"Von der Wurzel zum Blatt" Anatomie und Physiologie eines Laubbaumes

Die Wurzel

Wurzeln sind blattlose unterirdische Pflanzenorgane, die Wasser und Ionen aus dem Boden aufnehmen, die Pflanze im Boden verankern und auch Assimilate speichern. Viele Pflanzen sammeln im ersten Wachstumsjahr Nährstoffe für Blüten und Früchte im zweiten Jahr.

Das Wurzelsystem ist je nach Bodenbeschaffenheit sehr verschieden ausgebildet. Wurzeln wachsen abwärts, in Richtung der Schwerkraft.

Ist eine Wurzel auffallend verdickt, bezeichnet man sie als Knolle. Eine verdickte senkrechte Hauptwurzel nennt man Rübe.

Viele Pflanzen haben eine Pfahlwurzel , wie z.Bsp. die Kiefer, andere treiben mehrere gleich starke Wurzeln nach unten z. Bsp. die Buche. Bei wieder anderen verkümmert die Hauptwurzel, dafür bilden sich starke Seitenwurzeln flach im Boden z. Bsp. bei Fichten oder auch Palmen.

Durch vielfache Verzweigungen von Haupt - und Seitenwurzeln entsteht z. Bsp. bei der Eiche ein den Boden durchziehendes Geflecht von Wurzelfasern, das weit über den Radius der Baumkrone hinausreicht. Die Gesamtlänge aller kleinsten Würzelchen einer Pflanze beträgt bis zu 80 km. Somit ist der Teil der Pflanze, der unterirdisch wächst, wesentlich umfangreicher als der über dem Boden.

Im Inneren bestehen Wurzeln aus einem Zentralzylinder, in dem sich die Leitungsbahnen ( Xylem und Phloem ) befinden, die beide in ein Parenchym eingebettet sind, sowie einer dicken Rinde, die den Zentralzylinder umgibt

Die Wurzeln wachsen nur an der Spitze, vom sog. Vegetationskegel aus. Dieser wird durch eine Wurzelhaube geschützt, die wie ein Fingerhut auf der Wurzelspitze sitzt. Die Wurzelhaube besteht aus verschleimenden Zellen, die das Vorwärtsdringen der Wurzelspitze im Boden erleichtern. Dicht hinter der Wurzelspitze wächst ein Teil der Oberhautzellen zu kurzen ( nur wenige mm langen ) , schlauchförmigen, dünnwandigen Wurzelhaaren aus. Sie zwängen sich in die Lücken des Bodens ein und verkleben dabei mit den Bodenteilchen. Durch ihr zahlreiches Auftreten vergrößern sie die aufnehmende Oberfläche enorm. ( 500 Wurzelhaare / mm² )

Wurzelhaare werden zwar nur wenige Tage alt, sie wachsen jedoch hinter der Wurzelspitze ständig neu und kommen sodann mit frischen Bodenteilchen in Berührung. Die Pflanze durchpflügt so den Boden.

Hinter der Zone der Wurzelhaare sterben die Oberhautzellen ab. Die Rindenzellen verkorken darunter und werden undurchlässig. Die Aufnahme des Wassers und der Ionen ist somit auf eine kurze Zone hinter der Wurzelspitze begrenzt.

Als Endodermis wird die innerste Schicht der Wurzelrinde bezeichnet. Ihre seitlichen

Zellwände sind durch die Einlagerung korkähnlicher Stoffe wasserundurchlässig. Das Wasser kann deshalb nicht mehr in den Wänden weiterwandern, sondern muß in die Endodermiszellen aufgenommen werden. Diese wiederum geben es dann in die wasserleitenden Gefäße ( Tracheen ) weiter,

Über die Endodermiszellen regelt die Pflanze die Wasseraufnahme; dieses Wasser enthält auch viele Ionen und Moleküle.

Der Stamm

Der Sproß besteht aus Sproßachse und Blättern. Bei Bäumen und Sträuchern ist die Sproßachse als Stamm ausgebildet. Allgemein kann die Sproßachse rund, kantig oder gefurcht sein ( Rille über die Oberfläche laufend ). Nach dem Alter , das die Sproßachse erreicht, unterscheidet man Kräuter und Holzpflanzen ( Bäume und Sträucher ). Bei Holzpflanzen überdauert die Sproßachse mehrere Jahre. Bei Kräutern wird sie nur ein Jahr alt. Stauden sind Kräuter, die mehr als zwei Jahre alt werden. Bei Bäumen wächst die Sproßachse bogenförmig hoch ( aufsteigend ). Bildet sie bei jeder Verzweigung zwei ungefähr gleich starke Äste, so ist sie gabelig, ästig. Die mächtigen Stämme der Holzpflanzen entstehen durch Dickenwachstum. Dieses geht beim Laubbaum von den teilungsfähigen Zellen des Kambiums aus. Bei jungen Trieben noch auf die Leitbündel beschränkt, breitet sich das Kabium zu Beginn des Dickenwachstums auch auf die Markstrahlen aus und bildet dann zw. Mark und Rinde einen geschlossenen Zylinder teilungsfähigen Gewebes. Dieses erzeugt während der Wachstumszeit sowohl nach innen als auch nach außen neue Zellen. Das Dickenwachstum erfolgt bei uns in jedem Sommerhalbjahr.

Der Kambiumzylinder erzeugt nach innen Xylem, nach außen Phloem ( lebendes Leitgewebe ), im Gegensatz zum toten Kernholz. Der Nährstofftransport in radiärer Richtung erfolgt durch die Markstrahlen. Innerhalb des Kambiums liegt das Holz, außerhalb befindet sich die Rinde. Aus den äußeren Zellschichten der Rinde entsteht die Borke. Sie bietet Schutz gegen Wasserverdunstung und gegen das Eindringen von Schmarotzern.

Die den Stamm umgebende Borke ist das Erzeugnis eines besonderen Gewebes . Es wird als Korkkambium bezeichnet. Die Borke schützt u.a. das lebenswichtige Kambium und variiert hinsichtlich ihrer Dicke und Festigkeit von Art zu Art. Bei der Birke ist sie papierartig, bei der Korkeiche ist sie wiederum extrem dick.

Die älteren Teile der Rinde können dem Dickenwachstum des Holzkörpers in der Regel ( Ausnahme ist die Buche ) , nicht folgen; die Borke wird gesprengt und bekommt tiefe Längsrisse oder fällt in Form von Schuppen oder Streifen ab.

Das Kambium ist ein unter der Rinde des Stammes liegender Ring von Zellen, der für das Dickenwachstum der Bäume verantwortlich ist. Die vom Kambium durch schnelle Teilung abgegebenen Zellelemente dienen teils der Beförderung von Wasser ( Xylem ) und darin gelösten Mineralsalzen aus den Wurzeln zu den Blättern, teils dem Abtransport von den in den Blättern gebildeten Nährstoffen ( Phloem ).

Die Stellen des Wachstums sind Wurzelspitze, Sproßspitze und Kambium.

Die Teilung der Kambiumzellen erfolgt bei uns nicht gleichmäßig, sondern bei Bäumen der gemäßigten Breiten im Sommer bedeutend schneller als im Winter. Daher erscheinen im Stammquerschnitt die in den Sommermonaten entstehenden Zellen mit großem Lumen als heller gefärbte Ringe, so daß sich das Alter eines Baumes an der Zahl seiner Jahresringe ablesen läßt.

Aufgaben des Holzkörpers:

- Festigung des Pflanzenkörpers
- Leitung des Wassers von der Wurzel zu den Blättern ¬ Speicherung von Nahrungsstoffen im Holzparenchym

Das Blatt

Das Blatt ist das Organ der Photosynthese schlechthin. In allen chlorophyllhaltigen Geweben kann Photosynthese ablaufen. Bei den meisten höheren Pflanzen haben aber besonders ausgebildete Organe, die Laubblätter , den Hauptanteil an der Photosynthese.

Im Querschnitt durch ein Blatt sieht man , daß die oberste Schicht, die Epidermis, in der Regel nur aus einer einzigen Lage lebender , meist chlorophyllfreier Zellen besteht. Diese schließen lückenlos zusammen. Die Außenwände der Blätter sind stark verdickt und von einer wachsähnlichen, wasserundurchlässigen Schutzschicht überzogen, die man Kutikula nennt. Darunter folgen eine oder mehrere Lagen langgestreckter Zellen, die senkrecht zur Oberfläche stehen . Man bezeichnet dies als Palisadengewebe.

Die Zellen des Palisadengewebes enthalten reichlich Chlorophyll. Hier ist demnach der Hauptort der Photosynthese.

Das darunterliegende Schwammgewebe enthält große Lufträume; es dient der Durchlüftung des Blattes, aber auch der Speicherung von Assimilaten. Das Schwammgewebe wird auch als Mesophyll bezeichnet.

Den unteren Abschluß des Blattes bildet wieder eine Schicht Epidermiszellen, die von zahlreichen Spaltöffnungen ( schlitzförmige Poren ) durchbrochen ist. Sie stehen mit dem Hohlraumsystem im Blattinneren ( Interzellularsystem ) in Verbindung und vermitteln des Gasaustausch.

Die Funktion der Spaltöffnungen im Detail:

Wiederholung Anatomie:

Die Spaltöffnungen werden von zwei bohnenförmigen , chlorophyllhaltigen Schließzellen gebildet. Die Wände der Schließzellen sind unterschiedlich dick. Außen - und Innenwände sind dick, unelastisch und von Kutikula überzogen.

Die Wände, die an die benachbarten Epidermiszellen anschließen , sind dünn und elastisch. Auch die dem Spalt zugewandten Wände sind elastisch.

50 -500 Spaltöffnungen / mm² !

Photosynthese und Atmung bewirken bei Belichtung eine reichliche ATP - Bildung. Mit der darin enthaltenen Energie werden Kaliumionen durch aktiven Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle aus den Nachbarzellen in die Schließzellen gepreßt. Die Anhäufung der Kaliumionen wiederum bewirkt, daß der osmotische Wert der Schließzellen steigt und daher Wasser aus den Zellwänden und den Nachbarzellen nachströmt. Der Innendruck der Schließzelle steigt und die dünnen, elastischen Wände wölben sich. Der Spalt öffnet sich. Kohlenstoffdioxid wird aufgenommen, Sauerstoff wird abgegeben.

Nach Eintritt der Dunkelheit stoppt die Photosynthese, es wird kein ATP mehr gebildet und Kaliumionen wandern entsprechend dem Konzentrationsgefälle wieder in die Nachbarzellen.

Der osmotische Wert der Schließzellen sinkt, Wasser wird an die anderen Zellen abgegeben, die zuvor prall gefüllten Schließzellen erschlaffen, der Spalt schließt sich.

Auch bei Wassermangel durch große Trockenheit sind die Schließzellen schlaff, der Spalt ist zu, wodurch die Wasserabgabe gehemmt wird.

Der Öffnungszustand der Schließzellen hängt somit vom Innendruck der Schließzellen ab. Das Blatt ist von dem reichverzweigten Netz der Blattadern ( Leitbündel ) durchzogen, die auch seine Fläche versteifen. Die Chloroplasten sind Organellen der Pflanze mit einer doppelten Membran, die der Gruppe der Plastiden zuzuordnen sind. Im Feinbau zeigen sich unter den umgebenden Hüllen zahlreiche Lamellen, deren Dicke nur ein paar Moleküle beträgt. Auf diesen Membranen liegen die Chlorophyllmoleküle konzentriert in Form winziger Körnchen oder Grana, eingebettet in eine farblose Masse, die auch als Stroma bezeichnet wird. Die Chloroplasten sind somit Träger des grünen Pflanzenfarbstoffes Chlorophyll. In ihnen laufen die Reaktionen der Photosynthese ab. Durch sie werden die Pflanzen in die Lage versetzt, Sonnenenergie in chemische Energie umzusetzen. Pflanzen gelten daher als Primärproduzenten, von deren Existenz die der Konsumenten, vorwiegend der Tiere abhängt.

In den Chloroplasten wird Stärke gebildet und gespeichert. ( Nachweisbar mit Jod - Jod - Kalilösung ). Stärke entsteht durch Polymerisation von Glucoseresten, die ihrerseits als Produkt der Photosynthese entstehen. Da Zucker in der Pflanze transportiert werden können, z. Bsp. aus Blättern in die Wurzel oder aus Blättern in Samen und Früchte, erfolgt eine Stärkebildung auch in diesen Speicherorganen.

Leitgewebe

Leitgewebe dienen dem Transport von Wasser und darin gelösten Salzen, Assimilaten , Wachstumsregulatoren sowie Schadstoffen und Parasiten.

Man unterscheidet zwischen Elementen der Wasserleitung und Elementen der Assimilatleitung.

- Xylem
- Phloem

Beide zusammen sind zu sog. Leitbündeln vereint. Diese wiederum liegen im Zentralzylinder vereinigt. Beim Laubbaum sind sie im ,, Stengel ,, im Kreis angeordnet. Sie enthalten, abgesehen von wenigen lebenden, zum überwiegenden Teil tote Zellen. Das Xylem fast aller Angiospermen enthält drei Zelltypen.

1. Tracheen ( Gef äß e ), wassergefüllte Röhren, wobei die Querwände der Zellen perforiert oder völlig aufgelöst sind und oftmals eine Länge von mehreren m bilden.
2. Tracheiden das sind gestreckte, an beiden Enden geschlossene Zellen
3. Xylemfasern und lebende Parenchymzellen

Xylem und Phloem sind durch das Kambium voneinander getrennt.

Der Laubbaum besitzt oftmals besonders weitlumige Tracheen. Es ist ja bekannt, daß Bäume durch Transpiration ganz beträchtliche Wassermengen verlieren. So beträgt der Verlust einer voll ausgewachsenen Birke an trockenen Tagen bis zu 400 l Wasser.

Tracheen und Tracheiden entstehen während des primären Sproßwachstums aus Zellen des Prokambiums. Überall dort, wo sekundärens Dickenwachstum vorkommt werden sie vorwiegend aus den Zellen des Kambiums gebildet. In den Wurzeln hat das Xylem Kreuzform.

Auch die Standfestigkeit der Bäume wird, abgesehen vom Wurzelwerk, durch das Xylem bedingt, dessen Zellen während ihres Wachstums durch Einlagerung von Lignin ( Holzstoff ) verstärkt werden.

Das Phloem bzw. die leitenden Elemente des Phloems dienen dem Transport von Assimilaten. Sie enthalten Plasma und gelegentlich auch noch den Zellkern.

Die Querwände sind im typischen Fall von Plasmodesmen durchsetzt, aus denen sich Siebplatten entwickeln. In Längsreihen übereinander liegende Zellen stehen durch Plasmodesmen untereinander in Kontakt.

Die von den Siebelementen geformten Röhren bezeichnet man als Siebröhren.

Die Zellwände der Siebelemente sind nur durch Cellulose verstärkt und deshalb nicht so widerstandsfähig, wie Wände, die durch Lignin verstärkt sind. Die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Elemente ist zeitlich begrenzt. Nach Verlust der Aktivität werden die Zellen umorganisiert und verlieren ihre typische strukturellen Merkmale. Neben den typischen Phloemelementen findet man im Phloem stets Fasern sowie parenchymatische Zellen, die als Speicher für Stärke, Öle, Fette und andere Nährstoffe dienen. Vielfach enthalten sie auch Gerbstoffe und Harze.

Der Siebteil liegt im Stengel stets außen, in den Blättern unten.

Zwischen den Leitbündeln liegen die Markstrahlen, die aus Grundgewebe mit dünnwandigen Zellen bestehen und den Stoffaustausch zw. Mark und Rinde besorgen. In den Blättern bilden die Leitbündel zusammen mit Festigungsgewebe die Blattadern od. Blattnerven, welche bei zweikeimblättrigen Pflanzen ein Netzwerk bilden. Umgeben ist das Leitbündel von Endodermis.

Der Wasserhaushalt, Transpiration,

Die Wurzeln der Landpflanzen müssen den gesamten Organismus stets mit Wasser aus dem Boden versorgen. Das für die Reaktion der Photosynthese benötigte Wasser stellt jedoch nur einen unbedeutend geringen Anteil an der gesamten in den Leitbündeln und Blättern zirkulierenden Flüßigkeitsmenge , durch deren Verdunstung ein ständiger Strom von den Wurzeln zu den Blättern besteht. Die Stomata müssen nämlich während der hellen Tageszeit solange als möglich geöffnet bleiben, damit möglichst viel Kohlenstoffdioxid für die Photosynthese aufgenommen werden kann. Aus diesem Grund gibt die jede Pflanze, besonders aber Bäume, während des Tages enorme Mengen an Wasserdampf durch die Transpiration an die Atmosphäre ab.

Als Transpiration bezeichnet man die Wasserdampfabgabe durch die Spaltöffnungen. Sie ist um so beträchtlicher, je trockener die umgebende Luft und je größer die Blattfläche ist, welche mit der Luft in Berührung kommt. Die für die Photosynthese notwendige Ausbildung einer großen Gesamtblattfläche gefährdet daher die Pflanze durch beträchtliche Wasserverluste, wenn nicht ständig Wasser aus dem Boden nachgezogen wird. So entsteht ein Wasserstrom, der die Pflanze durchfließt und zugleich dem Ionentransport dient. Mit dem Transpirationsstrom gelangen auch die aus dem Boden aufgenommenen Ionen zu den Blättern, wo sie durch Verdunstung des Wassers angereichert werden.

Wie gelangt nun aber das Wasser ,, von der Wurzel zur Spitze ,,, bzw. wie gelangen die Assimilate vom Ort der Produktion an den Ort des Bedarfes?

Einfach formuliert kann man sagen, dass das Wasser von den winzigen Wurzelhaaren absorbiert und im Xylemgewebe aufwärts befördert wird, wo es sodann durch die Stomata verdunstet. Durch die Verdunstung werden die Blätter gekühlt, wodurch eine gefährliche Überhitzung der Pflanze bei Sonneneinstrahlung verhindert wird .

Nun aber die etwas genauere Beschreibung:

Das Wasser tritt zunächst in die winzigen Hohlräume der Zellwände der Wurzelhaare ein. In diesen Zellwand - Hohlräumen wird das Wasser durch die ganze Wurzelrinde bis zu deren innerster Schicht geleitet. Wasser kann auch osmotisch in die Zellen aufgenommen und von Zelle zu Zelle weitergegeben werden, weil die Konzentration der gelösten Stoffe in der Vakuole der Wurzelhaar - und Wurzelrindenzellen höher ist als im umgebenden Boden.

- Vakuolen sind membranumgrenzte Hohlräume, in denen sich Zellsaft befindet und die den bei weiten größten Teil des Zellvolumens einnehmen . Sie sind für den Turgor verantwortlich. Man geht davon aus, daß Vakuolen vorübergehende Speicher von Reservestoffen oder Endlager von Abfallstoffen der Pflanzenzellen sind. Nutzlos sind die dort gelagerten Substanzen jedoch keineswegs. Einerseits halten sie einen hohen osmotischen Druck der Zelle aufrecht, zum anderen stellen sie einen Stickstoffspeicher dar, zu dem die Pflanzenzelle jederzeit Zugang hat. Hier werden auch Aminosäuren gespeichert.

Der Mechanismus der Wasseraufnahme beruht einerseits auf einer gewissen Saugspannung, welche durch die ständige Transpiration an den Blättern aufrechterhalten wird, andererseits eben auf Unterschiede im osmotischen Wert der Zellen, in welchen durch eine zunehmende Konzentration an gelösten Stoffen im Wasser ein osmotischer Sog entsteht, durch den das Wasser im Gewebe von Zelle zu Zelle osmotisch nach oben gesaugt wird. Alle Aufnahme - und Transportmechanismen laufen darauf hinaus, daß im Wurzelapparat ein Druck entsteht, der das Wasser nach oben befördert. Diesen Wurzeldruck kann man z. Bsp. leicht an einem frisch geschnittenen Baumstumpf oder Weinstock im Frühling beobachten. Bekannt ist diese Erscheinung von Reben und Birken, wo sie als Bluten bezeichnet wird. Der ausgepreßte Saft ist aber kein reines Wasser , sondern enthält Ionen und im Frühjahr auch reichlich Zucker gelöst. Eine Birke liefert im Frühjahr tgl. bis 5 l Blutungssaft. ( Der amerikanische Zuckerahorn insgesamt 50 - 150 l Saft mit etwa 3 kg Zucker. ) Für den Wurzeldruck sind aktive Transportvorgänge in der Wurzel verantwortlich. Ist das aufgenommene Wasser im Leitgewebe der Pflanze angelangt, wird es in seinen Röhrensystemen durch den erwähnten Saugdruck, der durch die Verdunstung in den Blättern entsteht, nach oben gesaugt.

Das osmotische und das Saugpotential der Pflanzen schwankt je nach Intensität der

Verdunstung. Bei Arten mit hoher Transpiration, wie zum Beispiel bei der Linde, bildet das Saugpotential den Hauptanteil am Mechanismus des Wassertransports, während der osmotische Druck hier zweitrangig ist. Bei der Tanne, deren Transpiration im Vergleich zur

Linde reduziert ist, verhält es sich umgekehrt. Speziell an Regentagen mit nahezu gesättigter Luftfeuchtigkeit steigt allgemein die Bedeutung des osmotischen Potentials, weil die Transpiration der Blätter dann sehr gering ist.

Bei Wassermangel kann die Pflanze die Wasserabgabe durch Verschluß der Stomata vorübergehend stark einschränken. Hält der Wassermangel jedoch längere Zeit an, so welkt die Pflanze.

Der Transport organischer Stoffe erfolgt durch die lebenden Zellen der Leitbündel und von Zelle zu Zelle durch die Plasmodesmen.

Ionen sind im Boden in der Regel in geringerer Konzentration vorhanden als in den Wurzelhaarzellen. Hier sind es aktive, energieverbrauchende Transportvorgänge entgegen dem Konzentrationsgefälle, die die Ionenaufnahme ermöglichen.

Diese aktiven Transportvorgänge sind substrat - spezifisch, d.h., daß gewisse Stoffe bevorzugt durch die Membranen transportiert werden, andere hingegen überhaupt nicht.

Die Photosynthese

Allgemeines:

Alle grünen Pflanzen, sie variieren in ihrer Größe von mikroskopisch kleinen, einzelligen Algen bis hin zu den Bäumen von 100 m Höhe sind wenigstens zwei Merkmale gemeinsam. Erstens werden ihre Zellen von einer festen Cellulosewand umschlossen, die der Pflanze die nötige Festigkeit verleiht, zum anderen enthalten sie den Farbstoff Chlorophyll ( Blattgrün ), der unentbehrlich ist für die Photosynthese.

Photosynthese ist die Gewinnung körpereigener Substanz aus anorganischem Material. Chlorophyll ist zuständig für die Aufnahme der Sonnenenergie, die für diese chemischen Prozesse gebraucht wird.

Auch Pflanzen, die rot oder braun aussehen enthalten Blattgrün, das hier nur durch die Anwesenheit anderer Pigmente verdeckt ist.

Obwohl jeder Pflanzenteil Chlorophyll führen kann, sind doch die Blätter auf die Photosynthese spezialisiert und darum besonders reich an diesem Farbstoff. Bei der Photosynthese wird Strahlungsenergie zur Spaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff verwendet. Der Sauerstoff wird ausgeschieden, der Wasserstoff wird dazu benutzt,

Kohlendioxid der Luft in Kohlenhydrate ( Zucker ) überzuführen, und zwar über eine Reihe verwickelter chemischer Prozesse, bei denen Enzyme eine wichtige Rolle spielen. Die so gewonnenen Zucker können mit Mineralsalzen über weitere Reaktionsketten in alle Stoffe umgewandelt werden, die man in Pflanzen findet.

Die Entdeckung der Photosynthese:

Der Engländer Joseph Priestley hatte beobachtet, daß gewöhnliche Luft in einem abgeschlossenen Behälter durch eine brennende Kerze oder eine lebende Maus verändert wurde.

Die Kerze erlosch nach einer Weile, die Maus starb.

Nun brachte er eine brennende Kerze in den Behälter der toten Maus und stellte fest, daß die Flamme sofort ausging. Die Maus und die Flamme zerstörten oder verbrauchten offenbar den gleichen Bestandteil der Luft. Da aber auf der Erde alle Lebewesen fortwährend atmen, müßte eines Tages der Teil der Luft , der Leben und Feuer erhält, verbraucht sein - zumindest müßte er unablässig abnehmen.

Am 17. August 1771 brachte er nach langem Überlegen einen Minzezweig in eine Luftmenge, in der eine Wachskerze erloschen war, und fand, daß 10 Tage später eine neue Kerze darin gut brannte.

Daraus folgerte Priestley, daß die Pflanze die verbrauchte Luft wieder in gute Luft verwandelt hatte.

1779 zeigte der holländische Arzt, Jan Ingenhousz, daß nur die grünen, chlorophyllhaltigen Teile der Pflanze in der Lage sind, die Umwandlung zu vollziehen und daß dazu immer Licht erforderlich ist.

Bald darauf erkannte der französische Chemiker Lavoisier, daß der entscheidende Anteil der verbrauchten Luft das Kohlenstoffdioxid ist und derjenige der guten Luft der Sauerstoff.

1783 bestätigte der Schweizer Jean Senebier, daß grüne Pflanzen Kohlenstoffdioxid aufnehmen.

1804 De Saussure, ein Schweizer, beobachtete, daß die Pflanze durch Aufnahme des Kohlenstoffdioxids ihren Kohlenstoffgehalt vergrößert, also an Substanz zunimmt und dabei auch Wasser beteiligt ist.

1862 zeigte der dt. Botaniker Julius Sachs, daß sich bei diesem Vorgang in den Chloroplasten Stärke bildet.

1939 klärte H. Fischer die Struktur des Chlorophylls auf

1940 wurde erstmalig nachgewiesen, daß der bei der Photosynthese abgegebene Sauerstoff aus dem Wasser stammt.

Der Vorgang der Photosynthese:

Die Photosynthese verläuft in ihren Grundzügen bei allen Pflanzen gleich.

Die Vorgänge, die in der Photosynthese - Gleichung ausgedrückt sind, laufen in zwei Folgen von Reaktionen ab.

Die erste Reaktionsfolge bedarf der Lichteinwirkung, weshalb man von Licht- oder Primärreaktionen spricht.

In diesen Reaktionen nehmen Chlorophyllmoleküle Lichtenergie auf, die in weiterer Folge über komplizierte Zwischenreaktionen zur Bildung von ATP und zur Spaltung von Wassermolekülen benötigt wird. Dadurch wird einerseits Sauerstoff freigesetzt, andererseits Wasserstoff gewonnen.

In der anschließenden lichtunabhängig verlaufenden Kette von

Dunkel- oder Sekundärreaktionen wird der Wasserstoff sodann mit dem ebenfalls aufgenommenen Kohlenstoffdioxid zum Aufbau von Zuckermolekülen (C6H12O6) verwendet.

Da aus Kohlenstoffdioxid und Wasser bei Energiezufuhr durch Belichtung Zucker und Sauerstoff entstehen, läßt sich der Vorgang der Photosynthese durch folgende Gleichung beschreiben:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der Kohlenstoffdioxidvorrat der Luft wäre in wenigen Jahrzehnten erschöpft, wenn er nicht ständig ergänzt würde.
- Atmung der Organismen
- Zersetzung abgestorbener Pflanzen und Tiere durch Mikroorganismen.

Die Produkte der Photosynthese bezeichnet man auch als Assimilate.

Der Nachweis der Stärkebildung in pflanzlichen Zellen

Ein Blatt wird mittels Aluminiumfolie tlw. verdunkelt und für einige Stunden belichtet. Danach wird das Blatt von der Pflanze entfernt, die Blattfarbstoffe werden mittels Aceton oder Methanol entfernt. Zum Stärkenachweis setzt man sodann eine Jod- Jod- Kaliumlösung hinzu. Nur der vorher belichtete Teil des Blattes färbt sich blau. Der mit der Folie abgedeckte Teil des Blattes färbt sich nicht blau, da keine Stärke gebildet wurde.

( Kein Licht, keine Photosynthese, keine Stärke ).

Vorbereitungsunterlagen für die vorgezogenen Reifeprüfung BIUK 17.02.2000 Pichler Beate F4

SPEZIALGEBIET: Anatomie und Physiologie eines Laubbaumes ,, Von der Wurzel zur Spitze ,,