Leitgewebe und Leitbündel
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Struktur und Funktion des Leitgewebes in Pflanzen
Leitgewebe in Pflanzen, bestehend aus Xylem und Phloem, sind essenziell für den Transport von Wasser, Nährstoffen und Assimilaten. Diese Gewebe sind in sogenannten Leitbündeln organisiert, die unterschiedliche Strukturen haben können, je nach Pflanzentyp und Organ. In diesem Abschnitt fokussieren wir uns auf die Hauptkomponenten und Funktionen dieser Gewebe sowie die spezifischen Strukturen von Leitbündeln in verschiedenen Pflanzengruppen.
Xylem
Das Xylem ist verantwortlich für den Transport von Wasser und Mineralstoffen von den Wurzeln in die oberen Teile der Pflanzen. Es besteht aus verschiedenen Zelltypen, darunter Tracheen und Tracheiden, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnen, nach der Ausdifferenzierung zu verholzen und abzusterben, was den Wasserfluss durch Kapillarkräfte ermöglicht.
Das IMPP fragt besonders gerne nach der Verholzung von Xylemzellen und ihrer Funktion im Wassertransport.
Phloem
Das Phloem transportiert hingegen organische Nährstoffe, insbesondere Zucker, die in den photosynthetisch aktiven Teilen der Pflanze wie Blättern produziert werden. Es besteht aus Siebröhren, Geleitzellen, Phloemparenchym und Bastfasern. Die Siebröhren sind lebende Zellen ohne Zellkern, die durch die Geleitzellen unterstützt werden.
Typen von Leitbündeln
Pflanzen unterscheiden sich in der Anordnung und Struktur ihrer Leitbündel, was wesentlich ihre Transport- und Stützfunktionen beeinflusst. Typische Anordnungen umfassen:
- Offen kollaterale Leitbündel: Finden sich häufig in Dikotyledonen. Xylem und Phloem sind durch ein Cambium getrennt, das das sekundäre Wachstum ermöglicht.
- Geschlossen kollaterale Leitbündel: Typisch bei Monokotyledonen, wo kein Cambium präsent ist, was sekundäres Wachstum verhindert.
- Bikollaterale Leitbündel: Besitzen sowohl auf der Xylemseite als auch auf der Phloemseite Cambium.
- Konzentrische Leitbündel: Häufig in Farnen und einigen Monokotylen, wo Xylem und Phloem konzentrisch angeordnet sind, entweder mit Xylem umgeben von Phloem oder umgekehrt.
Funktionen des Cambiums
Das Cambium spielt eine zentrale Rolle bei der Bildung neuer Xylem- und Phloemzellen während des sekundären Dickenwachstums, insbesondere in Dikotyledonen. Faszikuläres Cambium, auch als intrafaszikuläres Cambium bekannt, ist Teil des Leitbündels und leitet sich von primären Meristemen ab.
Die Rolle der Endodermis
Die Endodermis dient als interne Barriere und kontrolliert die Wasser- und Nährstoffaufnahme durch die Wurzeln. Sie ist gekennzeichnet durch den Caspary’schen Streifen, der selektive Permeabilität ermöglicht.
Achte darauf, wie IMPP die Rolle von Endodermis und Caspary’schem Streifen in der selektiven Aufnahme von Nährstoffen betont.
Durch das Verständnis dieser Strukturen und ihrer Funktionen kannst du tiefere Einblicke in die Physiologie der Pflanzen gewinnen und besser verstehen, wie sie sich an ihre Umwelten anpassen.
Transport von Wasser, Nährstoffen und Assimilaten
In Pflanzen findet der Transport von Wasser, Mineralstoffen und organischen Nährstoffen über spezialisierte Strukturen statt, die als Leitgewebe bekannt sind. Diese umfassen primär das Xylem und das Phloem, die zusammen in Leitbündeln angeordnet sind. Verstehen wir, wie diese Systeme funktionieren und welche Rolle sie in der Pflanzenphysiologie spielen.
Xylem: Wasser und Mineralien
Das Xylem ist primär verantwortlich für den Transport von Wasser und darin gelösten Mineralstoffen von den Wurzeln bis zu den Blättern. Dieser Aufwärtstransport ist entscheidend für die Photosynthese und andere physiologische Prozesse. Das Xylem besteht hauptsächlich aus:
- Tracheiden und Tracheen, welche tote, verholzte Zellen sind. Tracheiden sind langgestreckte Zellen, die bei den meisten Pflanzen vorkommen, während Tracheen, die eine hohe Effizienz im Wassertransport bieten, typisch für Angiospermen sind.
Die Struktur dieser Zellen mit verholzten Wänden und großen, durchgehenden Hohlräumen ermöglicht eine effiziente Wasserleitung unter Nutzung des Transpirationssogs. Dieser Sog entsteht durch die Verdunstung von Wasser in den Blättern, wodurch ein Unterdruck im Xylem entsteht, der Wasser nachzieht.
Phloem: Transport von Assimilaten
Das Phloem ist zuständig für den Transport von Assimilaten, insbesondere von Zucker (wie Glukose), welche in den Blättern durch Photosynthese erzeugt werden. Diese Assimilate werden von den Blättern zu anderen Teilen der Pflanze, wie Wurzeln, Samen und Früchten, transportiert, wo sie zur Energiegewinnung, Speicherung oder Weiterentwicklung benötigt werden.
Das Phloem besteht aus:
- Siebröhren, die die Haupttransportkanäle darstellen. Sie sind lebende Zellen, die jedoch bei Reife keinen Zellkern mehr besitzen und stark von den
- Geleitzellen abhängig sind. Diese unterstützen die Siebröhren durch Bereitstellung von Nährstoffen und regulieren den Stoffwechsel der Siebröhren.
Spezialisierte Mechanismen und Strukturen
Die Effizienz und Regulierung dieser Transportmechanismen wird durch spezielle Strukturen und Prozesse unterstützt:
- Siebplatten im Phloem, die die Siebröhren untereinander verbinden und so eine kontinuierliche Passage für den Assimilatfluss bieten.
- Lentizellen, die bei verholzten Pflanzen den Gasaustausch ermöglichen, sind besonders in älteren Sprossachsen, wo Stomata fehlen, von Bedeutung.
Sekundäres Wachstum
Bei vielen Pflanzen, besonders bei Dikotylen, ermöglicht das sekundäre Wachstum eine Verdickung der Sprossachse durch die Bildung neuer Leitgewebe. Dieses Wachstum erfolgt im:
- Kambium, einem Meristem, das zwischen Xylem und Phloem liegt. Das Kambium ist verantwortlich für die Produktion neuer Phloem- und Xylemzellen, was zur Verdickung der Pflanze führt.
Beim Studium der pflanzlichen Transportprozesse darf die Rolle von Lentizellen nicht unterschätzt werden. Sie ermöglichen Pflanzen mit einem verholzten Korkmantel den lebenswichtigen Austausch von Gasen mit der Umwelt.
Zusammenfassung
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Footnotes
Credits Querschnitt eines Blattes mit Xylem (8): 1 Cuticula 2 obere Epidermis 3 Palisadengewebe 4 Schwammgewebe 5 untere Epidermis 6 Spalt der Spaltöffnung 7 Schließzellen, 8 Xylem 9 Phloem 10 Blattader (Leitbündel) Grafik: Agnieszka Kwiecień (Nova), Leaf anatomy universal, CC BY 3.0↩︎
