Co to jest fototropizm?

Umieściłeś swoją ulubioną roślinę na słonecznym parapecie. Wkrótce zauważysz, że roślina pochyla się w stronę okna zamiast rosnąć prosto w górę. Co na świecie robi ta roślina i dlaczego to robi?

Zjawisko, które obserwujesz, nazywa się fototropizmem. Aby uzyskać podpowiedź na temat tego słowa, zwróć uwagę, że przedrostek „zdjęcie” oznacza „światło”, a sufiks „tropizm” oznacza „zwrot”. Fototropizm występuje wtedy, gdy rośliny obracają się lub wyginają w kierunku światła.

Rośliny potrzebują światła, aby stymulować produkcję energii; proces ten nazywa się fotosynteza. Światło generowane przez słońce lub z innych źródeł jest potrzebne, wraz z wodą i dwutlenkiem węgla, do produkcji cukrów, które rośliny mogą wykorzystać jako energię. Tlen powstaje również i wiele form życia wymaga tego do oddychania.

Fototropizm jest prawdopodobnie mechanizmem przeżycia przyjętym przez rośliny, aby mogły uzyskać jak najwięcej światła. Kiedy liście pozostaną otwarte na światło, może nastąpić więcej fotosyntezy, co pozwala wygenerować więcej energii.

Wczesne opinie na temat przyczyny fototropizmu były różne wśród naukowców. Teofrast (371 p.n.e.-287 p.n.e.) uważał, że fototropizm był spowodowany usunięciem płynu z oświetlona strona łodygi rośliny, a Francis Bacon (1561-1626) później postulował, że fototropizm był spowodowany więdnięcie. Robert Sharrock (1630–1684) uważał, że rośliny wyginały się w odpowiedzi na „świeże powietrze”, a John Ray (1628–1705) uważał, że rośliny pochylają się w kierunku niższych temperatur w pobliżu okna.

To było do Karol Darwin (1809-1882) w celu przeprowadzenia pierwszych odpowiednich eksperymentów dotyczących fototropizmu. Postawił hipotezę, że substancja wytworzona w wierzchołku indukowała krzywiznę rośliny. Wykorzystując rośliny testowe, Darwin eksperymentował, przykrywając wierzchołki niektórych roślin i pozostawiając inne odkryte. Rośliny z zakrytymi końcami nie wyginały się w kierunku światła. Kiedy przykrył dolną część łodyg rośliny, ale pozostawił końcówki wystawione na światło, rośliny te ruszyły w kierunku światła.

Darwin nie wiedział, co to jest „substancja” wytwarzana w wierzchołku ani w jaki sposób spowodowała zgięcie łodygi rośliny. Jednak, Nikolai Cholodny i Frits Went odkrył w 1926 r., że gdy wysokie poziomy tej substancji przesuną się na zacienioną stronę łodygi rośliny, łodyga ta zgina się i wygina, tak że końcówka przesuwa się w kierunku światła. Dokładny skład chemiczny substancji, która okazała się pierwszym zidentyfikowanym hormonem roślinnym, został wyjaśniony dopiero Kenneth Thimann (1904-1977) wyodrębnili go i zidentyfikowali jako kwas indolo-3-octowy lub auksynę.

Obecna myśl na temat mechanizmu fototropizmu jest następująca.

Światło o długości fali około 450 nanometrów (światło niebieskie / fioletowe) oświetla roślinę. Białko zwane fotoreceptorem łapie światło, reaguje na nie i wyzwala odpowiedź. Nazywa się grupę białkowych fotoreceptorów odpowiedzialnych za fototrofizm fototropiny. Nie jest jasne, w jaki sposób fototropiny sygnalizują ruch auksyny, ale wiadomo, że auksyna przesuwa się na ciemniejszą, zacienioną stronę łodygi w odpowiedzi na ekspozycję na światło. Auksyna stymuluje uwalnianie jonów wodoru w komórkach po zacienionej stronie łodygi, co powoduje obniżenie pH komórek. Obniżenie pH aktywuje enzymy (zwane ekspansynami), które powodują pęcznienie komórek i zginanie łodygi w kierunku światła.

• Jeśli masz roślinę doświadczającą fototropizmu w oknie, spróbuj obrócić roślinę w przeciwnym kierunku, aby roślina zgięła się od światła. Powrót rośliny do światła zajmuje tylko około ośmiu godzin.
• Niektóre rośliny wyrastają ze światła, zjawisko zwane negatywnym fototropizmem. (W rzeczywistości korzenie roślin tego doświadczają; korzenie z pewnością nie rosną w kierunku światła. Innym słowem określającym to, czego doświadczają, jest grawitropizm zmierzający do przyciągania grawitacyjnego.
• Photonasty może brzmieć jak zdjęcie czegoś szczęśliwego, ale tak nie jest. Jest podobny do fototropizmu, ponieważ obejmuje ruch rośliny spowodowany bodźcem świetlnym, ale w photonasty ruch nie jest skierowany w stronę bodźca świetlnego, ale w określonym kierunku. Ruch zależy od samej rośliny, a nie od światła. Przykładem fotonasty jest otwieranie i zamykanie liści lub kwiatów z powodu obecności lub braku światła.