NASTIAS: TYPEN, EIGENSCHAFTEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die nasties , nastismos oder Nastie sind eine Form von Bewegung von Pflanzen aus der Wahrnehmung eines äußeren Reizes in einer Weise führt, wo aber die Richtung der resultierenden Bewegung ist unabhängig von der wahrgenommenen Reizes. Sie kommen in nahezu allen Pflanzenorganen vor: Blättern, Stielen und Zweigen, Blüten, Ranken und Wurzeln.

Zu den Mechanismen, die Pflanzen an die sie umgebende Umgebung anpassen müssen, gehören einige Formen von Bewegungen, die reversibel oder irreversibel aus der Wahrnehmung von Licht, Wärme, Wärme, Chemie, Wasser, taktilen Gravitationsreizen und dem Produkt von Wunden resultieren, die von Pflanzenfressern verursacht werden. unter anderem beim Füttern.

Fleischfressende Pflanze Drosera rotundifolia (Quelle: pixabay.com/)

Bewegung in Pflanzen wird traditionell in zwei Arten eingeteilt: Tropismen und Nastien. Tropismen werden im Gegensatz zu Nastien funktional als Bewegungen oder Wachstumsreaktionen pflanzlicher Organe auf physische Reize definiert und stehen in direktem Zusammenhang mit der Richtung, in der sie wahrgenommen werden.

Sowohl Nastien als auch Tropismen können das Ergebnis von Bewegungen aufgrund von Wachstum oder Turgorveränderungen in den Zellen des sich bewegenden Organs sein, so dass einige Bewegungen als reversibel und andere als irreversibel angesehen werden können.

Charles Darwin beschrieb in seiner Arbeit von 1881 - Die Kraft der Bewegung in Pflanzen - Pflanzenbewegungen, die aus Umweltveränderungen resultieren, insbesondere solchen, die mit tropischen Reaktionen zusammenhängen. Die diesen Bewegungen zugrunde liegenden Mechanismen wurden jedoch seitdem von verschiedenen Autoren bis heute beschrieben.

Typen

Eine Pflanze kann eine große Vielfalt von Reizen empfangen, für die sie eine große Vielfalt von Reaktionen auslösen kann. Die Klassifizierung der verschiedenen nastischen Bewegungen erfolgte hauptsächlich auf der Grundlage der Art der Reize, die wissenschaftliche Beschreibung der Reaktionsmechanismen weist jedoch viele Unklarheiten auf.

Zu den bekanntesten Arten von Nastien gehören:

• Nictinastia : Wenn sich die Blätter einiger Arten von Hülsenfrüchten tagsüber vollständig ausdehnen und nachts falten oder schließen.
• Thigmonastie / Seismonastie : Bewegungen, die aus Reizen durch direkten physischen Kontakt in bestimmten Organen einiger Arten resultieren.
• Thermonastie : reversible Bewegungen in Abhängigkeit von thermischen Schwankungen.
• Photonastie : Es wird als eine spezielle Art von Phototropismus angesehen. Die Blätter einiger Arten können unter Bedingungen hoher Lichtintensität parallel zum Lichteinfall angeordnet werden.
• Epinastie und Hyponastie : Dies sind Blattbewegungen , die einige Arten angesichts extremer Luftfeuchtigkeit in den Wurzeln oder hoher Salzkonzentrationen im Boden haben. Epinastie hat mit übertriebenem Wachstum der adaxialen Region zu tun, während Hyponastie sich auf das Wachstum der abaxialen Region der Blattspreite bezieht.
• Hydronastie : Bewegung bestimmter Pflanzenorgane, die von Wasserreizen abhängt.
• Chemionastie : Bewegungsreaktion in Bezug auf Konzentrationsgradienten einiger chemischer Substanzen. Einige Autoren beziehen sich eher auf interne Bewegungen und Signalwege.
• Gravinastia / Geonastia : reversible zeitliche Bewegung einiger Pflanzen als Reaktion auf Gravitationsreize.

Funktionen und Beispiele

Viele der nastischen Bewegungen hängen von der Existenz eines bestimmten Organs ab: des Pulvínulo. Pulvinula sind spezialisierte motorische Organe, die sich an der Basis der Blattstiele einfacher Blätter sowie Blattstiele und Blättchen in zusammengesetzten Blättern befinden.

Anatomisch gesehen bestehen sie aus einem zentralen Zylinder, der von Collenchymschichten umgeben ist, und einer motorischen kortikalen Zone mit Parenchymzellen, die für Änderungen in Größe und Form anfällig sind.

Zellen der pulvinulären Kortikalis, die sich in Größe und Form ändern, werden als Motorzellen bezeichnet, darunter die Extensor- und Flexor-Motorzellen. Normalerweise hängt die Bewegung dieser von Turgoränderungen aufgrund des Eintritts und / oder Austritts von Wasser aus dem Protoplasten ab.

Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung der Nastien, deren Fälle als klassische Beispiele angesehen werden könnten.

Nictinastien oder "Schlafbewegungen" von Pflanzen

Sie wurden ursprünglich in Mimosa pudica entdeckt und sind in Hülsenfrüchten sehr häufig. Sie haben mit der "rhythmischen" Bewegung der Blätter zu tun, die sich nachts schließen und sich tagsüber vollständig ausdehnen. Die am meisten untersuchten waren Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia und Phaseolus coccineus.

Das Phänomen ist bei Pflanzen bekannt und hat vermutlich adaptive Gründe: Durch die Ausdehnung der Blattspreiten während des Tages kann während der Sonneneinstrahlung ein Maximum an Lichtenergie eingefangen werden, während durch den nächtlichen Verschluss ein Kalorienverlust vermieden werden soll wichtig.

Wenn sich die Blätter ausdehnen, befinden sich die Pulvinula in einer horizontalen Position (tagaktiv) und wenn sie geschlossen sind, haben sie eine "U" -Form (nachtaktiv) oder dies hängt mit einer Zunahme des Turgors in den Extensorzellen während des Öffnens und einer Zunahme von zusammen Turgor in Beugerzellen während des Verschlusses.

Grafische Beschreibung der niktinastischen Bewegung (Charles Darwin, LL.D., FRS, unterstützt von Francis Darwin, über Wikimedia Commons)

Solche Turgoränderungen treten aufgrund der Bewegung von Wasser auf, die von der intrazellulären Bewegung von Ionen wie K + und Cl-, Malat und anderen Anionen abhängt.

K + gelangt in die Motorzellen durch eine Erhöhung der negativen Ladung auf der Innenseite der zytoplasmatischen Membran, die durch die Wirkung von ATPasen erreicht wird, die für das Austreiben von Protonen aus dem Zytoplasma verantwortlich sind.

Der Verlust des Turgors tritt aufgrund der Inaktivierung der Protonenpumpe auf, die die Membran depolarisiert und die Kaliumkanäle aktiviert, wodurch der Austritt dieses Ions zum Apoplasten gefördert wird.

Diese Bewegungen hängen von der Wirkung von Photorezeptoren ab, die aus Phytochromen bestehen, da Experimente gezeigt haben, dass eine verlängerte Strahlung die Blattöffnung stimuliert.

Die niktinastische Bewegung hat eine gewisse „Rhythmizität“, da Pflanzen, die einer permanenten Dunkelheit ausgesetzt sind, diese Bewegungen alle 24 Stunden zeigen. Daher muss eine Art „biologische Uhr“ an der Regulierung der Turgorveränderungen in den Pulvinul-Motorzellen beteiligt sein.

Thigmonastien oder Berührungsbewegungen

Eine der beliebtesten tigmonastischen Reaktionen in der Literatur ist die der fleischfressenden Pflanze Dionaea muscipula oder "Venusfliegenfalle", bei der die Insekten in ihren schwenkbaren zweilappigen Blättern gefangen sind.

Wenn ein Insekt in Richtung der ventralen Oberfläche des Blattes klettert und auf drei empfindliche Haare trifft, die die motorische Reaktion auslösen, werden interzelluläre elektrische Signale erzeugt und initiieren eine unterschiedliche Dehnung der Zellen jedes Blattlappens, was zum Schließen des Blattes führt "Cheat" in weniger als einer Sekunde.

Dinoaea muscipula, Venusfliegenfalle (Venusfliegenfalle) (Quelle: pixabay.com/)

Fleischfresser geben D. muscipula genügend Stickstoff, um zu überleben, so dass sich diese Pflanzen problemlos in Böden ansiedeln können, die arm an diesem Mineral sind. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Bewegung sehr spezifisch ist, was bedeutet, dass Reize wie Regentropfen oder starke Winde das Schließen der Lappen nicht auslösen.

Eine andere fleischfressende Pflanze, Drosera rotundifolia, hat Hunderte von schleimigen Tentakeln auf der Oberfläche ihrer modifizierten Blätter, was die Aufmerksamkeit von Hunderten potenzieller Beute auf sich zieht, die im Schleim der "Tentakel" gefangen sind.

Die sensorischen Tentakel erkennen die Anwesenheit der Beute und die angrenzenden Tentakel beugen sich zu der stimulierten und bilden eine becherförmige Falle, die das Insekt im Inneren einfängt.

Es wird angenommen, dass ein unterschiedliches Wachstum auftritt, das durch Änderungen der Auxinspiegel gesteuert wird, da die Zugabe von exogenen Auxinen den Verschluss der Blätter auslöst, und durch Zugabe von Transportblockern desselben Hormons wird die Bewegung gehemmt.

Mimosa pudica ist auch der Protagonist der am besten beschriebenen tigmonastischen Bewegungen. Die Berührung eines seiner Blättchen fördert den sofortigen Verschluss seiner zusammengesetzten Blätter.

Es wird angenommen, dass diese Reaktion auf taktile Reize dazu dienen kann, mögliche Raubtiere abzuschrecken oder als Abwehrmechanismus, der die Freilegung ihrer Abwehrstacheln ermöglicht.

Das Falten der Blätter hängt von Veränderungen im Turgor ab. Die Pulvinula verlieren in diesem Fall den Turgor, insbesondere dehnen sich die Flexorzellen als Reaktion auf den Volumenverlust der Extensorzellen.

Mimosa pudica oder die "empfindliche Pflanze" (Quelle: pixabay.com/)

Die Volumenänderung erfolgt durch eine Abgabe von Saccharose im Phloem, die den osmotischen Transport von Wasser und den passiven Transport von Kalium- und Chlorionen erzwingt.

Dank der Beteiligung von Protonenpumpen an der Membran (ATPasen) wird bei dieser Bewegung auch ein elektrochemischer Gradient erzeugt. Beteiligt sind unter anderem Wachstumsfaktoren, Zytoskelett- und Aktinfilamente.

Thermonastien

Es wurde in Krokusblüten und Tulpen detailliert beschrieben. Es tritt aufgrund eines unterschiedlichen Wachstums auf den gegenüberliegenden Seiten der Blütenblätter auf, die auf den thermischen Reiz reagieren, und nicht aufgrund von Änderungen des Turgors. Der Unterschied in der Reaktion tritt auf, da die beiden Seiten des Organs bei sehr unterschiedlichen Temperaturen ein optimales Wachstum aufweisen.

Krokusblüten (Quelle: pixabay.com/)

Während dieser Bewegung treten keine signifikanten Änderungen der osmotischen, pH- oder Permeabilitätswerte der Protoplasten auf. Es wurde auch ein signifikanter Anstieg des intrazellulären CO2 beobachtet, was der Faktor zu sein scheint, der das Gewebe für Temperaturänderungen sensibilisiert.

Geschlossene Tulpen (Quelle: pixabay.com/)

Diese Bewegung ist unabhängig von der Lichtintensität und streng abhängig vom Temperaturanstieg. Die Konvention zwischen verschiedenen Autoren ist, dass die thermische Variation zwischen 0,2 ° C und 0,5 ° C liegen muss, um eine Bewegung der Blüten zu beobachten. Ein Temperaturabfall in der gleichen Größenordnung bewirkt das Schließen.

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