Die Augen der Bäume

Alles andere was zu Bonsai passt.
Antworten
Benutzeravatar
ania
Beiträge: 669
Registriert: 27.11.2017, 09:04

Die Augen der Bäume

Beitrag von ania »

Angeregt durch eine etwas ausgeartete Diskussion
( viewtopic.php?f=8&t=51093 ) habe ich folgendes recherchiert.

Was sieht ein Baum?

Er hat ja keine Augen. Sieht er überhaupt was, und wenn ja, was?

Pflanzen haben verschiedene Photorezeptoren, mit denen sie Farben sehr differenziert wahrnehmen. Vor allem im roten, blauen und UV-Bereich.

Den kennen wir doch!

Der bekannteste Rezeptor ist Chlorophyll. Wir kennen ihn eher als Energie- und Baustofflieferant. Manche der erzeugten Zucker dienen aber auch als Signalstoffe und aktivieren andere Prozesse. Dieses Signal ist abhängig von der Lichtintensität und funktioniert natürlich nur bei aktiver Photosynthese. Chlorophyll hat zwei Bereiche in denen es die meisten Photonen absorbiert und verwertet: Rot und Blau. Grüne Photonen werden nur reflektiert oder zischen durch, deshalb sehen Blätter grün aus.

Es gibt aber noch weitere Rezeptoren, die, ohne auf Photosynthese angewiesen zu sein, Licht schon bei sehr kleinen Intensitäten registrieren.

Der Baum sieht rot

Phytochrome sind Pigmente, die für den roten und "dunkelroten" Bereich zuständig sind. Mit "dunkelrot" (englisch: far red) sei hier Licht mit einer Wellenlänge von 730nm gemeint. Das ist eine Farbe ganz am Rand des für Menschen sichtbaren Spektrums, fast schon infrarot.

Kippschalter
Man kann sich ein Phytochrom vorstellen wie einen Schalter. Produziert werden sie in der Nullstellung, Pr genannt (P für Phytochrom, r für rot/red). Trifft nun rotes Licht auf so einen Schalter, kippt er in die aktive Stellung, Pfr genannt.
Pfr reagiert kaum noch auf rotes Licht. Er lässt sich aber von "dunkelrot" ausschalten. Nach längerer Zeit im Dunkeln deaktiviert sich Pfr auch selbst.

In der aktiven Pfr-Stellung kann der Schalter Prozesse aktivieren oder steuern, wie Keimung, Ergrünen und Wachstum des Keimlings, Entfaltung der Blätter, Chlorophyllerzeugung, Blütenbildung u.a.

Viele Samen kann man zum Keimen bringen, indem man sie kurz mit Rot bestrahlt. Pr wird zu Pfr, die Keimung läuft an, selbst wenn es danach dunkel bleibt.
Man kann den Samen foppen und gleich darauf mit "dunkelrot" bestrahlen. Pfr wird wieder zu Pr, die Keimung setzt aus.

Was juckt es den Baum, mit welcher Schattierung von Rot er angeleuchtet wird?

Wir erinnern uns: Chlorophyll absorbiert das meiste Licht im roten und blauen Bereich. Nicht jedoch "dunkelrot"! Blätter sind also nicht nur grün, sie sind auch "dunkelrot", und andere Pflanzen können das sehen.
Einfallendes Sonnenlicht enthält beide Farben, und so stellt sich immer anteilmäßig ein Gleichgewicht zwischen Pr und Pfr ein. Wenn der rote Anteil sinkt und relativ dazu der "dunkelrote" hoch ist, weiß eine Pflanze, dass um sie herum Konkurrenten wachsen, welche ihr das rote Licht für Photosynthese streitig machen. Sie wird entsprechend reagieren, zum Beispiel stärker in die Höhe wachsen.

Man kann eine Pflanze foppen, indem man sie bei ansonsten optimalen Lichtbedingungen zusätzlich(!) mit "Dunkelrot" bestrahlt. Das Gleichgewicht zwischen Pr und Pfr verschiebt sich, die Pflanze schießt in die Höhe, weil sie glaubt von dichtem Blattwerk umgeben zu sein. Optische Täuschung für die Pflanze.

Blau bis UV-A

Für diesen Bereich gibt es zwei verschiedene Rezeptoren, die beide etwa denselben Farbbereich abdecken, jedoch andere Funktionen haben.

Cryptochrome steuern das Ergrünen des Keimlings, Blütenbildung, Stammwachstum u.a.
Manche Funktionen überschneiden sich mit den rot-aktivierten vom Phytochrom. Sicher ist sicher.

Phototrophin, im selben Farbbereich, ist im Alleingang dafür verantwortlich, dass sich Blätter und Triebe zum Licht ausrichten. Außerdem spielt es eine Rolle beim Öffnen der Spaltöffnungen, Verschiebungen der Chloroplasten innerhalb der Blattzellen (für optimale Lichtausbeute bzw. Schutz vor zu viel Licht) und in der Entwicklung der Blätter.

UV-B macht Stress

UVR8 ist ein Rezeptor im UV-B Bereich. UV-B ist für ungeschützte Zellen eine zerstörerische Strahlung. UVR8 löst eine Stressreaktion aus. Er aktiviert die Herstellung von Flavonoiden und Anthocyaninen, Farbstoffen die die Pflanze vor UV-Schäden schützen.

Der Baum schaut auf die Uhr

Pflanzen haben eine innere Uhr, die ungefähr im 24-Stunden-Rhythmus umläuft. Sie läuft selbst dann weiter, wenn man die Pflanze unter konstanten Bedingungen (Licht, Temperatur) hält.
Wie funktioniert das? Kompliziert... In Wirklichkeit sind etwa 20 Gene involviert, die einander der Reihe nach ein- und ausschalten, und niemand versteht ganz genau was da läuft. Hier ein stark vereinfachtes Modell fürs Grundverständnis.

Erstmal eine kurze Einführung in die Genetik:
Gene sind Bauanleitungen für Proteine. Proteine können verschiedenste Funktionen haben, auch Gene blockieren oder aktivieren.
Einführung Ende.

Betrachten wir einige der Uhr-Gene: CCA1/LHY und TOC1. Lassen wir uns von den kryptischen Namen nicht einschüchtern.
CCA1/LHY stehen auf, machen Frühstück, lüften die Spaltöffnungen, machen das Chlorophyll startklar, schicken TOC1 schlafen ( = die CCA1/LHY Proteine unterdrücken das TOC1-Gen, damit keine TOC1-Proteine mehr hergestellt werden). Abends wird TOC1 munter, schickt CCA1/LHY ins Bett und eröffnet das Nachtleben.
So ungefähr.

CCA1/LHY werden auch durch Licht aktiviert (über die schon erwähnten Phytochrome und Cryptochrome, also rot und blau), so dass dieser innere Rhythmus mit dem tatsächlichen Tagesrhythmus synchronisiert wird.

Die Uhr-Gene schalten in geregelter zeitlicher Abfolge andere Gene ein. Zum Beispiel klappt der tropische Regenbaum (Samanea saman) immer abends seine Fiederblätter zusammen, und in der Früh stellt er sie wieder auf. Das setzt er auch unter konstanter Helligkeit fort, denn der Vorgang wird von der inneren Uhr gesteuert.

Tageslänge

Wer eine Uhr hat, kann auch die Tageslänge messen. Zum Beispiel so:
Gegen Abend, immer um die gleiche Uhrzeit, aktivieren die Uhr-Gene ein anderes Gen, CO.

Das CO-Protein ist ein Wesen des Lichtes. Im Dunkeln zerfällt es.
Abends, zur Stunde des CO, ist es im Herbst schon dunkel. CO wird zwar aktiviert, aber das Protein zerfällt gleich wieder und tut nichts.

Im Sommer jedoch sind die Tage länger und zur Stunde des CO ist es hell. CO kann nun walten und aktiviert verschiedenste andere Gene. Oder es unterdrückt andere Gene, so dass diese nur bei langen Nächten aktiv werden können, wenn CO außer Gefecht ist.

Bei Gänserauke aktiviert CO die Blütenbildung (Die Gänserauke ist das Lieblings-Versuchskaninchen der Botaniker und Genetiker). Bei Pappel reguliert CO den Wachstumsstopp bei länger werdenden Nächten im Herbst.

Man kann übrigens eine Pappel foppen, indem man sie in langen Herbstnächten je ein paar Minuten lang beleuchtet. Sie behält dann bis in den Winter ihr Laub.
Auch so mancher Baum, der nah an einer Straßenlaterne wächst, kennt dieses Problem.

Jeder Tag gleich?
Mit der Tageslänge haben Pflanzen am Äquator ein Problem. Da sind ja alle Tage gleich lang, CO kann man vergessen. Trotzdem gibt es jährliche Trockenzeiten, auf die sich der Baum vorbereiten will. Genauso jenseits des Polarkreises, wo es den ganzen Sommer lang hell ist.
Diese Pflanzen haben zum Glück andere Anhaltspunkte, sich auf wechselnde Jahreszeiten vorzubereiten, und wir kennen sie schon: Lichtintensität (über Zucker-Signale aus der Photosynthese), Rotanteil, "Dunkelrot"-Anteil und Blauanteil über Phytochrome und Cryptochrome, denn das ist alles vom Sonnenstand abhängig.



Wenn ihr euch also das nächste Mal in rotem Pullover einem Bonsai nähert, denkt dran: Er beobachtet euch!


Literatur:

Franklin et al.
The signal transducing photoreceptors of plants
Int. J. Dev. Biol. (2005) 49: 653 - 664
http://www.ijdb.ehu.es/web/paper.php?doi=051989kf&a=f

Batschauer
Photoreceptors of higher plants
Planta (1998) 206: 479 - 492
https://www.researchgate.net/publicatio ... her_plants

Lüttge, Hertel
Diurnal and annual rhythms in trees
Trees (2009) 23: 683 - 700
https://link.springer.com/article/10.10 ... 009-0324-1

Singh et al.
Photoperiod- and temperature-mediated control of phenology in trees – a molecular perspective
New Phytologist (2017) 213: 511–524
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi ... /nph.14346
Zuletzt geändert von ania am 03.10.2020, 21:27, insgesamt 1-mal geändert.
sauwoidman
Beiträge: 91
Registriert: 02.03.2019, 09:41
Wohnort: Oberösterreich

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von sauwoidman »

Hallo Ania!

Danke für diese interessanten und gut aufbereiteten Infos! *daumen_new* Da sieht man mal wieder wie kompliziert so vermeintlich "einfache" Lebewesen wie Pflanzen doch sind! :shock:

Freut mich, dass es selbst in Zeiten von alternativen Fakten, Halbwissen und gefühlten Wahrheiten immer noch Menschen gibt, die Dinge mit wissenschaftlichem Anspruch hinterfragen! :wink:

MfG Reinhold!
Benutzeravatar
schwarzerkobold
Beiträge: 821
Registriert: 07.04.2018, 22:19

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von schwarzerkobold »

Interessanter Beitrag. Da fällt mir ein Beitrag von Peter Wohlleben ein, der in einer Talkshow von einer Pflanze erzählte, die sich als Schlingpflanze tarnt und sich ihrer Umgebung anpasst, indem sie ihre Blattform und Farbe genau den Blättern über sich anpasst, damit sie nicht gesehen wird. Hat die Umgebung runde Blätter, macht sie auch runde Blätter. Hat sie gefingerte Blätter, macht sie auch gefingerte Blätter. Ein Forscher hat sich in einem Versuch die Frage gestellt: Können Pflanzen sehen und hat nun diese Pflanze zu einer Kunstpflanze mit Phantasieblättern gesetzt und sie hat genau diese Blätter nachgemacht. Bei einer Naturpflanze hätte man vermutet, da dünsten irgendwelche Chemikalien aus oder da laufen genetische Prozesse ab, aber bei einer Kunstpflanze geht das so nicht, das kann sie nur gesehen haben.


Gesendet von iPhone mit Tapatalk
バイバイ baibai
Anja

In jedem Baum wohnt ein Geist und sein Wohlergehen zu beeinträchtigen, belastet die Stätte mit Unglück...aus Asien.
Benutzeravatar
espanna
Freundeskreis
Beiträge: 2192
Registriert: 26.09.2014, 14:03
Wohnort: Bremen

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von espanna »

Hallo Ania,

Danke für den tollen Beitrag, sehr interessant!

Ich meine seit Jahren zu beobachten, dass der unerwünschte „Bewuchs“ in meinen Schalen sich auch tarnt bzw. Sich an den Baum in der Schale anpasst. Bei Nadelbäumen habe ich immer wieder Gras ähnliche Pflanzen aus dem Substrat wachsen, bei Azaleen etwas mit spitz-runden Blättern, bei Fichten etwas Fichten-ähnliches.... ich wollte schon lange damit anfangen es zu fotografieren und dokumentieren, aber bis jetzt habe ich es verpasst.
Kennt ihr das auch, oder bilde ich es mir ein?
Gruß
László

"Wer arbeitet, macht Fehler."
Alfred Krupp
Benutzeravatar
abardo
Freundeskreis
Beiträge: 5562
Registriert: 21.09.2014, 20:35
Wohnort: knapp neben Berlin
Kontaktdaten:

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von abardo »

Tolle Zusammenfassung !
espanna hat geschrieben: 03.10.2020, 23:26 Kennt ihr das auch, oder bilde ich es mir ein?
Ja, das kenne ich auch. Ich vermute dahinter aber kein "Sehen". Es werden die Bedingungen sein. Schatten oder nicht. Das Substrat und entsprechende Pilze darin, Duftstoffe, Giessverhalten usw. Es wächst dann schon eher das in der Schale, was auch bei den grossen Bäumen der jeweiligen Art wachsen würde.

Z.B. wächst unter meinen fruchttragenden Bonsai gerne Gras, was widerum unter den anderen Laubbäumen nicht vorkommt. Unter denen wächst eher Sternmoos. Unter den Nadelbäumen findet sich dann eher blättriges Zeugs, aber kein Grass und kein Sternmoos ...
Grüße, Frank
___________
Es kommt immer anders, wenn man denkt - https://bonsai.zone/flohmarkt
Benutzeravatar
abardo
Freundeskreis
Beiträge: 5562
Registriert: 21.09.2014, 20:35
Wohnort: knapp neben Berlin
Kontaktdaten:

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von abardo »

schwarzerkobold hat geschrieben: 03.10.2020, 21:07 aber bei einer Kunstpflanze geht das so nicht, das kann sie nur gesehen haben.
Als "sehen" kann man das eher nicht bezeichnen. Dazu müsste Licht an einem Punkt gebündelt und dann zentral interpretiert werden.

Aber es wird Bereiche geben, die manche Spektren an Licht abbekommen und manche eben nicht. Somit entsteht ein "Schatten", der bestimmt das Wachstum beeinflussen und dann ähnliche Formen hervorbringen kann.
Grüße, Frank
___________
Es kommt immer anders, wenn man denkt - https://bonsai.zone/flohmarkt
Benutzeravatar
schwarzerkobold
Beiträge: 821
Registriert: 07.04.2018, 22:19

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von schwarzerkobold »

abardo hat geschrieben: 04.10.2020, 08:53
Aber es wird Bereiche geben, die manche Spektren an Licht abbekommen und manche eben nicht. Somit entsteht ein "Schatten", der bestimmt das Wachstum beeinflussen und dann ähnliche Formen hervorbringen kann.
Ja so in etwa stelle ich mir das vor
バイバイ baibai
Anja

In jedem Baum wohnt ein Geist und sein Wohlergehen zu beeinträchtigen, belastet die Stätte mit Unglück...aus Asien.
Benutzeravatar
ania
Beiträge: 669
Registriert: 27.11.2017, 09:04

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von ania »

Freut mich dass mein Beitrag interessierte Leser findet!
schwarzerkobold hat geschrieben: 03.10.2020, 21:07 Beitrag von Peter Wohlleben ein, der in einer Talkshow von einer Pflanze erzählte, die sich als Schlingpflanze tarnt und sich ihrer Umgebung anpasst, indem sie ihre Blattform und Farbe genau den Blättern über sich anpasst, damit sie nicht gesehen wird
Sicher, dass das eine reelle Pflanze ist und nicht eine Art Försterlatein? Ich finde dazu irgendwie nichts konkretes. Es gibt genug Pflanzen mit veränderlichen Blattformen, aber dass sie sich das abschauen kommt mir irgendwie suspekt vor.
abardo hat geschrieben: 04.10.2020, 08:50 Ja, das kenne ich auch. Ich vermute dahinter aber kein "Sehen". Es werden die Bedingungen sein.
Ich glaube auch. Es könnte auch sein dass an ähnlichen Standorten ähnliche Blätter gedeihen, z.B. ledrige oder nadelförmige Blätter an trockenen heißen Standorten.
Hippo
Freundeskreis
Beiträge: 2329
Registriert: 24.08.2019, 11:51
Wohnort: AR Vorderland

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von Hippo »

Salü Ania,

Interessante Aspekte sind in dem Essay aufgeführt. *daumen_new*

Es fehlen nur noch zwei Themenkreise; das Verhalten im Mondzyklus und wie man mit Pflanzen spricht. *lach*

Gruss George
Gute Erfahrungen sind für den Moment, Schlechte fürs Leben
Benutzeravatar
ania
Beiträge: 669
Registriert: 27.11.2017, 09:04

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von ania »

Du kannst mit deinen Pflanzen genauso sprechen wie mit deinen Steinen. Hauptsache in ihrer Landessprache.
Benutzeravatar
Sebastian O
Freundeskreis
Beiträge: 366
Registriert: 14.06.2008, 06:49

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von Sebastian O »

ania hat geschrieben: 04.10.2020, 19:50 Sicher, dass das eine reelle Pflanze ist und nicht eine Art Försterlatein? Ich finde dazu irgendwie nichts konkretes. Es gibt genug Pflanzen mit veränderlichen Blattformen, aber dass sie sich das abschauen kommt mir irgendwie suspekt vor.
Ich denke, diese Pflanze ist gemeint:

Boquila
LG
Sebastian
Benutzeravatar
schwarzerkobold
Beiträge: 821
Registriert: 07.04.2018, 22:19

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von schwarzerkobold »

Um welche Spezies es sich genau handelt, wurde nicht gesagt, aber das könnte passen


Gesendet von iPhone mit Tapatalk
バイバイ baibai
Anja

In jedem Baum wohnt ein Geist und sein Wohlergehen zu beeinträchtigen, belastet die Stätte mit Unglück...aus Asien.
Benutzeravatar
ania
Beiträge: 669
Registriert: 27.11.2017, 09:04

Re: Die Augen der Bäume

Beitrag von ania »

Sebastian O hat geschrieben: 05.10.2020, 10:04 Ich denke, diese Pflanze ist gemeint:

Boquila
Die ist ja cool!
Hab extra noch nachgeschaut ob es kein Aprilscherz war, aber es war vom Mai
Allerdings scheint das, dem Entdecker nach, nichts visuelles zu sein. Da wird gemutmaßt ob flüchtige organische Verbindungen das Blattwachstum der Ranke steuern könnten, oder möglicherweise horizontaler Gentransfer.
Antworten