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Warum blühen Pflanzen zu verschiedenen Jahreszeiten?

Warum blühen Pflanzen zu verschiedenen Jahreszeiten?



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Ich weiß, wie es gesteuert wird (Photoperiodismus), aber ich frage mich, warum nicht alle Pflanzen im Frühjahr zu blühen beginnen? Ist es mit ökologischer Nische verbunden?


Warum Pflanzen zu verschiedenen Zeiten blühen, hängt von mehreren Faktoren ab. Diese habe ich dem Buchkapitel Kudo 2006 entnommen.

1) Klima und andere abiotische Bedingungen.

Der Frühling und das Einsetzen konstanter Temperaturen über dem Gefrierpunkt ist die erste Gelegenheit für viele Pflanzen, zu blühen, aber es ist möglicherweise nicht für alle ideal. Einige Standorte sind zum Beispiel im Frühjahr noch sehr trocken und Pflanzen benötigen später im Jahr Regenwasser.
Spätfröste, die Blumen schädigen können, sind immer ein Risiko. Einige Pflanzen können gelegentlich Frost und Blütenverlust erleiden, während andere sich dagegen durch eine spätere Blüte absichern.

2) Bestäubungswettbewerb.

Bei Pflanzen, die von Tieren (hauptsächlich Insekten) bestäubt werden, führt die begrenzte Anzahl von Bestäubern zu einer Konkurrenz der Pflanzen um diese Ressource. Wenn alle Pflanzen gleichzeitig blühen würden, wäre die Konkurrenz extrem hoch, und keine Anzahl von tierischen Bestäubern könnte jede Pflanze erfolgreich besuchen. Daher haben sich einige Pflanzen so entwickelt, dass sie später mit der Blüte beginnen und möglicherweise weniger Konkurrenz haben. Beachten Sie, dass andere Strategien zur Steigerung der Bestäubung durch Tiere auch darin bestehen könnten, größere und/oder zahlreichere Blüten zu haben.

3) Pflanzenfresser

Von Tieren gefressene Blumen sind eine Ressourcenverschwendung für die Pflanze. Wenn zum Beispiel ein Insekt stark auf Blumen frisst und während eines bestimmten Teils des Jahres am aktivsten ist, würden Pflanzen außerhalb dieser Zeit blühen.

4) Samenreifung und -verbreitung

Der ultimative Zweck von Blumen besteht darin, sich zu vermehren, und der Zeitpunkt der Blüte kann dies beeinflussen. Pflanzen mit großen Früchten, wie beispielsweise Beeren, brauchen vor dem Winter viel Zeit, um zu reifen, und dies erfordert eine frühe Blüte, damit die Tiere genügend Zeit haben, die Früchte zu verteilen.

Einschränkungen

Für alles oben Genannte gibt es viele Einschränkungen, und wenn eine Pflanzenart eine Strategie entwickelt, schränkt sie sich im Allgemeinen in anderen Aspekten ein. Zum Beispiel können die allerersten Pflanzen, die in gemäßigten Umgebungen blühen, eine geringe Konkurrenz um Bestäuber haben, aber sie riskieren auch, durch Spätfröste geschädigt zu werden. Eine praktikable Strategie kann darin bestehen, den ganzen Frühling und Sommer über zu blühen, was einige Pflanzen tun, aber sie können nur in Umgebungen mit ganzjährigen Ressourcen wachsen und wahrscheinlich keine großen Früchte produzieren, die Tiere essen und verteilen können. Pflanzen, die im Spätsommer oder Herbst blühen, brauchen wahrscheinlich große Wurzeln, um das Wasser und die Energie dafür zu speichern.


Kudo, G. (2006). Blühende Phänologien tierbestäubter Pflanzen: Fortpflanzungsstrategien und Selektionsmittel. In L. D. Harder & S. C. H. Barrett (Hrsg.), Ecology and Evolution of Flowers (S. 139-158).


Warum blühen Pflanzen zu verschiedenen Jahreszeiten? - Biologie

Pflanzen sind lebende Organismen, die einen Großteil des Landes der Erde bedecken. Sie sehen sie überall. Dazu gehören Gras, Bäume, Blumen, Büsche, Farne, Moose und mehr. Pflanzen sind Mitglieder des Reiches Plantae.

Was macht eine Pflanze zu einer Pflanze?

  • Die meisten Pflanzen stellen ihre eigene Nahrung durch einen Prozess namens Photosynthese her.
  • Pflanzen haben eine Nagelhaut, das heißt, sie haben eine wachsartige Schicht auf ihrer Oberfläche, die sie schützt und vor dem Austrocknen bewahrt.
  • Sie haben eukaryotische Zellen mit starren Zellwänden.
  • Sie vermehren sich mit Sporen oder mit Geschlechtszellen.

Pflanzenzellen bestehen aus starren Zellwänden aus Zellulose, Chloroplasten (die bei der Photosynthese helfen), einem Zellkern und großen, mit Wasser gefüllten Vakuolen.

Eine der wichtigsten Funktionen der meisten Pflanzen ist die Photosynthese. Pflanzen nutzen Photosynthese, um direkt aus Sonnenlicht Energie zu erzeugen. Hier erfahren Sie mehr über die Photosynthese.

  • Gefäße – Diese Pflanzen haben spezifische Gewebe, die dabei helfen, Materialien wie Wasser durch die Pflanze zu transportieren. Sie werden weiter in nicht blühende Pflanzen und blühende Pflanzen unterteilt. Die meisten Organismen, die Sie sich wahrscheinlich als Pflanzen vorstellen, wie Bäume, Büsche und Blumen, gehören in diese Gruppe.
  • Nichtvaskulär – Dies sind kleinere Pflanzen wie Moose, die Diffusion und Osmose nutzen, um Material durch die Pflanze zu bewegen.

Die drei grundlegenden Teile der meisten Gefäßpflanzen sind das Blatt, der Stängel und die Wurzeln.

Blatt - Das Blatt ist ein Organ einer Pflanze, das auf die Photosynthese spezialisiert ist. Blätter nehmen Energie aus Sonnenlicht auf und sammeln Kohlendioxid aus der Luft. Viele Blätter sind flach und dünn, um so viel Sonnenlicht wie möglich einzufangen. Blätter gibt es jedoch in vielen verschiedenen Formen, einschließlich langer, dünner Nadeln, die an Kiefern zu finden sind.

Stängel - Der Stängel ist die Hauptstruktur, die Blätter und Blüten trägt. Stängel haben Gefäßgewebe, das Nahrung und Wasser um die Pflanze herum bewegt, um ihr beim Wachsen zu helfen. Pflanzen speichern Nahrung oft in ihren Stängeln.

Wurzeln - Die Wurzeln einer Pflanze wachsen unter der Erde. Wurzeln helfen, die Pflanze vor dem Umfallen zu bewahren und sammeln Wasser und Mineralien aus dem Boden. Manche Pflanzen speichern Nahrung in ihren Wurzeln. Die zwei Hauptarten von Wurzeln sind Faserwurzeln und Pfahlwurzeln. Pfahlwurzeln neigen dazu, eine Hauptwurzel zu haben, die sehr tief wächst, während faserige Wurzeln viele Wurzeln haben, die in alle Richtungen wachsen.


Wie alle Organismen erkennen und reagieren Pflanzen auf Reize in ihrer Umgebung. Im Gegensatz zu Tieren können Pflanzen in Richtung Nahrung laufen, fliegen oder schwimmen oder sich der Gefahr entziehen. Sie sind in der Regel mit dem Boden verwurzelt. Stattdessen besteht das primäre Mittel der Reaktion einer Pflanze darin, ihr Wachstum zu ändern. Pflanzen haben auch ein Nervensystem, um ihre Reaktionen zu kontrollieren. Stattdessen werden ihre Antworten in der Regel von Hormone, das sind chemische Botenstoffe.

Pflanzentropismen

Pflanzenwurzeln wachsen immer nach unten, weil spezialisierte Zellen in Wurzelkappen die Schwerkraft erkennen und darauf reagieren. Dies ist ein Beispiel für einen Tropismus. EIN Tropismus ist eine Hinwendung zu oder weg von einem Reiz in der Umgebung. In Richtung Schwerkraft zu wachsen heißt Geotropismus. Auch Pflanzen stellen aus Phototropismus, oder in Richtung einer Lichtquelle wachsen. Diese Reaktion wird durch ein Pflanzenwachstumshormon namens . gesteuert auxin. Wie gezeigt in Abbildung unten stimuliert Auxin die Zellen auf der dunklen Seite einer Pflanze, länger zu wachsen. Dadurch beugt sich die Pflanze dem Licht zu.

Der Phototropismus wird durch das Wachstumshormon Auxin gesteuert.

Tägliche und saisonale Antworten

Pflanzen erkennen und reagieren auch auf den täglichen Licht-Dunkel-Zyklus. Einige Pflanzen öffnen beispielsweise tagsüber ihre Blätter, um Sonnenlicht zu sammeln, und schließen ihre Blätter nachts, um Wasserverlust zu vermeiden. Umweltreize, die auf den Wechsel der Jahreszeiten hinweisen, lösen andere Reaktionen aus. Viele Pflanzen reagieren auf die kürzer werdenden Tage im Herbst, indem sie gehen ruhend. Sie unterbrechen Wachstum und Entwicklung, um die extreme Kälte und Trockenheit des Winters zu überstehen. Ruhezustand sorgt dafür, dass nur bei günstigen Bedingungen Samen keimen und Pflanzen wachsen.

Reaktionen auf Krankheiten

Pflanzen haben kein Immunsystem, aber sie reagieren auf Krankheiten. Typischerweise ist ihre erste Verteidigungslinie der Tod von Zellen, die infiziertes Gewebe umgeben. Dadurch wird eine Ausbreitung der Infektion verhindert. Viele Pflanzen produzieren auch Hormone und Toxine, um Krankheitserreger zu bekämpfen. Weidenbäume produzieren beispielsweise Salicylsäure, um Bakterien abzutöten. Die gleiche Verbindung wird aus dem gleichen Grund in vielen Akneprodukten verwendet. Aufregende neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Pflanzen möglicherweise sogar Chemikalien produzieren, die andere Pflanzen vor Gefahren für ihre Gesundheit warnen und es den Pflanzen ermöglichen, sich auf ihre eigene Verteidigung vorzubereiten. Wie diese und andere Antworten zeigen, können Pflanzen festgefahren sein, aber sie sind alles andere als hilflos.


Warum Pflanzenklone nicht identisch sind

Eine neue Studie an Pflanzen, die durch „Klonen“ reproduziert werden, hat gezeigt, warum geklonte Pflanzen nicht identisch sind.

Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass „klonale“ (regenerierende) Organismen nicht immer identisch sind: Ihre beobachtbaren Eigenschaften und Merkmale können variieren, und diese Variation kann an die nächste Generation weitergegeben werden. Dies, obwohl sie aus genetisch identischen Gründerzellen stammen.

Nun glaubt ein Team der Universität Oxford, Großbritannien, und der King Abdullah University of Science and Technology, Saudi-Arabien, herausgefunden zu haben, warum dies bei Pflanzen der Fall ist: Die Genome regenerierender Pflanzen tragen relativ häufig neue DNA-Sequenzmutationen, die im Genom der Spenderpflanze nicht vorhanden waren.

Das Team berichtet über seine Ergebnisse in dieser Woche Aktuelle Biologie.

"Jeder, der jemals einen Steckling von einer Mutterpflanze genommen und dann aus diesem winzigen Stück eine neue Pflanze gezüchtet hat, nutzt tatsächlich die Fähigkeit solcher Organismen, sich selbst zu regenerieren", sagte Professor Nicholas Harberd vom Department of Plant Sciences der Universität Oxford, Hauptautor von das Papier. „Aber manchmal sind regenerierte Pflanzen nicht identisch, selbst wenn sie von denselben Eltern stammen. Unsere Arbeit deckt eine Ursache für diese sichtbare Variation auf.'

Mithilfe von DNA-Sequenzierungstechniken, die das komplette Genom eines Organismus auf einmal entschlüsseln können (sog. „Whole Genome Sequencing“), analysierten die Forscher „Klone“ der kleinen Blütenpflanze „Thalecress“ (Arabidopsis). Sie fanden heraus, dass beobachtbare Variationen in regenerierenden Pflanzen im Wesentlichen auf eine hohe Häufigkeit von Mutationen in der DNA-Sequenz dieser Regeneranten zurückzuführen sind, Mutationen, die nicht im Genom der Elternpflanze enthalten sind.

"Woher diese neuen Mutationen tatsächlich kommen, ist immer noch ein Rätsel", sagte Professor Harberd. „Sie können während des Regenerationsprozesses selbst oder während der Zellteilungen in der Spenderpflanze entstehen, aus denen die Wurzelzellen hervorgegangen sind, aus denen die regenerierenden Pflanzen entstehen. Wir planen weitere Forschungen, um herauszufinden, welcher dieser beiden Prozesse für diese Mutationen verantwortlich ist. Was wir sagen können ist, dass die Natur seit Millionen von Jahren einen so genannten „Klonierungsprozess“ bei Pflanzen sicher anwendet und dass es gute evolutionäre Gründe geben muss, warum diese Mutationen eingeführt werden.“

Die neuen Ergebnisse legen nahe, dass Variationen bei Pflanzenklonen andere Ursachen haben können als Variationen bei Tierklonen – wobei angenommen wird, dass die Wirkung von Umweltfaktoren auf die Expression tierischer Gene wichtiger ist und keine ähnlich hohen Häufigkeiten von Mutationen wurden beobachtet.

Professor Harberd sagte: „Obwohl unsere Ergebnisse hervorheben, dass geklonte Pflanzen und Tiere sehr unterschiedlich sind, können sie uns Einblicke geben, wie sich sowohl Bakterien- als auch Krebszellen replizieren und wie während dieser Prozesse Mutationen entstehen, die sich letztendlich auf die menschliche Gesundheit auswirken. '


Wie bekommen Blumen ihre Farben und warum?

Die Farben, die Sie in Blumen sehen, stammen aus der DNA einer Pflanze. Gene in der DNA einer Pflanze steuern die Zellen dazu, Pigmente in verschiedenen Farben zu produzieren. Wenn eine Blume beispielsweise rot ist, bedeutet dies, dass die Zellen in den Blütenblättern ein Pigment produziert haben, das alle Lichtfarben außer Rot absorbiert. Wenn Sie diese Blume betrachten, reflektiert sie rotes Licht, sodass sie rot erscheint.

Der Grund für die Blütenfarbengenetik ist von Anfang an eine Frage des evolutionären Überlebens. Blumen sind die Fortpflanzungsteile von Pflanzen. Sie locken Bestäuber an, um Pollen aufzunehmen und auf andere Pflanzen und Blumen zu übertragen. Dadurch kann sich die Pflanze vermehren. Viele Blumen drücken sogar Pigmente aus, die nur im ultravioletten Teil des Lichtspektrums zu sehen sind, weil Bienen diese Farben sehen können.

Einige Blumen ändern ihre Farbe oder verblassen im Laufe der Zeit, z. B. von rosa zu blau. Dies informiert die Bestäuber, dass die Blüten ihre Blütezeit überschritten haben und eine Bestäubung nicht mehr erforderlich ist.

Es gibt Hinweise darauf, dass Blumen nicht nur Bestäuber anlocken, sondern auch für den Menschen attraktiv sind. Wenn eine Blume bunt und hübsch ist, werden wir Menschen diese Pflanze kultivieren. Dadurch wird sichergestellt, dass es weiter wächst und sich fortpflanzt.


Unterschiede zwischen Pflanzenwachstum und Tierwachstum

1. Das Wachstum setzt sich während der gesamten Lebensdauer der Pflanze fort.

2. Hier beinhaltet das Wachstum eine Erhöhung der Anzahl der Teile.

3. Das Wachstum findet während bestimmter Jahreszeiten statt.

4. Das Wachstumsmuster ist für jede Art unterschiedlich.

5. Pflanze besitzt gut definierte Wachstumsregionen.

6. Ein Sämling ähnelt nicht einer erwachsenen Pflanze.

7. In der Lebensgeschichte einer Pflanze kann ein juveniles Stadium mit ausgeprägten Merkmalen vorhanden sein.

8. Wachstum erfolgt durch Hinzufügen neuer Teile vor oder um die älteren herum.

Tierwachstum:

1. Das Wachstum findet für bestimmte Zeiträume vor der Reife statt.

2. Hier handelt es sich nicht um eine Erhöhung der Teileanzahl.

3. Jede Art hat eine eigene Wachstumssaison.

4. Wachstumsmuster fehlt.

5. Sie haben keine derart definierten Anbaugebiete.

6. Die Jungen sind mit Erwachsenen identisch, außer in Körpergröße und Geschlechtsreife.

7. Ein juveniles Stadium mit anderer Morphologie tritt bei höheren Tieren nicht auf.

8. Das Wachstum wird durch allseitige Zunahmen in verschiedenen Organen des Körpers verbreitet.


Temperatur

Die Temperatur beeinflusst die meisten Pflanzenprozesse, einschließlich Photosynthese, Transpiration, Atmung, Keimung und Blüte. Wenn die Temperatur (bis zu einem bestimmten Punkt) ansteigt, nehmen Photosynthese, Transpiration und Atmung zu. In Kombination mit der Tageslänge beeinflusst die Temperatur auch den Übergang vom vegetativen (Blatt-) zum reproduktiven (blühenden) Wachstum. Je nach Situation und Anlage kann der Temperatureinfluss diesen Übergang entweder beschleunigen oder verlangsamen.

Keimung

Die für die Keimung erforderliche Temperatur variiert je nach Art. Im Allgemeinen keimen Pflanzen der kühlen Jahreszeit (z. B. Spinat, Rettich und Salat) am besten bei 55 bis 65 ° F, während Pflanzen der warmen Jahreszeit (z. B. Tomaten, Petunien und Lobelien) am besten bei 65 bis 75 ° F keimen .

Blüte

Manchmal verwenden Gärtner die Temperatur in Kombination mit der Tageslänge, um die Blüte zu manipulieren. Beispielsweise bildet ein Weihnachtskaktus durch kurze Tage und niedrige Temperaturen Blüten (Abbildung 26). Um die Blüte eines Weihnachtskaktus zu fördern, stellen Sie ihn in einen Raum mit täglich mehr als 12 Stunden Dunkelheit und einer Temperatur von 50 bis 55 °F, bis sich Blütenknospen bilden.

Bei hohen Temperaturen und langen Tagen blühen kühle Jahreszeiten wie Spinat (Bolt). Wenn die Temperaturen jedoch zu kühl sind, werden die Früchte in der warmen Jahreszeit wie Tomaten nicht abgesetzt.

Erntequalität

Niedrige Temperaturen reduzieren den Energieverbrauch und erhöhen die Zuckerspeicherung. So erhöht das Belassen von Ernten wie reifem Winterkürbis in kühlen Herbstnächten ihre Süße.

Ungünstige Temperaturen verursachen jedoch ein verkümmertes Wachstum und minderwertiges Gemüse. Hohe Temperaturen verursachen beispielsweise bitteren Salat.

Photosynthese und Atmung

Thermoperiode bezieht sich auf die tägliche Temperaturänderung. Pflanzen wachsen am besten, wenn die Tagestemperatur etwa 10 bis 15 Grad höher ist als die Nachttemperatur. Unter diesen Bedingungen produzieren Pflanzen bei optimalen Tagestemperaturen Photosynthese (aufbauen) und atmen (abbauen) und schränken dann nachts die Atmung ein. Allerdings wachsen nicht alle Pflanzen am besten unter dem gleichen Temperaturbereich zwischen Nacht- und Tagestemperatur. Zum Beispiel wachsen Löwenmäulchen am besten bei Nachttemperaturen von 55 ° F Weihnachtssterne bei 62 ° F.

Temperaturen, die höher als nötig sind, erhöhen die Atmung, manchmal über der Photosyntheserate. Somit werden Photosynthesen schneller verbraucht als sie produziert werden. Damit das Wachstum stattfinden kann, muss die Photosynthese größer sein als die Atmung.

Zu niedrige Tagestemperaturen führen oft zu schlechtem Wachstum, indem sie die Photosynthese verlangsamen. Das Ergebnis ist ein verringerter Ertrag (d. h. Frucht- oder Getreideproduktion).

Brechen der Ruhe

Einige Pflanzen, die in kalten Regionen wachsen, benötigen eine bestimmte Anzahl von Tagen niedriger Temperatur (Ruhezustand). Es ist wichtig, die von einer Pflanze benötigte Periode niedriger Temperatur zu kennen, um ihr Potenzial auszuschöpfen.

Pfirsiche sind ein Paradebeispiel dafür, dass die meisten Sorten 700 bis 1.000 Stunden zwischen 32 und 45 °F benötigen, bevor sie ihre Ruhezeit unterbrechen und mit dem Wachstum beginnen. Lilien brauchen 6 Wochen Temperaturen bei oder etwas unter 33 ° F, bevor sie blühen.

Narzissen können zum Blühen gezwungen werden, indem die Zwiebeln im Oktober bei 35 bis 40 ° F gelagert werden. Die kalte Temperatur lässt die Zwiebeln reifen. Wenn sie mitten im Winter in ein Gewächshaus gebracht werden, beginnen sie zu wachsen, und die Blumen sind in 3 bis 4 Wochen zum Schneiden bereit.

Widerstandsfähigkeit

Pflanzen werden je nach ihrer Fähigkeit, kalten Temperaturen standzuhalten, als winterhart oder nicht winterhart klassifiziert. Winterhart Pflanzen sind solche, die an die kalten Temperaturen ihrer Wachstumsumgebung angepasst sind.

Gehölze in der gemäßigten Zone verfügen über sehr ausgeklügelte Mittel, um den Verlauf vom Herbst zum Winter zu erfassen. Eine abnehmende Tageslänge und Temperatur lösen hormonelle Veränderungen aus, die dazu führen, dass die Blätter die Photosynthese einstellen und Nährstoffe an Zweige, Knospen, Stängel und Wurzeln abgeben. Ein Abszess Schicht bildet sich dort, wo jeder Blattstiel einen Stängel verbindet, und die Blätter fallen schließlich ab. Veränderungen im Stamm- und Stängelgewebe über einen relativ kurzen Zeitraum „frostsicher“ die Pflanze.

Winterschäden an winterharten Pflanzen treten im Allgemeinen auf, wenn die Temperaturen im Herbst zu schnell sinken, bevor eine Pflanze die volle Ruhe erreicht hat. In anderen Fällen kann eine Pflanze im mittleren oder späten Winter die Ruhephase unterbrechen, wenn das Wetter ungewöhnlich warm ist. Folgt der Wärmeperiode ein plötzlicher, heftiger Kälteeinbruch, können sonst winterharte Pflanzen ernsthaft geschädigt werden.

Es ist erwähnenswert, dass die Spitzen von winterharten Pflanzen viel kältetoleranter sind als die Wurzeln. Pflanzen, die normalerweise bis 10 ° F winterhart sind, können getötet werden, wenn sie sich in Behältern befinden und die Wurzeln 20 ° F ausgesetzt sind.

Winterverletzungen können auch auftreten aufgrund von Trocknung (Austrocknen) von Pflanzengeweben. Die Menschen vergessen oft, dass Pflanzen auch im Winter Wasser brauchen. Wenn der Boden gefroren ist, wird die Wasserbewegung in eine Pflanze stark eingeschränkt. An einem windigen Wintertag können immergrüne Laubbäume in wenigen Minuten einen Wassermangel aufweisen und die Blätter oder Nadeln werden dann braun. Um das Risiko dieser Art von Verletzung zu minimieren, stellen Sie sicher, dass Ihre Pflanzen gut bewässert in den Winter gehen.


Pflanzenwachstum: Merkmale, Entwicklung, Phasen und Faktoren

Wachstum ist die Manifestation des Lebens. Alle Organismen, sowohl die einfachsten als auch die kompliziertesten, verändern sich während ihres gesamten Lebens langsam. Sie verwandeln Material in mehr von sich selbst.

Aus Inhaltsstoffen wie Mineralien, Proteinen, Kohlenhydraten, Fetten, Vitaminen, Hormonen etc. bilden Organismen zusätzliches Protoplasma. Die Bildung von Protoplasma wird als Assimilation bezeichnet.

Ein großer Teil der Lebensmittel, die eine Pflanze herstellt, wird als Energiequelle verwendet. Lebensmittel können kurz nach ihrer Herstellung verzehrt werden, oder sie können Wochen, Monate oder sogar Jahre später als Energiequelle für die Pflanze oder ihre Nachkommen gelagert und verwendet werden.

Eine gesunde Pflanze produziert jedoch mehr Nahrung, als für die Aufrechterhaltung der Aktivität ihrer lebenden Substanz notwendig ist, und der Überschuss kann mehr oder weniger dauerhaft in ihr Gewebe eingebaut werden, wodurch neues Protoplasma und neue Zellwände erzeugt werden und so das Wachstum von der Pflanzenkörper. Wachstum repräsentiert den Überschuss des konstruktiven gegenüber des destruktiven Stoffwechsels.

Das Wachstum beinhaltet eine irreversible Größenzunahme, die normalerweise, aber nicht notwendigerweise, mit einer Zunahme des Trockengewichts einhergeht. Der grundlegende Wachstumsprozess ist die Produktion von neuem Protoplasma, was sich in den Regionen der aktiven Zellteilung deutlich zeigt.

Die nächste Wachstumsphase ist die Zunahme der Pflanzengröße, die das Ergebnis der Wasseraufnahme und der daraus resultierenden Dehnung des Gewebes ist, ein Vorgang, der im engeren Sinne überhaupt kein Wachstum ist, da er nur eine geringe oder keine Zunahme der Eigenschaften beinhaltet Material der Pflanze selbst.

Die dritte und letzte Wachstumsphase beinhaltet den Eintrag von reichlich Baustoffen, hauptsächlich Kohlehydraten, in das expandierte junge Gewebe. Dies führt zu einer Zunahme des Trockengewichts, jedoch zu keiner sichtbaren Zunahme der Außengröße der Pflanze. Wachstum ist jedoch mehr als nur eine zunehmende Menge der Pflanze. Unterschiedliches Wachstum von Pflanzenteilen führt zu einer charakteristischen Form. Jede Pflanzenart hat eine charakteristische Form, Entwicklung durch Wachstumsmuster.

Unterscheidung:

Differenzierung kann auf Zellebene, Gewebeebene, Organebene und auf Ebene eines Organismus erkannt werden. Es wird auf der Ebene von Organ und Organismus deutlicher. Wenn wir zum Beispiel die Blüte als ein Pflanzenorgan betrachten, trägt sie Kelchblätter zur Photosynthese und zum Schutz der inneren Blütenteile schöne, farbige Blütenblätter zum Anlocken von Insekten zur Fremdbestäubung Staubblätter zur Produktion männlicher Keimzellen und die Fruchtblätter zum Tragen der Samenanlagen, die nach der Befruchtung Samen produzieren.

Betrachtet man ein Angiosperm als Organismus, so stellen wir fest, dass es die Wurzeln zur Aufnahme von Wasser und Mineralien und zur Fixierung im Boden besitzt neue Pflanze.

Entwicklung:

Die Entwicklung impliziert eine ganze Reihe qualitativer struktureller Veränderungen, die eine Pflanze vom Zygotenstadium bis zu ihrem Tod durchläuft. Die Entwicklungsänderungen können allmählich oder abrupt sein. Beispiele für bestimmte abrupte Veränderungen sind Keimung, Blüte und Seneszenz (Alterung mit Todesfolge).

Langsame Entwicklungsveränderungen umfassen die Bildung und Reifung von Geweben, die Bildung von vegetativen und Blütenknospen und die Bildung von Fortpflanzungsorganen. Im Gegensatz zu Wachstum ist Entwicklung eine qualitative Veränderung. Sie ist nicht quantitativ messbar und wird entweder beschrieben oder mit Hilfe von Fotografien oder Zeichnungen illustriert. Die Entwicklung umfasst Wachstum (Zellteilung, Vergrößerung und Differenzierung), Morphogenese, Reifung und Seneszenz.

Der Wachstumszyklus der einjährigen, monokarpen Blütenpflanzen (Angiospermen) beginnt mit der befruchteten Eizelle, der Zygote. Die Zygote entwickelt sich nach Zellteilung und Differenzierung zu einem Embryo (embryonales Stadium). Der Embryo ist in einem Samen eingeschlossen, wo er eine Phase der Inaktivität (Ruhe) durchmacht. Der ruhende Embryo nimmt während der Keimung des Samens sein Wachstum wieder auf und entwickelt sich zu einem Sämling (Keimlingstadium).

Der Sämling wächst zu einer vegetativen Pflanze heran (vegetative Phase). Nach einiger Zeit des vegetativen Wachstums durchläuft die Pflanze die Reifung und tritt in die Fortpflanzungsphase ein. Es entwickelt Blüten und Früchte, wobei letztere die Samen enthalten. Schließlich setzt die Seneszenz ein (Seneszenzstadium), die zum Absterben der Pflanze führt.

Bei einzelligen Organismen besteht das Wachstum in einer Zunahme der Größe oder des Volumens (Vergrößerung) der Zelle. Dieser Anstieg ist auf die Synthese von neuem Protoplasma zurückzuführen. Das Wachstum in einzelligen Organismen besteht somit aus einer einzigen Phase oder einem einzigen Schritt. Wachstum führt zur Reifung (“adults”) oder ausgewachsenen Individuen. Die Zellteilung in einzelligen Organismen führt zu ihrer Vermehrung oder Reproduktion.

Bei einfachen mehrzelligen Organismen wie Spirogyra umfasst das Wachstum zwei Phasen oder Schritte, Zellteilung und Vergrößerung. Die Zellteilung führt zu einer Zunahme der Zellzahl in der Fadenalge. Die neu gebildeten Zellen vergrößern oder vergrössern sich. Dadurch wächst das Filament von Spirogyra. Bei blühenden Pflanzen umfasst das Wachstum jedoch drei Phasen Zellteilung, Vergrößerung und Differenzierung.

Wachstumsregionen bei Tieren und Pflanzen:

Zellteilung und Differenzierung sind wichtige Aspekte des Wachstums und der Entwicklung sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen. Bei Säugetieren ist das Wachstum diffus und es ist sehr schwierig, die Regionen zu bestimmen, in denen das Wachstum stattfindet. Bei Tieren ist das Wachstum des Embryos ziemlich früh abgeschlossen, obwohl die reife Größe zu bestimmten Zeiten erreicht werden kann.

Bei Pflanzen kann das Wachstum diffus oder lokalisiert sein. Diffuses Wachstum tritt bei niederen Lebensformen auf, z. B. bei Fadenalgen. Hier kann sich jede Zelle des vielzelligen Pflanzenkörpers teilen und vergrößern. Vor allem die höheren Pflanzen, die Bäume, sind modular aufgebaut, d.h. ihre Entwicklung ist relativ offen und ihre Struktur nie abgeschlossen.

Bei solchen Pflanzen setzt sich das Wachstum durchgehend fort, wobei sich die neuen Organe bilden und die alten ersetzen. Hier ist das Wachstum lokalisiert, d.h. das Wachstum beschränkt sich auf bestimmte spezifische Regionen, die Wachstumspunkte. Lokalisiertes Wachstum tritt aufgrund der Aktivität einer Gruppe von Zellen auf, die Meristeme genannt werden. Je nach Lage der Meristeme kann das Wachstum apikal, interkalar und lateral erfolgen.

Phasen des Pflanzenwachstums:

Da eine Pflanze aus Zellen besteht, ist ihr Wachstum die Summe des Wachstums ihrer Zellen.

Das Wachstum von Zellen umfasst drei Hauptphasen:

(1) Die Phase der Zellteilung (Formationsphase),

(2) Zellvergrößerung und Zelldifferenzierung.

(3) Zelldifferenzierung oder Zellreifung.

1. Phase der Zellteilung (Formative Phase):

Die Zellteilung ist das grundlegende Ereignis für das Wachstum mehrzelliger Pflanzen. Alle Zellen in einem Organismus resultieren aus der Teilung bereits vorhandener Zellen. Die Art der Zellteilung, die während des Wachstums eines Organismus stattfindet, ist die Mitose. Es handelt sich sowohl um eine quantitative als auch um eine qualitative Teilung, die in der Regel in zwei Stufen vollzogen wird: der Teilung des Zellkerns (Karyokinese), gefolgt von der Teilung des Zytoplasmas (Zytokinese).

Während der Mitose durchläuft die Zelle Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase, was zu einer gleichmäßigen Verteilung des genetischen Materials und des Zytoplasmas in jeder der beiden so gebildeten Tochterzellen führt. Außerdem sind die Tochterzellen der Elternzelle genetisch ähnlich. Als Ergebnis dieses Prozesses werden Zellen mit der gleichen genetischen Konstitution vermehrt.

Bei höheren Pflanzen kommt es in den meristematischen Regionen, wie dem Apikalmeristem, ständig zu Zellteilungen. Dadurch findet eine Zunahme der Zellzahl im meristematischen Bereich statt. Einige der Tochterzellen behalten die meristematische Aktivität, während andere in die nächste Wachstumsphase eintreten – die Phase der Zellvergrößerung.

2. Phase der Zellerweiterung:

Die Zellvergrößerung trägt wesentlich zur Größe des Gewebes und der Organe bei. Die Vergrößerung erfolgt durch die Synthese von Protoplasma, die Aufnahme von Wasser (Hydratation), die Bildung von Vakuolen und das Hinzufügen von neuem Zellwandmaterial zu den gedehnten, dünnen elastischen Wänden, um sie etwas dicker und dauerhafter zu machen. Die Zellvergrößerung kann linear oder in alle Richtungen erfolgen.

3. Phase der Zelldifferenzierung oder Zellreifung:

In der letzten Phase erhalten die vergrößerten Zellen schließlich nach biochemischen, physiologischen und morphologischen Veränderungen eine bestimmte Größe und Form entsprechend ihrer Lage und Rolle, d. h. die Zellen durchlaufen eine Spezialisierung oder Transformation. Als Ergebnis werden verschiedene Arten von Zellen differenziert. Diese differenzierten Zellen bilden verschiedene Arten von einfachen und komplexen Geweben, die unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Experimentieren Sie, um Wachstumsphasen zu untersuchen:

Einige Erbsen- oder Bohnenkerne in feuchtem Sägemehl keimen lassen. Nehmen Sie ein paar Sämlinge mit gerader Keimwurzel von 2-3 cm Länge auf. Sämlinge waschen. Tupfe das Oberflächenwasser ab. Markieren Sie die Wurzelwurzeln von der Spitze bis zur Basis mit 10-15 Punkten im Abstand von 2 mm mit Hilfe von Wasserfest oder Tusche. Sobald die Tinte getrocknet ist, die Setzlinge auf feuchtem Löschpapier in eine Petrischale legen. Lassen Sie den Sämling 1-2 Tage wachsen. Messen Sie die Abstände zwischen den Markierungen.

Das erhöhte Wachstum pro Zeiteinheit wird als Wachstumsrate bezeichnet. Somit kann die Wachstumsrate mathematisch ausgedrückt werden. Ein Organismus oder ein Teil des Organismus kann auf verschiedene Weise mehr Zellen produzieren. Die Wachstumsrate zeigt einen Anstieg, der arithmetisch oder geometrisch sein kann (Abbildung 2.2).

Beim arithmetischen Wachstum teilt sich nach der mitotischen Zellteilung nur eine Tochterzelle weiter, während die andere sich differenziert und reift. Der einfachste Ausdruck des arithmetischen Wachstums wird durch eine mit konstanter Geschwindigkeit verlängerte Wurzel veranschaulicht. Siehe (Abb. 2.3). Wenn man die Länge des Organs gegen die Zeit aufträgt, erhält man eine lineare Kurve.

Mathematisch wird es ausgedrückt als:

r = Wachstumsrate/Dehnung pro Zeiteinheit.

Sehen wir uns nun an, was beim geometrischen Wachstum passiert. In den meisten Systemen ist das anfängliche Wachstum langsam (Lag-Phase) und nimmt danach schnell zu – mit einer exponentiellen Rate. Hier behalten die beiden Nachkommenzellen nach mitotischer Teilung die Fähigkeit zur Teilung und tun dies auch weiterhin (Abb. 2.4). Geometrisches Wachstum kann durch “Grand Period of Growth” (Abb. 2.5) ausgedrückt werden.

Quantitative Vergleiche zwischen dem Wachstum des lebenden Systems können auch auf zwei Arten angestellt werden:

(i) Die Messung und der Vergleich des Gesamtwachstums pro Zeiteinheit wird als absolute Wachstumsrate bezeichnet,

(ii) Das Wachstum des gegebenen Systems pro Zeiteinheit, ausgedrückt auf einer gemeinsamen Basis, z. B. pro Einheit des Anfangsparameters, wird als relative Wachstumsrate bezeichnet.

In Abbildung 2.6 sind zwei Blätter A und B gezeichnet, die unterschiedliche Größen haben, aber eine absolute Flächenzunahme in der gegebenen Zeit zeigen, um Blätter A und B zu erhalten’. Einer von ihnen weist jedoch eine viel höhere relative Wachstumsrate auf. Welche und warum?

Die große Wachstumsperiode:

Das vegetative Wachstum der meisten Pflanzen zeigt im Allgemeinen drei Phasen, die langsam beginnen, allmählich schneller werden und sich schließlich wieder verlangsamen. Diese drei Phasen, die zusammen als “grand period of growth” bezeichnet werden, decken die gesamte Vegetationsgeschichte einer einjährigen Pflanze ab. Bei einer mehrjährigen Pflanze wiederholt sich eine so große Wachstumsperiode jährlich mit Ruhephasen zwischen den Wiederholungen.

Um die große Wachstumsperiode zu erklären, kann ein Diagramm zwischen der Wachstumsdauer und der Zunahme des Trockengewichts der Pflanze gezeichnet werden. Sie wird grafisch durch eine ‘S’-förmige Kurve (eine Sigmoid-Kurve) dargestellt (Abb. 2.5). Diese Wachstumsschwankungen treten aufgrund mehrerer externer und interner Faktoren auf.

Die Sigmoidkurve zeigt folgende drei unterschiedliche Phasen:

(1) Die Lag-Phase oder Anfangsphase:

Es stellt die Anfangsstadien des Wachstums dar. Die Wachstumsrate ist in dieser Phase naturgemäß langsam.

(2) Log-Phase oder exponentielle Phase:

Es ist die Zeit des maximalen und schnellen Wachstums. Die physiologischen Aktivitäten der Zellen sind maximal.

Hier behalten die beiden Nachkommenzellen nach mitotischer Zellteilung die Fähigkeit zur Teilung und tun dies auch weiterhin. Bei begrenztem Nährstoffangebot verlangsamt sich das Wachstum jedoch, was zu einer stationären Phase führt_

Das exponentielle Wachstum kann ausgedrückt werden als

W1 = Endgröße (Gewicht, Größe, Anzahl etc.)

W0 = Anfangsgröße zu Beginn der Periode

e = Basis der natürlichen Logarithmen

Dabei ist r die relative Wachstumsrate und auch das Maß für die Fähigkeit der Pflanze, neues Pflanzenmaterial zu produzieren, genannt Effizienzindex. Daher ist die endgültige Größe von W1 abhängig von der Ausgangsgröße, W0.

(3) Erwachsenenphase oder stationäre Phase:

Diese Phase ist durch eine abnehmende Wachstumsrate gekennzeichnet. Die Pflanze erreicht die Reife, daher verlangsamt sich auch die physiologische Aktivität der Zellen und die Pflanze beginnt zu altern.

Faktoren, die das Pflanzenwachstum beeinflussen:

(I) Externe Faktoren:

Unabhängig vom Lebensraum, in dem eine Pflanze wächst, ist sie ständig den Schwankungen einer komplexen Reihe von Umweltfaktoren ausgesetzt. Umweltfaktoren spielen eine wichtige Rolle beim Wachstum und der Entwicklung jeder Pflanze. Wichtige unter diesen Umweltfaktoren sind Temperatur, Licht, Sauerstoff, Wasser und Nährstoffe.

Die Temperatur ist einer der wichtigsten Umweltfaktoren, die das Wachstum jeder Pflanze beeinflussen. Die minimalen, optimalen und maximalen Temperaturgrenzen für das Wachstum variieren jedoch von Art zu Art. Zum Beispiel wächst das Wintergetreide bei Temperaturen von 34 bis 40 ° F, während Kürbisse und Melonen in diesem Temperaturbereich nicht alles wachsen.

Wenn die Temperatur über das Minimum ansteigt, wird das Wachstum bis zum Erreichen einer bestimmten optimalen Temperatur beschleunigt, über der es langsamer und schließlich vollständig verzögert wird. Die optimale Temperatur variiert stark mit der Pflanzenart und auch mit dem Alter der Pflanze. Die optimalen Temperaturen für das Wachstum tropischer Pflanzen sind höher als die gemäßigten.

Arktische und alpine Arten können am Gefrierpunkt oder sogar bei einer Temperatur leicht unter dem Gefrierpunkt wachsen. Ihre optimale Temperatur liegt normalerweise nicht über 10 °C. Die optimale Temperatur liegt für die meisten tropischen Arten zwischen 30 und 35 °C und für gemäßigte Arten normalerweise zwischen 25 und 30 °C.

Die Wirkung der Dauer, für die eine Pflanze einer bestimmten Temperatur ausgesetzt ist, variiert ebenfalls je nach Art. Zum Beispiel kann eine Pflanze beträchtliches Wachstum erzielen, wenn sie für kurze Zeit einer Temperatur von 26 ° F ausgesetzt wird – die gleiche Temperatur hat nachteilige Auswirkungen auf das Wachstum, wenn sie über einen längeren Zeitraum gehalten wird.

Auch die Bodentemperatur hat einen großen Einfluss auf das Wachstum von Wurzeln und Trieben. Unter natürlichen Bedingungen ist die Temperatur ein zyklischer Umweltfaktor. Normalerweise schwanken die Temperaturen von Tag und Nacht stark und mit nur wenigen Ausnahmen wachsen Pflanzen besser, wenn die Nachttemperaturen niedriger sind als die Tagestemperaturen. Manchmal wird der Begriff Thermoperiodizität verwendet, um die Auswirkungen eines Temperaturwechsels zwischen Tag und Nacht auf das Wachstum und andere Reaktionen der Pflanzen zu bezeichnen.

Licht ist ein weiterer wichtiger Faktor, der das Wachstum und die Entwicklung aller Pflanzen unterschiedlich beeinflusst. Lichtintensität, Lichtqualität und Lichtdauer beeinflussen das Wachstum auf verschiedene Weise. Es hat großen Einfluss auf mehrere wichtige physiologische Prozesse wie Chlorophyllsynthese, Spaltöffnungsbewegungen, Photosynthese, Bildung von Anthocyanen, Temperatur der Luftorgane, Absorption von Mineralien, Permeabilität, Transpirationsrate, Protoplasmaströmung usw.

(ich) Lichtintensität:

Die Lichtintensität beeinflusst das Pflanzenwachstum stark. Variationen der Sonnenlichtintensität sind immer mit Veränderungen der Lichtqualität verbunden, und unter natürlichen Bedingungen haben Variationen der Lichtintensität signifikantere Auswirkungen auf das Wachstumsmuster von Pflanzen als Veränderungen der Lichtqualität. Die meisten Nutz- und Zierpflanzen, zum Beispiel Weizen, Mais, Erbsen, Tabak, wachsen kräftig und gedrungen und blühen bei voller Sonne üppig. Solche Pflanzen werden “Sonnenpflanze” genannt.

Bei mittlerer Lichtintensität werden Sonnenpflanzen größer und haben größere, dünnere Blätter, aber weniger Blüten. Bei geringer Lichtintensität wachsen sie sehr schlecht. Shirley (1929, 1935) beobachtete jedoch bei einer Reihe von Pflanzenarten, dass das absolute Gewicht, der Trockenmasseanteil in den Spitzen, die Dicke und Steifigkeit des Stängels und die Blattdicke mit zunehmender Lichtintensität bis zur vollen Sonne zunehmen Licht, sofern kein anderer Faktor einschränkend ist. Eine geringe Lichtintensität führt zu einer schlechten Blütenentwicklung und folglich zu einem sehr schlechten Fruchtansatz.

(ii) Lichtqualität:

Unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts haben erhebliche Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum. Die meisten in dieser Richtung durchgeführten Experimente zeigen, dass die Gesamtentwicklung einer Pflanze und die Zunahme ihres Trockengewichts am effektivsten im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts ablaufen. Pflanzen, die in blauem und violettem Licht wachsen, neigen dazu, kleinwüchsig zu sein, solche in rotem Licht, hoch und spindeldürr. Die ultraviolette und infrarote Strahlung des Sonnenlichts fördert das Wachstum nicht.

Das Gesamtwachstum der Pflanze bei grünem Licht ist viel geringer als in den blauvioletten oder orangeroten Anteilen des Spektrums. Dieser Effekt von grünem Licht ist teilweise auf die geringere Effizienz der Photosynthese im grünen Licht zurückzuführen. Unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts haben keine gleichmäßige Wirkung auf verschiedene Organe einer Pflanze. Zum Beispiel führt orangerotes Licht im Allgemeinen zu einer schlechten Entwicklung von Stängeln und Hypokotylen.

Die stärkste Streckung der Stängel und Hypokotyle findet bei den meisten Pflanzen im blau-violetten Teil des Spektrums statt, weniger im grünen und noch weniger im orange-roten und am wenigsten im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts. Auf der anderen Seite tritt die maximale Ausdehnung der Blattspreite im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts und am wenigsten im Grünen auf.

(iii) Lichtdauer:

Dauer, Intensität und Qualität des Lichts haben einen deutlichen Einfluss auf die Photosynthese- und damit die Wachstumsrate. Im Winter, wenn die Tage kurz sind, wachsen die Pflanzen langsam, während die Tage zum Frühling hin länger werden, das Wachstum wird beschleunigt.

Die Lichtdauer beeinflusst nicht nur die Photosynthese, sondern beeinflusst auch stark die Ruhe und Blüte bei Pflanzen. Die kurzen Herbsttage bewirken bei vielen Pflanzen eine Wachstumsverzögerung, ein Phänomen, das nicht mit der Photosynthese zusammenhängt. Eine Reihe von Bäumen reagiert auf die kurzen Herbsttage, indem sie aufhören zu wachsen und ruhen.

Die Tageslänge hat einen deutlichen Einfluss auf die Blüte. Pflanzen werden nach ihrem Lichtbedarf zur Blüte in Langtagpflanzen, Kurztagpflanzen und Tagneutralpflanzen eingeteilt. Die Langtagpflanzen blühen im Allgemeinen, wenn die Tage länger als 13 oder 14 Stunden sind (je nach Art), während die Kurztagpflanzen Blüten produzieren, wenn die Tage kürzer als 13 oder 14 Stunden sind. Die Blüte bei den tagesneutralen Pflanzen wird durch die Tageslänge nicht beeinflusst. Sie können sowohl unter Kurz- als auch unter Langtagbedingungen sehr gut blühen.

Mit Ausnahme nur der Pflanzen, die in sumpfigen und sumpfigen Gebieten beheimatet sind, ist das Wachstum aller Landpflanzen auf schlecht durchlüfteten Böden stark verzögert. Normalerweise erhalten die Triebe von Pflanzen reichlich Sauerstoff, aber die Wurzeln können oder können nicht genügend Sauerstoff erhalten, um normal zu wachsen und zu funktionieren. Pflanzen in überfluteten Feldern oder in wassergeholzten Töpfen gedeihen aufgrund deutlicher Mängel in der Bodenbelüftung nicht. Das verzögerte Pflanzenwachstum in schlecht durchlüfteten Böden ist hauptsächlich auf eine verminderte Aufnahme von Mineralien und Wasser zurückzuführen.

Wasser ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für das Wachstum einer Pflanze. Bei unzureichender Wasserversorgung ist das Wachstum schlecht und die Erträge gering. Pflanzen wachsen gut, wenn reichlich, aber nicht übermäßige Feuchtigkeit vorhanden ist. Für die meisten Pflanzen ist ein Bodenwassergehalt bis knapp über den Welkeanteil am günstigsten für ein gutes Wachstum.

Bei einer Abnahme des Bodenwassergehaltes zeigen sich deutliche Wachstumseffekte erst beim Erreichen des permanenten Welkeanteils. Beim permanenten Welken hört alles Wachstum auf. Wenn der Boden ständig über der Feldkapazität liegt, wie es auf schlecht entwässerten Feldern der Fall sein kann, wachsen die Pflanzen langsam, weil den Wurzeln der Sauerstoff entzogen wird.

Pflanzen reagieren unterschiedlich auf Feuchtigkeitsmangel. Zum Beispiel welken Radieschen, Spinat und Paprika und hören auf zu wachsen, wenn der Bodenwasseranteil niedrig ist. Kürbisse und Tomaten auf dem Feld hören auf zu wachsen und ihre unteren Blätter reagieren, indem sie von einer hellgrünen Farbe zu einer dunkleren grünen oder bläulichen Farbe wechseln. Die Blätter von Mais und vielen Gräsern kräuseln sich, wenn die Wasserversorgung nicht ausreicht.

Eine unzureichende Bodenwasserversorgung kann das Wachstum einer Pflanze in bestimmten Entwicklungsstadien stärker beeinträchtigen als in anderen. Das vegetative Wachstum vieler Pflanzen wird gehemmt, aber die Entwicklung der Fortpflanzungsorgane wird bei unzureichender Boden-Wasser-Versorgung nicht beeinträchtigt.

Menge und Art der Bodennährstoffe haben einen starken Einfluss auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen. Für ein üppiges Wachstum jeder Kulturpflanze sollte das Feld ausreichend reich an Nährstoffen (sowohl Mikro- als auch Makronährstoffen) sein. Außerdem beeinflussen diese mineralischen Nährstoffe das Wachstum nicht als solche, sondern nur, wenn sie in Form von Ionen oder als Bestandteile von Molekülen vorliegen.

II. Interne Faktoren:

(1) Wachstumsregulatoren:

Es sind mehrere Klassen von Wachstumsregulatoren bekannt. Während einige Wachstumsregulatoren wachstumsfördernd wirken (z. B. Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Florigen etc.), sind andere Wachstumshemmer (z. B. Abscisinsäure, Ethylen, Chlorcholinchlorid). Viele von ihnen werden von den Pflanzen synthetisiert, während einige von ihnen synthetisch sind.

Das Verhältnis von Kohlenhydraten und stickstoffhaltigen Verbindungen bestimmt das Wachstumsmuster. Das Vorhandensein von mehr Kohlenhydraten im Vergleich zu stickstoffhaltigen Verbindungen begünstigt ein gutes vegetatives Wachstum, Blüte und Fruchtbildung. Im Gegenteil, das Vorhandensein von mehr stickstoffhaltigen Verbindungen im Vergleich zu Kohlenhydraten führt zu schlechtem vegetativem Wachstum, Blüte und Fruchtbildung.

(3) Genotyp und genetischer Faktor:

Alle Stoffwechselaktivitäten, Wachstum und Entwicklung unterliegen der Kontrolle des genetischen Komplements (Genotyps), des Kerns sowie des Extrakerns der Zelle. Die Expression geeigneter Gene in einer geeigneten Sequenz wird sowohl durch Gene als auch durch die Umgebung kontrolliert. Die Gene, die sich in den Chromosomen befinden, transkribieren Informationen in m-RNA, die sie in strukturelle und enzymatische Proteine ​​übersetzt.


Die Dürre überleben

Pflanzen brauchen Regen, um zu überleben. Was passiert, wenn es sechs Monate lang nicht regnet? Nun, Pflanzen in der Savanne haben dafür Abwehrkräfte entwickelt. Viele Pflanzen haben Wurzeln, die tief im Boden wachsen, wo das meiste Wasser zu finden ist. Diese Abwehr ermöglicht es der Pflanze auch, Brände zu überleben, da die Wurzel unbeschädigt ist und nach dem Feuer nachwachsen kann.

Viele Pflanzen, wie dieser Baobab-Baum, haben Anpassungen, die ihnen helfen, die Trockenzeit zu überstehen. Klicken Sie für mehr Details.

Gräser werden gebaut, um Dürren zu überleben, weil sie während Trockenperioden ruhen und dann schnell wachsen, wenn der Regen kommt. Viele Pflanzen blühen nur einen Teil des Jahres, um Wasser zu sparen.

Einige Pflanzen, wie beispielsweise Bäume, müssen andere Strategien entwickeln, um mit den anhaltenden Dürren fertig zu werden. Viele Pflanzen züchten Organe, die Wasser speichern, wie z. B. Zwiebeln oder Knollen (ein geschwollener Stängel, der sich unter der Erde befindet, ähnlich wie eine Zwiebel). Die Baobab-Bäume sind in der Lage, Wasser zwischen Rinde und Fleisch des Baumes zu speichern, das sie während der Trockenheit nippen können. Sie haben auch eine dicke, korkige Rinde, die Feuer widersteht und das Verdunsten von Wasser verhindert.


Viele Blütenpflanzen (Angiospermen) verwenden ein Photorezeptorprotein wie Phytochrom oder Kryptochrom [1], um saisonale Veränderungen der Nachtlänge oder Photoperiode zu erkennen, die sie als Signale für die Blüte nehmen. In einer weiteren Unterteilung verpflichten photoperiodische Pflanzen benötigen vor der Blüte unbedingt eine ausreichend lange oder kurze Nacht, während fakultativ photoperiodische Pflanzen blühen eher unter einer Bedingung.

Phytochrom gibt es in zwei Formen: PR und PNS. Rotes Licht (das tagsüber vorhanden ist) wandelt Phytochrom in seine aktive Form (pfr) um. Dies löst dann das Wachstum der Pflanze aus. Im Schatten oder im Dunkeln ist wiederum tiefrotes Licht vorhanden, das Phytochrom von pfr in pr umwandelt. PR ist die inaktive Form von Phytochrom und lässt kein Pflanzenwachstum zu. Dieses System von PNS obenR Durch die Umwandlung kann die Pflanze erkennen, wann Nacht und wann Tag ist. [2] PNS kann auch zurück in P . umgewandelt werdenR durch einen als Dunkelreversion bekannten Prozess, bei dem lange Dunkelheitsperioden die Umwandlung von P . auslösenNS. [3] Dies ist wichtig in Bezug auf die Pflanzenblüte. Experimente von Halliday et al. zeigten, dass Manipulationen des Rot-zu-Dunkel-Rot-Verhältnisses bei Arabidopsis die Blüte verändern können. Sie entdeckten, dass Pflanzen dazu neigen, später zu blühen, wenn sie mehr rotem Licht ausgesetzt sind, was beweist, dass rotes Licht die Blüte hemmt. [4] Andere Experimente haben dies bewiesen, indem Pflanzen mitten in der Nacht zusätzlichem Rotlicht ausgesetzt wurden. Eine Kurztagpflanze blüht nicht, wenn das Licht mitten in der Nacht für einige Minuten eingeschaltet wird, und eine Langtagpflanze kann blühen, wenn sie mitten in der Nacht mehr Rotlicht ausgesetzt wird. [5]

Cryptochrome sind eine andere Art von Photorezeptoren, die für den Photoperiodismus wichtig sind. Cryptochrome absorbieren blaues Licht und UV-A. Cryptochrome bringen die zirkadiane Uhr zum Licht. [6] Es wurde festgestellt, dass sowohl die Häufigkeit von Cryptochrom als auch Phytochrom vom Licht abhängt und sich die Menge an Cryptochrom in Abhängigkeit von der Tageslänge ändern kann. Dies zeigt, wie wichtig beide Photorezeptoren für die Bestimmung der Tageslänge sind. [7]

1920 veröffentlichten W. W. Garner und H. A. Allard ihre Entdeckungen zum Photoperiodismus und waren der Meinung, dass die Länge des Tageslichts entscheidend sei [1] [8], aber später stellte sich heraus, dass die Länge der Nacht der entscheidende Faktor war. [9] [10] Photoperiodische Blütenpflanzen werden klassifiziert als Langtagpflanzen oder Kurztagpflanzen obwohl die Nacht der kritische Faktor ist, da das anfängliche Missverständnis über das Tageslicht der entscheidende Faktor ist. Neben Langtagpflanzen und Kurztagpflanzen gibt es Pflanzen, die in eine „Zweitaglängenkategorie“ fallen. Diese Pflanzen sind entweder Long-Short-Day-Pflanzen (LSDP) oder Short-Long-Day-Pflanzen (SLDP). LSDPs blühen nach einer Reihe von langen Tagen, gefolgt von kurzen Tagen, während SLDPs nach einer Reihe von kurzen Tagen, gefolgt von langen Tagen blühen. [11] Jede Pflanze hat eine andere kritische Photoperiode oder kritische Nachtlänge. [1]

Moderne Biologen glauben [12], dass es das Zusammentreffen der aktiven Formen von Phytochrom oder Kryptochrom ist, die tagsüber durch Licht erzeugt werden, mit den Rhythmen der zirkadianen Uhr, die es Pflanzen ermöglicht, die Länge der Nacht zu messen. Abgesehen von der Blüte umfasst Photoperiodismus bei Pflanzen das Wachstum von Stängeln oder Wurzeln während bestimmter Jahreszeiten und den Verlust von Blättern. Artificial lighting can be used to induce extra-long days. [1]

Long-day plants Edit

Long-day plants flower when the night length falls below their critical photoperiod. [13] These plants typically flower during late spring or early summer as days are getting longer. In the northern hemisphere, the longest day of the year (summer solstice) is on or about 21 June. [14] After that date, days grow shorter (i.e. nights grow longer) until 21 December (the winter solstice). This situation is reversed in the southern hemisphere (i.e., longest day is 21 December and shortest day is 21 June). [1] [8]

Some long-day obligate plants are:

Some long-day facultative plants are:

Short-day plants Edit

Short-day plants flower when the night lengths exceed their critical photoperiod. [15] They cannot flower under short nights or if a pulse of artificial light is shone on the plant for several minutes during the night they require a continuous period of darkness before floral development can begin. Natural nighttime light, such as moonlight or lightning, is not of sufficient brightness or duration to interrupt flowering. [1] [8]

In general, short-day (i.e.long-night) plants flower as days grow shorter (and nights grow longer) after 21 June in the northern hemisphere, which is during summer or fall. The length of the dark period required to induce flowering differs among species and varieties of a species.

Photoperiodism affects flowering by inducing the shoot to produce floral buds instead of leaves and lateral buds.

Some short-day facultative plants are: [16]

    ( Hibiscus cannabinus) (Cannabis) (Gossypium) (Oryza) (Sorghum zweifarbig) (Mung bean, Vigna radiata) [17] (Glycin max)

Day-neutral plants Edit

Day-neutral plants, such as cucumbers, roses, tomatoes, and Ruderalis (autoflowering cannabis) do not initiate flowering based on photoperiodism. [18] Instead, they may initiate flowering after attaining a certain overall developmental stage or age, or in response to alternative environmental stimuli, such as vernalisation (a period of low temperature). [1] [8]

Daylength, and thus knowledge of the season of the year, is vital to many animals. A number of biological and behavioural changes are dependent on this knowledge. Together with temperature changes, photoperiod provokes changes in the color of fur and feathers, migration, entry into hibernation, sexual behaviour, and even the resizing of sexual organs.

The singing frequency of birds such as the canary depends on the photoperiod. In the spring, when the photoperiod increases (more daylight), the male canary's testes grow. As the testes grow, more androgens are secreted and song frequency increases. During autumn, when the photoperiod decreases (less daylight), the male canary's testes regress and androgen levels drop dramatically, resulting in decreased singing frequency. Not only is singing frequency dependent on the photoperiod but the song repertoire is also. The long photoperiod of spring results in a greater song repertoire. Autumn's shorter photoperiod results in a reduction in song repertoire. These behavioral photoperiod changes in male canaries are caused by changes in the song center of the brain. As the photoperiod increases, the high vocal center (HVC) and the robust nucleus of the archistriatum (RA) increase in size. When the photoperiod decreases, these areas of the brain regress. [19]

In mammals, daylength is registered in the suprachiasmatic nucleus (SCN), which is informed by retinal light-sensitive ganglion cells, which are not involved in vision. The information travels through the retinohypothalamic tract (RHT). Some mammals are highly seasonal, while humans' seasonality is largely believed to be evolutionary baggage. [20] [ relevant? ]


Related Biology Terms

  • Ephemeral plants – Plants whose lifespans are so short they finish their life cycle in less than one growing season.
  • Rhizome – A stem that grows horizontally underground, allowing some plants to survive from one growing season to another.

2. What makes woody plants stronger than herbaceous plants?
A. The presence of cellulose in woody plants
B. The abundance of lignin in woody plants
C. The fact that woody plants have longer lifespans
D. Woody plants require little water and nutrients to survive

3. Which of the following herbaceous plants don’t die after producing seeds?
A. Annuals
B. Stauden
C. Biennials
D. None do


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