Pflanzen können in völliger Dunkelheit nicht überleben. Alle Pflanzen, mit Ausnahme einiger weniger, die von anderen Organismen leben, verwenden einen Prozess namens Photosynthese, um die benötigte Energie zu gewinnen. Die überwiegende Mehrheit der Pflanzen ist Autotrophe– Sie ernähren sich selbst und benötigen Sonnenlicht, um zu überleben. Sie produzieren Energie in spezialisierten Organellen in ihren Zellen, den Chloroplasten. Bei den meisten Pflanzen sind Chloroplasten in den Blättern konzentriert.
Tägliche Dunkelheitsperioden spielen beim Pflanzenwachstum eine Rolle, da alle Pflanzen eine zelluläre biologische Uhr haben zirkadianer Rhythmus genannt: Licht und die Abwesenheit von Licht lösen unterschiedliche Prozesse im Pflanzenstoffwechsel, Wachstum und Verhalten.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die überwiegende Mehrheit der Pflanzen ist zum Wachsen auf Licht angewiesen; sie können nicht in völliger Dunkelheit leben. Allerdings spielen die Zyklen und die Länge des Tages eine wichtige Rolle für das Pflanzenwachstum.
Pflanzen ohne Photosynthese: Heterotrophe
Pflanzen, die von anderen Organismen leben, sind eher die Ausnahme als die Regel. Diese Pflanzen sind heterotrophe und haben keine Chloroplasten. Daher erzeugen sie die Materialien, die sie benötigen, nicht aus der Sonne. Theoretisch bedeutet dies, dass diese Pflanzen in völliger Dunkelheit wachsen könnten. Sie werden oft bei schlechten Lichtverhältnissen gefunden, wie sie auf einem Waldboden zu finden sind.
Früher glaubte man, dass einige Pflanzen allein von zerfallender Materie überleben könnten, und diese Pflanzen wurden genannt Saprophyten. Es wurde jedoch festgestellt, dass alle diese Pflanzen eine symbiotische oder parasitäre Beziehung mit Pilzen haben und daher richtiger genannt werden Mykoheterotrophe. Indische Pfeifen zum Beispiel beziehen ihre Energie aus Pilzen, die wiederum ihre Energie aus Baumwurzeln beziehen. Andere heterotrope Pflanzen sind Parasiten direkt auf Pflanzen. Squawroot ist beispielsweise ein Parasit an den Wurzeln der Roteiche.
Obwohl diese Pflanzen selbst keine Photosynthese betreiben, sind sie letztendlich für ihre gesamte Energie von Pflanzen abhängig, die Photosynthese betreiben. Während sie selbst in der Dunkelheit wachsen können, können dies ihre energieerzeugenden Wirtsorganismen nicht.
Photosynthetische Pflanzen: Autotrophe Auto
Die überwiegende Mehrheit der Arten im Pflanzenreich produziert den Brennstoff, den sie brauchen, aus der Sonne mit dem Eintrag von Mineralien und Stoffen aus Luft, Boden und Wasser. Die Menge an Sonnenlicht, die Pflanzen benötigen, ist jedoch sehr variabel.
Pflanzen mit großen, breiten Blättern stammen in der Regel aus warmen und feuchten tropischen Gebieten mit stetiger, nicht schwankender, ganzjähriger Sonneneinstrahlung. Sie können auch Pflanzen sein, die auf dem Waldboden gemäßigter Regionen existieren, wo sie große Blätter bilden, um bei schlechten Lichtverhältnissen so viel Sonnenstrahlung wie möglich einzufangen.
Pflanzen mit kleinen Blättern stammen in der Regel aus kühleren oder trockeneren Biomen. Bäume der gemäßigten Zone verlieren jedes Jahr ihre Blätter, wenn die Tageslichtstunden kürzer werden, sodass ihre Blätter kleiner sind, um Energie zu sparen. Mit dem reichlichen Sonnenlicht in der Wüste nehmen die "Blätter" von Kakteen die Form von Nadeln an, die das kostbare Wasser im Inneren vor Verbrauchern in der Umwelt schützen. Kakteen betreiben Photosynthese, aber der größte Teil dieser Aktivität findet in den Stängeln statt in den Nadeln statt.
In gemäßigten Biomen kann die Sonneneinstrahlung extrem sein, was zu einigen extremen Wachstumsmustern bei heimischen Pflanzen führt. Trotz der kühleren Temperaturen produziert Alaska während der kurzen Vegetationsperiode aufgrund der extrem langen Mitternachtssonne im Sommer oft rekordverdächtige Kürbisse und Kohl.
Pflanzenstoffwechsel und circadiane Rhythmen
Während alle Pflanzen Sonnenlicht in gewisser Weise zum Überleben brauchen, haben sie Stoffwechselprozesse, die sich in der Dunkelheit fortsetzen. Ein Beispiel für einen lichtunabhängigen Prozess ist der Calvin-Zyklus, bei dem Kohlenstoff abgeschieden wird und in gespeicherte Energie umgewandelt, indem Energie verwendet wird, die während anderer photosynthetischer Reaktionen gespeichert wird der Tag. Eine andere ist die Atmung, bei der Sauerstoff mit gespeicherter Nahrung kombiniert wird, um sie verwertbar zu machen. Pflanzen produzieren normalerweise Sauerstoff während des Tages aufgrund von Photosynthesereaktionen und verbrauchen Sauerstoff in der Nacht aufgrund der Atmung.
Aufgrund ihrer inneren zirkadianen Rhythmen antizipieren Pflanzen bei Dunkelheit die Morgendämmerung und bereiten sich auf zellulärer Ebene darauf vor, bevor ihre Chloroplasten durch Licht stimuliert werden.
Kurz gesagt, Dunkelheit spielt eine bedeutende Rolle beim Pflanzenwachstum und beeinflusst die Chloroplastenverteilung, Blattform, Wachstumsmuster und die Dauer der täglichen Zyklen.