Wachstumsbiologie

Licht

Von allen physikalischen Faktoren spielt Licht die am besten verstandene und dramatischste Rolle. Viele der Auswirkungen von Licht auf das Pflanzenwachstum sind offensichtlich und direkt. Lichtenergie ist die treibende Kraft für die Photosynthese, die Reihe chemischer Reaktionen in grünen Pflanzen, bei denen Kohlendioxid und Wasser Kohlenhydrate bilden und von denen letztendlich alles Leben abhängt. Unzureichendes Licht führt bei grünen Pflanzen zum Tod oder zur Verzögerung des Wachstums. Licht hat aber auch indirekte Wirkungen von großer Bedeutung. Grünpflanzen besitzen geringe Mengen eines Pigments namens Phytochrom, das in zwei Formen vorliegen kann. Eine Form absorbiert rotes Licht (660 Millimikron oder mμ; 1 mμ = 3,937 × 10 ^–8Zoll). Wenn Pflanzen, die dieses Pigment enthalten, rotes Licht absorbieren, wird das Pigment in eine andere Form umgewandelt, die fernes rotes Licht (730 mμ) absorbiert. Die letztere Form kann wieder in die ursprüngliche rot absorbierende Form umgewandelt werden. Diese Konvertierungen haben dramatische Konsequenzen. Beispielsweise hemmt rotes Licht die Stammverlängerung und die laterale Wurzelbildung, stimuliert jedoch die Blattexpansion, die Chloroplastenentwicklung, die Färbung roter Blüten und die Keimung der Sporen. Zyklen von rotem und far-rotem Licht können auch die Blütenbildung beeinflussen.

Angiospermen: Transport und Pflanzenwachstum

Es ist wichtig zu wissen, dass die Pflanze mit ihren beiden Transportsystemen Xylem und Phloem in der Lage ist, jede Substanz virtuell zu bewegen

Die Auswirkungen von Licht auf Tiere sind zwar weniger offensichtlich, können jedoch wichtig sein, beispielsweise die Auswirkung von Licht auf das Wachstum des Fortpflanzungssystems einiger Tiere. Eine Zunahme der Tageslänge und damit der Lichtmenge scheint bei einigen Vögeln im Frühjahr das Wachstum und die Entwicklung der Geschlechtsorgane (Gonaden) zu initiieren. Seltsamerweise sind die Augen nicht die Rezeptoren für das Lichtsignal, das das endokrine System aktiviert, um das Wachstum von Gonaden zu initiieren. Vielmehr reagieren Zellen tief im Gehirn empfindlich auf kleine Lichtmengen, die direkt durch den dünnen Schädel des Vogels gelangen.

Die meisten Tiere zeigen zyklische Aktivität oder Rhythmen in verschiedenen wichtigen physischen (z. B. Bewegung) und chemischen (z. B. Atmung) Ereignissen, die für das Individuum wesentlich sind. Diese Rhythmen werden oft durch kurze Belichtung reguliert.

Chemische Faktoren

Chemische Faktoren, die für die Umwelt von Bedeutung sind, umfassen die Gase in der Atmosphäre sowie den Wasser-, Mineral- und Nährstoffgehalt von Lebensmitteln. Pflanzen benötigen Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht für die Photosynthese. Dürre verlangsamt das Pflanzenwachstum und kann die Pflanze sogar töten. Es ist bekannt, dass die Auswirkungen von Luftschadstoffen - z. B. Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid - schädliche Auswirkungen auf das Wachstum und die Vermehrung von Pflanzen und Tieren haben.

Pflanzen und Tiere benötigen Mineralien und geringe Mengen an Elementen wie Zink, Magnesium und Bor. Pflanzen erhalten Stickstoff und Phosphor als Nitrate und Phosphate im Boden. Unzureichende Mengen eines Ernährungsfaktors im Boden führen zu schlechtem Pflanzenwachstum und schlechten Ernteerträgen. Tiere benötigen Sauerstoff, Wasser und Elemente aus der Umwelt. Da sie nicht in der Lage sind, Zucker aus Kohlendioxid zu synthetisieren, müssen Tiere diese Nährstoffe entweder direkt, durch den Verzehr von Pflanzen oder indirekt durch den Verzehr anderer Tiere, die wiederum Pflanzen als Nahrung verwendet haben, über die Nahrung aufnehmen. Wenn die Qualität oder Quantität dieses Lebensmittels schlecht ist, ist entweder das Wachstum verzögert oder der Tod tritt ein (siehe Ernährung).

Vitamine, eine Klasse von Verbindungen mit einer Vielzahl chemischer Strukturen, werden von Tieren in geringen Mengen benötigt. Tiere können nicht alle benötigten Vitamine synthetisieren. diejenigen, die nicht synthetisiert werden können, müssen daher in der Nahrung entweder von Pflanzen oder von anderen Tieren erworben werden, die das Vitamin synthetisieren können. Da bestimmte Vitamine für bestimmte wichtige Stoffwechselreaktionen erforderlich sind, kann ein Vitaminmangel während des Wachstums verschiedene Auswirkungen haben - Verkümmern, Missbildung, Krankheit oder Tod.