Bewegung ist alles – Teil 2

Pflanzenbewegung Nummer 3: DieTropismen

Während es sich bei den Taxien um freie Bewegungen im Raum und bei den Nastien um ungerichtete Bewegungen handelt, ist dies bei den Tropismen, der dritten Art von Bewegungen auf Reize, anders.

Der Begriff Tropismen leitet sich aus dem Altgriechischen her und bedeutet so viel wie "Wendung". Beim Tropismus bestimmt der Reiz die Bewegungseigenschaften.

Zwischen nastischer und tropistischer Reaktionsart kann es zu Schwierigkeiten bei der Abgrenzung kommen.

Hier ein Beispiel: Bei einigen Ranken kann entsprechend der Ausgestaltung und Entwicklung von Organen oder Geweben eines pflanzlichen Organismus zwischen einer Ober- und einer Unterseite unterschieden werden. Reagiert bei Reizung stets dieselbe Seite mit Wachstum, egal welche Seite gereizt wurde, so handelt es sich um eine Thigmonastie (z. B. Zaunrübe). Ist nicht zwischen Ober- und Unterseite zu unterscheiden, und reagiert immer die gereizte Seite, so handelt es sich um Thigmotropie. Häufig kommt es auch zu Bewegungen von Pflanzenorganen, die eine Mischung aus Nastie und Tropismus darstellen. Die Bewegungen des Sonnentaublattes sind beispielsweise eine Mischung aus dem Chemotropismus der Mitteltentakel und der Chemo- und Thigmonastie der Randtentakel. Andererseits können die Randtentakel über Erregungsleitung von einem gereizten Mitteltentakel ebenfalls zu einer Bewegung angeregt werden, bei der es sich dann jedoch ebenfalls um einen Tropismus handelt.

Bei den Tropismen werden zwei Richtungen unterschieden: Wendet sich das Pflanzenorgan zum Reiz hin, nennt man das einen positiven Tropismus. Das Gegenstück dazu ist der negative Tropismus. Hier wendet sich das Organ der gereizten Pflanze vom Reiz ab. Weitere, detailliert beschriebene Tropismen sind in nebenstehender Tabelle aufgeführt.

Tropismen vollziehen sich relativ langsam und bedeuten langanhaltende Veränderungen für die Pflanze, da es sich zumeist um Wachstumsvorgänge handelt. Da eine Krümmung durch einseitiges Streckungswachstum erfolgt, vollziehen Sprosse mit langen Wachstumszonen Krümmungen mit großem Radius, während Wurzeln mit kurzen Wachstumszonen Krümmungen mit kleinem Radius vollziehen. Bei einer positiven Krümmung kommt es beim Streckungswachstum zu einem vermehrten Wachstum auf der reizabgewandten Seite.

Und hier wieder die VIP-Lounge der Tropismen

In der Tabelle auf Seite 58 ist der Großteil der bekannten Tropismen, aufgeführt. Viele davon sind für uns Gärtner "Nebenkriegsschauplätze". Deshalb sollen im Folgenden, die meiner Meinung nach für uns interessantesten Tropismen näher beleuchtet werden.

Der Phototropismus

Der Phototropismus wird auch als Lichtwendigkeit bezeichnet. Er bewirkt bei einseitiger Belichtung, dass sich fast alle oberirdischen Stämme und Zweige dem Licht zuwenden und in der Richtung weiterwachsen, aus der die Strahlen einfallen. Gleichzeitig stellen sich die Blattflächen vielfach mehr oder weniger senkrecht zum Lichteinfall.

Doch auch hier gibt es kleine Nuancen: So wenden sich einige Pflanzenorgane dem Licht zu, um eine optimale Photosynthese-Leistung zu gewährleisten (positiver Phototropismus). Positiv phototrop sind zum Beispiel meistens die Sprossachsen und viele Blattstiele. Andere Pflanzenorgane wenden sich hingegen ab (Haftwurzeln des Efeus). Diese Reaktion nennt man negativen Tropismus. Die meisten Wurzeln werden nicht vom Licht beeinflusst und sind daher aphototrop. Einige Organe können im Laufe der Zeit auch zwischen positivem und negativem Phototropismus wechseln. Entscheidend für die Wahrnehmung des Lichtreizes ist nicht die Lichtrichtung, sondern der Helligkeitsunterschied zwischen Licht- und Schattenseite. Die verantwortlichen Photorezeptoren befinden sich nicht in den an der Krümmung beteiligten Zellen. Stattdessen findet eine Reizübertragung von den Rezeptoren zu den tiefer gelegenen Zellen durch Phytohormone statt.

Der Skototropismus

Skototropismus bezeichnet das Wachstum eines Pflanzenorganes zum Schatten, also in Richtung Dunkelheit hin. Dies wurde vor allem bei Lianen (z. B. Monstera) festgestellt, die auf diese Weise ihren Stützbaum finden. Wurde der Stützbaum erreicht, wandelt sich der Skototropismus zu einem positiven Phototropismus. Das ist auch der Grund, warum Skototropismus nicht mit negativem Phototropismus gleichzusetzen ist, da eine Hinwendung zum dunkelsten Sektor nicht gleichbedeutend mit einer Abwendung vom Licht ist.

Der Gravitropismus

Der Gravitropismus wird teilweise auch Geotropismus genannt. Gravitrope Pflanzen sind in der Lage, ihre Organe durch Wachstumskrümmung in eine bestimmte Richtung zur Erdbeschleunigung zu bringen. Diese Wachstumskrümmung ermöglicht es beispielsweise Pflanzen, die an einem Hang wachsen, eine aufrechte Haltung einzunehmen. Dabei unterscheidet man zwischen positiv gravitropen Pflanzenorganen (z. B. Hauptwurzeln), die sich in Richtung des Erdmittelpunkts bewegen, und negativ gravitropen Pflanzenorganen, die sich vom Erdmittelpunkt wegbewegen.

Der Transversaltropismus liegt hingegen bei den Seitenwurzeln erster Ordnung vor. Das bedeutet: Sie wachsen horizontal oder in einem bestimmten Winkel abwärts, während die Seitenwurzeln zweiter Ordnung meistens gravitrop unempfindlich sind.

Wie beim Phototropismus kann auch beim Gravitropismus ein Wechsel zwischen positivem, negativem und transversalem Tropismus in einem Organ erfolgen. Die Knospen des Mohnes sind beispielsweise positiv gravitrop und erst beim Aufblühen werden sie negativ gravitrop.

Die Krümmung wird bei gravitropen Reaktionen wie schon bei den phototropen Reaktionen durch unterschiedliches Wachstum zweier Organhälften erreicht. Die Veränderung findet also in den Hauptwachstumszonen statt. Die Pflanzen nehmen auch kleine und kurze Veränderungen ihrer Lage wahr, reagieren jedoch erst mit einer Krümmung, wenn der Schwerereiz längere Zeit auf sie eingewirkt hat. Die Wahrnehmung der Gravitationsreize findet in den Wurzelspitzen statt, während sie bei Sprossen in den Streckungszonen aller noch wachsenden Internodien stattfindet.

Der Chemotropismus

Sind in der Umgebung einer Pflanze chemische Substanzen ungleichmäßig in Lösung oder gasförmig vorhanden, kann die Pflanze je nach Konzentration dieses Stoffes chemotrop reagieren. Chemotrop wirkende Substanzen sind häufig in niedrigen Konzentrationen anlockend (positiv chemotrop) und in hohen Konzentrationen abstoßend (negativ chemotrop). Bei den Sprossen höherer Pflanzen spielt der Chemotropismus eine geringere Rolle.

Auch Wurzeln können chemotrop reagieren, wobei noch weiter spezifiziert wird zum Beispiel nach Aerotropismus (Sauerstoff als Reiz) oder Hydrotropismus (Feuchtigkeit als Reiz). Bei Blättern ist Chemotropismus relativ selten nachgewiesen worden. Da wie bei allen Chemotropismen Wachstumsvorgänge für die Bewegungen verantwortlich sind, ist die Häufigkeit der Blattkrümmung und Rückkrümmung begrenzt.

Zum Thema Reaktion auf Reize

Während heute einige Zeitgenossen schon Probleme haben mit der Geschwindigkeit einer Weinbergschnecke mithalten zu können, vollzieht der Kanadische Hartriegel die schnellste bisher beobachtete Pflanzenbewegung. Nach der extrem schnellen Öffnung der Blütenblätter entfalten sich die freigelegten Staubblätter explosionsartig in nur 0,3–0,5 Millisekunden. Dies entspricht der 2400fachen Erdbeschleunigung (als Erdbeschleunigung wird ein Wert von rund 9,81 m/s² angegeben.). Sie schleudern so den Pollen mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/s in die Höhe.

Quellen

(Westarp Wissenschaften), Åge Nicolaisen: Blumenzwiebeln – Frühlingsblumen. 2. Auflage. BLV, München 1966, Einheimische Laubgehölze (Hecker, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), Grundkurs Gehölzbestimmung (Lüder, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), Taschenlexikon der Gehölze (Schmidt/Hecker, Quelle & Meyer Verlag Wiebelsheim), International standard ENA 2010-2015 (M.H.A. Hoffmann, ENA’s European Plant Names Working Group), U. Lüttge, M. Kluge, G. Bauer: Botanik. 5. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2005; N. Campbell u. a.: Biologie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1997; P. Sitte, E. W. Weiler, J. W. Kadereit, A. Bresinsky, C. Körner: Strasburger – Lehrbuch der Botanik für Hochschulen. 34. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1999, Wikipedia

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Uwe Bienert