ISS: Pflanzenwachstum im All

astronews.com Redaktion

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Wie wachsen Pflanzen im All? Auf der Erde wachsen Pflanzenwurzeln in der Regel direkt nach unten, doch in der Schwerelosigkeit gibt es Oben und Unten nicht. Wissenschaftler aus Hannover und Freiburg haben nun auf der Internationalen Raumstation ISS entsprechende Experimente durchgeführt. Der Ergebnisse sollen später auch auf das Wachstumsverhalten von Nutzpflanzen übertragen werden. (6. Juli 2010)

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_Mars_

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Ohne ein Zetrifugenmodul wird das nichts... Naja, evt. Algen... Höchstens ;)

Hey, da steht ja etwas von einer Zentrifuge... Das würde mich noch mehr interessieren als die Pflanzen in 0G....
 
Zuletzt bearbeitet:

Jans Lokker

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Wie sich das Wachstum von Organismen bei 0G verhält habe ich mich schon lage gefragt.
Schade dass in dem Artikel keine genaueren Informationen zu dem Experiment sind und es noch ein Jahr dauert bis die Daten ausgewertet sind.

Pflanzen wachsen ja immer in Richtung Lichtquelle. Das sollte ja bei 0g gleich bleiben. Was mich aber brennend interessiert ist: Da sie ja nicht gegen die Schwerkraft wachsen müssen, müssten sie ja eigentlich ein stärkeres Höhenwachstum haben. Auch müssten die Stängel, Äste und Triebe total unterentwickelt sein. Und wie wirkt sich das alles auf die generelle Gesundheit der Pflanze und die produktivität von Nutzpflanzen (z.B Mais, Tomaten ect.)?

Und eine Frage die mich noch brennender interessieren würde: Wie sieht es mit der Embryonenentwicklung in der Schwerelosikeit aus? Theoritisch müsste es ja total atrophiert auf die Welt kommen und kaum lebensfähig sein. Gabs da schonmal Tierversuche oder ist das so trivial dass man die garnicht machen braucht?

Falls wer Lesestoff zu diesem Thema hat, wäre ich dankebar dafür.

grüße.
 

Kibo

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Hallo Jans,
Ich kann deine These, Embyonen wären in der Schwerelosigkeit nicht Lebensfähig, nicht teilen.
Erstens ist für jeden Embryo, auch für den auf der Erde, Schwerelosigkeit ja quasi der Normalzustand, weil er ja im Fruchtwasser der Mutter schwebt.
Zweitens wäre ein niocht lebensfähiges Baby in der Schwerelosigkeit ja überangepasst. Der Körper baut Muskeln und Knochen nach bedarf aus. Freilich wären diese im All im Vergleich zu einem erdgeborenen Tier verkümmert, aber doch nur in solchem Maße wie sie auch benötigt werden. Das Herz wird relativ normal entwickelt sein, alle tragenden Knochen werden aber nur minimal ausgebildet sein. Im All wird sich das Tier genau so gut oder sogar besser fortbewegen können als ein "Weltraumgast" der nur zu Besuch ist von der gleichen Art.

mfg Kibo
 

mac

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Hallo Kibo,

Erstens ist für jeden Embryo, auch für den auf der Erde, Schwerelosigkeit ja quasi der Normalzustand, weil er ja im Fruchtwasser der Mutter schwebt.
das Schweben in Wasser oder Luft ist nicht das selbe wie Schwerelosigkeit.

Den Unterschied zwischen den beiden Zuständen kannst Du selber erleben. Es ist der Unterschied zwischen 'im Wasser schwimmen' und 'vom Sprungturm fallen'

Im Übrigen wissen wir noch sehr wenig darüber, welchen Einfluß die Schwerkraft auf Entwicklung und Wachstum von Zellen und Organismen hat. Wir wissen allerdings jetzt schon, daß wir für einen dauerhaften Aufenthalt in Schwerelosigkeit nicht geeignet sind.

Herzliche Grüße

MAC
 

_Mars_

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Auch müssten die Stängel, Äste und Triebe total unterentwickelt sein. Und wie wirkt sich das alles auf die generelle Gesundheit der Pflanze und die produktivität von Nutzpflanzen (z.B Mais, Tomaten ect.)?

Naja, solange du die Pflanze nicht lebendig auf die Erde zurückholen willst, solange wird sie keine Probleme haben.

Im Übrigen wissen wir noch sehr wenig darüber, welchen Einfluß die Schwerkraft auf Entwicklung und Wachstum von Zellen und Organismen hat. Wir wissen allerdings jetzt schon, daß wir für einen dauerhaften Aufenthalt in Schwerelosigkeit nicht geeignet sind.

Naja, in unseren Genen steht, dass bei Nichtgebrauch der Muskeln der Körper diese einsparen muss, um zu überleben. schön und gut, solange man in der Steinzeit lebt... Aber bei uns, wo es Nahrung im Überfluss gibt...

Das könnte man beruhigt aus dem Gencode streichen... Oder die Atrophie zumindest erheblich verlangsamen...


Ist eigentlich schon einmal probiert worden, Somatotrophin zu verabreichen? Dieses Wachstumshormon lässt ebenso wie Anabolika Muskeln und vor allem Knochen wachsen.... Das wäre doch was, oder will man mit 'doping zum besseren Überleben' nichts am Hut haben?
 

Kibo

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Hallo Mac hallo Mars,

natürlich bin ich mir im Klaren darüber das es da einen Unterschied gibt. Aber warum soll das denn nun das Wachstum eines Embryos denn so eklatant beeinflussen?
 

Jans Lokker

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Naja, solange du die Pflanze nicht lebendig auf die Erde zurückholen willst, solange wird sie keine Probleme haben.

Die Frage hier ist halt, wie gehen die Pflanzen damit um? Sind sie genetisch dazu veranlagt damit umzugehen?
3 Möglichkeiten die mir in den Sinn kommen:

a) Sie wachsen besser. Dadurch, dass Wasser und Nährstoffe leichter transportiert werden können und sie generell keine Kraft brauchen um richtung Sonne (Lichtquelle) zu wachsen.
b) Sie wachsen ganz normal wie auf der Erde.
oder
c) Durch den erleichterten Transport von Wasser und Nährstoffen werden sie übersättigt und ertrinken quasi in ihrem eigenen Saft.


Ist eigentlich schon einmal probiert worden, Somatotrophin zu verabreichen? Dieses Wachstumshormon lässt ebenso wie Anabolika Muskeln und vor allem Knochen wachsen.... Das wäre doch was, oder will man mit 'doping zum besseren Überleben' nichts am Hut haben?

Gute Überlegung eigentlich, aber ich denke da hat man sich sicherlich schon Gedanken darüber gemacht. bei den Wachstumshormonen ist ja das Problem, dass nicht nur Knochen und Muskeln wachsen, sondern auch andere Organe und Körperteile. Das könnte unter Umständen einen negativen Effekt bewirken.
Und soweit ich weiß, liegt das Hauptproblem ja darin, dass das Knochenmark irreparabel abgebaut wird die Hormone aber das allgemeine Wachstum anregen.
So stell ich mir vor, dass zwar mehr Knochenmark produziert wird aber bei gleichzeitigem Knochenwachstum es in der relation gleich abbaut. Dazu müsste man allerdings einen Mediziner fragen.

@Kibo
natürlich bin ich mir im Klaren darüber das es da einen Unterschied gibt. Aber warum soll das denn nun das Wachstum eines Embryos denn so eklatant beeinflussen?

Mein Gedanke dazu war, dass sich das Embryo bei der Entwicklung auch gegen die Schwerkraft entwickelt. Also ist es mM nach so, dass es einen genetisch vorgegeben ablauf gibt, der auf unsere Schwerkarft ausgelegt ist und so das maximale Wachstum festlegt. In der Schwerelosigkeit hingegen, würde das Embryo mit der selben Kraft und Gschwindigkeit wachsen (die es ja nicht mehr benötigen würde) und so mißgebildet geboren wird.
Auch wird bei Bewegungen im Unterleib weniger bzw. keine Kraft benötigt, was die Entwicklung von Muskeln überflüssig machen würde. Dazu noch Herzfehler, da das Herz ja nicht mehr das Blut gegen die Schwerkarft pumpen muss uvm.

Aber wie gesagt, das ist nur meine Überlegung dazu und würde gerne mehr genaueres darüber wissen.

grüße.
 

MGZ

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Die Frage hier ist halt, wie gehen die Pflanzen damit um? Sind sie genetisch dazu veranlagt damit umzugehen?
3 Möglichkeiten die mir in den Sinn kommen:

a) Sie wachsen besser. Dadurch, dass Wasser und Nährstoffe leichter transportiert werden können und sie generell keine Kraft brauchen um richtung Sonne (Lichtquelle) zu wachsen.
b) Sie wachsen ganz normal wie auf der Erde.
oder
c) Durch den erleichterten Transport von Wasser und Nährstoffen werden sie übersättigt und ertrinken quasi in ihrem eigenen Saft.

c) sollte für eine typische Nutzpflanze kein Problem darstellen. Der Nährstofftransport durch die Kapillaren wird bei nur 1-2 Meter Höhenunterschied kaum von der Schwerkraft beeinflusst. Das Prinzip, dass verdunstendes Wasser in den Blättern für einen Unterdruck sorgt, der Wasser aus dem Boden nach oben saugt, funktioniert ja noch bei Bäumen, die im Extremfall mehr als 100 Meter hoch sein können.


Im Prinzip ist die Schwerelosigkeit in Wasser übrigens die Gleiche wie die, die man auch im Weltraum empfindet, solange man nur die gleiche Dichte wie das umgebende Wasser hat. Ein Embryo sollte theoretisch genauso wachsen wie auf der Erde. Es sei denn, er hat gewisse zelluläre Sensoren, die die Richtung der Schwerkraft bestimmen und daraus Parameter für das Wachstum ableiten. Das könnte zum Beispiel ein Mechanismus sein, der die Lage des Ungeborenen vor der Geburt steuert. Aber vielleicht ist der Mechanismus auch völlig anders.
 

mac

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Hallo MGZ,

c) sollte für eine typische Nutzpflanze kein Problem darstellen. Der Nährstofftransport durch die Kapillaren wird bei nur 1-2 Meter Höhenunterschied kaum von der Schwerkraft beeinflusst. Das Prinzip, dass verdunstendes Wasser in den Blättern für einen Unterdruck sorgt, der Wasser aus dem Boden nach oben saugt, funktioniert ja noch bei Bäumen, die im Extremfall mehr als 100 Meter hoch sein können.
Nein. Dieser Transport ist eine aktive Leistung solcher Pflanzen und funktioniert nicht rein passiv nur über den Luftdruck. (Auch solche Pflanzen sind an die physikalischen Gesetze gebunden) Hatte ich im Gedächtnis und hier ursprünglich geschrieben und dann nochmal nachgelesen und dann das:
Wiki schrieb:
Pflanzen: In Bäumen und anderen Pflanzen wird das Wasser von den Wurzeln aufgenommen und dann bis in die Krone transportiert, wo es aus den Spaltöffnungen der Blätter (oder Nadeln) verdunstet oder für die Photosynthese benötigt wird. Beim Transport gegen die Schwerkraft wirkt die Verdunstung im oberen Bereich der Pflanze als Sog (Transpirationssog), Kohäsionskräfte des Wassers in der Pflanze verhindern ein Abreißen des Flüssigkeitsstroms, und der Kapillareffekt begünstigt mit dem osmotischen Effekt (Wurzeldruck) den Aufstieg [1]. Nach neuen Erkenntnissen können Bäume maximal 130 Meter hoch werden, da dann der osmotische Druck zusammen mit den Kapillarkräften nicht mehr ausreicht, die Schwerkraft zu überwinden
http://de.wikipedia.org/wiki/Kapillarität#Praktische_Anwendungen dazu gefunden. Hat sich also einiges Verändert, seit ich das Letzte mal davon 'gehört' habe. ;)



Im Prinzip ist die Schwerelosigkeit in Wasser übrigens die Gleiche wie die, die man auch im Weltraum empfindet, solange man nur die gleiche Dichte wie das umgebende Wasser hat.
Das ist falsch! Ich hatte den für jeden empfindbaren Unterschied bereits beschrieben. Es gibt noch weitere, für jeden sichtbare Unterschiede, z.B. eine Kerzenflamme. http://www.astronews.com/frag/antworten/1/frage1013.html Sie funktioniert in der Schwerelosigkeit nicht so gut, (obwohl es Dichteunterschiede zwischen Luft und Verbrennungsgasen gibt)

Unser Gleichgewichtssinn bekommt in der Schwerelosigkeit (im freien Fall) keine Information darüber, wo Oben und Unten ist. Diese Orientierung funktioniert im Gegensatz zum freien Fall, unter Wasser noch genau so gut, wie auf der Erdoberfläche.

Diese reine Sinnesinformation (die uns z.B. in die Lage versetzt auch völlig blind zu wissen, in welcher Richtung die Wasseroberfläche ist) könnte man ja noch als verzichtbaren Luxus betrachten, aber Pflanzen wachsen, entgegen der hier schon geäußerten Meinung, keineswegs nur durch die Information ‚Licht‘ in die für sie richtige Richtung. (Wie sollte Spargel das z.B. hin kriegen?) Sie orientieren sich nach der Schwerkraft. Diese Art der Orientierung scheint etwas sehr elementares zu sein. Ich bin nicht auf dem aktuellen Stand der Forschung auf diesem Gebiet, aber die Vermutung liegt nahe, daß zumindest Mehrzeller ihre Wachstumsentscheidungen (Was werden die Arme, was werden die Beine, z.B.) durch den Einfluß der Schwerkraft, zumindest auslösen.

Diese Forschung ist äußerst interessant, da sie uns die Möglichkeit eröffnet solche grundsätzlichen und entwicklungsgeschichtlich recht alten Problemlösungen genauer experimentell zu untersuchen. Es ist meiner Meinung nach nicht abwegig, wenn man bis zum besseren Wissen davon ausgeht, daß hier von der Natur Lösungsstrategien entwickelt wurden, die für alle Mehrzeller im Prinzip den gleichen 'Mechanismus' nutzen – die Schwerkraft.


Ein Embryo sollte theoretisch genauso wachsen wie auf der Erde.
das würde ich, zumindest in der Schwerelosigkeit, nicht riskieren.


Es sei denn, er hat gewisse zelluläre Sensoren, die die Richtung der Schwerkraft bestimmen und daraus Parameter für das Wachstum ableiten. Das könnte zum Beispiel ein Mechanismus sein, der die Lage des Ungeborenen vor der Geburt steuert.
davon sollte man zunächst mal aus gehen.


Aber vielleicht ist der Mechanismus auch völlig anders.
bis man das weiß, wird man noch viel forschen müssen, denke ich.


Vielleicht hat ja Mahananda dazu bessere Informationen?

Herzliche Grüße

MAC
 
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Kibo

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Guten Morgen,
Es ist erstaunlich! Auch nach langer Suche im Internet bin ich nicht an Informationen rangekommen, welche die Entwicklung von Tieren in der Schwerelosigkeit betreffen. Das muss doch schon wenigstens im Ansatz erforscht worden sein! Man hat doch bestimmt schon mal 2 Ratten oder so mit auf die ISS genommen und sich vermehren lassen...
Wenn wer was findet bitte bescheid sagen, ich bin brennend interessiert!

mit besten Grüßen
 
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