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Das Leitgewebe der Pflanzen

05/10/2021

Wussten Sie, dass das Leitgewebe der Pflanze mit dem menschlichen Herz-Kreislauf-System vergleichbar ist? Es bildet die Basis des Stofftransports und sorgt so einerseits für die Versorgung der Zellen mit Wasser und Stoffwechseledukten und andererseits für den Abtransport von Stoffwechselprodukten.

Während beim Menschen jedoch venöses und arterielles Blut unterschieden wird, ist bei den Pflanzen die Flussrichtung entweder von der Wurzel zu den Blättern oder von den Blättern in Richtung Frucht oder Wurzel. Das Leitgewebe wird in Leitbündeln gefasst, welche sich in Wurzel, Sprossachse und Blatt befinden. In diesen Leibündeln sind wiederum zwei unterschiedliche Gewebetypen, das Xylem und das Phloem, zu finden.

Das Xylem besteht überwiegend aus den Zellwänden abgestorbener Röhrenzellen und wird deshalb auch Holzteil des Leitbündels genannt. Durch das Xylem wird das nährstoffhaltige Wasser aus der Wurzelzone, nach oben, in die Blätter geleitet. Das Wasser wird hier also gegen die Schwerkraft nach oben geleitet, wobei sogar Geschwindigkeiten von 15 mm pro Sekunde erreicht werden können. Antreibende Kraft ist hier einerseits ein Wurzeldruck von 30 bis 150 kPa, welcher durch Osmose entsteht. Das Wasser außerhalb des Wurzelgewebes, mit einer niedrigen Konzentration an osmotisch wirksamen Substanzen, wird durch diesen Effekt in die Wurzel gezogen, wo eine höhere Konzentration dieser Substanzen herrscht. Diese osmotisch wirksamen Substanzen sind vor allem anorganische Ionen. Die zweite antreibende Kraft ist der s.g. Transpirationssog. Er entsteht hauptsächlich durch die Kapillarwirkung, also Adhäsionskräften, wird aber durch die Verdunstung des Wassers an der Blattoberfläche aufrecht gehalten. Während die Kapillarwirkung allein auf eine Höhe von maximal 10 Metern (Oberflächenluftdruck von einem Bar) begrenzt wäre, ermöglicht das Zusammenspiel von Kohäsion und Adhäsion auch Pflanzenhöhen von über 10 Metern, indem das Wasser bei der Transpiration förmlich aus den Xylemgefäßen gesaugt werden kann. Aber auch die Summe all dieser Kräfte ist nicht unbegrenzt und so würde bei Pflanzenhöhen über 130 Metern der Wassertransport zum Stillstand kommen.

Das Xylem enthält unterschiedliche Zelltypen:

  • Tracheen und Tracheide sind verholzte Zellwände, die für den eigentlichen Wassertransport zuständig sind. Die Tracheen (spezialisierte Tracheide) haben im Gegensatz zu den Tracheiden einen deutlich größeren Durchmesser und ermöglichen so durch einen geringeren Widerstand, eine höhere Transportgeschwindigkeit.
  • Sklerenchymfasern sind auch spezialisierte Tracheide, wobei der Fokus hier auf der mechanischen Festigung des Gewebes, durch sehr starke Verholzung, liegt.
  • Parenchymzellen sind im Gegensatz zu den zuvor genannten Zelltypen lebendige Zellen im Xylem und dienen der Speicherung von Stärke und Fetten und „reparieren“ weiterhin Gefäßverstopfungen.

Das Phloem wird hingegen auch Bast oder Siebteil genannt und sorgt für den Rückfluss der durch die Photosynthese erzeugten Assimilate. Diese Assimilate bestehen vor allem aus kohlenstoffhaltiger Saccharose und Aminosäuren. Diese dienen der Energieversorgung der Wurzeln und Früchte. Im Gegensatz zum Xylem besteht das Phloem aus lebenden Zellen.
Der stoffführende Zelltyp ist die s.g. Siebröhre. Diese unvollständig ausgebildeten Zellen sind nur aufgrund der benachbarten Geleitzellen lebensfähig. Da die Siebröhren keine Vakuole und keinen Zellkern besitzen, werden sie durch die Geleitzellen mit Assimilaten versorgt. Die Geleitzellen steuern den Transport durch die Siebröhren. Diese Kombination aus Siebröhren und Geleitzellen ist nur bei bedecktsamigen Pflanzen zu finden, während nacktsamige Pflanzen s.g. Siebzellen und Strasburgzellen besitzen. Hier dienen die Siebzellen dem Transport und die Strasburgzellen führen wiederum die Assimilate in das Phloem ein. Sie sind funktionell somit vergleichbar mit den Geleitzellen. Die antreibende Kraft des Phloemtransportes ist hier wiederum das niedrige osmotische Potential in den Blättern durch eine hohe Saccharosekonzentration und der daraus entstehende Turgordruck. An dem Zielort wird die Saccharose aus den Siebelementen entnommen. Durch das folglich erhöhte osmotische Potential tritt auch das Wasser aus den Siebelementen aus und der Turgordruck nimmt ab. Die Assimilatflüssigkeit fließt somit insgesamt entlang der Turgordruckdifferenz vom Blatt (Source) zum Sink, also dem Assimilat-Nutzer (Wurzel, Frucht).

Erst dieses biologische, chemische, und physikalische Zusammenspiel ermöglicht einen Transport der Stoffe und des Wassers aus der Erde, in die Wurzel, in alle oberirdischen Pflanzenteile und schließlich wieder zurück. Selbstverständlich funktioniert Landwirtschaft auch ohne ein detailgenaues Wissen über jeden einzelnen Vorgang innerhalb dieses Prozesses, für das Verständnis von eventuellen Wachstumsproblemen ist es aber sicherlich hilfreich!

Wir wünschen Ihnen, dass Ihre Pflanzen auch in der neuen Vegetationsperiode keinen Trockenstress erleiden müssen und so der Stofftransport Ihrer Nutzpflanzen ungehindert ablaufen kann. Sollte jedoch trotzdem Trockenstress zu erwarten sein, können bestimmte Biostimulatoren die Auswirkungen auf Wachstum und Ertrag deutlich mindern. Hierzu erfahren Sie weiteres in einem der folgenden Serviceposts!

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