštumo mėnesyje vaisius pradeda intensyviai judėti, pradeda savarankiškai veikti organų sistemos.
Likusius nėštumo mėnesius vyksta vaisiaus augimas.
15.3. Gyvūnų dauginimasis ir vystymasis
Pirmuonys (ameba, klumpelė). Palankiomis sąlygomis dauginasi nelytiškai – dalijasi pusiau. Nepalankiomis sąlygomis susidaro lytinės ląstelės, kurioms susiliejus susidaro cista (ląstelė sus storu apvalkalu), kuri laukia palankių sąlygų.
Duobagyviai ir pintys (pintys, hidros, koraliniai polipai, aktinijos, medūzos). Dauginasi nelytiniu ir lytiniu būdais. Palankiomis sąlygomis pumpuruoja (hidra, pintis, koralinis polipas). Nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Medūzos dauginasi tik lytiniu būdu. Joms būdingas išorinis apvaisinimas (lytinės ląstelės susilieja vandenyje, o ne kūno viduje).
Plokščiosios kirmėlės (planarija, kaspinuotis). Dauginasi lytiniu ir nelytiniu būdais. Nelytiniu būdu – dalijasi pusiau ir regeneruoja.lytiniu būdu – dauguma hermafroditės, tačiau būdingas kryžminis apvaisinimas (išskyrus parazitines plokščiąsias kirmėles). Po apvaisinimo formuojasi kiaušinėliai. Parazitinių kirmėlių vystymasis sudėtingas ir ilgas, dažniausiai per tarpinius šeimininkus.
Apvaliosios kirmėlės (askaridė, nematodos, trichinos). Dauginasi tik lytiniu būdu. Skirtalytės, po apvaisinimo susidaro kiaušinėliai, kurie patenka į aplinką, kur toliau vystosi. Gali turėti tarpinius šeimininkus. Iš kiaušinėlių išsirita lervos, o iš jų išsivysto suaugėliai.
Žieduotosios kirmėlės (sliekas, dėlė. nereidė). Dauginasi lytiniu būdu. Dažniausiai yra hermafroditės. būdingas kryžminis apvaisinimas. Kai kurios vystosi netiesiogiai (turi lervos stadiją), kai kurios – tiesiogiai (sliekai).
Nariuotakojai (vėžiagyviai, voragyviai, vabzdžiai). Dauginasi tik lytiniu būdu. Skirtalyčiai. Po apvaisinimo padeda kiaušinėlius patelė. Būdingos metamorfozės (vystymosi stadijomis organizmas kiekvienoje pakopoje atrodo visai kitaip nei suaugėlis tiek savo išvaizda, tiek gyvenimo būdu).
Moliuskai (pilvakojai, dvigeldžiai, galvakojai). Visi dauginasi lytiniu būdu. Pilvakojai (sraigės, šliužai) yra hermafroditai.apvaisinimas vidinis, kryžminis. Iš kiaušinėlių iš katro išsivysto suaugėliai. Dvigeldžiai (bedantės, perluotės, austrės, šukutės) ir galvakojai (aštuonkojai) yra skirtalyčiai. Dvigeldžiai turi judrią ar parazituojančią lervos stadiją, jos dėka jie gali plačiai paplisti vandens telkinyje. Iš galvakojų kiaušinėlių iš karto išsivysto suaugėlis.
Žuvys. Dauginasi lytiniu būdu. Skirtalytės. Būdingas išorinis apvaisinimas ir netiesioginis vystymasis. Dauginasi sezoniškai, tas laikas vadinamas nerštu. Daugelis rūšių turi pastovias nerštavietes. Žuvies vystymosi ciklas:
1. Apvaisintas ikras;
2. Mailius, turintis trynio maišelį (savarankiškai nesimaitina);
3. Maža žuvelė (jau geba savarankiškai maitintis, tačiau gyvena ir maitinasi visai kitur ir kitaip nei jos rūšies suaugusi žuvis);
4. Jauna suaugusi žuvis (pradeda gyventi ir maitintis kaip ir visos jos rūšies suaugusios žuvys).
Varliagyviai (varlės, rupūžės, tritonai). Skirtalyčiai. Būdingas išorinis apvaisinimas, todėl jų dauginimuisi būtinas vanduo, nors ir gali gyventi sausumoje. Būdingos ryškios metamorfozės (buožgalvis daugiau panašus į žuvį, nei varliagyvį). Varliagyvių vystymosi ciklas:
1. Apvaisintas ikras;
2. Buožgalvis su trynio maišeliu (gyvena vandenyje, kvėpuoja žiaunomis, turi plaukmenis, savarankiškai nesimaitina).
3. Buožgalvis (pradeda iš plaukmenų vystytis priekinės ir užpakalinės galūnės, vystosi plaučiai, nyksta uodega ir žiaunos).
4. Varliagyvis (išlipa gyventi į sausumą, pradeda judėti galūnėmis, kvėpuoja oda ir plaučiais). Nariuotakojų vystymasis Tiesioginis: a) kiaušinėlis, b) suaugėlis. Netiesioginis Pilnas: kiaušinėlis lerva lėliukė suaugėlis Nepilnas: kiaušinėlis lerva suaugėlis
Ropliai (gyvatės, driežai). Skirtalyčiai. Būdingas vidinis apvaisinimas. Deda kiaušinius sausumoje (paprastai juos užkasa ten kur būtų pastovi aukšta temperatūra: šiukšlių, mėšlo krūva, saulės atokaita)). Kiaušiniai turi storą raginį lukštą,kuris apsaugo besivystantį gemalą. Iš kiaušinio iškart išsirita suaugėlis.
Paukščiai. Skirtalyčiai. Būdingos sudėtingos poravimosi apeigos. Būdingas lytinis dimorfizmas (patelė labai skiriasi nuo patino: spalvomis, dydžiu, elgsena). Apvaisinimas vidinis, o vystymasis išorinis. Patelė deda kiaušinius ir juo perina lizde. Kiaušinį dengia 4 apsauginiai dangalai. Viršutinis dangalas kalcinis, kietas, apsaugantis gemalą nuo smūgių ir išdžiuvimo. Išsirita prastai išsivystęs saugėlis (nematantis, mažos kūno masės, neturintis plunksnų ir negalintis skraidyti), kuriuo turi rūpintis dar kurį laiką patelė (dažniausiai).
Žinduoliai. Visi dauginasi lytiniu būdu. Skirtalyčiai. Būdingas vidinis apvaisinimas. Ančiasnapiai ir echidnos deda kiaušinius, tačiau išsiritusius jauniklius maitina pienu. Sterbliniai (kengūros) atveda gyvus, bet labai mažus ir prastai išsivysčiusius jauniklius, kurie toliau vystosi patelės sterblėje (pilvo odos raukšlėje).
Placentiniai vystosi patelės gimdoje, po gimdymo jauniklį prižiūri dažniausiai patelė, maitina savo pienu ir ugdo elgsenos įgūdžius. Pastebėta, kad kuo ilgiau motina prižiūri jauniklį, tuo jam būdingesnė geriau išvystyta nervų sistema ir sudėtingesnė elgsena (pvz.: žmogbezdžionės).
15.4. Tabako, alkoholio, narkotinių medžiagų ir vaistų poveikis besivystančiam žmogaus gemalui
Alkoholis ir nėštumas. Alkoholio vartojimas nėštumo metu yra dažniausia apsigimimų, vystymosi, augimo ir elgesio sutrikimų priežastis. Šis sindromas sukelia vaikui sunkių, nesugrąžinamų pakenkimų. Kiekvienas toks atvejis yra tarsi žmogiškoji tragedija, kuri vis tik gali būti užkirsta. Apsigimimų tipiški požymiai: maža galvos apimtis, raukšlės akių kampučiuose, siauras akių plyšys, žema nosies nugarėlė, trumpa, plokščia nosis, plona viršutinė lūpa, sulėtėjęs augimas ir per mažas svoris. Daugelyje atvejų stebimi tik maži nukrypimai nuo normalaus vystymosi spektro. Tai galioja taip pat ir elgesio savybėms bei uždelstam psichiniam vystymuisi: hiperaktyvumas, nesugebėjimas sukaupti dėmesį, mokymosi sunkumai, sutrikusi smulkioji motorika, nesugebėjimas prisitaikyti prie naujų sąlygų, uždelstas psichinis vystymasis, kalbos sutrikimai, klausos sutrikimai, mitybos sutrikimai.
Priklausomai nuo to, kaip motinos vartoja alkoholį, yra išskiriamos įvairios alkoholio pakenkimo vaikui formos ir sunkumo laipsniai. Sunkiais atvejais pasitaiko ne tik širdies, lyties organų ar inkstų vystymosi sutrikimų, bet ir smegenų pakenkimų.
Savaime suprantama, kad dėl etinių priežasčių alkoholio vartojimo eksperimentai negalimi su nėščiosiomis. Pagilintos studijos su gyvūnais įrodė, kad specifiniai pakenkimai vaisiui priklauso nuo to, kokioje vystymosi fazėje buvo išgerta nemažai alkoholio. Pavyzdžiui, didelis alkoholio vartojimas ketvirtą nėštumo savaitę gali įtakoti vaisiaus galvos formą, nes būtent šiame periode ji vystosi. Šioje fazėje liks nepakenkti inkstai, nes jie formuojasi tik šeštą nėštumo savaitę.
Epizodiškas, t.y. laikinas arba vienkartinis alkoholio vartojimas gali sukelti specifinius vaisiaus organų pakenkimus. Chroninis gėrimas nėštumo metu gali sukelti daug didesnių organinių ir psichinių elgesio sutrikimų. Alkoholio sąlygojamų sutrikimų kompleksas labiausiai priklauso nuo smegenų išsivystymo ir jų jautrumo alkoholiui. Priešingai nei kiti organai, smegenys pradeda vystytis pačioje nėštumo pradžioje ir baigia paskutinėmis nėštumo savaitėmis, todėl būsimo vaikelio smegenys žalojamos viso nėštumo metu.
Rizika auga su motinos amžiumi ir gimdymų skaičiumi. Jei moters kepenys yra sužalotos alkoholio, ir nors nėštumo metu ji negers, rizika alkoholio sąlygotiems vaisiaus pakenkimams išliks didelė.
Tėvo vaidmuo. Iki šiandien visi tyrimai labiau orientuoti į tai, kokią riziką vaisiui sukelia motinos alkoholio vartojimas. Tačiau daugelis studijų jau įrodė, kad alkoholikų tėvų vaikai dažnai turi intelektualinių gabumų sutrikimų ir dar dažniau yra hiperaktyvūs nei negeriančių tėvų. Šie tyrimai įrodyti remiantis įvaikinimu, todėl galima teigti, kad kognityvinių funkcijų sutrikimai ir hiperaktyvumas yra ne tik socialinės aplinkos priežastis.
Suprantama, kad tėvo alkoholio vartojimas neveikia vaisiaus taip, kaip mamos maistas per virkštelę. Tačiau bandymai parodė, kad alkoholizuotų vyriškos lyties gyvūnų palikuonys turėjo mažesnes išgyvenimo galimybes ir pasižymėjo sunkesniu brendimu. Taigi tėvo alkoholio vartojimas neveikia vaisiaus tiesiogiai, bet stipriai pablogina sėklos kokybę.
Narkotikai, medikamentai ir nėštumas. Daugelis medžiagų, kurios visiškai nekenkia moteriai, gali sukelti didelį pavojų būsimam vaikeliui. Žinoma, yra visa eilė medžiagų, kiurių vartojimas yra kenksmingas tiek motinai, tiek vaisiaus vystymuisi. Nėščioji kiekvieną kartą turi
konsultuotis su gydytoju apie medikamentų ar kitų medžiagų galimą poveikį būsimam vaikeliui, prieš juos vartodama.
Amfetaminai. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo rizika, mažas naujagimio svoris.
Kanapės (marihuana). Padidėjusi vaisiaus vystymosi sutrikimų rizika,mažas naujagimio svoris.
Kava, arbata, energetiniai gėrimai. Dideliais kiekiais kofeinas, žinoma, kenkia vaisiui. Kofeino turinčius gėrimus vartoti ne per dažnai.
Kokainas. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo rizika,galimi vaisiaus sklaidos trūkumai.
Opijatai. Padidėjusi persileidimo ir priešlaikinio gimdymo, gimdymo sunkumų, naujagimių su uždegiminiais simptomais ir kvėpavimo sutrikimais rizika.
Migdomieji. Jų rizika stipriai varijuoja.Jei vartojami reguliariai,tai naujagimis su uždegiminiais simptomais ir kvėpavimo sutrikimais. Širdies vaistai (kuriems nereikalingas receptas, pvz. aspirinas) Atsitiktinis, vienkartinis vartojimas nesukelia rizikos. Trankviliantai (raminamieji). Reguliarus vartojimas padidina uždegiminių simptomų ir kvėpavimo sutrikimų riziką.
Tabakas. Rūkymas iki 25 procentų padidina persileidimo riziką. Įtakoja sveikų embrionų žūtį. Iki 2,4 karto padidina priešlaikinio placentos atsidalinimo tikimybę (priešlaikinis gimdymas). Rūkančios moterys lyginant su nerūkančiomis iki 2 kartų dažniau gimdo prieš laiką (iki 37 nėštumo savaitės).
Rūkymas iki 30 procentų padidina „kiškio lūpos“ ir „vilko gomurio“ riziką, iki 30 procentų padidina galūnių apsigimimo riziką bei iki 20 procentų – urogenitalinio trakto apsigimimo riziką.
Rūkančios moterys gimdo vidutiniškai 200 – 250g. lengvesnius naujagimius. Tris kartus dažniau gimdo neišnešiotus naujagimius. Kai kurie tyrimai rodo, kad rūkančių motinų vaikai gali gimti su nikotino abstinencijos simptomais.
Vaikai, kurių tėvai rūko, 1,5 karto dažniau serga bronchine astma, 1,5 karto dažniau serga kvėpavimo takų infekcinėmis ligomis, dažniau serga vidurinės ausies uždegimu, pasižymi blogesne plaučių funkcija. Būdami prirūkytoje nevėdinamoje patalpoje 8 valandas „surūko“ pakelį cigarečių.
15.5. Augalų, dumblių bei grybų lytinis ir nelytinis dauginimasis
Dumbliai. Palankiomis sąlygomis dauginasi dalindamiesi pusiau. Susidaro haploidinės ląstelės, iš kurių išsivysto dumbliai. Nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Dumbliai pagamina lytines ląsteles, kurioms susiliejus susidaro zigota. Ji apsigaubia storu apvalkalu ir laukia palankių sąlygų. Palankiomis sąlygomis joje įvyksta mejozė, susidaro 4 haploidinės ląstelės, iš kurių išsivysto dumbliai.
Grybai. Vienaląsčiai grybai palankiomis sąlygomis pumpuruoja, o nepalankiomis sąlygomis dauginasi lytiniu būdu. Daugialąsčiai siūliniai grybai (pelėsis) palankiomis sąlygomis dauginasi sporomis. Jos formuojasi mejozės būdu, todėl yra haploidinės. Lytiškai dauginantis susidaro + ir – hifai, kuriems susijungus susidaro zigotos, o sulaukus palankių sąlygų iš jos išsivysto siūlinis grybas. Daugialąsčiai kepurėtieji grybai dauginasi sporomis. Sporoms sudygus išauga grybiena. Iš grybienos išauga vaisiakūnis, kuriame mejozės būdu formuojasi sporos.
Augalai. Augalų gyvenimo ciklas skirstomas į sporofitą ir gametofitą.
Samanos. Gametofitas dominuoja sporofito atžvilgiu. Samanos gali daugintis ir nelytiškai, augalo dalimis. Samanų gyvenimo ciklas:
1. Ant gametofito viršūnės susiformuoja anteridžiai (vyriška lytis) ir archegonės (moteriška lytis).
2. Anteridžiuose susiformuoja judrūs spermatozoidai, kurie vandeniu atplaukia iki archegonės, su vienintele viduje esančia kiaušialąste.
3. Apvaisinus kiaušialąstę, besivystantis gemalas lieka archegonėje.
4. Ant gametofito augantis sporofitas sudarytas iš kojelės, kotelio ir sporangės (sporinės), kurioje vyksta mejozė ir susidaro haploidinės sporos.
5. Kai sporos subręsta, sporinės dangtelis atsidaro ir vėjas jas išbarsto. Drėgnu oru dangtelis būna uždarytas.
6. Sporai nukritus į tinkamą vietą, ji sudygsta ir iš jos išauga prodaigis – pirmoji gametofito stadija.
Sporiniai induočiai. Gali daugintis lytiniu ir nelytiniu būdu (vegetatyvinėmis augalo dalimis). Dominuoja sporofitas. Sporinių induočių gyvenimo ciklas:
1. Paparčio lapelių apačioje susidaro sorai, kuriuose grupėmis susitelkusios sporangės. Sporangėse ląstelėms dalijantis mejozės būdu susidaro sporos. 2. Subrendus sporoms, sporangė atsidaro ir sporos išbyra.
3. Sporai sudygus, išauga širdies pavidalo polaiškis, kurio apatinėje pusėje yra archegonių ir anteridžių. Polaiškis dirvoje tvirtinasi rizoidais.
4. Apvaisinimas vyksta tik esant pakankamai drėgmės, nes žiuželius turintys spermatozoidai turi nuplaukti iki archegonės viduje esančių kiaušialąsčių. 5. Susidariusi zigota pradeda vystytis archegonės viduje, tačiau gemalas greitai
prasiskverbia išorėn. Pirmajam lapeliui išlindus iš polaiškio, o apačioje išsivysčius šaknims, jau matome sporofitą.
Plikasėkliai. Dominuoja sporofitas. Plikasėklių gyvenimo ciklas: 1. Vyrauja sporofitas, kankorėžiuose turintis sporangių;
2. Kankorėžiai yra dviejų rūšių: vyriškieji (gaminantys žiedadulke) ir moteriškieji (sėkliniai). Paprastai maži vyriškieji kankorėžiai išauga iš metūglių pagrindų pavasarį; 3. Vyriškasis kankorėžis kiekvieno žvynelio apatinėje pusėje turi po dvi mikrosporanges; 4. Sporangėje kiekvienas mikrosporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro po keturias
mikrosporas;
5. Iš kiekvienos mikrosporos išsivysto žiedadulkė. Žiedadulkė turi dvi oro pūsleles ir vėjas apdulkinimo metu ją nuneša prie moteriškojo kankorėžio. Moteriški kankorėžiai yra didesni už vyriškuosius ir išauga metūglių viršūnėse;
6. Kiekvienas moteriškojo kankorėžio žvynelis turi du viršutinėje pusėje esančius sėklapradžius. Kiekvieną sėklapradį supa storas, sluoksniuotas apdangalas, su skylute viename gale;
7. Sėklapradyje yra megasporangė, kurioje megasporocitui dalijantis mejozės būdu susidaro keturios megasporos;
8. Tik viena iš šių sporų vystosi ir virsta megagametofitu, kuria yra nuo dviejų iki šešių archegonių, turinčių po vieną didelę kiaušialąstę;
9. Žiedadulkei patekus į moteriškąjį kankorėžį, ji sudygsta, o išaugęs dulkiadaigis lėtai skverbiasi link gametofito. Dulkiadaigiu slenka du žiuželių neturintys spermiai. Vienas jų apvaisina archegonėje esančią kiaušialąstę, o antrasis sunyksta. Tai viengubas apvaisinimas. Apvaisinimas įvyksta tik praėjus metams po apdulkinimo;
10. Po apvaisinimo sėklapradis subręsta ir tampa sėkla, sudaryta iš gemalo, maisto atsargų ir sėklos luobelės. Antrųjų metų rudenį jau sumedėję ir kieti moteriškojo kankorėžio žvyneliai prasiskleidžia ir išbyra sparnuotos sėklos. Sėklai sudygus, iš sporofito gemalo išauga naujas medis, ir vienas gyvenimo ciklas baigiasi.
Gaubtasėkliai augalai. Žiedo dalys, kurios dalyvauja dauginimesi – kuokelia ir piestelės. Dauginimosi procesą galima suskirstyti į megagametofito išsivystymą, mikrogametofito išsivystymą, dvigubą apvaisinimą ir sėklos susidarymą.
2. Sėklapradyje esantis megasporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro keturios haploidinės ląstelės;
3. Trys iš šių ląstelių sunyksta, lieka viena funkcionuojanti megaspora, kuri dalijasi mejozės būdu;
4. Susidaro vienas gemalinis maišelis, kurį paprastai sudaro aštuoni haploidiniai branduoliai, esantys bendroje citoplazmos masėje. Citoplazma pasidalija į ląsteles, kurių viena kiaušialąstė, o kita – endospermo ląstelė su dviem poliniais branduoliais; 5. Kotelio viršuje esančioje dulkinėje yra dulkializdžiai, kuriuose yra daugybė
mikrosporocitų;
6. Kiekvienas mikrosporocitas dalijasi mejozės būdu ir susidaro po keturias haploidines ląsteles. Kai sporos atsiskiria, kiekviena virsta žiedadulke;
7. Tuo metu jauna žiedadulkė turi du branduolius: generatyvinės ląstelės ir dulkiadaigio ląstelės. Apdulkinimas įvyksta, kai žiedadulkė pernešama vėjo, vabzdžių, paukščių ar šikšnosparnių ant tos pačios rūšies augalo purkos;
8. Tada žiedadulkė sudygsta ir išleidžia ilgą dulkiadaigį, kuris auga piestelės liemenėlio vidun, kol pasiekia mezginėje esantį sėklapradį. Prieš apvaisinimą generatyvinis branduolys dalijasi mitozės būdu ir susidaro du žiuželių neturintys spermiai.
9. Kai dulkiadaigis pasiekia sėklapradį, iš jo išeina spermiai. Vienas spermis keliauja kiaušialąstės link ir ją apvaisina (susidaro zigota); antrasis susijungia su dviem poliniais branduoliais ir susidaro triploidinis (3n) endospermo branduolys. Endospermo branduolys dalijasi ir ima formuotis endospermas – besivystančio augalo maisto atsargas kaupiantis audinys. Toks dvigubas apvaisinimas būdingas tik gaubtasėkliams.
10. Iš sėklapradžio išsivysto sėklos luobele padengta sėkla, kurioje yra gemalas ir maisto atsargos. Iš mezginės sienelių, o kartais ir iš pagalbinių žiedo dalių išsivysto vaisius, kuris apsupa sėklą. Todėl sakoma, kad žiedinių augalų sėklos yra apgaubtos.
Žiedai dalyvauja susidarant ir vystantis sporoms, gametofitams, gametoms ir sėklose esantiems gemalams. Kad šie procesai galėtų sėkmingai vykti, reikia, kad žiedadulkės, o vėliau ir sėklos efektyviai išplistų. Įvairūs būdai, kuriais gali plisti žiedadulkės ir sėklos nulėmė tai, kad evoliucionuojant atsirado daug skirtingų žiedų tipų.
Žiedai, turintys ir kuokelius, ir piesteles, vadinami dvilyčiais, turintys tik kukelius – kuokeliniais, tik piesteles – piesteliniais žiedais. Kai piesteliniai ir kuokeliniai žiedai auga ant vieno augalo (kukurūzo), toks augalas vadinamas vienanamiu, o kai kuokeliniai ir piesteliniai žiedai auga ant atskirų augalų – dvinamiu (persikas, bugienis).
Nors yra žiedų, kurių žiedadulkės plinta padedant vėjui (žiedai smulkūs, bekvapiai, neryškūs, kuokeliai ir piestelės dažnai būna labai išsikišę ir lengvai vėjo judinami, augalo stiebas lengvai juda yra lankstus), daugelis jų prisitaikę privilioti tam tikrus apdulkintojus, pvz., bites, vapsvas, muses, drugius, kurie nuo žiedo ant žiedo perneša tik tos rūšies žiedadulkes (žiedai dideli, ryškių spalvų, kvapnūs, forma pritaikyta apdulkintojo kūno formai, kad pasiektų nektarines, bet būtinai paliestų kuokelius ir piesteles, gali augti žiedynais). Kryžminis apdulkinimas užtikrina augalų genetinę įvairovę ir skatina genetinę kaitą, padedančią prisitaikyti prie kintančios aplinkos.
Žiedai ne tik užtikrina efektyvų kryžminį apdulkinimą. Išaugindami vaisius, jie taip pat padeda išplisti ir sėkloms. Yra vaisių, kuriems išplisti padeda vėjas (lengvi, turi parašiutus ar sparnelius, pūkinį gaubtą, pačios sėklos labai lengvos), Žemės traukos jėga (vaisia sunkūs, sultingi, prinokę krenta ir lengvai sudūžta išbarstydami sėklas), vanduo (sėklos plūduriuoja vandens paviršiuje, tai paprastai prie vandens augančių augalų sėklos), gyvūnai (sėklos ryškių spalvų, maistingais apyvaisiais, kvapnios, gali turėti kibius kabliukus, kai kurių augalų sėklos sudygsta tik tada kai praeina pro gyvūno virškinamąjį traktą), pačios plintančios (sunokusios sprogsta, toli išbarstydamos savo sėklas), žmogaus platinamos: sąmoningai (žmogaus auginami kultūriniai augalai) ir nesąmoningai (taip pat, kaip ir gyvūnai arba sėklos platinamos kelionių metu, vežant krovinius, taip išplito šiuo metu beveik visame pasaulyje augančios piktžolės).
15.6. Sėklų dygimas ir vystymasis
Po dvigubo apvaisinimo vienaląstė zigota atsiduria po endospermo branduoliu. Endospermo branduolys dalijasi ir susidaro endospermo audinys, kuris supa gemalą. Zigota taip pat dalijasi. Po to susiformuoja sėklaskiltės.
Vienaskilčiai augalai, kitaip negu dviskilčiai, turi tik vieną sėklaskiltę. Dar vienas svarbus skirtumas tarp dviskilčių ir vienaskilčių – tai būdas, kuriuo maisto medžiagos kaupiamos sėklose. Vienaskilčių sėklaskiltėje retai kaupiamos maisto medžiagos, dažnesnė jų funkcija yra sugerti maisto medžiagas iš endospermo ir perduoti jas gemalui. Dviskilčių gemalui vystantis būtinos maisto medžiagos paprastai kaupiamos sėklaskiltėse. Taigi sėkloje yra gemalas ir maisto medžiagų atsargos.
Kai iš zigotos išsivysto gemalas, sėklapradžio apdangalai sukietėja ir virsta sėklos luobele. Sėkla – tai iš subrendusio sėklapradžio susiformavęs organas. Iš mezginės, o kartais ir kitų augalo dalių vystosi vaisius. Vaisius – tai subrendusi mezginė, kurioje paprastai būna sėklų.
Vaisiui vystantis iš mezginės, jos sienelė sustorėja ir virsta apyvaisiu. Vaisių rūšys: 1. Paprastieji vaisiai:
1.1.1. Kaulavaisis (viena sėkla (kauliukas) ir ją supantis minkštimas (persikas, slyva, alyvuogė));
1.1.2. Uoga (daug sėklų (vynuogė, pomidoras));
1.1.3. Obuolys (minkštimas susidaro iš pagalbinių žiedo dalių – žiedsosčio (obuolys kriaušė);
1.2. Sausieji vaisiai (apyvaisis sausas): 1.2.1. Lapavaisis (bijūnas);
1.2.2. Ankštis (žirnis, pupa, lęšis);
1.2.3. Dėžutė (aguona, tabakas, durnaropė);
1.2.4. Riešutas (vaisius su viena sėkla, apyvaisis kietas – kevalas (gilė, visų rūšių riešutai, kaštonas));
1.2.5. Lukštavaisis (smulkus vaisius su viena sėkla, apyvaisis nesuaugęs ir lengvai pašalinamas (saulėgrąža, kiaulpienė));
1.2.6. Grūdvaisis (smulkus vienasėklis vaisius, apyvaisis suaugęs su luobele (ryžiai, avižos, miežiai, kviečiai).
2. Sutelktiniai ir sudėtiniai vaisiai:
2.1. Sutelktiniai vaisiai (vystosi iš vieno žiedo mezginės (gervuogė, avietė, žemuogė, braškė));
2.2. Sudėtiniai vaisiai (vystosi iš kelių atskirų žiedų kartu suaugusių mezginių (ananasas)). Augalai turi įvairių darinių, padedančių sėkloms išplisti. Dobilo, dagišiaus, varnalėšos kabliukai ir dygliukai prikimba prie žinduolių kailio ar žmonių drabužių. Paukščiai ir žinduoliai maitinasi vaisiais, kuriuos praryja su sėklomis, šios praeina virškinamuoju traktu ir pašalinamos su išmatomis toli nuo motininio augalo. Voverės ir kiti gyvūnai renka sėklas ir vaisius, juo užkasa atsargoms toli nuo tos vietos, kur juos surinko.
Kai kurių augalų vaisiai ar sėklos turi oro kameras, kurios padeda jiems išsilaikyti vandens paviršiuje. Daugelį sėklų išplatina vėjas. Plaukeliai, skristukai ir sparneliai yra pritaikyti tokiam sėklų platinimo būdui.
Sprigės, agurkų vaisiai nokdami pučiasi. Kai jie galiausiai sprogsta, sėklos pačios tiesiog išsviedžiamos į išorę.
Kai kurios sėklos sudygsta tik tada, kai praeina tam tikrą ramybės laikotarpį. Sėklų ramybės metu nevyksta augimas, nors sąlygos jam ir būna palankios. Vidutinio klimato juostoje augančių augalų sėklos, kad nutrūktų ramybė, turi praeiti šaltąjį periodą. Dykumose sėklos nedygsta, kol negauna pakankamai drėgmės. Toks prisitaikymas užtikrina, kad sėklos nedygs, kol neateis tinkamiausias augimui sezonas. Dygimui reikia pakankamai drėgmės, šilumos ir
deguonies, kad vyktų gemalo augimas. Jį reguliuoja hormonai, tiek skatinantys, tiek slopinantys dygimą. Žinoma, kad sultinguose vaisiuose yra dygimą slopinančių hormonų, kurie neleidžia sėkloms dygti, kol jos yra vaisiaus viduje ir nenuplautos. Kad nutrūktų ramybė, kartais reikia mechaninio poveikio. Vanduo, bakterijos ar net ugnis gali paveikti sėklos luobelę taip, kad ji taptų pralaidi vandeniui. Vandens siurbimas priverčia luobelę įplyšti.
Dviskilčių augalų sėklaskiltės tiekia maisto medžiagų gemalui bei daigui, bet ilgainiui nuvysta ir sunyksta. Kai dviskilčio augalo daigas išlenda iš dirvos, jo ūglis būna išsirietęs kabliu – taip apsaugomas gležnas gemalinis pumpurėlis. Iš gemalinės šaknelės vystosi šaknys. Jei sėkla sudygsta tamsoje, daigo stiebas būna ilgas, šaknys ir lapai maži, augalas blyškios spalvos. Tačiau atsiradus pakankamam kiekiui šviesos, augalas pradeda normaliai augti.
Vienaskilčiuose augaluose maisto medžiagos kaupiamos endosperme, o ne sėklaskiltėje. Sėklos dygimo procesas vyksta taip pat, kaip ir dviskilčiuose augaluose.
Reikia įsidėmėti, kad dygstančiai sėklai šviesa nereikalinga, tačiau jau į žemės paviršių išlindusiam daigui – ji būtina. Dėl šios priežasties sėklų dygimas prasideda tik tada, kai sėkloje esantys hormonai sureaguoja į tinkamą šviesos kiekį.
15.7. Nelytinis augalų dauginimasis
Daugelis augalų gali daugintis tiek lytiškai, tiek nelytiškai. Nelytiškai dauginantis visi palikuonys būna identiški tėviniams augalams. Toks būdas pranašesnis, kai aplinka nekinta. Lytiškai dauginantis palikuonys skiriasi nuo tėvų ir kai kurie jų gali geriau prisitaikyti prie aplinkos. Gaubtasėkliai augalai pasižymi didžiausia įvairove ir labiausiai paplitę iš visų augalų skyrių. Taip yra tikriausiai todėl, kad jų lytinio dauginimosi organai gerai prisitaikę prie sausumos sąlygų. Žiedo evoliucija ir kiti prisitaikymo būdai padėjo gaubtasėkliams taip sėkmingai įsivyrauti Žemėje.
Kadangi augalai turi ir nediferencijuotų gaminamųjų audinių, jie gali daugintis ir nelytiškai – vegetatyvinio dauginimosi būdu. Nelytiniam dauginimuisi reikia tik vieno augalo. Vegetatyvinis dauginimas plačiai taikomas praktinėje veikloje, žemės ūkyje ir dekoratyvinėje sodininkystėje. Vegetatyvinio dauginimo būdai:
1. Ūsais (braškės, žemuogės). Iš šliaužiančių antžeminių stiebų ties bambliais išauga nauji augalai;
2. Šakniastiebiais (varputis, našlaitė, dilgėlė, pakalnutė, plukė). Iš šakniastiebių (požeminių stiebų) bamblių išauga nauji augalai;
3. Stiebagumbiais (bulvė). Iš sustorėjusių požeminių stiebo dalių galima išauginti naujus augalus. Stiebagumbyje yra akutės – tai pumpurėliai, iš kurių gali išaugti augalas. Viena stiebagumbį galima smulkinti taip: viename gabalėlyje turi būti bent viena nepažeista aukutė ir šiek
tiek maisto medžiagų. Ūkininkai nesmulkina labai smulkiai, nes išaugintas derlius būtų labai smulkus (užaugtų mažos bulvės);
4. Šaknimis (žieminės bulvės). Iš šaknų dalies išauga naujas augalas.
5. Atlankomis (serbentai, agrastai, erškėtrožės, krūminės rožės). Atlenkus sveiką jauną šakelę ir ją pritvirtinus ir šiek tiek užkasus dirvožemyje, iš jos po žeme esančios dalies išauga šaknys, o virs žemės likusios dalies – šakos ir lapai;
6. Lapais (dekoratyvinės, kambarinės gėlės, pvz.: sanpaulija). Lapai pasodinami į dirvožemį, suteikiama pakankamai šilumos, šviesos ir drėgmės. Po kurio lapo lapkotis išleidžia šaknis;
7. Stiebais (dekoratyviai augalai: rožės, kinrožės). Sveikus stiebų ūglius galima pamerkti į vandenį, praturtintą maisto medžiagomis arba pasodinti į dirvožemį. Po kurio laiko ūgliai išleidžia šaknis.
8. Svogūnais (svogūnai, narcizai, tulpės, česnakai). Pasodinus svogūną, jo pagrinde išauginami dukteriniai svogūnėliai. Iš jų galima auginti naujus augalus.
9. Skiepais (vaismedžiai). Kultūrinio augalo pumpuras arba auginys priauginamas prie laukinuko stiebo. Skiepijama dėl to, kad laukinuko šaknys labiau išsikerojusios, nereiklios dirvai, atsparios šalčiams ir pasižymi kitomis savybėmis, kurių neturi įskiepijamas augalas. Skiepijimui pumpuru nupjaunamas kultūrinio vaismedžio vienametis ūglis, nukarpomi lapai. Laukinuko stiebe žievė aštriu peiliu įpjaunama T raidės forma. Į įpjautą vieta įstatomas gerai išsivystęs pumpuras. Įskiepyta vietas gerai sutvirtinama, aprišant. Po 2-3 savaičių laukinukas su kultūrinio augalo ūgliu suauga. Dar po metų nupjaunamas laukinuko stiebas virš skiepijimo vietos ir pradeda augti kultūrinio augalo šakos. Tokį augalą jau galima sodinti į norimą vietą.
Aprašytieji vegetatyvinio dauginimo būdai lengvai pritaikomi praktikoje, tačiau reikalauja didelių laiko sąnaudų, be to sunku juos pritaikyti dideliam augalų kiekiui. Šiuo metu naudojami ir kuriami kur kas progresyvesni vegetatyvinio dauginimo būdas – tai augalų dauginimas audinių kultūromis.
Audinių kultūra yra audinio auginimas skystoje dirbtinėje terpėje. Ta kultūra vadinama kaliumi – tai nediferencijuotų ląstelių telkinys, iš kurio vėliau formuojasi augalas. Norimos rūšies kalių galima išauginti iš vienos augalo ląstelės.
Hibridizacija – skirtingų augalų veislių ar netgi rūšių kryžminimas – įprastinė procedūra, norint gauti augalų su reikiamais požymiais. Hibridizacija, o vėliau vegetatyvinis dauginimas padeda gauti daug identiškų augalų su šiais požymiais.
Audinių kultūrose augalus galima dauginti mikrodauginimo būdu. Naudojant šį būdą, nedieliame plote galima gauti tūkstančius ar milijonus identiškų sodinukų. Augalus dauginant
meristemų (gaminamojo audinio) kultūra, naujai išsivystę augalai būna visi genetiškai identiški ir vadinami kloniniais augalais.
Iš žiedų gaminamojo audinio galima užauginti dirbtines sėklas, kurias pasėjus galima užauginti augalus. Toks būdas naudojamas, kai dauginamus augalus reikia transportuoti. Tokią kultūrą be didelio vargo galima vežti į bet kurią pasaulio vietą.
Dulkinių kultūra – tai neseniai sukurtas dauginimo būdas, kai terpėje su vitaminais ir augimo reguliatoriais auginamos žiedinių augalų dulkinės. Iš vienos haploidinės ląstelės susiformuoja 20-40 ląstelių. Žmogus iš jų gali išauginti haploidinius augalus arba , pridėjus cheminių medžiagų, galima paskatinti chromosomų padvigubėjimą. Tokiu būdu išauginami grynai homozigotiniai augalai. Šis būdas naudojamas tada, kai norima išauginti augalą su pasireiškiančiais visais recesyviniais požymiais.
Ląstelių suspensijos kultūra gaunama auginant lapų, stiebų ar šaknų kultūras. Greitai augantis kalius supjaustomas į smulkius gabalėlius, kurie kratomi mitybinėje terpėje, kol subyra į pavienes ląsteles. Taip gaunama ląstelių suspensija. Šiose ląstelėse gaminasi tos pačios cheminės medžiagos, kaip ir visame augale. Augalų ląstelių suspensijos auginamos tam, kad galima būtų gauti reikiamas chemines medžiagas, kurios būtų naudojamos vaistų, kosmetikos ir žemės ūkyje naudojamų chemikalų gamybai. Tokiu atveju nebereikės auginti augalų vien tam, kad būtų galima gauti jų gaminamų cheminių augalų. Sutaupoma vieta, dirvožemis, žmogus nebepriklausytų nuo gamtos sąlygų.
Naudojant visus šiuos vegetatyvinio dauginimo būdus, įvairūs kultūriniai augalai buvo genetiškai patobulinti. Jie tapo atsparesni virusinėms infekcijoms, vabzdžiams kenkėjams bei herbicidams ir nekelia pavojaus gamtinei aplinkai. Tikimasi ateityje gauti tokius augalus, kurie turės daugiau baltymų ir jiems reikės mažiau vandens bei trąšų.
15.8. Augalų augimas ir reagavimas į aplinkos dirgiklius
Visi organizmai reaguoja į aplinkos dirgiklius. Dirginimas paverčiamas organizmui suprantamu signalu, į kurį tam tikru būdu reaguojama. Augalai reaguoja į tokius dirgiklius, kaip šviesa, Žemės trauka ir sezoniniai pokyčiai. Pavasarį, jei tik dirvoje pakanka šilumos ir drėgmės, dygsta sėklos, ir saulės šviesoje pradeda augti daigas. Rudenį, orui atšalus, šaknys ir ūgliai nustoja augti.
Augalai įvairių hormonų dėka reaguoja į dienos šviesą – rudenį meta lapus, nutraukia sėklų ramybės laikotarpį ir pasižymi kitomis reakcijomis. Kai kurios jų – trumpalaikės (augalai per
kelias dienas palinksta į šviesos šaltinį, nes hormonas, kurį gamina auganti viršūnėlė, pernešamas iš apšviestos stiebo pusės į esančią šešėlyje). Stiebas išlinksta, nes šešėlyje esančios ląstelės pailgėja labiau negu apšviestoje pusėje. Panašiai išlinks augalas, jei jį su vazonu paguldysime ant šono. Augalo stiebas išlinks į viršų priešinga Žemės traukai kryptimi mažiau nei per 24 valandas. Taip augalai reaguoja į anglies dioksido koncentraciją, infekciją (kur išsivystė infekcija, greitai sunyksta ląstelės, kad sulaikytų tolesnį ligos plitimą), žiotelių varstymasis, reaguojant į šviesos intensyvumą.
Netgi ilgalaikės augalų reakcijos į aplinkos sąlygas tėra augimo ir vystymosi kitimas. Tos pačios rūšies augalai, augantys skirtingomis sąlygomis, gali užaugti labai skirtingos išvaizdos.
Organizmų reakcija į aplinkos dirgiklius – tai jų prisitaikymas, pailginantis gyvenimo trukmę ir tuo pačiu padidinantis rūšies išlikimo galimybes.
Augalo atsakas į aplinkos dirgiklius vadinamas – tropizmu. Tropizmas atsiranda dėl nevienodo augimo: viena organo pusė ilgėja greičiau, negu kita ir todėl augalas išlinksta. Trys geriausiai žinomi augalų tropizmai:
1. Fototropizmas – vienašalės šviesos sukeltas augalo dalių judėjimas; 2. Gravitropizmas – Žemės traukos sukeltas augalo dalių judėjimas; 3. Tigmotropizmas – prisilietimo sukeltas augalo dalių judėjimas. Fototropizmas vyksta, nes šešėlyje esančioje stiebo pusėje ląstelės ištįsta.
Augalą paguldžius ant šono, galima pastebėti, kad stiebui būdingas gravitropizmas. Stiebas auga aukštyn – priešinga Žemės traukai kryptimi. Šį procesą reguliuoja ląstelėse esantys krakmolo grūdeliai ir hormonai.
Augalo dalių judesys, atsirandantis dėl nevienodo augimo, kurį sukelia mechaninis dirginimas (prisilietimas) iš vienos pusės, vadinamas tigmotropizmu. Tokios reakcijos pavyzdys – ūselių arba vijoklinius stiebus turinčių augalų vyniojimasis apie atramą.
Augalas auga tiesiai, kol prie ko nors neprisiliečia. Tada ląstelės, kurios liečiasi su kietu daiktu (kuolu), auga silpniau, tuo tarpu kitoje stiebo pusėje esančios ląstelės ištįsta. Tigmotropizmas vyksta labai greitai. Ūseliai gali apsivynioti apie atramą per 10 minučių. Šį procesą reguliuoja ATP ir hormonai.
Tigmotropizmui gimininga reakcija į prisilietimą yra tigmomorfozė. Šiuo atveju į aplinkos dirgiklius, tokius kaip vėjas ir lietus, reaguoja visas augalas. Tos pačios rūšies medis, augantis vėjuotoje vietoje, dažnai turi trumpesnį ir storesnį kamieną negu medis, augantis užuovėjoje.
Miego judesiai (suglaudžiami lapai, žiedai) – tai reakcijos, atsirandančios kiekvieną parą, augalui reaguojant į šviesos ir tamsos kaitą. Augalo „laikrodį“ nustato fotoperiodas – dienos ir nakties trukmės santykis. Temperatūra šiuo atveju nedaro jokios įtakos arba jos poveikis labai
nežymus. Tai leidžia augalams geriau prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, nes fotoperiodas geriau atspindi sezono pokyčius negu temperatūros kaita. Juk pavasaris ar ruduo gali būti ir šiltas, ir šaltas.
Kai kurių augalų žiedai išsiskleidžia, o žiotelės atsiveria paprastai ryte, ir užsiveria vakare, o kai kurie augalai nektarą išskiria tuo pačiu dienos ar nakties metu.
Kad augalai reaguotų į dirgiklius, jų ląstelių ir organų veikla turi būti suderinta. Beveik visi signalai perduodami augaluose dalyvaujant hormonams. Tai cheminės medžiagos, kurių susidaro labai nedidelis kiekis ir kurios veikia kitoje organizmo dalyje, negu buvo pagamintos. Įvairias reakcijas tikriausiai sukelia keli hormonai ir, kad jos vyktų, dažniausiai reikalingas tam tikras dviejų ar daugiau hormonų santykis. Hormonai sintetinami ir kaupiami vienoje augalo dalyje, tačiau, atsiradus atitinkamam dirgikliui, jei karnienos indais arba iš ląstelės į ląstelę pernešami į reikalingą augalo vietą.
Dažniausiai randamas natūralus hormonas – auksinas. Jis gaminamas augalo viršūnėlės gaminamajame audinyje, todėl neleidžia vystytis pažastiniams pumpurams. Netyčia ar tikslingai pašalinus viršūninį pumpurą, artimiausi pažastiniai pumpurai pradeda augti, augalas šakojasi. Kiti augalo gaminami hormonai ne tik padeda augalui reaguoti į aplinkos pokyčius, bet ir reguliuoja augimo, nokimo ir senėjimo procesus. Jų dėka augalai sunokina vaisius, o atėjus laikui, veikiant hormonams, numeta lapus ir sunyksta. Šiuos hormonus mokslininkai aktyviai tyrinėja ir šiandien, nes juos galima puikiai naudoti praktiniame žemės ūkyje (skatinti augalų augimą, stabdyti vaisių nokimą ir gedimą, pailginti augalų vegetacijos laiką ir t.t.).
Augalai turi ir streso hormoną, kuris, esant nepalankios sąlygoms palaiko sėklų ir pumpurų ramybę ir priverčia užsidaryti žioteles. Augalas pereina į ramybės būseną ruošdamasis nepalankioms sąlygoms. Tuomet jis nustoja augti, nors aplinkos sąlygos dar yra palankios augimui (rudenį, kai dar šilta). Priverčia žioteles užsidaryti, kai augalui trūksta vandens.
Vaisių nokimą skatina ir lėtina augalų augimą dujos – etilenas. Joms veikiant suaktyvėja fermentai, nuo kurių vaisiai minkštėja. Kadangi etilenas yra dujos ir laisvai sklaidosi ore, statinėje nokstantys obuoliai gali paskatinti toliau nuo jų esančių vaisių nokimą. Etilenas išsiskiria iš žaizdos, kuri atsirado dėl mechaninio pažeidimo arba infekcijos (būtent todėl vienas supuvęs obuolys sugadina visą jų krūvą).
Kai etileno yra ore, slopinamas augalų augimas. Todėl žmonės, apšildantys namus gamtinėmis dujomis, kartais skundžiasi, kad blogai auga kambariniai augalai. Etileno taip pat yra ir automobilių išmetamosiose dujose ir, matyt, todėl augalų augimą slopina į atmosferą patenkantys teršalai. Tereikia tik vienos etileno dalies dešimtyje milijonų oro dalių, kad būtų slopinamas augalo augimas.
Daugelis fiziologinių pokyčių augaluose susiję su sezoniniais dienos ilgio pokyčiais. Tokie fiziologiniai pokyčiai – tai sėklų dygimas, pumpurų ramybės pabaiga ir senėjimo proceso pradžia. Fiziologinė reakcija į dienos ar nakties ilgumo pokyčius vadinama fotoperiodizmu. Pagal augalų reakciją į šviesą, galima išskirti šias augalų grupes:
1. Trumpadieniai augalai, pražystantys, kai diena yra trumpesnė už naktį (chrizantema); 2. Ilgadieniai augalai, žydintys, kai diena ilgesnė už naktį (kviečiai, miežiai, dobilai,
špinatai);
3. Neutralūs augalai, kurių žydėjimas nepriklauso nuo dienos ilgio (pomidorai, agurkai). Atlikus tyrimus, buvo padaryta išvada, kad augalai žydėjimą reguliuoja ne dienos ilgis, o tamsos (bandymų metu buvo tyrinėta kaip augalai reaguoja į šviesos trikdžius naktį ir dieną. Paaiškėjo, kad dienos metu panaikinus kuriam laikui šviesos šaltinį, augalai nereagavo niekaip ir augo puikiai. Tačiau naktį apšvietus augalus nors trumpais šviesos blyksniais, augalai nustojo žydėti.).
16. Organizmo veiklos reguliavimas ir orientavimasis aplinkoje
Gyvūnai išgyvena todėl, kad jie junta aplinką ir atitinkamai reaguoja į jos pokyčius. Nervų sistema apdoroja gautą informaciją ir koordinuoja raumenų ir griaučių sistemą, todėl gyvūnas gali pagauti grobį, išvengti priešo ir susirasti partnerį. Vidinių sistemų kontrolė ypač svarbi norint palaikyti organizmo homeostazę. Maisto virškinimą, kvėpavimą ir maisto medžiagų išnešiojimą po organizmą – visus šiuos procesus reguliuoja nervų sistema drauge su endokrinine sistema.
Neuronai ir juos sutvirtinančios neuroglijos ląstelės sudaro nervų sistemos organus, tokius kaip žmogaus galvos ir nugaros smegenis bei nervus. Įvairūs receptoriai junta dirginimo pokyčius, ir nervinis impulsas sklinda juntamaisiais neuronais į galvos ir nugaros smegenų įterptinius neuronus. Galvos ir nugaros smegenys apibendrina duomenis ir judinamaisiais neuronais siunčia impulsus į raumenis arba liaukas, o šie atitinkamai reaguoja – susidaro atsakas į dirgiklį. Veikimo principas yra labai parastas, tačiau žmogaus nervų sistema yra nepaprastai sudėtinga.
16.1. Nervų sistemos sandara ir veikimas
Nepaprastai sudėtingas nervinis audinys yra sudarytas iš dviejų pagrindinių rūšių ląstelių: 1. Neuronų, kuriais sklinda nerviniai impulsai;
2. Neuroglijos ląstelių, sutvirtinančių ir maitinančių neuronus.
Žmogaus organizme iš nervinio audinio sudaryta centrinė nervų sistema (CNS) ir periferinė nervų sistema (PNS).
Neuronai – tai ląstelės, turinčios tris dalis: dendritus, aksoną ir ląstelės kūną. Dendritai yra trumpos ataugos, kuriomis gaunama informacija iš kitų neuronų ir perduodami signalai į ląstelės kūną. Tuo tarpu aksonas yra atauga, kuria perduodamas nervinis impulsas iš neurono kūno. Ląstelės kūnas turi branduolį ir kitus organoidus, paprastai esančius visose ląstelėse. Viena iš svarbiausių ląstelės kūno funkcijų yra gaminti mediatorius. Tai aktyvi medžiaga, neuronų sinapsėje (jungtyje) keičianti gretimo neurono aktyvumą.
Ilgas aksonas vadinamas nervine skaidula. Jis būna padengtas mielino dangalu, sudarytu iš kietai susivijusių neuroglijos ląstelių membranų.
Neuronai skirstomi pagal jų funkciją ir formą:
1. Judinamieji neuronai perduoda nervinius signalus iš CNS į raumenų skaidulas ar liaukas. Jie turi daug dendritų ir vieną aksoną. Šiais neuronais perduodami nerviniai impulsai verčia raumenų skaidulas arba liaukas veikti.
2. Juntamieji neuronai perduoda nervinius impulsus iš jutimo receptorių į CNS. Turi tik aksonus, kurių galai gali būti pakitę į receptorius.
3. Įterptiniai neuronai yra CNS. Jie perduoda nervinius impulsus į įvairias CNS dalis. Kai kurie įterptiniai neuronai jungia juntamuosius ir judinamuosius neuronus, kiti perduoda nervinius impulsus iš vienos nugaros smegenų pusės į kitą arba iš galvos smegenų į nugaros smegenis, ir atvirkščiai. Jie taip sudaro sudėtingus ryšius smegenyse, kur vyksta procesai, susiję su mąstymu, atmintimi ir kalba.
Impulsas, sklindantis iš vienos nervinės ląstelės į kitą, visada juda tik viena kryptimi. Nervinio impulso perdavimas iš vieno neurono į kitą trunka užtrunka labai mažai. Tarp neuronų yra labai mažas tarpas. Sritis, kur impulsas iš vieno neurono pereina į kita, vadinama sinapse. Sinapsė sudaryta iš trijų dalių: presinapsinės membranos, sinapsinio plyšio ir postsinapsinės membranos. Neuronas sugeba palyginti ir sumuoti jį pasiekiančią informaciją prieš perduodamas ją kitam neuronui.
Žmogaus nervų sistema atlieka tris pagrindines funkcijas:
1. Surenka juntamąją informaciją – odoje ir kituose organuose esantys receptoriai į išorinius ir vidinius dirgiklius reaguoja siųsdami nervinius impulsus į CNS;
2. Integruoja – informaciją, gaunamą iš viso organizmo, CNS sujungia į visumą; 3. Skatina veikimą – nerviniai impulsai iš CNS siunčiami į raumenis ir liaukas.
Taigi raumenų susitraukimai ir liaukų išskiriamos medžiagos yra atsakas į dirgiklius, kuriuos pajunta receptoriai.
