Plantefysiologi

Den plantefysiologi er videnskaben af livsprocesser ( fysiologi ) af planten . Fotosyntese er en central proces efterfulgt af dannelsen af ​​andre stoffer (fra glukose til polysaccharider til lipider , proteiner og nukleinsyrer ). Derudover undersøges vækstprocesser, differentiering af organer, reaktioner på miljømæssige stimuli, stoftransport og kommunikation mellem celler, væv og organer.

Underområder

Den Strasburg lærebog om plante videnskaber skelner fem delområder af fysiologi, som ofte overlapper hinanden:

historie

Antikken til det 18. århundrede

De tidligste observationer af plantens fysiologi er kommet ned til os fra oldtiden . Aristoteles 'botaniske skrifter , hvis zoologiske arbejde var afgørende i 1800 år, er gået tabt. Imidlertid blev hans elev Theophrast (371-285 f.Kr.) bevaret om årsagerne til plantevækst , hvor klimaets indvirkning og jordens natur på vækst er beskrevet, og også bladets bevægelser af mimosa og tamarind er vist.

Stephen Hales

Aristoteles antog, at planten tager sin mad fra jorden, og at dette er perfekt, da i modsætning til dyr og mennesker udskilles ingen ekskrementer. Disse og andre synspunkter fra Aristoteles og Theophrastus blev kun videregivet i meget lang tid. Det var først i 1671, at Marcello Malpighi underkastede Aristoteles undervisning en undersøgelse, hvorved han kom til resultatet baseret på eksperimenter, at næringssaften i bladene behandles ("koges ud") ved hjælp af sollys og først da kan den forårsage vækst. Fysikeren Edme Mariotte (1679) bidrog anden vigtig tanke ved at betragte saft tryk, som kan observeres , for eksempel når mælk sap strømmer ud , som den fysiske årsag til vækst. Stephen Hales , en elev af Isaac Newton , med sine Vegetable Staticks (1727, tysk: Statick der Gewächse , 1748) kan betragtes som den egentlige grundlægger af eksperimentel plantefysiologi . Han var den første til at gennemføre systematiske tests af planternes vandbalance og fordampning ( transpiration ) og sagde, at det ikke er safttrykket, der stammer fra rødderne, men transpirationen af ​​bladene, der hovedsagelig forårsager saftstrømningen.

Jan Ingenhousz

Yderligere fremskridt inden for dette område var kun mulige efter at Joseph Priestley og Antoine Laurent de Lavoisier opdagede i 1770'erne , at luften indeholder ilt (" levende luft ") og "kulsyre" ( kuldioxid ), og at sidstnævnte består af kulstof og ilt. Priestley havde bemærket, at et brændende stearinlys i et lukket kar gjorde luften uegnet til at trække vejret, og at en indbragt plante gjorde det igen egnet til åndedræt og til brænding. Dette står i modsætning til det eksperimentelle postulat fra Carl Wilhelm Scheele om, at planter forringer luften. Lægen Jan Ingenhousz var i stand til at løse denne modsigelse i 1779: Det er ikke plantens vækst, men dens grønne blade, der genererer ilt og ikke i mørke, men kun i lyset. Ingenhousz havde således belyst forbindelsen mellem fotosyntese og respiration på niveauet med gasudveksling. I en anden publikation i 1796 erklærede han, at planten tager kulstof fra det kuldioxid, det har absorberet som mad, og "udånder" iltet.

19. og 20. århundrede

I begyndelsen af ​​det 19. århundrede blev Ingenhousz efterfulgt af Nicolas-Théodore de Saussure med undersøgelser, der primært fokuserede på kvantitative, dvs. målbare forhold. Han fandt ud af, at stigningen i plantens tørstof er højere end absorptionen af ​​kulstof fra luften og konkluderede ud fra dette, at komponenter i vandet også er bundet. (Ifølge nuværende viden kommer selve vandet, der danner kulhydrater med kulstof .) I modsætning hertil kommer kun en lille del af tørstoffet fra jorden. Dette er stadig nødvendigt, fordi planter ikke kan vokse normalt i destilleret vand. Og de Saussure demonstrerede også, at planter ikke kan bruge kvælstof i luften, men er nødt til at absorbere det fra jorden.

Mange nye opdagelser blev foretaget af Henri Dutrochet i det tidlige 19. århundrede . Dette inkluderer hans undersøgelser af vigtigheden af osmose og funktionen af stomata på undersiden af ​​bladene. Han viste, at det intercellulære rum i nogle plantevæv er permeabelt for luft, og at der i damroser sker en udveksling af gas fra stomata til rødderne (hvorved stomataen her undtagelsesvis sidder på oversiden af ​​de flydende blade). Han skelnede også mellem den osmose-inducerede strøm af juice, som Mariotte havde undersøgt, og opstigningen af ​​saften undersøgt af Hales. Han gjorde det også klart, at plasmastrømmen inden i cellerne ikke har noget at gøre med opstigningen af ​​saften.

Indtil midten af ​​det 19. århundrede blev disse eksperimentelle undersøgelser i vid udstrækning modvirket af spekulative forestillinger, ifølge hvilke livsprocesser er baseret på en ”livskraft” ( vitalisme ), og at de levende kun kan komme ud af de levende. Dette omfattede humusteorien, der går tilbage til Aristoteles , som især var repræsenteret af Albrecht Thaer og postulerede, at planten lever af humus . Sådanne ideer forblev fremherskende i årtier på trods af forskning fra de Saussure og andre. Vendepunktet bragte et arbejde af Justus von Liebig (1840), hvor han formulerede en mineralteori og understøttede dette ved hjælp af mineralsk gødning i landbrugseksperimenter. Liebig antog imidlertid fejlagtigt, at planten tager kvælstof fra atmosfæren, hvilket Jean-Baptiste Boussingault (1843/44) tilbageviste. Efter at han havde bemærket, at planter vokser særligt godt på plots, der var blevet bearbejdet med bælgplanter året før , viste Boussingault, at disse (i modsætning til korn) kan assimilere atmosfærisk kvælstof. Det var først i 1888, at det blev klart, at dette var en præstation af bakterier i bælgplanterødderne.

Julius Sachs

Den vigtigste plantefysiolog i anden halvdel af det 19. århundrede var Julius Sachs . Han introducerede hydroponics for at studere røddernes funktion og for at bestemme, hvilke kemiske grundstoffer der er nødvendige for plantevækst i rodrummet. Han opdagede, at vandet og næringsstofferne absorberes gennem de fine rodhår . Han identificerede også stivelse som et produkt af fotosyntese og fandt ud af, at den ophobes i kloroplasterne i løbet af dagen (i lyset) og nedbrydes igen om natten (i mørke). Når stivelsesfrø spirer, undersøgte han nedbrydningen af ​​stivelse, og han viste, at beskyttelsesceller og rodspidser indeholder stivelse, selvom det er forsvundet i andre dele af planten. Hans lærebøger om botanik og plantefysiologi blev meget vigtige, også som engelske oversættelser.

Wilhelm Pfeffer

I slutningen af ​​det 19. århundrede flyttede plantefysiologernes interesse i stigende grad til celleniveauet, hovedsageligt takket være arbejdet fra Wilhelm Pfeffers , der henviste til og fra protoplasten , det indre af plantecellen (uden cellevæggen ), som planten "elementær organisme" og ønskede at udforske fysiologi fra dens dele. Samtidig blev den tidligere eneste beskrivende og sammenlignende morfologi delvist omdannet til en ” kausal morfologi”, der eksperimentelt ledte efter årsagerne til plantedannelse. Her blev Karl von Goebel den vigtigste repræsentant. Ligeledes i anatomien , undersøgelsen af ​​vævet, kom årsagsspørgsmål frem, især af Gottlieb Haberlandt .

I den retning, som Pfeffer startede, oplevede forskning i plantefysiologi et enormt opsving i det 20. århundrede; antallet af publikationer, der vises hvert år, ganget. I forbindelse med de nye begreber kvantefysik opstod der i 1930'erne en diskussion om mulige grænser for kausal forklaring af livsprocesser, som især blev indledt af de teoretiske fysikere Pascual Jordan og Niels Bohr . Jordan formulerede en forstærkerteori om organismer , ifølge hvilken elektroners uforudsigelige opførsel , som forekommer i kvantefysikeksperimenter, forårsager en ubestemmelighed af makrofysiske begivenheder og dermed af livsprocesser i celler som i en forstærker . Bohr anvendte det princip om komplementaritet, han etablerede, på biologi med lignende konsekvenser . Erwin Bünning og Erwin Schrödinger var især imod dette. Med fremskridtene inden for biokemi og etableringen af molekylærbiologi i 1950'erne mistede disse spekulationer deres sandsynlighed. Den afgørende faktor var ikke teoretiske overvejelser eller nye begreber, men talrige nye eksperimentelle teknikker.

Se også

litteratur

Weblinks

Wiktionary: Plantefysiologi  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

  1. ^ Joachim W. Kadereit, Christian Körner, Benedikt Kost, Uwe Sonnewald: Strasburger Textbook of Plant Sciences . 37. udgave, Springer Spectrum, Berlin / Heidelberg 2014, s.334.
  2. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 5-7.
  3. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 80-84.
  4. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 84-86.
  5. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 86f.
  6. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 87-89.
  7. Se Ilse Jahn (red.): Biologihistorie . 3. udgave, Nikol specialudgave, Hamburg 2004, s. 319f.
  8. ^ Karl Mägdefrau: Historie om botanik . Gustav Fischer, Stuttgart 1973. s. 206-211.
  9. Se Ilse Jahn (red.): Biologihistorie . 3. udgave, Nikol specialudgave, Hamborg 2004, s. 499–501.
  10. Se Ilse Jahn (red.): Biologihistorie . 3. udgave, Nikol specialudgave, Hamborg 2004, s. 502–508.