פוטוטרופיזם-יכולת הצמח להתאים את עצמו לתנאי אור משתנים

תקציר העבודה:

צמחים, אשר לאורך עידנים נחשבו לעצמים דוממים בעלי כוח אינטראקציה מוגבל וכמעט בלתי קיים עם סביבתם, נתגלו בעידן המודרני כאורגניזמים דינמיים ביותר, בעלי יכולת הסתגלות סביבתית מופלאה. יכולת הצמח להתאים את מורפולוגית אבריו על פי תנאים משתנים היא, כפי שאנו עתה יודעים, מדהימה: יש בכוחם של צמחים להתאים את שורשיהם למצבורי מים, להגיב במהירות ולהניס בעלי חיים הניזונים מהם, לשנות את מבנה רקמותיהם על פי תנאי הסביבה, ואף להפנות את עצמם מ\ או אל השמש. יכולת ההסתגלות האחרונה, כלומר יכולת הצמח להתאים את עצמו למיקום ועוצמת מקורות אור משתנים, תהיה נושא העבודה הזו. מנגנון זה, הפוטוטרופיזם, הפך בשנים האחרונות לנושא "חם" בקהילה הבוטנית, כאשר המדענים מנסים לפענח את שרשרת התגובות המובילה והגורמת להסתגלות הדינמית של צמחים לאור.
אור הוא תערובת של קרינה אלקטרומגנטית בעוצמות ואורכי גל שונים; רובו של הספקטרום האלקטרומגנטי נסתר מעינינו והשפעתו על מנגנונים מטאבוליים היא משנית. אולם, לא בכדי מותאמת העין האנושית לאורכי גלי האור הנראים, שכן אלו הם אורכי הגל בעלי החשיבות הגדולה ביותר לצמחים ובעלי חיים אחרים.
צמחים, האורגניזמים אשר נמצאים בתחתיתה של פירמידת המזון, אחראיים בטבע להסבת אנרגיה אלקטרומגנטית מתחום האור הנראה לאנרגיה כימית על ידי פוטוסינתזה, תהליך שבו אלקטרונים אנרגטיים, כתוצאה מפגיעת פוטונים, נלכדים בקשרים המולקולריים של גלוקוזה. לצמחים ישנה חשיבות גם לאורכי הגל הגבוליים-- האולטרה סגוליים. אלו, למרות היותם חסרי ערך אנרגטי שימושי לצמח, הם בעלי יכולת לגרום לנזק רקמתי. הצמח, אם כן, ככל אורגניזם אחר, מתאים את עצמו לתנאים המטבוליים האופטימליים לו; על צמחים לדאוג לכך שהפוטוסינתזה תתרחש ביעילות המירבית, קרי הניצול הטוב ביותר של אנרגית השמש הקיימת בסביבתו.
ניתן לחלק צמחים לשתי קטגוריות עיקריות על פי התאמתם האבולוציונית לתנאי הארה שונים: צמחי אור, וצמחי שמש. צמחי שמש הם אלו אשר סביבתם הטבעית היא באזורים החשופים לאור שמש ישיר ברוב שעות היום. עוצמת האור שצמחים אלו רגילים לקבל היא על כן גדולה. בצמחים אלו, על אף שחוסר חשיפה ישירה של אור שמש אינה גורמת נזק ישיר ומהיר, אלא עקה אשר תוצאותיה המתמשכות הן הרעבה, מחסור הולך וגדל בפחמימות, ואף נזק אנזימטי למערכת הפוטוסינטתית, אין מנגנוני התאמה פיזיולוגיים של האורגניזם ל"תפיסת" קרני השמש (אין אנו כוללים בכך דפוסי גדילה מתמשכים ואטיים יחסית לעבר מקורות אור). אולם, בצמחים אלה אנו נתקלים במנגנוני ומבני מיגון מפני האנרגיה העודפת של השמש, כמו שכבות הגנה קוטיקליות עבות ופיגמנטים שונים אשר תפקידם להחזיר את אורכי הגל האלקטרומגנטיים המזיקים ביותר.
צמחי צל, לעומת זאת, מותאמים לגדילה במקומות בהם אין קרינת שמש ישירה ומקורות אנרגיה מוגבלים. אחד מחוקי הברזל בטבע הוא חוק המשאבים המוגבלים, על פיו אורגניזמים בסביבה מסוימת חייבים להתאים את עצמם לניצול המשאב החיוני המועט ביותר. על צמחים אלו, אם כן, להתאים את עצמם לקליטה המרובה והיעילה ביותר של אור.
תופעת הפוטוטרופיזם קיימת גם בצמחי צל וגם בצמחי שמש, ופועלת בצורה המאפשרת לשני סוגי הצמחים להפיק את מקסימום האנרגיה מאור השמש ובו בזמן להגן על רקמות הצמח מפני חשיפת יתר לקרינה בצורה האופטימלית ביותר.
סממני התופעה מתאפיינים בתנועה פיזית של עלי הצמח בהתאם למקור ועוצמת האור.
המערך הפוטוטרופי הוא אחד מכלי ההסתגלות החשובים ביותר העומדים לרשותם של הצמחים. מנגנון זה נועד לאפשר לצמחים להתמודד עם הוואריאציה האדירה בקרינת השמש לאורך היום; השמש היא, עבור הצמח, גם ברכה וגם קללה, שכן הוא תלוי בה לייצור אנרגיה, אך עוצמתה עלולה לפגוע באותן הרקמות המיועדות לרתום את כוחה. בצמחי צל, אשר עבורם אור הוא מצרך יקר ביותר, המנגנון הפוטוטרופי נועד למעקב אחר מקור האור החזק ביותר מחד, ולהגנה מפני הצפה באור ישיר, מאידך. בצמחי שמש, מנגנון הפוטוטרופיזם נועד למעקב אחר קרני החמה במשך השעות בהן עוצמתן היא אידאלית לפוטוסינטזה, ולצמצום נזקיהן הפוטנציאליים בשעות בהן הן חזקות ביותר. מערכים פוטוטרופיים שונים מסוגלים לתגובות שונות, בין אם מהירות וקיצוניות, ובין אם איטיות ומדודות בדיקנות.

תוכן עניינים:
1. מבוא
2. מאפייני מנגנון הפוטוטרופיזם
3. השפעת האור על מנגנון הפןטוטרופיזם הדיורנאלי מיד לאחר הזריחה, במשך היום, מיד לאחר השקיעה ובמהלך הלילה.
4. חיישנים פוטוטרופיים
5. פוטוטרופיזם כחלק ממערך ההסתגלות לקרינה
5. סיכום
7. ביבליוגרפיה

מקורות:

Ballare, C.L., Scopel A.L., Phytochrome-mediated phototropism in de-etiolated seedlings: Occurance and ecological significance, Plant Physiology, 100,1: 170-177
Bjorkman, Olle, and Stephen B. Powles, "Leaf Movement in the Shade Species Oxalis oregana: Response to Light Level and Light Quality"/
Hager, A., Brich, M., "Blue light induced phosophorilation of a plasma membrane protein from phototropically sensitive tips of maize coleoptiles", Planta, 1993, 189 (4):567-576
Kataoka, H., Watanabe, M., "Negative phototropism in Vaucheria Terrestris regulated by calcium III: The role of calcium characterized by use of a high power argon ion laser as the source of the unilateral blue light", Plant and Cell Physiology, 1993, 34(5): 737-744
Koller, Dov, Levitan, Irene, "Diurnal phototropism in leaves of Lavatera cretica under conditions of simulated solar tracking", Journal of Experimental Botany, 1989, vol 40, no.218, 1059-1064
Koller, Dov, Sigalit Ritter, Winslow R. Briggs, and Eberhard Schafer, "Action Dichroism in perception of vectorial photo-excitation in the solar tracking leaf of Lavatera cretica L." Planta (1990) 181, p.189
Koller, D., Ritter, S., "Light driven movements of the trifoliate leaves of bean; activity of blue light and red light", Journal of Experimental Botany, 1994, 45(272):335-341
Malkin, Shmuel, Fork David C., "A comparative study of the photosynthetic sizes in sun and shade plants"
K.S. Werk & J. Ehleringer, "Photosynthetic characteristics of Lactuca serriola", Plant cell and Environment, (1985), 8, 345-350

תגים:

טבע · מטאבוליזם · אבולוציה · צמחיה · מורפולוגיה · פוטוסינתזה

אפשרויות משלוח:

ניתן לקבל ולהזמין עבודה זו באופן מיידי במאגר העבודות של יובנק. כל עבודה אקדמית בנושא "פוטוטרופיזם-יכולת הצמח להתאים את עצמו לתנאי אור משתנים", סמינריון אודות "פוטוטרופיזם-יכולת הצמח להתאים את עצמו לתנאי אור משתנים" או עבודת מחקר בנושא ניתנת להזמנה ולהורדה אוטומטית לאחר ביצוע התשלום.

אפשרויות תשלום:

ניתן לשלם עבור כל העבודות האקדמיות, סמינריונים, ועבודות המחקר בעזרת כרטיסי ויזה ומאסטרקרד 24 שעות ביממה.