Reaktionen auf Schwerkraft und Berührung

Pflanzen haben normalerweise Sprösslinge, die vom Boden aufwärts sprießen und Wurzeln, die nach unten in die Erde wachsen. Wie fühlen Pflanzen, welche Richtung nach oben und welche nach unten ist? Pflanzen wachsen und bewegen sich in Reaktion auf Schwerkraft, ein Phänomen, das als Gravitropismus bezeichnet wird. Wachstum in Richtung der Schwerkraft, wie das nach unten gerichtete Wachstum von Wurzeln, wird positiver Gravitropismus genannt. Wachstum in entgegengesetzte Richtung zur Schwerkraft, wie das nach oben gerichtete Wachstum von Sprösslingen, wird als negativer Gravitropismus bezeichnet. Bei Wurzeln enthält die Wurzelkappe spezialisierte schwerkraftfühlende Zellen, die Statozyten genannt werden. Innerhalb der Statozyten setzen sich dichte, mit Stärke gefüllte Organellen, die Amyloplasten – oder Statolithen – genannt werden, nach unten als Reaktion auf die Schwerkraft. Bei vertikal ausgerichteten Wurzeln setzen sich die Statolithen in der Nähe der Unterseite jeder Zelle ab. Wenn die Wurzeln gedreht werden, um sie horizontal auszurichten, rutschen die Statolithen nach unten und sammeln sich an der zuvor vertikalen Wand, die nun die Unterseite der Zelle bildet. Das Absetzen von Amyloplasten ermöglicht der Pflanze, die Schwerkraft zu fühlen, was ein asymmetrisches Verlängerungsmuster an der Wurzelspitze auslöst; Wachstum wird stimuliert an der oberen Seite der Wurzel und unterdrückt an der unteren Seite. Die schnelle Verlängerung der Zellen an der oberen Seite verursacht, dass die Wurzel sich biegt, wenn sie nach unten wächst. Pflanzen wachsen auch in Reaktion auf Berührung. Zum Beispiel navigieren die Wurzeln von vielen Pflanzen um Hindernisse herum, während Kletterpflanzen Sprösslinge haben, die sich um Strukturen winden. Thigmotropismus ist das richtungsorientierte Wachstum, das Pflanzen als Reaktion auf Berührung an den Tag legen. Wurzeln wachsen im Allgemeinen weg von Objekten, die sie berühren, was ihnen ermöglicht, dem Weg des geringsten Widerstands durch den Boden zu folgen; das wird als negativer Thigmotropismus bezeichnet. Im Gegensatz dazu wachsen die fadenartigen Ranken von Kletterpflanzen zu Objekten hin, die sie berühren, und manchmal wickeln sie sich schnell um sie herum; das ist positiver Thigmotropismus. Die Ranken sind extrem sensitiv auf Berührung. Kontakt mit einem Stimulus induziert die Kontraktion von Zellen an der Kontaktseite und die Verlängerung von Zellen auf der Seite ohne Kontakt. Dieses differenzierte Wachstum verursacht letztendlich, dass die Ranken sich um das Objekt winden, wobei sie die Pflanze sichern.