Du får kendskab til den måde plantens livsfunktioner fungerer på og dermed forståelse for, hvorfor den reagerer som den gør under forskellige forhold. Dette er for at opnå et samlet forståelse for de grundlæggende vækstkrav, som planter har.
Her gennemgår vi fotosyntese, enzymarbejde, respiration og plantehormonernes virkning.
Plantefysiologien (hvordan planterne arbejder) er meget omfattende og her bliver det kun en lille del af den behandlet, nemlig fotosyntesen, åndingen, hormoner og plantebevægelser.
Branchen for indendørsbeplantning er helt afhængig af, at planter ikke kun overlever, men at de også trives i de indendørs miljøer.Derfor skal planterne have mulighed for, at have en fotosyntese, som er effektiv nok.
Det vigtigste er lyset. Planten mister kuldioxid i mørke og ved svagt lys. Det skyldes åndingen, som vi skal se på senere. Det første lys går til at anvende kuldioxiden fra åndingen. Balancepunktet, der hvor lyset lige præcis er tilstrækkelig til dette, kaldes Lyskompensationspunktet. Lysmængden skal være stor nok til at holde planten i live, men ikke til en ny vækst.
.jpg)
I den lyse tid laver planten fotosyntese. Det er en kemisk proces, hvor vand fra jorden og kuldioxid fra den omgivende luft kobles sammen med lysets energi og bliver til druesukker og ilt.
Fotosyntesen sker i bladene. Lys opfanges af klorofylmolekyler, som er et stort og kompliceret molekyle. Bl.a. indeholder det magnesium. Det er altså et af de grundstoffer, som en plante skal bruge. Klorofyl er et slags pigment som er grønt. Klorofylet indgår i en ”fabrik”, kaldet kloroplaster.
Planten har mulighed for at bestemme hvor meget af det tilgængelige lys, som skal nå frem til kloroplasterne. Dette sker dels ved bevægelser i bladstilken, ved at vride bladet mod lyset, dels ved at flytte kloroplasterne i cellen. Bliver lyset for stærkt stilles kloroplasterne vinkelret på lysstrålerne og kloroplasterne kommer dermed til at skygge for hinanden.
I kloroplasterne fremstilles et produkt som føres videre til andre ”fabrikker” , hvor der bliver dannet nye kemiske forbindelser. Resultatet af alle disse processer bliver sukker og ilt.
Billedet viser, at det kun er en lille del af lyset, som bliver til sukker. 60 % af lyset har en farve, som ikke kan bruges af fotosyntesen.(Se senere) Under gode forhold kan gevinsten blive 5 %, men tørke kan mindske den til 1 %.
Med tiltagende lys stiger fotosyntesen hurtigt for efterfølgende at flade ud. Så er det kuldioxid, der er mangel på. Denne situation opstår ikke i kontormiljøer.
Dette billede viser, at planter ikke kan regne med at optage alt kuldioxid ved høje koncentrationer. Det bliver en mætning.
Jo mere kuldioxid der er i atmosfæren desto mere kan produceres via fotosyntesen, hvis der ellers er lys nok. Billedet viser sammenhængen mellem fotosyntesen og kuldioxidindholdet i luften. Det høje kuldioxidindhold i luften nu til dags medfører en hurtigere tilvækst og større udbytter end tidligere. Nutidens store udbytte af tomat og agurk i væksthus er ikke mulig, hvis der ikke tilføres kuldioxid til væksthusene. Mere lys og højere temperaturer giver til en vis grad også større fotosyntese.
I naturen er manglen på vand en stor trussel mod planternes overlevelse. Der er sket en tilpasning til, under hvor tørre forhold en plante kan klare sig og endda holde fotosyntesen i gang.
For tiden inddeles planterne i tre grupper:
1. C3 planter
2. C4 planter
3. CAM planter
C3 planter kan ikke tømme luften for kuldioxid. Der bliver ca. 100 ppm = 0,01 % kuldioxid tilbage.
Tomat og agurk kan om foråret tømme væksthuset ned til 100 ppm. Derfor må væksthusgartnere tilføre kuldioxid. C4 planter kan optage alt kuldioxid fra atmosfæren.
C3 planterne er den største gruppe. De findes i den del af verden, som har tilstrækkeligt med vand. Alle vore vilde planter er C3 planter. De kan kun tømme luften i bladet for kuldioxid ned til 100 ppm (fra ca 400 ppm) og må derfor have spalteåbningerne åbne så meget som mulig i løbet af den lyse del af døgnet. Det betyder stort tab af vand og dermed følger et stort vandbehov.
C4 planter findes i de mere tørre og varme områder. Det drejer sig kun om en lille del af planteriget og det er kun 0,4% af alle arter i verden. De findes oftest blandt tropiske græsser. Vigtige eksempel er: Majs, sukkerrør og durum.
C4 planterne kan tømme luften i bladene til næsten 0 ppm kuldioxid ved at bruge en anden metode for opbevaring af kuldioxid. Resultatet er, at C4 planter har mindre behov for vand til fotosyntesen end C3 planter.
C4 planter kan producere 1 gram tørsubstans ved hjælp af ca. 300 gr. vand, mens C3 planter behøver ca. 600 gr. for samme mængde.
CAM planter lukker spalteåbningerne så snart det bliver daggry, men åbner dem igen ved mørkets frembrud.
Derfor den store fordampning om natten.
Lukkede spalteåbninger betyder, at det ikke bliver nogen optagelse af kuldioxid. Kuldioxid hos C4 planter optages om natten og oparbejdes om dagen.
CAM planter har en fotosyntese, som er tilpasset rigtig varme og tørre steder. Der er både enkim- og tokimbladede planter med CAM fotosyntese. Dem finder vi hos sukkulenter samt hos en del epifytter som orkidéer, bromeliacéer og bladkaktus. Deres tilpasning er helt utrolig. Under de varme og tørre timer på døgnet er spalteåbningerne lukkede. De åbnes efter solnedgang, hvor temperaturen synker og luftfugtigheden øges. Dermed mindsker den totale transpiration rigtig meget (se figuren). Kuldioxid bliver oplagret i nattetimerne som æblesyre i cellerne, hvilket medfører at pH i cellerne daler. Cellerne er rigtig sure om morgenen. Når spalteåbningerne er lukkede og lyset er kommet tilbage sker fotosyntese på sædvanlig vis (se figuren).
Metoden er vældig effektiv. CAM planter behøver 10-20 gange mindre vand til at producere samme mængde sukker, som C3 planter.
CAM planternes måde at spare på vandet og ”recirkulere” kuldioxid inden i sig selv forklarer, at afskårne bladkaktusdele, mange bromeliacéer og en del orkidéer kan holde sig levende i måneder. Vandtabet og kuldioxidtabet er minimalt.
Mængden af blade betyder meget for fotosyntesens størrelse. I naturen har man fundet ud af, at der er ca. 7 m2 blade for hver m2 jordoverflade. Med aftagende lys smider planten sine blade for at tilpasse sig.
En anden tilpasning er slående. Det drejer sig om forskellen mellem at planten står i fuld sol eller i skygge.
Planten laver ikke bladene tykkere end at det giver maksimal fotosyntese. Derfor er skyggeblade tyndere end solblad. Det kan du føle med fingrene.
Flyttes en plante fra direkte sol til skygge, er det helt almindeligt at solbladene falder af. Hvis planten flyttes fra skygge til lys, kan det være hård kost for de tynde skyggeblade, der bliver svedne eller slappe. De nye blade, der dannes bliver blive kraftigere og mere faste.
Planter som bliver produceret i troperne og sub-troperne har solblade. Det normale er, at planter derfra som skal til Skandinavien, stopper i Holland eller Belgien for at blive hærdede i væksthuse der, før mødet med det mørke Nord. Det er den måde, hvorved vi akklimatiserer planterne, altså vænner dem til andre klimaforhold.
Processerne kræver enzymer, det er gruppe stoffer, som medvirker i en proces uden at de forbruges. Enzymerne frigøres når de nye stoffer er blevet dannet. I enzymer indgår flere stoffer, som man genkender fra dem som planter behøver f.eks: Zink, mangan, klor, magnesium, kobber, jern og molybdæn.
Det vigtigste at vide omkring enzymer er, at de arbejder hurtigere jo højere temperaturen er, dog indtil maximalt 40-45 grader. Det betyder, at de kemiske processer, der foregår i planten foregår i et hurtigere tempo ved højere temperaturer.
Billedet viser et substrat, som er en mellemstation på vej mod et stof, som planten har behov for. Ved denne station, skal substratet forene sig med det røde molekyle på billedet.
For at opfange det og føre det på plads behøves et enzym.
De fleste enzymer er specifikke. Dvs. at de kun kan arbejde med et bestemt molekyle. Enzymet kan opfange molekylet og holde det i en stilling som hjælper monteringen i substratet.
En mulighed er, at enzymet og substratet forener sig og danner en aktiv side, som kan opfange det røde molekyle og få det på plads i substratet.
Så snart det røde molekyle er på plads, kan enzymet frigøres og begynde forfra igen.
Beskrivelsen af fotosyntesen som kilden til alt liv på jorden, ser ud til at udelukke, at det findes liv i f.eks. dybe grotter, hvor sollys aldrig er kommet ned. Forskerne blev derfor overraskede, da man på disse steder fandt flere forskellige organismer på forskellige stadier i en næringskæde. Drivkræfter til et sådant økosystem er bakterier, som kan skaffe sig energi gennem at forbrænde (oxidere) svovl. Derfor er spørgsmålet om liv på andre planeter ikke helt grundløst.
Når processer i cellerne danner nye kemiske forbindelser behøves energi. Denne energi skal komme et sted fra og den er i sukkeret, som dannes under fotosyntesen. En hel del af den lysenergi, som omdannes til kemisk energi, bruges i planten til at fremstille mange andre stoffer, der er nødvendige til vækst og vedligeholdelse af cellerne. Den proces, hvor energien hentes fra sukkermolekyler kaldes ånding. Processen er omtrent som en omvendt fotosyntese. Dog bliver den energi, som bindes på ny, ikke til lys men til varme. Den forhøjer celletemperaturen.
Nogle svampe er saprofytter. De nedbryder cellulose og lignin fra dødt materiale. Derfra får de deres energi.
Alle organismer, som ikke har de grønne planters evne til at skaffe sig den energi, som de behøver, må tage den fra de grønne planter.
Gennem åndingen omdannes sukker og andre kemiske forbindelser til byggematerialer og varme. Det betyder, at alle levende organismer, store som små, grønne eller med en anden farve, er afhængige af åndingen.
Billedet viser, hvor meget kulhydrat (Fotosyntese) en plante kan producere ved tiltagende lys. I mørke (Lys 0) er der kun tab. Åndingen forbruger kulhydrat. Mere og mere lys øger produktionen og dermed bliver produktion og tab lige store. Dette sker ved kompensationspunktet.Lidt efter lidt mindsker produktionen som en naturlig følge af, at der mangler kuldioxid.
Grønne planter har altså en ånding, som døgnet rundt forbruger en del af det sukker, som fremstilles i fotosyntesen. Det betyder, at planten skal have en vis mængde lys, for at holde sig selv i live. når der er balance mellem hvad fotosyntesen forbruger af kuldioxid og hvad planten producerer af kuldioxid kalder vi det for lyskompensationspunktet. Skal en plante overleve, skal der mindst være så meget lys, at det svarer til kompensationspunktet.
Selv når vi stiller en plante på et mørkere sted, kan planten tage af de reserver, som findes i fx stængel og rødder. Med tiden skrumper den ind. Tænk på kartofler, som har ligget i mørke hele vinteren. Om foråret er den indskrumpet og gummiagtig. Den kan endda have energi til overs til at starte en ny kartoffelplante. På samme måde kan vi redde en plante som står for mørkt, hvis vi ser symptomerne: De nye blade er små og lyse og skudspidsen strækker sig efter lyset. Så er det på høje tid at flytte planten til et lysere sted eller sørge for, at planten får belysning.
Sansevieria er en plante, der klarer sig ligegyldigt hvor meget lys den får, bare den får vand. Ofte ser vi den på ekstremt mørke placeringer. Med tiden tømmes rodstængel og blade for næring og man kan se, at bladene skrumper ind. Så kan man sende den på ”solferie” dvs. flytte den på rehabilitering til et sted med et stærkere lys.
Mere lys og højere temperaturer giver til et vist punkt også større fotosyntese.
Du har sikkert undret dig over, hvordan planten kan regulere alle de forskelige processer som sker samtidig i planten. Bliver der mangel på kaliumioner i skudspidsen, begynder rødderne at optage kaliumioner, som efterfølgende kan sendes ud til skudspidsen. Er der vandmangel hos rødderne, lukker spalteåbningerne sig. Begynder solen at skinne fra en anden retning på bladene, drejer bladene sig vinkelret på stråleretningen. Membranerne er normalt vandtætte, men ind imellem åbnes de så vand kan komme igennem membranen. Hvordan er det muligt?
Styringssystemet er hormoner.
Definitionen på et hormon er et stof, som dannes på et sted i organismen, men som gennemfører sin virkning et andet sted.
Indtil for nogle år siden troede man, at plantens udvikling blev reguleret af fem forskellige grupper av hormoner:
1. Auxiner
2. Cytokininer
3. Gibberelliner
4. Ethylen
5. Abscisinsyre
Nu har man fundet en ny gruppe af hormoner, som giver morfologiske ændringer alt afhængig af lyset. Desuden har man fundet frem til et antal signalsubstanser som jasmonsyre, salicylsyre og proteinet systemin. Det sidste påvirker plantens modstandskraft imod skadegørere.
Auxin og cytokininer adskiller sig fra de andre hormoner ved at de er livsvigtige. Ophører planten med at danne auxin eller cytokinin, så dør planten.
Gibberelliner, ethylen og abscisinsyre fungerer som andre hormoner. De virker som en strømafbryder: On and off. De starter processer og kan også stoppe dem.
Kendskab til, hvordan hormonerne dannes, transporteres og virker er omfattende og spændende. Det fører for vidt at tage det op her, men der bliver fortalt lidt om de hormoner, som man har kendt til længst og som du selv kan se effekter af, nemlig auxin, samt et hormon som har stor praktisk betydning, nemlig ethylen.
Det vigtigste naturlige auxin er Indoleddiksyre forkortet IAA (fra det engelske Indol-Acetic-Acid). Det findes i alle højerestående planter.
IAA dannes i delingsvævet i topskud og transporteres altid bort herfra.
IAA fra skudspidsen strømmer ned i skuddet og får skuddet til at strække sig. Auxinet kommer ind i knopperne. Her bliver koncentrationen af IAA så høj, at det hindrer knopperne i at bryde. Når du klipper skudspidsen af, ophører IAA at komme ned til de knopper, som er på skuddet. Koncentrationen synker og efter en kort tid begynder knopperne at vokse. Fænomenet kaldes Apikal dominans. IAA strømmer helt ned i rødderne.
Koncentrationen er ganske lav i rødderne. Øges den, så stopper rodens tilvækst.
I en stikling vil dannelsen af adventivrødder stimuleres af auxin (IAA), som strømmer ned og samles i vævet nær snitfladen. Hos en del planter bliver der ikke dannet nok auxin under dårlige vækstforhold (lysmangel, næringsmangel, hvile). Her kan man duppe det nederste af stilken i et syntetisk fremstillet auxin. Ofte anvender man det syntetisk fremstillede Indolsmørsyre (IBA) som ikke nedbrydes lige hurtigt som IAA.
Umodne frø i frugter danner auxin som hindrer dem i at falde af. Ved modenhed stopper frøene at producere auxin og der dannes et afgrænsningslag i stilken ind mod grenen. Så kan frugten høstes uden at grenens væv tager skade. Gør man det ikke, vil frugten falde ned.
Det samme sker i bladene, når efteråret nærmer sig. Auxin koncentrationen i bladet mindskes og der dannes et afgrænsningslag mellem bladfoden og stænglen. Cellerne i området svækkes og bladet løsner sig.
Cytokininer medvirker bl.a. i celledelingen. Kendskab til dette har gjort det muligt at producere nye planter i stort antal fra et stykke plantemarv. Det er i dag en metode, der er meget brugt (In vitro formering).
Ethylen. I 100 år har man vidst, at moden frugt frigav en gas, som indvirkede på modningen af umoden frugt. Gassen produceres af frugter og den hedder ethylen. Dette hormon har betydning for modningen af mange forskellige frugter, for bladfald og for mange andre processer der vedrører planternes alder. Gassen dannes i planten og har i første omgang sin effekt der, men den kan også forlade planten og påvirke planter i omgivelserne.
Den største praktiske betydning er ved handel med bananer. Alle bananer kommer grønne og umodne til Europa. Nogle dage før de skal sælges, behandles de med ethylen på lageret. Dermed er det helt sikkert, at de er tilpas modne til at butikken vil købe dem.
Det er værdifuldt at vide er, at visnende plantedele, fx affald i en plastpose giver store mængder ethylen fra sig. Findes der svampeangreb på affaldet øges ethylenmængden voldsomt.
Sørg derfor for, at affald fra frugtfade, overmoden frugt og affaldssække fra dagens arbejde, ikke findes i rum med levende planter. Det giver let anledning til bladfald og unormal vækst.
I dag er det bedre, men læg mærke til planter, som dør for hurtigt eller smider deres blade uden at man kan se nogen grund til det. Tjek, om der nogle udslip i nærheden. Det skal meget lidt ethylen til, for at det kan medføre skader.
Abscisinsyre (ABA, efter engelsk: Abscisic Acid). Til at begynde med troede man, at dette hormon startede ethylenproduktionen. Det kan den også gøre, men ABA har en række af sine egne hormoneffekter.
ABA er et stresshormon som produceres når planten mangler vand, udsættes for streng kulde eller høje saltkoncentrationer.
ABA lukker f.eks. spalteåbningerne ved vandstress. Når substratet begynder at tørre ud, bremser ABA skuddenes tilvækst og øger rodens tilvækst.
Her kan indholdet af ABA i bladene øges med en faktor 50 inden for 4-8 timer. Det forsvinder lige så hurtigt efter at rødderne igen har fået vand. ABA hemmer /hindrer tillvækst. Den kan derfor regulere frø- og knophvile. Detta har betydelse for hvornår man kan drive tulipanløg og grene. ABA er involveret i blad- og frugtfald.
Du har uden tvivl oplevet, at en klatreplante finder noget at støtte sig til eller hvordan agurkens klatretråde fæstner sig til en tråd. Det kaldes Haptropisme eller vækst i forhold til berøring. Skudspidsen eller klatretråden laver cirkulære bevægelser for at finde frem til noget, som den kan fastgøre sig til. Møder den en gren eller tråd begynder den at vokse rundt om objektet.
Et almindeligt eksempel er, hvordan blomster og blade drejer sig efter solen. Det kaldes fototropisme eller vækst i retning mod lyset. Det er en auxineffekt. Lyset påvirker auxinfordelingen i planten. Den øges på skyggesiden, hvilket resulterer i, at den vokser mere på skyggesiden. Dermed kommer skuddet til at dreje sig mod solen.
Geotropisme eller vækst i forhold til tyngdekraften får rødderne til at vokse nedad og skuddet opad. Dette er særlig vigtigt lige efter spiringen.
Det, som er ens for tropismer er, at væksten sker i en bestemt retning.
Der er en anden form for voksebevægelser, som er uafhængig af retninger. De kaldes nastier.
Termonasti er resultat af en temperaturforandring. Flytter du tulipaner til et koldere rum vil blomsterne lukke sig. Det er et eksempel på termonasti.
Fotonasti er resultat af forandring i lysforholdene. Nøkkeroser og mange blomster i kurvblomstfamilien lukker sig om aftenen eller hvis solen går bagom en sky.
Det er mange planter, som laver termo- eller fotonastiske bevægelser med deres blade. Disse bevægelser er ikke tilvækstbevægelser, men skyldes forandringer i turgortrykket i visse celler.
Disse bevægelser kan være meget hurtige, som hos Mimosa pudica. Fænomenet kaldes for Seismonasti. Berøring får småbladet til hurtigt at folde sig sammen. Siden fortsætter retningen videre til hele bladet, ind imellem til andre blad.