Термогенные растения — растения, которые обладают способностью повышать свою температуру выше температуры окружающего воздуха. Тепло генерируется в митохондриях в качестве вторичного процесса клеточного дыхания, называемого термогенезом. Этот процесс, который до сих пор плохо изучен, обеспечивается альтернативной оксидазой и разобщающими белками, аналогичными тем, которые обнаружены у млекопитающих. Термогенез у растений существовал ещё 200 миллионов лет назад, в начале мезозойской эры. Вероятно, он помогал привлекать насекомых для опыления.

Роль термогенеза

Ботаники до конца не уверены, для чего термогенные растения вырабатывают большое количество избыточного тепла, но большинство согласно с тем, что это может быть связано с увеличением интенсивности опыления. Наиболее распространённая теория гласит, что эндогенное тепло помогает распространять химические вещества, которые привлекают опылителей к растению. Например, цветки используют тепло, чтобы распространять свой запах гнилого мяса. Этот аромат привлекает мух, которые начинают искать его источник и исследуя весь цветок в поисках падали, осуществляют его опыление.

Другие теории предполагают, что нагрев может служить своего рода «температурным вознаграждением» для опылителей — цветок привлекает их именно своим теплом. Эта теория менее популярна, поскольку большинство термогенных растений произрастает в жарком тропическом климате.

Согласно ещё одной теории, повышенная температура помогает растению защититься от повреждений морозом, позволяя ему прорасти и начать цветение раньше, чем это было бы возможно без подогрева. Например, тепло, выделяемое , позволяет ему прорастать сквозь слой снега ранней весной. Однако, и у этого вида в основном тепло используется для распространения его резкого запаха и привлечения опылителей.

Характеристики термогенных растений

Большинство термогенных ботанических видов имеют довольно крупные размеры, так как у мелких растений недостаточно собственного объёма для производства значительного количества тепла. Крупные растения, напротив, обладают массой, достаточной для генерации и поддержания повышенной температуры. У термогенных растений обычно увеличены околоцветники.

Термогенные растения также являются протогиническими, то есть часть соцветия с женскими цветками созревает раньше мужской. Это значительно снижает вероятность самоопыления, поскольку оплодотворение завязи может осуществится только пыльцой другого экземпляра. Именно с целью привлечения опылителей для перекрестного опыления термогенные растения и выделяют резкие запахи, согласно наиболее популярной теории.

Примеры Термогенные растения встречаются в самых разных ботанических семействах, но особенно много их среди . Это — Helicodiceros muscivorus, Связноплодник вонючий, Аморфофаллус пионолистный, Филодендрон двоякоперистый, Аронник пятнистый и Typhonium venosum.

использует термогенно нагретые водяные пары для распространения своего запаха гниющего мяса — они легче холодного ночного воздуха в его естественной среде обитания и переносят аромат на значительные расстояния. Вопреки распространённому мнению, Лизихитон американский, близкий родственник из семейства ароидных, не является термогенным растением.

За пределами семейства Ароидных термогенным и эндотермным растением, способным регулировать температуру своего цветка в определённом диапазоне, является лотос орехоносный. Такой же способностью обладает по крайней мере один вид нефотосинтезирующего паразитического рода Ризантес — Rhizanthes lowii. Термогенез характерен также для цветков некоторых видов магнолий. Среди голосеменных, явление наблюдается у некоторых видов саговников.

Механизм термогенеза Для производства тепла многие эндотермные виды растений используют альтернативную оксидазу (АОК) — фермент, находящийся в митохондриях и являющийся частью цепи переноса электронов. Снижение митохондриального окислительно-восстановительного потенциала с помощью альтернативной оксидазы увеличивает непродуктивное дыхание, при котором энергия не запасается в митохондриях в виде АТФ в ходе окислительного фосфорилирования, а рассеивается в виде тепла. Этот избыток тепла нагревает термогенные ткани или органы.

Растения, содержащие альтернативную оксидазу, не подвержены воздействию цианида, поскольку АОК действует как акцептор электронов, собирая их из убихинола и минуя третий электронный комплекс. Затем фермент АОК восстанавливает молекулы кислорода до воды без наличия протонного градиента, что, в свою очередь, очень неэффективно и приводит к падению свободной энергии от убихинола до кислорода и выделению тепла.

Примечания

Литература

Ссылки

Категория:Физиология растений