Pflanzenanatomie: Wurzeln, Stängel und Blätter – Aufbau und Funktion

1. Die Wurzel: Aufbau und Funktion

Die Wurzel ist eine Struktur mit einer doppelten Aufgabe: Sie fixiert die Pflanze im Boden und absorbiert Wasser sowie Mineralien. In einigen Fällen dient sie auch als Speicherorgan.

1.1. Teile der Wurzel

Die Teile der Wurzel sind morphologisch und funktionell unterschiedlich:

a) Wachstumszone

Besteht aus meristematischem Gewebe und wird durch eine schützende, abgestorbene Zellschicht, die Wurzelhaube (Apex), bedeckt.

b) Zone der Längung (Delongación)

Hier wandeln sich meristematische Zellen in erwachsene Gewebe um. Die Längung der Zellen ist verantwortlich für die Zunahme der Wurzellänge.

c) Wurzelhaarzone (Zone piliferous)

Diese Zone liegt dem Stängel am nächsten. Hier finden sich die absorbierenden Zellen (Wurzelhaare).

1.2. Schichten der Wurzelzellen

a) Der kortikale Zylinder

• Epidermis: Besteht aus absorbierenden Zellen.
• Rindenparenchym: Zellen, in denen die Pflanze Nährstoffe speichert.
• Endodermis: Eine Zellschicht. Das Casparische Band enthält eine wasserdichte Substanz und reguliert die Nährstoffaufnahme, bevor diese das Xylem erreichen.

b) Der Gefäßzylinder

Dieser wird durch das vaskuläre Gewebe (Xylem und Phloem) gebildet und ist von Perizykelzellen umgeben, die meristematisch sind.

1.1. Typen von Stängeln

Es werden verschiedene Stängelausprägungen unterschieden:

a) Luftstängel

Dies sind die häufigsten Stängel. Sie können aufrecht stehen oder sich an Oberflächen anpassen. Sie sind variabel in Höhe und Dicke.

b) Wasserstängel

Diese bleiben unter Wasser und weisen in der Regel sehr weit auseinanderliegende Knoten auf.

c) Unterirdische Stängel

Diese sind am schwierigsten zu beobachten und für die menschliche Ernährung relevant. Man unterscheidet verschiedene Typen, wie Knollen (z. B. Kartoffeln) und Rhizome.

1. Anpassungen der Blätter an Trockenheit

Pflanzen entwickeln verschiedene Strategien, um Wasserverlust zu minimieren:

• Reduzierung der Blattoberfläche.
• Stomata in Vertiefungen der Epidermis eingelassen.
• Verdickte Epidermis und Haare (Trichome).
• Blätter mit Sklerenchym, um Wasserverlust zu verhindern.
• Fähigkeit, Blätter zu biegen oder einzurollen.

Zellatmung

Die Zellatmung ist ein Prozess, bei dem organische Moleküle abgebaut werden, um Energie freizusetzen, die gespeichert und in eine für die Zelle nutzbare Form umgewandelt wird.

1. Aufnahme anorganischer Moleküle aus der Umwelt

Pflanzen verlieren durch Transpiration über 98 % des von der Wurzel absorbierten Wassers.

• Pflanzen in trockenen Regionen können Wasserverlust schnell ausgleichen, wenn sie eine spezielle Schutzhülle, die wasserdichte Kutikula, besitzen.
• Das Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen hängt von den Umgebungsbedingungen und dem Wasserbedarf der Pflanze ab.
• Die Wasserverfügbarkeit begrenzt das Pflanzenwachstum stärker als der Mangel an bestimmten Mineralien.

Wasseraufnahme in die Wurzel

Die Aufnahme in die Wurzel kann durch zwei Mechanismen erfolgen: passiver Transport (Diffusion) oder aktiver Transport.

Wasser tritt durch die Wurzelhaare und die absorbierenden Zellschichten ein, um schließlich die Xylemgefäße zu erreichen.

Bei Pflanzenzellen spielt die Zellwand eine zusätzliche Rolle: den Turgordruck. Die kombinierte Wirkung der gelösten Konzentration und des Drucks wird als Wasserpotenzial bezeichnet. Wasser bewegt sich immer von der Lösung mit dem höheren Wasserpotenzial zu der Lösung mit dem niedrigeren Wasserpotenzial.