Pflanzenphysiologie: Stofftransport und Nährstoffaufnahme

Organisationsformen von Pflanzen

• Talophyten: Pflanzen ohne echte Gewebe oder Organe (z. B. Algen, Flechten).
• Kormophyten: Pflanzen, deren Zellen in Geweben und Organen organisiert sind (z. B. Farnpflanzen und Samenpflanzen).

Kormophyten besitzen spezialisierte Organe für die Ernährung: Wurzeln (Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen), Blätter (Lichtabsorption und CO2-Aufnahme) sowie Leitgewebe für den Transport dieser Substanzen.

Grundlegende physikalische Prozesse

• Osmose: Membranen von Pflanzenzellen sind durchlässig für Wasser, aber relativ undurchlässig für gelöste Stoffe. Wasser bewegt sich daher in Bereiche höherer Konzentration gelöster Stoffe.
• Kolloid: Ein Stoffgemisch, bei dem ein Stoff in einem anderen fein verteilt ist, ohne sich vollständig zu lösen.

Wasseraufnahme durch die Wurzel

Die Wurzel sorgt für eine kontinuierliche Wasserversorgung, um den Verlust durch Transpiration auszugleichen. Die Aufnahme erfolgt primär in der Piliferzone (Wurzelhaarzone). Die Wurzelhaare besitzen dünne Zellwände ohne Kutikula, was die Aufnahme durch Osmose ermöglicht.

Faktoren der Wasseraufnahme

1. Temperatur: Fördert den Zellstoffwechsel und erhöht die Absorptionsrate.
2. Belüftung: Ein gut belüfteter Boden fördert stark verzweigte Wurzeln und zahlreiche Wurzelhaare.
3. Wassergehalt: Ein höherer Wassergehalt im Boden begünstigt den Einstieg in die Wurzeln.
4. Bodenbeschaffenheit: Wichtig, da Wasser oft in Form von Kolloiden im Boden gebunden ist.

Absorption von Mineralsalzen

Salze werden in Form von Ionen aufgenommen. Dieser Prozess erfolgt durch aktiven Transport gegen den Konzentrationsgradienten und erfordert Energie. Spezielle Enzyme in der Plasmamembran ermöglichen den Transport in die Wurzelzellen.

Transportwege im Wurzelgewebe

• Symplastischer Weg: Wasser und gelöste Stoffe bewegen sich durch das Zellinnere, verbunden über Plasmodesmen.
• Apoplastischer Weg: Bewegung durch Zellwände und Interzellularen. Dieser Weg wird in der Endodermis durch den Caspary-Streifen unterbrochen, der den Stoffdurchtritt reguliert.

Transport im Phloem (Assimilattransport)

Organische Moleküle aus der Photosynthese werden über das Phloem (Siebröhren und Begleitzellen) transportiert. Die Siebröhren sind lebende Zellen mit perforierten Trennwänden (Siebplatten).

Transportmechanismen

• Passiver Mechanismus (Druckstromhypothese): Die Bewegung erfolgt durch ein Druckgefälle zwischen Erzeuger- und Verbraucherorganen. Die Konzentration von Kohlenhydraten im Phloem führt zu einem osmotischen Wassereinstrom aus dem Xylem, der den Saftstrom in Richtung der Verbraucher drückt.
• Aktiver Mechanismus (Intrazytoplasmatische Strömung): Die Theorie besagt, dass ein Teil der organischen Verbindungen unter Energieverbrauch durch das Zytoplasma der Siebröhren transportiert wird.

Hinweis: Der Transport kann durch Kallose-Ablagerungen in den Siebplatten, insbesondere in der kalten Jahreszeit, verlangsamt oder unterbrochen werden.