Phototropismus erklärt

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

Was ist Phototropismus??

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 liegt also vor, wenn sich Pflanzen dem Licht zuwenden oder es beugen.

Warum erleben Pflanzen Phototropismus??

Pflanzen brauchen Licht, um die Energieproduktion anzuregen. Diesen Vorgang nennt man Photosynthese. Das von der Sonne oder aus anderen Quellen erzeugte Licht wird zusammen mit Wasser und Kohlendioxid benötigt, um Zucker zu produzieren, den die Pflanze als Energiequelle nutzen kann. Es wird auch Sauerstoff produziert, und viele Lebensformen benötigen dies zur Atmung.

Phototropismus ist wahrscheinlich ein Überlebensmechanismus, den Pflanzen anwenden, um so viel Licht wie möglich zu erhalten. Wenn Pflanzenblätter gegen Licht geöffnet werden, kann eine stärkere Photosynthese stattfinden, wodurch mehr Energie erzeugt werden kann.

Wie erklärten frühe Wissenschaftler den Phototropismus??

Frühe Meinungen über die Ursache des Phototropismus gingen unter Wissenschaftlern auseinander. Theophrastus (371 v. Chr. - 287 v. Chr.) Glaubte, dass der Phototropismus durch die Entfernung von Flüssigkeit von der beleuchteten Seite des Pflanzenstamms verursacht wurde, und Francis Bacon (1561-1626) postulierte später, dass der Phototropismus auf dem Welken beruht. Robert Sharrock (1630-1684) glaubte, Pflanzen würden als Reaktion auf "frische Luft" gebogen, und John Ray (1628-1705) glaubte, Pflanzen würden sich den kühleren Temperaturen nähern, die näher am Fenster lagen.

Es war an Charles Darwin (1809-1882), die ersten relevanten Experimente zum Phototropismus durchzuführen. Er vermutete, dass eine Substanz, die in der Spitze produziert wurde, 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 neigten sich nicht zum Licht. Als er einen unteren Teil der Pflanzenstiele bedeckte, aber die Spitzen dem Licht ausstellte, bewegten sich diese Pflanzen auf das Licht zu.

Darwin wusste nicht, was die "Substanz" in der Spitze war oder wie sich der Pflanzenstamm verbog. Nikolai Cholodny und Frits Went stellten jedoch im Jahr 1926 fest, dass sich ein hoher Anteil dieser Substanz auf der schattigen Seite eines Pflanzenstamms biegt und krümmt, sodass sich die Spitze in Richtung des Lichts bewegt. Die genaue chemische Zusammensetzung der Substanz, die als erstes Pflanzenhormon identifiziert wurde, wurde erst aufgeklärt, als Kenneth Thimann (1904-1977) sie isolierte und als Indol-3-essigsäure oder Auxin identifizierte.

Wie funktioniert Phototropismus??

Die derzeitige Überlegung zum Mechanismus des Phototropismus lautet wie folgt.

Licht mit einer Wellenlänge von etwa 450 Nanometern (blau / violettes Licht) beleuchtet eine Pflanze. Ein Protein namens Photorezeptor fängt das Licht ein, reagiert darauf und löst eine Reaktion aus. Die Gruppe der Blaulicht-Photorezeptorproteine, die für den Phototropismus verantwortlich sind, nennt man 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 (sogenannte Expansine), die bewirken, dass die Zellen anschwellen und der Stamm sich zum Licht hin biegt.

Wissenswertes über Phototropismus

• Wenn bei einer Pflanze in einem Fenster Phototropismus auftritt, versuchen Sie, die Pflanze in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, damit sich die Pflanze vom Licht wegbiegt. Es dauert nur etwa acht Stunden, bis sich die Pflanze wieder dem Licht zugewandt hat.
• Einige Pflanzen wachsen vom Licht weg, ein Phänomen, das als negativer Phototropismus bezeichnet wird. (Tatsächlich erfahren Pflanzenwurzeln dies; Wurzeln wachsen sicherlich nicht in Richtung Licht. Ein anderes Wort für das, was sie erleben, ist Gravitropismus - Biegen in Richtung Gravitationskraft.)
• Photonastie mag wie ein Bild von etwas Glücklichem klingen, ist es aber nicht. Es ist dem Phototropismus insofern ähnlich, als es die Bewegung einer Pflanze aufgrund eines Lichtreizes beinhaltet, aber bei der Photonastie erfolgt die Bewegung nicht in Richtung des Lichtreizes, sondern in einer vorbestimmten 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.