4. Узагальнена схема реагування на зовнішні впливи

У ході адаптації рослини, пристосовуючись до умов середовища, що змінюються, міняються разом з ними. Раніше відзначалося, що адаптація – це пристосування всієї рослини як системи.

Система (від грец. systema – ціле, складене з частин) – сукупність, об'єднання взаємозалежних і розташованих у відповідному визначеному порядку елементів (частин) якогось цілого утворення.

Елементи, з яких складається система, можуть бути як однаковими, так і зовсім різними; їх число може бути будь-яким – від двох до нескінченності, і з'єднуватися вони можуть довільним чином. Таке універсальне визначення підходить практично до будь-якого об'єкта, від атома до екосистеми чи будь-якої біологічної структури.

Зміна будь-якої системи, як показав Ю.А.Урманцев (1988), може відбуватися одним із семи способів, а саме, шляхом зміни:

1. числа елементів, які утворюють систему;

2. якості елементів, які утворюють систему, наприклад заміна менш продуктивного елемента більш продуктивним, за того ж числа елементів;

3. відносин між елементами («закони композиції»);

4. числа і якості елементів;

5. числа елементів і їх відносин;

6. якості елементів і їх відносин;

7. числа, якості і відносин елементів.

Легко представити, що будь-які зміни в рості і розвитку рослин можуть бути визначені в якості одного з таких перетворень: вегетативний ріст пагону на якомусь відрізку часу можна розглядати як збільшення кількості листків – елементів пагону; перехід до цвітіння – як поява якісно нового елемента і т.д. Розглянемо основні елементи ланцюжка «сприйняття → обробка інформації → адекватна відповідь» і їх зв'язку між собою, іншими елементами і фізіологічними системами рослин під час формування відповідної реакції на зміни умов середовища.

Молекулярно-біологічний рівень. У найбільш простих системах сприйняття зовнішнього сигналу часто сполучено із системою реагування. Це відноситься до молекулярних комплексів ферментів, комплексів фотосинтетичних пігментів або систем мембранного переносу речовин. Дійсно, фермент у силу спеціалізації сприймає появу тільки власного субстрату і не реагує на сполуки, часто дуже близькі до нього за хімічними властивостями. Приєднання субстрату (субстратів) приводить до змін структури ферменту, у результаті чого фермент здійснює реакцію, яку каталізує, і повертається у вихідний стан. Пігмент фотосинтезу сприймає квант світла, збуджується і передає його енергію на фотохімічні реакції. Н⁺-АТРаза плазмалеми «пізнає» протон, захоплює його і переносить через мембрану. Для інших речовин є свої транспортні канали, що у свою чергу не реагують або реагують слабко на чужі речовини. За механічного і хімічного контактів сприймаючої і робочої частин реагуючих систем додаткові, проміжні структури тільки ускладнюють усю систему і тому просто не потрібні (рис. 5).

Клітинний рівень. У клітині, де існує просторовий і функціональний поділ сприймаючих і реагуючих систем, стає необхідною додаткова підсистема (нові елементи і зв'язки між ними) для передачі інформації від сприймаючих до робочих елементів. Наприклад, сигнал сприймається рецептором на зовнішній мембрані, а реагуюча система розташована в ендоплазматичному ретикулумі чи ядрі. Останніми роками ведуться інтенсивні роботи з розшифровки механізмів передачі інформації з поверхні клітини на внутрішньоклітинні структури. Схеми сприйняття і переробки інформації в рослинній і тваринній клітинах у цілому дуже близькі. У рослин і тварин є поверхневі рецептори, що сприймають сигнал, а також кілька незалежних систем трансформації зовнішнього сигналу (Са²⁺ і кальмодулін, система цапф, лектини та ін. (рис 6)).

Ціла рослина. Послідовність таких процесів у рослинах у цілому відповідає уявленням про «узгодження руху з відчуттям»: рослини мають систему «відчуття» і реагують на сигнали зовнішнього середовища. Однак перераховані вище особливості організації рослин неминуче обумовлюють специфіку реагування рослин на зовнішній сигнал, яка проявляється, перш за все, у зміні фізіолого-біохімічних процесів.