E13 Bewegung

Thema

Anders als Tropismen werden schnelle Bewegungen von Pflanzenorganen nicht durch unterschiedliches Wachstum der beiden Organhälften verursacht, sondern durch reversible Turgoränderungen in spezialisierten Motorzellen, den sogenannten Pulvini. Während sich ein Tropismus über Stunden entwickelt, da er auf der tatsächlichen Zellstreckung beruht, kann eine solche schnelle Bewegung innerhalb von Sekunden oder Minuten erfolgen, da der Pulvinus lediglich sein Volumen verändern, sich aber nicht verlängern muss.

Im Pulvinus beginnt die reversible Turgoränderung mit dem aktiven Transport von Kalium- und Chloridionen in die bzw. aus den spezialisierten Motorzellen. Beim Eintritt dieser Ionen in die Motorzelle ziehen sie Wasser durch einen osmotischen Wasserstrom mit sich, der dem aktiven Ionentransport folgt. Dieser Wassereinstrom bewirkt eine Volumenänderung der Zelle, wodurch diese anschwillt und ihr Turgor steigt. Beim Austritt dieser Ionen aus der Motorzelle kehrt sich der osmotische Wasserstrom um, die Motorzelle verliert an Volumen und ihr Turgor sinkt.

Wenn die spezialisierten motorischen Zellen des Pulvinus auf einer Seite des Organs an Turgor gewinnen, während die auf der gegenüberliegenden Seite ihn verlieren, biegt sich das Organ zur Seite hin, die den Turgor verloren hat. Diese Bewegung des Organs wird als nastische Bewegung bezeichnet. Im Gegensatz zu Tropismen hängt die Richtung einer nastischen Bewegung nicht von der Richtung des auslösenden Reizes ab, sondern von der festen Anordnung der spezialisierten motorischen Zellen im Pulvinus.

Eine besondere Form der nastischen Bewegung ist die Nyktinastie, das tägliche Falten und Entfalten von Blättern oder Blütenblättern im Einklang mit dem zirkadianen Rhythmus der Pflanze. Die innere Uhr der Pflanze bewirkt, dass der Pulvinus seinen Turgor zu dem Zeitpunkt ändert, an dem diese Nyktinastie normalerweise auftritt – ohne dass jedes Mal ein externer Reiz erforderlich ist.

Eine weitere Art schneller Bewegung in Pflanzenorganen ist die Bewegung von Fangorganen fleischfressender Tiere. Hierbei wird derselbe Mechanismus reversibler Turgoränderungen durch den aktiven Ionentransport ausgelöst, und der osmotische Wasserfluss wird schlagartig aktiviert, sobald ein Beutetier die Sinneshaare des Fangorgans berührt. Dadurch schließt sich das Organ um die Beute deutlich schneller als bei einer gewöhnlichen nastischen Bewegung, da die Turgoränderung nahezu gleichzeitig in allen beteiligten spezialisierten Motorzellen erfolgt.

Kurz gesagt: Ob gewöhnliche nastische Bewegung, eine durch den zirkadianen Rhythmus gesteuerte nyktinastische Bewegung oder das plötzliche Schließen eines Fangorgans – alle schnellen Bewegungen von Pflanzenorganen beruhen auf demselben physikalischen Mechanismus: dem aktiven Transport von Kalium- und Chloridionen, gefolgt vom dadurch ausgelösten osmotischen Wasserfluss. Dies führt zu den schnellen, reversiblen Zellvolumenänderungen, die im Pulvinus die Turgoränderungen bewirken, welche letztendlich das Organ bewegen.

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