Wie Bäume Wasser und Nährstoffe transportieren: Aufbau und Funktion

Aufbau und Funktion eines Baumes

Baum: Der Holzzylinder (Stamm) verbindet den Bereich der Absorption mit der dünnen Matte (Wurzeln), die organisch am Fibrillen-Material und an der Blattmatte (Blätter) befestigt ist. Der Baum besteht aus zwei Saftsystemen.

Rohsaft-Leitungssystem

Rohsaft: Das Xylem transportiert Wasser (H₂O) und darin gelöste Mineralsalze von den Wurzeln zu den Blättern. Dieser Transport erfolgt größtenteils ohne Energieaufwand.

Verarbeiteter Saft

Verarbeiteter Saft: Das Phloem transportiert die in den chlorophyllhaltigen Zellen der Blätter durch Photosynthese hergestellten organischen Verbindungen (Zucker) in alle Teile der Pflanze.

Wasser- und Mineralstoffaufnahme

• Wasser (H₂O): Die Aufnahme erfolgt über Osmose in den Wurzeln.
• Mineralische Ionen: Sie werden durch aktiven Transport oder Diffusion aufgenommen.

Mechanismen des Saftstroms

• Wurzeldruck: Durch Osmose entsteht ein Druck, der Wasser in das Xylem drückt.
• Transpiration: Durch Sonnenenergie verdunstet Wasser an den Blättern. Dieser Sog treibt den Wasserkreislauf an und ist die wichtigste Antriebskraft für den Aufstieg des Saftes.
• Kohäsion: Die Wassermoleküle haften durch Wasserstoffbrücken aneinander und bilden eine ununterbrochene Wassersäule, die nach oben gezogen wird.

Transport des verarbeiteten Saftes

Zucker wird im Phloem durch aktiven Transport bewegt. Dabei entstehen Druckunterschiede: Am Ort der Zuckerbeladung steigt der Druck, am Verbrauchsort sinkt er. Wasser und Zucker werden so vom Ursprung zur Zielzelle transportiert. Die Siebröhren ermöglichen den Fluss des Saftes nach unten sowie nach oben.

Aufbau des Blattes

• Blattspreite (Lamina): Die Oberfläche, die Sonnenlicht auffängt.
• Epidermis: Undurchlässige Zellschicht zum Schutz.
• Palisadenparenchym: Enthält Chloroplasten zur Photosynthese.
• Schwammparenchym: Speichert und verteilt Stoffe.
• Leitbündel (Blattnerven): Enthalten Xylem und Phloem.
• Spaltöffnungen: Öffnungen auf der Blattunterseite, die den Wasserverlust regulieren.

Photosynthese

Mithilfe von Sonnenenergie und Kohlenstoffdioxid (CO₂) entstehen organische Verbindungen. Die Pflanze nutzt diese als Kohlenstoffquelle und Energiespeicher. Heterotrophe Organismen sind hierauf angewiesen.

Blattfall im Herbst

Im Herbst werden die Blätter abgeworfen. Der Baum verwertet wertvolle Stoffe vor dem Abwurf: Das Chlorophyll wird zersetzt und die Nährstoffe in den Stamm zurückgeführt. An der Blattstielbasis bildet sich eine Trennschicht, an der das Blatt abbricht.

Dickenwachstum

Meristeme sind teilungsaktive Gewebe, die sich vom embryonalen Gewebe ableiten. Man unterscheidet:

• Längenwachstum: Durch apikale Meristeme an Spross- und Wurzelspitzen.
• Dickenwachstum: Durch das seitliche Meristem, das Kambium. Es bildet nach innen Xylem (Holz mit parenchymatischen Zellen, Fasern und Gefäßen) und nach außen Phloem (Rinde mit lebenden Siebzellen, Fasern und Parenchym).

Die Wände der Xylemzellen verholzen durch Lignin. Im Sommer und Herbst zeigt das Kambium eine saisonale Aktivität. Jeder Jahresring entspricht einer Wachstumsperiode und besteht aus Xylem und Phloem.