Біофізичні механізми передачі рідин та сигналів на великі відстані у вищих рослин
Анотація
Хвильові явища спостерігалися в численних експериментах з цілими рослинами. Один з можливих механізмів високошвидкісної передачі сигналів на великі відстані в вищих рослинах пов'язаний з концентраційними хвилями, які можуть поширюватися по провідним системам рослин. Одновимірний осесиметричний нерухомий потік в’язкої рідини з осмотично активним розчиненим компонентом через довгу тонку жорстку циліндричну трубку розглядається як модель провідної судини рослини. Постійні концентрації компонента на вході та виході з судини підтримуються живими клітинами вегетативних органів рослини. Отримано нелінійний розподіл концентрації вздовж трубки та параболічні профілі швидкості. Розглянуто поширення малих збуджень концентрацій і швидкостей уздовж трубки. Наведено вираз для швидкості хвилі U. Діапазон U=20-60 м/с отримано чисельними оцінками при широких варіаціях параметрів у фізіологічних межах. Час затримки передачі сигналу в системі кореневих листків відповідає експериментальним даним. Таким чином хвилі концентрації можуть опосередковувати швидкісну передачу інформації між органами рослин.
Завантаження
Посилання
Nardini A., Tyree M.T., Salleo S. Xylem cavitation in the leaf of prunus laurocerasus and its impact on leaf hydraulics//Plant Physiol. 2001. v.125. P.1700-1709.
Lazareva N.P., Borisova T.A., Zolkevitch V.N. On the auto-osciliating character of pumping action of Zea Mays I., root system //Dokl. Akad. Nauk SSSR. 1986. P.761-764.
Karmanov V.G., Lialin O.O., Mamulashvili G.G., etc. Water exchange dynamics of high plants and its informational role//Physiol. Biochim. High Plants. 1974. v.6. P.69-75.
Karmanov V.G., Meleshchenko S.N. Mechanism of auto-oscillations of water metabolism in plants. //Biofizika. 1982. v.27. P.144-149.
Wagner O.E. Anisotropy of wave velocities in plants: gravitropism //Physiol. Chem. Phys. Med. NMR. 1996. V.28. P. 173-186.
Wagner O.E. A plant's response to gravity as a wave phenomenon//J. Gravit. Physiol. 1999. v.6. P.17-18.
Zolkevitch V.N., Gusev N.A., Kaplia A.V., etc Water exchange in plants. Moscow: Nauka. 1989. 256 p.
Henton S.M., Greaves A.J., Piller G.J., Minchin P.E. Revisiting the Munch pressure-flow hypothesis for long¬-distance transport of carbohydrates: modeling the dynamics of solute transport inside a semipermeable tube //J. Exp. Bot. 2002. v.53. C.1411-1419.
Kizilova N.N., Pozdniak L.O. Mechanisms of long-distance liquid transport and signaling in plants. // I Ukrainian conf. “Problems of biological and medical physics”. Kharkov. 2004. P. 180.
Thornley J.H., Johnson I. R. Plant and crop modeling: A mathematical approach to plant and crop physiology. Oxford Univ. Press. 1990. 298 p.
Wei C., Tyree M.T., Bennink J.P. The transmission of gas pressure to xylem fluid pressure when plants are inside a pressure bomb//J.Exp.Botany. 2000. v.51. P.309-316
Kizilova N.N. Transport of fluids in plant leaves: movement through the porous media with distributed sources //International conference "Physics of the liquid matter: modern problems". Kyiv. 2001. P. 182.
Kizilova N.N. A computational approach to optimal transport network construction in biomechanics //Lecture Notes in Computer Science. 2004. v 3044. P.476-485.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
