Kas ir fototropisms?

Jūs novietojāt savu iecienīto augu uz saulainas palodzes. Drīz jūs pamanāt augu noliecamies pie loga, nevis augot taisni uz augšu. Ko pasaulē šis augs dara un kāpēc tas tiek darīts?

Fenomenu, kurā esat liecinieki, sauc par fototropismu. Lai iegūtu mājienu par šī vārda nozīmi, ņemiet vērā, ka priedēklis “foto” nozīmē “gaisma” un piedēklis “tropisms” nozīmē “pagriešanās”. Tātad, fototropisms ir tad, kad augi pagriežas vai noliecas gaismas virzienā.

Augiem ir nepieciešama gaisma, lai stimulētu enerģijas ražošanu; šo procesu sauc fotosintēze. Gaisma, ko rada saule vai citi avoti, tāpat kā ūdens un oglekļa dioksīds, ir nepieciešama, lai ražotu cukuru, ko augs izmanto kā enerģiju. Skābeklis tiek ražots arī, un daudzām dzīvības formām tas ir nepieciešams elpošanai.

Fototropisms, iespējams, ir izdzīvošanas mehānisms, ko augi pieņēmuši, lai tie varētu iegūt pēc iespējas vairāk gaismas. Kad augu lapas ir atvērtas gaismas virzienā, var notikt vairāk fotosintēzes, kas ļauj iegūt vairāk enerģijas.

Agrīnie viedokļi par fototropijas cēloni zinātniekiem atšķīrās. Theophrastus (371 B.C.-287 B.C.) uzskatīja, ka fototropismu izraisa šķidruma noņemšana no apgaismotā auga stublāja puse, un Fransiss Bekons (1561-1626) vēlāk postulēja, ka fototropisms ir saistīts ar vīšana. Roberts Šarroks (1630-1684) uzskatīja, ka augi ir izliekti, reaģējot uz "svaigu gaisu", un Džons Rejs (1628-1705) uzskatīja, ka augi noliecās pret vēsāku temperatūru, kas atrodas tuvāk logam.

Tas bija atkarīgs no Čārlzs Darvins (1809-1882), lai veiktu pirmos attiecīgos eksperimentus attiecībā uz fototropismu. Viņš izvirzīja hipotēzi, ka viela, kas ražota galā, izraisa auga izliekumu. Izmantojot testa augus, Darvins eksperimentēja, pārklājot dažu augu galus un atstājot citus nesegtus. Augi ar pārklātajiem padomiem neliecās pret gaismu. Kad viņš pārklāja augu stublāju apakšējo daļu, bet galus atstāja gaismas iedarbībā, šie augi virzījās gaismas virzienā.

Darvins nezināja, kas ir galotnē ražotā "viela" vai kā tas izraisīja auga stumbra saliekšanu. Tomēr Nikolajs Čolodnijs un Frits devās 1926. gadā atklāja, ka tad, kad augsts šīs vielas daudzums pārvietojas uz augu kātu aizēnoto pusi, šis stublājs saliecas un izliekas tā, lai gals virzītos gaismas virzienā. Precīzs vielas ķīmiskais sastāvs, kas tika atzīts par pirmo identificēto augu hormonu, netika noskaidrots līdz Kenneth Thimann (1904-1977) izolēja un identificēja to kā indola-3-etiķskābi vai auksīnu.

Pašreizējā doma par fototropisma mehānismu ir šāda.

Gaisma, kuras viļņa garums ir aptuveni 450 nanometri (zila / violeta gaisma), apgaismo augu. Olbaltumviela, ko sauc par fotoreceptoru, uztver gaismu, reaģē uz to un izsauc reakciju. Tiek saukta zilās gaismas fotoreceptoru olbaltumvielu grupa, kas ir atbildīga par fototrofismu fototropīni. Nav precīzi skaidrs, kā fototropīni signalizē par auksīna kustību, taču ir zināms, ka, reaģējot uz gaismas iedarbību, auksīns pārvietojas uz stumbra tumšāku, ēnotu pusi. Auksīns stimulē ūdeņraža jonu izdalīšanos šūnās cilmes apēnotajā pusē, kas izraisa šūnu pH pazemināšanos. PH pazemināšanās aktivizē fermentus (sauktus par ekspansīniem), kuru dēļ šūnas uzbriest un kātiņš liek saliekties gaismas virzienā.

• Ja jums ir augs, kam raksturīgs fototropisms logā, mēģiniet pagriezt augu pretējā virzienā, lai augs noliecas no gaismas. Tas prasa tikai apmēram astoņas stundas, lai augs atgrieztos gaismas virzienā.
• Daži augi aug prom no gaismas, šo parādību sauc par negatīvu fototropismu. (Patiesībā augu saknes to piedzīvo; saknes noteikti neaug pret gaismu. Vēl viens vārds, ko viņi piedzīvo, ir gravitropisms, kas virzās uz gravitācijas pievilkšanu.)
• Fototonija varētu izklausīties kā kaut kā jūtams attēls, bet tā nav. Tas ir līdzīgs fototropismam ar to, ka tajā ietverta auga kustība gaismas stimula dēļ, bet fototonijā kustība nav vērsta pret gaismas stimulu, bet gan iepriekš noteiktā virzienā. Kustību nosaka pats augs, nevis gaisma. Fototonijas piemērs ir lapu vai ziedu atvēršana un aizvēršana gaismas klātbūtnes vai neesamības dēļ.