Orientierung beim Pflanzenwachstum – Woher wissen Pflanzen, wo oben ist?

Wenn Sie Samen aussäen oder Blumenzwiebeln pflanzen, fragen Sie sich dann manchmal, woher Pflanzen wissen, in welche Richtung sie wachsen müssen? Das ist etwas, das wir meistens als selbstverständlich ansehen, aber wenn man darüber nachdenkt, muss man sich doch wundern. Der Samen oder die Zwiebel ist in dunkler Erde vergraben, und doch weiß er irgendwie, dass er Wurzeln nach unten und Stängel nach oben schicken muss. Die Wissenschaft kann erklären, wie sie das machen.

Ausrichtung des Pflanzenwachstums

Die Frage nach der Ausrichtung des Pflanzenwachstums beschäftigt Wissenschaftler und Gärtner seit mindestens einigen hundert Jahren. Im 19. Jahrhundert stellten Forscher die Hypothese auf, dass die Stängel und Blätter zum Licht hin wachsen und die Wurzeln zum Wasser hin.

Um diese Idee zu überprüfen, stellten sie eine Lampe unter eine Pflanze und bedeckten die Erde mit Wasser. Die Pflanzen richteten sich neu aus und wuchsen dennoch mit den Wurzeln nach unten in Richtung Licht und den Stängeln nach oben in Richtung Wasser. Sobald die Keimlinge aus der Erde sprießen, können sie in Richtung einer Lichtquelle wachsen. Dies wird als Phototropismus bezeichnet, erklärt jedoch nicht, wie der Samen oder die Zwiebel in der Erde weiß, in welche Richtung er wachsen muss.

Vor etwa 200 Jahren versuchte Thomas Knight zu überprüfen, ob die Schwerkraft eine Rolle spielt. Er befestigte Sämlinge an einer Holzscheibe und drehte diese so schnell, dass die Schwerkraft simuliert wurde. Tatsächlich wuchsen die Wurzeln nach außen, in Richtung der simulierten Schwerkraft, während die Stängel und Blätter zur Mitte des Kreises zeigten.

Woher wissen Pflanzen, wo oben ist?

Die Ausrichtung des Pflanzenwachstums hängt mit der Schwerkraft zusammen, aber woher wissen sie das? Wir haben kleine Steine in der Ohrhöhle, die sich als Reaktion auf die Schwerkraft bewegen und uns helfen, oben von unten zu unterscheiden, aber Pflanzen haben keine Ohren, es sei denn, es handelt sich natürlich um Mais (LOL).

Es gibt keine eindeutige Antwort darauf, wie Pflanzen die Schwerkraft wahrnehmen, aber es gibt eine plausible Erklärung. An den Wurzelspitzen befinden sich spezielle Zellen, die Statolithen enthalten. Das sind kleine, kugelförmige Strukturen. Sie verhalten sich möglicherweise wie Murmeln in einem Glas, die sich entsprechend der Ausrichtung der Pflanze zur Schwerkraft bewegen.

Wenn sich die Statolithen entsprechend dieser Kraft ausrichten, senden die spezialisierten Zellen, die sie enthalten, wahrscheinlich Signale an andere Zellen. Diese erfahren so, wo oben und unten ist und in welche Richtung sie wachsen müssen. Um diese Theorie zu beweisen, wurden Pflanzen im Weltraum gezüchtet, wo es praktisch keine Schwerkraft gibt. Die Sämlinge wuchsen in alle Richtungen, was beweist, dass sie ohne Schwerkraft nicht erkennen konnten, wo oben und unten ist.

Sie können dies sogar selbst ausprobieren. Wenn Sie beispielsweise das nächste Mal Blumenzwiebeln pflanzen und dazu aufgefordert werden, die spitze Seite nach oben zu richten, legen Sie eine davon seitlich. Sie werden feststellen, dass die Blumenzwiebeln trotzdem sprießen, da die Natur offenbar immer einen Weg findet.