Was ist Phototropismus?

Sie haben Ihre Lieblingspflanze auf eine sonnige Fensterbank gestellt. Bald bemerken Sie, dass sich die Pflanze zum Fenster biegt, anstatt gerade nach oben zu wachsen. Was in aller Welt macht diese Pflanze und warum macht sie das?

Das Phänomen, das Sie beobachten, heißt Phototropismus. Um einen Hinweis darauf zu erhalten, was dieses Wort bedeutet, beachten Sie, dass das Präfix "Foto" "Licht" und das Suffix "Tropismus" "Drehen" bedeutet. Phototropismus ist also, wenn sich Pflanzen in Richtung Licht drehen oder biegen.

Pflanzen brauchen Licht, um die Energieerzeugung anzuregen. Dieser Prozess wird aufgerufen Photosynthese. Das von der Sonne oder anderen Quellen erzeugte Licht wird zusammen mit Wasser und Kohlendioxid benötigt, um Zucker zu produzieren, den die Pflanze als Energie nutzen kann. Sauerstoff wird auch produziert, und viele Lebensformen benötigen dies für die Atmung.

Phototropismus ist wahrscheinlich ein Überlebensmechanismus, den Pflanzen anwenden, um so viel Licht wie möglich zu erhalten. Wenn sich die Pflanzenblätter zum Licht hin öffnen, kann mehr Photosynthese stattfinden, wodurch mehr Energie erzeugt werden kann.

Frühe Meinungen über die Ursache des Phototropismus waren unter Wissenschaftlern unterschiedlich. Theophrastus (371 v. Chr. - 287 v. Chr.) Glaubte, dass Phototropismus durch die Entfernung von Flüssigkeit aus dem beleuchtete Seite des Pflanzenstamms, und Francis Bacon (1561-1626) postulierte später, dass Phototropismus auf zurückzuführen sei Welken. Robert Sharrock (1630-1684) glaubte, Pflanzen würden sich als Reaktion auf "frische Luft" krümmen, und John Ray (1628-1705) glaubte, Pflanzen neigten sich zu den kühleren Temperaturen näher am Fenster.

Es lag an Charles Darwin (1809-1882), um die ersten relevanten Experimente zum Phototropismus durchzuführen. Er stellte die Hypothese auf, dass eine in der Spitze produzierte Substanz die Krümmung der Pflanze induzierte. Darwin experimentierte mit Testpflanzen, indem er die Spitzen einiger Pflanzen bedeckte und andere unbedeckt ließ. Die Pflanzen mit bedeckten Spitzen bogen sich nicht in Richtung Licht. Als er einen unteren Teil der Pflanzenstängel bedeckte, aber die Spitzen dem Licht ausgesetzt ließ, bewegten sich diese Pflanzen auf das Licht zu.

Darwin wusste nicht, was die "Substanz" in der Spitze war oder wie sie den Pflanzenstamm bog. Jedoch, Nikolai Cholodny und Frits gingen 1926 wurde festgestellt, dass sich dieser Stamm biegt und krümmt, wenn sich hohe Mengen dieser Substanz auf die schattierte Seite eines Pflanzenstamms bewegen, so dass sich die Spitze in Richtung Licht bewegt. Die genaue chemische Zusammensetzung der Substanz, die als erstes identifiziertes Pflanzenhormon befunden wurde, wurde erst aufgeklärt Kenneth Thimann (1904-1977) isolierten und identifizierten es als Indol-3-essigsäure oder Auxin.

Der aktuelle Gedanke zum Mechanismus des Phototropismus ist wie folgt.

Licht mit einer Wellenlänge von etwa 450 Nanometern (blaues / violettes Licht) beleuchtet eine Pflanze. Ein Protein namens Photorezeptor fängt das Licht ein, reagiert darauf und löst eine Reaktion aus. Die Gruppe der für den Phototrophismus verantwortlichen Blaulicht-Photorezeptorproteine ​​wird genannt Phototropine. Es ist nicht genau klar, wie Phototropine die Bewegung von Auxin signalisieren, aber es ist bekannt, dass sich Auxin als Reaktion auf die Belichtung auf die dunklere, schattierte Seite des Stiels bewegt. Auxin stimuliert die Freisetzung von Wasserstoffionen in den Zellen auf der schattierten Seite des Stammes, wodurch der pH-Wert der Zellen abnimmt. Die Abnahme des pH-Werts aktiviert Enzyme (Expansine genannt), die dazu führen, dass die Zellen anschwellen und der Stamm sich zum Licht hin biegt.

• Wenn bei einer Pflanze in einem Fenster Phototropismus auftritt, drehen Sie die Pflanze in die entgegengesetzte Richtung, damit sich die Pflanze vom Licht weg biegt. Es dauert nur etwa acht Stunden, bis sich die Pflanze wieder dem Licht zuwendet.
• Einige Pflanzen wachsen vom Licht weg, ein Phänomen, das als negativer Phototropismus bezeichnet wird. (Tatsächlich erfahren Pflanzenwurzeln dies; Wurzeln wachsen sicher nicht in Richtung Licht. Ein anderes Wort für das, was sie erleben, ist Gravitropismus, der sich in Richtung einer Anziehungskraft neigt.)
• Photonastie klingt vielleicht wie ein Bild von etwas Glücklichem, ist es aber nicht. Es ist dem Phototropismus insofern ähnlich, als es die Bewegung einer Pflanze aufgrund eines Lichtreizes beinhaltet, aber bei der Photonastie ist die Bewegung nicht in Richtung des Lichtreizes, sondern in eine vorbestimmte Richtung. Die Bewegung wird von der Pflanze selbst bestimmt, nicht vom Licht. Ein Beispiel für Photonastie ist das Öffnen und Schließen von Blättern oder Blüten aufgrund der Anwesenheit oder Abwesenheit von Licht.