RUHE: BEI TIEREN UND PFLANZEN (MIT BEISPIELEN) - BIOLOGIE - 2025

Der Begriff Ruhe bezieht sich auf eine Reihe von physiologischen Prozessen, die im Allgemeinen dazu führen, dass Stoffwechsel, Wachstum und Entwicklung für unterschiedliche Zeiträume gestoppt werden. Dieses Phänomen wird von zahlreichen Arten von Bakterien, Pilzen, Protisten, Pflanzen und Tieren, sowohl Wirbeltieren als auch Wirbellosen, dargestellt, obwohl es für einige Gruppen nie berichtet wurde.

Die Ruhephase ist ein Anpassungs- und Überlebensmechanismus, der normalerweise als Reaktion auf extreme Umweltbedingungen wie z. B. saisonale Veränderungen auftritt, bei denen Personen extremen Temperaturen, Dehydration, Überschwemmungen und Nährstoffmangel ausgesetzt sind.

Murmeltier (Quelle pixabay.com)

Alle Organismen, sowohl sessile als auch solche mit der Fähigkeit, sich frei zu bewegen, sehen sich irgendwann in ihrer Lebensgeschichte einer einschränkenden Bedingung für ihre Fortpflanzung, ihr Wachstum oder ihr Überleben gegenüber. Einige reagieren mit Bevölkerungsphänomenen wie Migrationen, während andere in einen Ruhezustand übergehen.

Die Faktoren, die die Einleitung dieses Prozesses auslösen, sowohl äußerlich als auch innerlich, variieren von Art zu Art, und es kann sogar wichtige Unterschiede zwischen Individuen derselben Art geben, die sich in geografisch unterschiedlichen Gebieten befinden.

Hier sind einige Merkmale und Beispiele zwischen dem Prozess von Tieren und Pflanzen.

Bei Tieren

Ruhe bei Wirbellosen

In dieser Gruppe von Tieren variieren die Arten der Ruhe von einem kleinen Ei bis zur modifizierten Form eines Erwachsenen. Es wird in Abhängigkeit von den Faktoren, die an seiner Einleitung und Aufrechterhaltung beteiligt sind, als Ruhe und Diapause klassifiziert.

Ruhe bezieht sich auf alle Formen, die durch widrige Umweltbedingungen hervorgerufen werden. Die Formen der Ruhe sind Winterschlaf, Stillstand, Anhydrobiose (Leben ohne Wasser) und Kryptobiose (verstecktes oder verstecktes Leben).

Die Diapause wird mehr als durch äußere Bedingungen durch innere physiologische Reaktionen aufrechterhalten, die jeder Art und jedem Individuum eigen sind.

Viele Arten von Poriferen, Nesseltieren, Plattwürmern, Rotiferen, Nematoden, Tardigraden, Arthropoden, Mollusken, Ringelblumen, Hemikordaten und Chordaten weisen entweder ruhende oder diapausierte Formen auf.

Einige Schwämme produzieren Resistenz-Gemmules, die ihnen helfen, die volle Population wiederherzustellen, sobald die günstigen Bedingungen wiederhergestellt sind. Bestimmte Arten von Nesseltieren produzieren Eigelb oder "schlafende" Sex-Eier, die Wochen bis Monate dauern können.

Insekten können in jedem ihrer Stadien (Eier, Larven, Puppen oder Erwachsene) in die Diapause eintreten, abhängig von der Art und dem Lebensraum, den sie einnehmen. Myriapoden können sich in kleinen Gewächshäusern am Boden wickeln und als erwachsene Organismen Überschwemmungen widerstehen.

Bei Mollusken wurde auch beobachtet, dass Muscheln und Prosobranchen in den Ruhezustand übergehen, indem sie ihre Klappen verschließen oder ihre Schalen öffnen. Muscheln können mehrere Monate dauern und auf diese Weise im Sediment vergraben werden.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass Ruhezeiten bei Arten von wirbellosen Land-, Halbtrestr- oder Süßwassertieren weitaus häufiger auftreten als bei Meerestieren, möglicherweise aufgrund der relativen Stabilität dieser Umgebungen in Bezug auf terrestrische.

Ruhe bei Wirbeltieren

Bei Wirbeltieren sind die bekanntesten Fälle von Ruhephasen die des Winterschlafes bei Säugetieren wie Ursiden und Nagetieren sowie bei Vögeln.

In letzter Zeit hat sich jedoch viel Forschung auf die Ruhezeit von Tumorzellpopulationen von Krebspatienten konzentriert, was eng mit der Entwicklung von Metastasen zusammenhängt.

Wie bei anderen Tieren und Pflanzen tritt bei Säugetieren die Ruhephase als adaptiver Mechanismus auf, um Perioden mit hohem Energiebedarf, aber geringer Energieverfügbarkeit in der Umwelt zu bewältigen.

Es hat mit physiologischen, morphologischen und Verhaltensänderungen zu tun, die es dem Tier ermöglichen, unter ungünstigen Bedingungen zu überleben.

Winterschlaf

Der Beginn einer Winterschlafzeit ist gekennzeichnet durch lange "Verschiebungen" der Erstarrung, während derer die Stoffwechselraten zunehmend abnehmen und die Körpertemperatur nur wenige Grad über der Raumtemperatur bleibt.

Diese "Lethargie" ist mit Momenten intensiver Stoffwechselaktivität durchsetzt, die es schaffen, die Körpertemperatur zu erhöhen, bevor sie zur Lethargie zurückkehren. Während dieser Zeit sind alle Körperfunktionen reduziert: Herzfrequenz, Atmung, Nierenfunktion usw.

Saisonale Veränderungen bereiten das Tier auf den Winterschlaf vor. Die Herstellung auf physiologischer Ebene wird wahrscheinlich erreicht, indem die Steady-State-Spiegel vieler Proteine ​​verändert werden, die bestimmte Funktionen zur Erhöhung oder Verringerung der Häufigkeit einiger mRNAs und ihrer entsprechenden Proteine ​​erfüllen.

Der Eintritt und Austritt von Erstarrung hängt eher mit reversiblen und schnellen Stoffwechselschaltern zusammen, die schneller wirken als Änderungen in der Kontrolle der Genexpression, Transkription, Translation oder Stabilität von Produkten.

In Pflanzen

Die bekanntesten Fälle von Ruhe in Pflanzen entsprechen der Ruhe von Samen, Knollen und Knospen, die für Pflanzen charakteristisch sind, die der Saisonalität unterliegen.

Im Gegensatz zur Ruhephase bei Tieren treten Pflanzen aufgrund der Temperatur, der Länge der Photoperiode, der Lichtqualität, der Temperatur während der Hell- und Dunkelperioden, der Ernährungsbedingungen und der Wasserverfügbarkeit in die Ruhephase ein. Es wird als "erbliche" Eigenschaft angesehen, da es auch genetisch bestimmt ist.

Ruhe in den Knospen

Dieses Phänomen tritt bei vielen Bäumen auf und umfasst den jährlichen Verlust und die Erneuerung von Blättern. Bäume ohne Blätter sollen im Winter ruhend oder ruhend sein.

Die durch die Kataphile geschützten Endknospen sind diejenigen, aus denen später die neuen Blätter und Blattprimordien hervorgehen.

Baumknospen im Winter (Quelle: pixabay.com)

Diese Knospen bilden sich etwa zwei Monate, bevor das aktive Wachstum aufhört und die Blätter verloren gehen. Im Gegensatz zu Tieren werden in Pflanzen die Photosynthese, die Atmung, die Transpiration und andere physiologische Aktivitäten das ganze Jahr über fortgesetzt. Das einzige, was wirklich aufhört, ist das Wachstum.

Die Wellenlängen des Lichts (rot und weit rot) scheinen eine sehr wichtige Rolle bei der Herstellung und dem Abbau der Ruhe in den Knospen sowie bei der Akkumulation des Hormons Abscisinsäure (ABA) zu spielen.

Ruhe in Samen

Samenruhe ist bei Wildpflanzen sehr häufig, da sie Naturkatastrophen überleben, den Wettbewerb zwischen Individuen derselben Art verringern oder die Keimung in der falschen Jahreszeit verhindern können.

In Samen wird dieser Prozess durch die Regulation der genetischen Expression, der enzymatischen Aktivität und der Akkumulation von Wachstumsregulatoren gesteuert, wobei ABA eine grundlegende Rolle spielt. Dieses Hormon reichert sich in den Samen an und wird vermutlich eher vom Endosperm und vom Embryo als von der Pflanze, aus der der Samen stammt, synthetisiert.

Während der Ruhephase sind die Samen gegen lange Austrocknungsperioden resistent. Es wurde festgestellt, dass LATE-EMBRYOGENESIS ABUNDANT (LEA) -Proteine ​​während Austrocknungsperioden als Schutz für andere notwendige Proteine ​​zu wirken scheinen.

Dorly Kreuzkümmel, Cuminum cyminum (Quelle: pixabay.com/)

In den Knollen gibt es auch Ruhe. Die Meristeme dieser Strukturen werden in der G1-Phase des Zellzyklus vor der DNA-Synthese angehalten. Die Freisetzung dieses Arrestes hängt von vielen Cyclin-abhängigen Kinasen und ihren nachgeschalteten Zielen ab.

ABA und Ethylen werden für den Beginn der Ruhephase in Knollen benötigt, aber nur AVA ist erforderlich, um die Ruhephase aufrechtzuerhalten. In diesem Zustand weisen die Knollen geringe Mengen an Auxin und Cytokinin auf, von denen angenommen wird, dass sie an ihrem Abbau und der anschließenden Keimung beteiligt sind.

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