Большим шагом вперед в раскрытии тайн жизни растений стали работы крупного русского ученого К.А. Тимирязева по изучению зависимости фотосинтеза от интенсивности освещения и роли в этом зеленого пигмента — хлорофилла.
Дальнейшее развитие физиологии растений позволило более детально изучить разнообразные особенности их движения. Установлено, что разные виды движения у растений развились как приспособительная реакция на условия существования, такие, как смена дня и ночи, их продолжительность, интенсивность освещения, смена тепла и холода, колебание влажности воздуха и атмосферного давления, влияние газового состава воздуха, действие электрических и магнитных полей, географическое положение и много других. Чарльз Дарвин в своих опытах с виргинским табаком и иными растениями отмечал закономерное движение листьев при смене «сна» и «бодрствования» у растений. Вследствие наблюдений ученый пришел к выводу, что во время сна листья всегда принимают такое положение, чтобы их поверхность, обращенная к ночному небу, была как можно меньшей. Иначе говоря, в процессе эволюции, путем естественного отбора растения приобрели способность ограждаться от холода и предотвращать потери тепла из-за излучения. А это как раз и связано с тем, какое положение принимают их листья ночью. Серией опытов Чарльз Дарвин доказал, что растения с опущенными — спящими — листьями выживали в холоде намного лучше, чем подопытные, лишенные возможности поднимать и опускать листья.
Движения растений, в особенности их листьев и цветов, под влиянием света называют фототропизом (от греческих слов фотос — свет и тропос — возвращение). Они осуществляются не кое-как и не в любое время, а строго регламентированно, ритмично, в зависимости от освещения, смены дня и ночи, температуры воздуха и действия многих других факторов. Такая поступательность движений определяется способностью растений реагировать на условия жизни, запрограммированные их генетическим кодом.
В осуществлении двигательных реакций растениям помогают раздражимость и способность передавать раздражения по тканевым жидкостям. Большое значение в этом отношении имеет также степень наполнения растительных клеток и тканей жидкостью — тургором, который придает растениям прочность и поддерживает листья и стебли в вертикальном положении. Кроме того, на движение частей растения влияют испарение воды через листья и стебли, разные ферменты и биологически активные вещества, а также гравитация — земное притяжение.
Хорошо изучено движение листвы у мимозы. Обычно у нас так называют растение с перистой листвой и пушистыми соцветиями, веточки которого завозят с юга. Однако это не мимоза, а акация серебристая. Настоящая мимоза, которая также имеет сложные перистые листья, — жительница далекой Австралии. Она прославилась тем, что ее листочки при ударе, прикосновении, даже легком порыве ветра складываются попарно, а затем опускаются. Отсюда и пошло название растения — мимоза стыдливая, или мимоза-недотрога. У себя на родине мимоза таким образом оберегает листочки и цветы от повреждений во время тропических ливней, вихрей, ураганов.
Есть очень чувствительные растения, которые реагируют на малейшие раздражения листвы, цветов, других частей. Это растения-хищники, имеющие специальные органы, которые улавливают и переваривают насекомых. Наиболее известны из них росянка, росолистник, венерина мухоловка, водяная лилия непентес, альдровада пузырчатая, дарлингтония, саррацения, цефалотия и прочие.
Большинство растений — светолюбивы, хотя есть немало и таких, которые боятся слишком яркого света. А некоторые, как, например, уже знакомый нам подсолнух, не только не боятся прямых солнечных лучей, а наоборот — целыми днями ловят их, вращаясь за ними следом.
Движение цветов подсолнуха и многих других растений за солнцем называют гелиотропизмом (от греческих слов гелиос — солнце и тропос — возвращение). По сути, это один из вариантов фототропизма. В основе механизма такого движения лежат сложные физиологические процессы, о которых уже было сказано. Определенное значение имеет и то, что с освещенной стороны в тканях растения усиливается испарение воды, масса его клеток становится меньше, чем на затемненной стороне, и это облегчает наклон соцветия — шапки подсолнуха, в частности, — в направлении солнца. Кроме того, и это, наверное, важно, скорость роста клеток и тканей на освещенной стороне замедляется, а на затемненной — ускоряется. Вследствие действия этих факторов шапка подсолнуха и вращается за солнцем.