Licht als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen (Basiswissen)

Hallo! Hast du schon einmal Kartoffeln beobachtet, die im dunklen Keller auskeimen? Ist dir dabei aufgefallen, dass die gebildeten Keime sehr lang und gelblich sind? Die gebildeten Blätter sind klein und weich. Werden die Kartoffeln Licht ausgesetzt, entwickeln sie sich völlig normal.

Etwas Ähnliches kannst du beobachten, wenn du z.B. einen Stein auf Rasen ablegst. Nach einiger Zeit bildet das Gras ebenfalls sehr lange und helle Blätter. Nimmst du den Stein dann wieder weg, wächst das Gras normal weiter. Beide Beobachtungen haben etwas mit der Reaktion einer Pflanze auf Dunkelheit und Licht zu tun und diese möchte ich dir in diesem Video erklären.

Etiolement / Vergeilung

Eine im Licht angezogene Kartoffel sieht so aus: Sie besitzt kräftige Triebe mit dunkelgrünen großen Blättern. Wenn Pflanzen dagegen Dunkelheit ausgesetzt sind, setzen sie ihre gesamte Kraft darauf, ans Licht zu kommen. Ohne Licht ist nämlich keine Fotosynthese möglich und sie würden sozusagen verhungern.

Kartoffeln bilden dann weiche lang gestreckte Sprosse aus, die gelb sind und nur kleine Blätter tragen. Das nennt man Etiolement oder Vergeilung. Die Pflanze verwendet dabei nahezu ihre gesamten gespeicherten Nährstoffe, um ihren Spross zu strecken und so ans Licht zu kommen und Fotosynthese zu betreiben. Blätter würden einer Pflanze in diesem Moment ja auch gar nichts bringen. Das gleiche geschieht übrigens auch im Boden, wo es ja ebenso dunkel ist.

Phytochromsystem

Hast du mal darüber nachgedacht, wie eine Pflanze Licht überhaupt sehen oder wahrnehmen kann? Man hat festgestellt, dass Licht von einem Farbstoff namens Phytochrom wahrgenommen wird. Dabei handelt es sich um ein Protein mit einer Farbstoff-Komponente. Der Farbstoff-Anteil kann hellrotes Licht mit der Wellenlänge 660 nm absorbieren und geht dadurch in seine aktive Form über.

Durch Absorption von dunkelrotem Licht mit der Wellenlänge 730 nm wird die aktive Form wieder in die ursprüngliche inaktive Form ungewandelt. Tageslicht besitzt mehr hellrotes als dunkelrotes Licht. Daher ist dann der Anteil des aktiven Phytochroms größer als der des inaktiven.

Über verschiedene Signalketten werden bestimmte Stoffwechselwege an- oder ausgeschaltet. Das aktive Phytochrom kann also fördernd oder hemmend wirken. Dadurch laufen bei Licht die Prozesse ab, die bei Licht sinnvoll sind: Bildung von dunkelgrünen, bez. chrorophyllreichen großen Blättern und kurzen Sprossen.

Licht- und Dunkelkeimer

Die Samen vieler Pflanzen sind übrigens so genannte Lichtkeimer. Das heißt, dass sie für ihren Keimungsvorgang Licht benötigen. In Dunkelheit keimen sie nicht aus, selbst wenn die anderen Bedingungen wie Feuchtigkeit, Wärme und Sauerstoff gegeben sind. Die Samen solcher Lichtkeimer sind meist so klein, dass die gespeicherten Nährstoffe nicht ausreichen, um eine dicke Bodenschicht zu durchwachsen. Ganz typische Lichtkeimer sind viele Kakteenarten, Möhren oder auch Kräuter wie Basilikum oder Thymian.

Auf der anderen Seite gibt es auch Dunkelkeimer. Ihre Keimung wird durch Licht gehemmt und sie müssen bei der Aussaat mit einer ausreichend dicken Erdschicht bedeckt werden. Zu den Dunkelkeimern gehören Lupinen, Rittersporn und auch Gurken oder Kürbis.

Lang- und Kurztagpflanzen / Fotoperiodismus

Man hat außerdem beobachtet, dass das Blühen von der Taglänge abhängt, was man als Fotoperiodismus bezeichnet. Es gibt Langtagpflanzen und Kurztagpflanzen.

Langtagpflanzen kommen in unseren Breiten vor, also in den nördlichen Ländern. Unsere Getreidearten, aber auch Salat und Spinat sind Langtagpflanzen. Sie blühen dann, wenn die Tage ausreichend lang sind, also im Sommer. Unter Kurztagbedingungen, d.h. ohne eine ausreichend lange Belichtungszeit, blühen sie nicht. Das ist übrigens auch der Grund, weshalb Spinat im Frühling oder Herbst ausgesät werden sollte: dann bildet er nämlich viel Blattwerk, welches geerntet werden kann, er blüht dann aber nicht.

Kurztagpflanzen kommen vor allem in südlichen Ländern vor, beispielsweise der Weihnachtsstern und einige Reis- und Tabaksorten. Aber auch die bei uns vorkommenden Herbstblüher wie Chrysanthemen sind Kurztagpflanzen. Sie blühen oft schon bei Tageslängen unter 7 Stunden. Eine so genannte kritische Tageslänge darf allerdings nicht überschritten werden, dann blühen sie nicht.

Übrigens sind auch Erdbeeren Kurztagpflanzen: Sie bilden bereits im Spätsommer oder Herbst, also unter Kurztagbedingungen, ihre Blüten, so dass sie im Sommer blühen und Früchte tragen können.

Bei tagneutralen Pflanzen hat die Tageslänge keine Auswirkungen auf das Blühen.

Zusammenfassung

Jetzt weißt du, warum Kartoffeln im Keller oder Gras unter einem Stein so aussehen wie sie aussehen: Sie zeigen Vergeilung, da sie in Dunkelheit möglichst schnell wachsen wollen, um ans Licht zu gelangen und Fotosynthese betreiben zu können. Wahrgenommen wird Licht durch den Farbstoff Phytochrom.

Du hast hier auch den Fotoperiodismus kennen gelernt und gesehen, dass Langtagpflanzen eine gewisse Tageslänge zum Blühen benötigen. Auf der anderen Seite blühen Kurztagpflanzen nur, wenn der Tag nicht länger als die kritische Tageslänge ist. Tschüss und bis zum nächsten Mal!