Planten kunnen niet overleven in totale duisternis. Alle planten, met uitzondering van een paar die van andere organismen leven, gebruiken een proces dat fotosynthese wordt genoemd om de energie te verkrijgen die ze nodig hebben. De overgrote meerderheid van de planten is autotrofen— ze voeden zichzelf en hebben zonlicht nodig om te overleven. Ze produceren energie in gespecialiseerde organellen in hun cellen, chloroplasten genaamd. In de meeste planten zijn chloroplasten geconcentreerd in de bladeren.
Dagelijkse perioden van duisternis spelen een rol bij de groei van planten, aangezien alle planten een cellulaire biologische klok hebben een circadiaans ritme genoemd: licht en de afwezigheid van licht triggeren verschillende processen in het metabolisme, de groei en gedrag.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De overgrote meerderheid van planten is afhankelijk van licht om te groeien; ze kunnen niet in volledige duisternis leven. De cycli en lengtes van de dag spelen echter een belangrijke rol bij de plantengroei.
Niet-fotosynthetiserende planten: heterotrofen
Planten die van andere organismen leven zijn eerder uitzondering dan regel. Deze planten zijn heterotrofen en hebben geen chloroplasten. Daarom maken ze niet de materialen die ze moeten gebruiken van de zon. In theorie betekent dit dat deze planten in volledige duisternis kunnen groeien. Ze worden vaak aangetroffen in omstandigheden met weinig licht, zoals die op een bosbodem.
Vroeger dacht men dat sommige planten alleen konden overleven op rottend materiaal, en deze planten werden saprofyten. Er is echter ontdekt dat al deze planten een symbiotische of parasitaire relatie hebben met schimmels en daarom beter worden genoemd myco-heterotrofen. Zo halen Indiase pijpen hun energie uit schimmels, die op hun beurt hun energie uit boomwortels halen. Andere heterotrope planten zijn parasieten direct op planten. Squawroot is een parasiet op de wortels van bijvoorbeeld de rode eik.
Hoewel deze planten zelf niet fotosynthetiseren, zijn ze uiteindelijk afhankelijk van planten die wel fotosynthetiseren voor al hun energie. Dus terwijl ze zelf in het donker kunnen groeien, kunnen hun energieproducerende gastheerorganismen dat niet.
Fotosynthetiserende planten: autotrofen
De overgrote meerderheid van de soorten in het plantenrijk produceren de brandstof die ze nodig hebben van de zon met input van mineralen en materie uit lucht, bodem en water. De hoeveelheid zonlicht die planten nodig hebben, is echter zeer variabel.
Planten met grote brede bladeren komen meestal uit warme en natte tropische gebieden met een constante, niet-fluctuerende, het hele jaar door boven de zon. Het kunnen ook planten zijn die voorkomen op de bosbodem van gematigde streken waar ze grote bladeren laten groeien om bij weinig licht zoveel mogelijk zonnestraling op te vangen.
Planten met kleine bladeren zijn meestal afkomstig uit koelere of drogere biomen. Bomen in gematigde zones verliezen elk jaar hun bladeren naarmate de daglichturen korter worden, dus hun bladeren zijn kleiner om energie te besparen. Met het overvloedige zonlicht in de woestijn nemen de "bladeren" op cactussen de vorm aan van naalden die het kostbare water binnenin beschermen tegen consumenten in het milieu. Cactussen doen aan fotosynthese, maar de meeste van deze activiteit vindt plaats in de stengels in plaats van in de naalden.
In gematigde biomen kan de hoeveelheid zonlicht extreem zijn, wat resulteert in extreme groeipatronen in huisplanten. Ondanks de koelere temperaturen produceert Alaska vaak recordbrekende pompoenen en kool tijdens het korte groeiseizoen vanwege de extreem lange middernachtzondagen van de zomer.
Plantenmetabolisme en circadiane ritmes
Hoewel alle planten op een bepaalde manier zonlicht nodig hebben om te overleven, hebben ze metabolische processen die in het donker doorgaan. Een voorbeeld van een lichtonafhankelijk proces is de Calvincyclus, waarbij koolstof wordt opgevangen en omgezet in opgeslagen energie met behulp van energie die wordt opgeslagen uit andere fotosynthetische reacties tijdens de dag. Een andere is ademhaling, waarbij zuurstof wordt gecombineerd met opgeslagen voedsel om het bruikbaar te maken. Planten produceren meestal overdag zuurstof door fotosynthetische reacties en gebruiken 's nachts zuurstof door ademhaling.
Dankzij hun interne circadiaanse ritmes anticiperen planten, terwijl het donker is, op het aanbreken van de dag en bereiden ze zich daarop voor op cellulair niveau voordat hun chloroplasten worden gestimuleerd door licht.
Kortom, duisternis speelt een belangrijke rol bij de plantengroei en beïnvloedt de chloroplastverdeling, bladvorm, groeipatronen en de duur van dagelijkse cycli.