Izskaidrots fototropisms
Šarona Vaita / Getty Images
Jūs novietojāt savu iecienīto augu uz saulainas palodzes. Drīz jūs pamanāt, ka augs noliecas pret logu, nevis aug taisni uz augšu. Ko šis augs dara un kāpēc tas tā dara?
Kas ir fototropisms?
Parādību, kurai esat liecinieki, sauc par fototropismu. Lai uzzinātu, ko šis vārds nozīmē, ņemiet vērā, ka prefikss 'foto' nozīmē 'gaisma', bet sufikss 'tropisms' nozīmē 'griešanās'. Tātad fototropisms ir tad, kad augi griežas vai noliecas pret gaismu.
Kāpēc augi piedzīvo fototropismu?
Augiem nepieciešama gaisma, lai stimulētu enerģijas ražošanu; šo procesu sauc fotosintēze . Saules vai citu avotu radītā gaisma kopā ar ūdeni un oglekļa dioksīdu ir nepieciešama, lai ražotu cukuru, ko augs izmantotu kā enerģiju. Skābeklis tiek ražots, un daudzām dzīvības formām tas ir nepieciešams elpošanai.
Fototropisms, iespējams, ir izdzīvošanas mehānisms, ko izmanto augi, lai tie varētu iegūt pēc iespējas vairāk gaismas. Kad augu lapas atveras pret gaismu, var notikt vairāk fotosintēzes, kas ļauj iegūt vairāk enerģijas.
Kā agrīnie zinātnieki izskaidroja fototropismu?
Zinātnieku sākotnējie viedokļi par fototropisma cēloni bija atšķirīgi. Teofrasts (371. g. p.m.ē.–287. g. p.m.ē.) uzskatīja, ka fototropismu izraisīja šķidruma izņemšana no auga stublāja apgaismotās puses, un Frensiss Bēkons (1561–1626) vēlāk apgalvoja, ka fototropisms ir radies vītuma dēļ. Roberts Šaroks (1630-1684) uzskatīja, ka augi izliekas, reaģējot uz 'svaigā gaisa', un Džons Rejs (1628-1705) domāja, ka augi sliecas uz vēsāku temperatūru tuvāk logam.
Tas bija līdzČārlzs Darvins(1809-1882), lai veiktu pirmos attiecīgos eksperimentus attiecībā uz fototropismu. Viņš izvirzīja hipotēzi, ka galā ražota viela izraisīja auga izliekumu. Izmantojot testa augus, Darvins eksperimentēja, aizsedzot dažu augu galus un atstājot citus nesegtus. Augi ar nosegtiem galiem neliecās pret gaismu. Kad viņš nosedza augu stublāju apakšējo daļu, bet atstāja galus pakļautus gaismai, šie augi virzījās gaismas virzienā.
Darvins nezināja, kas ir uzgalī ražotā “viela” un kā tas izraisīja auga stublāja izliekšanos. tomēr Nikolajs Čolodnijs un Fritss Gonts 1926. gadā atklāja, ka tad, kad liels šīs vielas daudzums pārvietojas uz augu stumbra ēnaino pusi, šis stublājs izliecas un izliekas tā, ka gals virzītos pret gaismu. Precīzs vielas ķīmiskais sastāvs, kas tika atklāts kā pirmais identificētais augu hormons, netika noskaidrots līdz šim Kenets Tīmans (1904-1977) izolēja un identificēja to kā indol-3-etiķskābi vai auksīnu.
Kā darbojas fototropisms?
Pašreizējā doma par fototropisma mehānismu ir šāda.
Gaisma ar viļņa garumu aptuveni 450 nanometri (zilā/violetā gaisma) apgaismo augu. Proteīns, ko sauc par fotoreceptoru, uztver gaismu, reaģē uz to un izraisa reakciju. Par fototrofismu atbildīgo zilās gaismas fotoreceptoru proteīnu grupu sauc fototropīni . Nav skaidrs, kā tieši fototropīni signalizē par auksīna kustību, taču ir zināms, ka auksīns, reaģējot uz gaismas iedarbību, pārvietojas uz stublāja tumšāko, ēnoto pusi. Auksīns stimulē ūdeņraža jonu izdalīšanos šūnās stumbra noēnotajā pusē, kas izraisa šūnu pH pazemināšanos. PH pazemināšanās aktivizē enzīmus (sauktus par ekspansīniem), kas izraisa šūnu uzbriest un liek kātam noliekties pret gaismu.
Jautri fakti par fototropismu
- Ja jums ir augs, kas piedzīvo fototropismu logā, mēģiniet pagriezt augu pretējā virzienā, lai augs noliecas prom no gaismas. Paiet tikai aptuveni astoņas stundas, līdz augs pagriežas atpakaļ pret gaismu.
- Daži augi aug prom no gaismas, šo parādību sauc par negatīvo fototropismu. (Patiesībā to piedzīvo augu saknes; saknes noteikti neaug pret gaismu. Vēl viens vārds, kas apzīmē to, ko tās piedzīvo, ir gravitropisms — liecība pret gravitācijas spēku.)
- Fotonastija varētu izklausīties pēc kaut kā dīvaina attēla, bet tā nav. Tas ir līdzīgs fototropismam, jo tas ietver auga kustību gaismas stimula dēļ, bet fotonastijā kustība notiek nevis pret gaismas stimulu, bet gan iepriekš noteiktā virzienā. Kustību nosaka pats augs, nevis gaisma. Fotonastijas piemērs ir lapu vai ziedu atvēršana un aizvēršana gaismas klātbūtnes vai trūkuma dēļ.