Pflanzen

5.3

Grundgewebe

Das Grundgewebe von Pflanzen wird als Parenchym bezeichnet. Es findet sich überall in der Pflanze und besteht aus lebenden Zellen, die sich auch im Reifezustand noch teilen können. In der Regel finden sich dort nur Primärzellwände (nicht verholzte oder durch andere Einlagerungen veränderte Zellwände), die gleichmäßig und unverdickt sind. Die Zellen des Parenchyms sind auf viele verschiedene physiologische Funktionen spezialisiert – beispielsweise auf die Photosynthese, auf Speicherfunktionen, Sekretion bestimmter Stoffe oder die Wundheilung. Auch im Xylem und im Phloem finden sich Parenchymzellen.

5.4

Festigungsgewebe

Das Kollenchym ist ein lebendes Gewebe, dessen Zellen Primärzellwände besitzen, wobei das auflagernde Material, das aus Pektin besteht, entweder die Zellecken oder die beiden Längsseiten verdickt. Kollenchym ist wachstums- und dehnungsfähig und dient in jungen, noch wachsenden Pflanzenteilen als Stützgewebe; bei weiterem Wachstum können die Verdickungen wieder abgebaut und durch Sklerenchym ersetzt werden.

Der nicht mehr abbaubare Typ von Festigungsgewebe ist das Sklerenchym, dessen Zellen im Reifezustand kein Zytoplasma haben, stark verdickte Sekundärwände aufweisen und in der Regel Lignin enthalten. Das Sklerenchym dient bereits ausgewachsenen Pflanzenteilen zur Stützung und Festigung. Auch Nussschalen oder Kirschkerne bestehen aus Sklerenchymzellen.

6

Organe der Pflanzen

Der Körper einer typischen Gefäßpflanze besteht aus drei Organarten: Wurzeln, Sprossachse und Blätter. Diese Organe sind jeweils aus den erwähnten drei Gewebearten gebildet, jedoch unterscheiden sie sich durch die Spezialisierung ihrer Zellen, die unterschiedliche Aufgaben erfüllen.

6.1

Wurzeln

Aufgabe der Wurzeln ist es, die Pflanze im Substrat (ihrem Nährboden) zu verankern und Wasser und Mineralien zu absorbieren. Wurzeln finden sich im Allgemeinen unterirdisch und wachsen abwärts, in Richtung der Schwerkraft. Anders als die Sprossachse (siehe unten) sind Wurzeln nicht in Knoten und Internodien gegliedert und haben keine Blätter. Manche unterirdische Speicherorgane besitzen jedoch zumindest Blattreste; daran kann man erkennen, dass es sich bei ihnen wie bei der Kartoffel nicht um Wurzeln, sondern um modifizierte (umgewandelte) Sprossachsen handelt. Das Wachstum der Wurzel erfolgt jeweils nur an der Spitze, die durch eine verschleimende, im Boden gleitfähige Haube geschützt ist.

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. Umgeben wird die Wurzel von einer dünnhäutigen Rhizodermis, die im Gegensatz zur Epidermis nicht cutinisiert und damit wasserdurchlässig ist und welche die zahlreichen, ebenfalls dünnhäutigen Wurzelhaare trägt. Diese bilden sich aber nur in der Nähe der Wurzelspitze und sind einzellige Auswüchse der Rhizodermiszellen. Sie vergrößern die Oberfläche der Wurzeln um ein Vielfaches, und durch sie erfolgt vornehmlich die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen aus dem Boden.

Bei vielen Pflanzen werden die Wurzeln umgebildet, um bestimmte Aufgaben durchführen zu können; beispielsweise können Wurzeln wichtige Ernährungs- und Speicherorgane darstellen, etwa bei Rüben, Möhren oder Rettich. Solche Wurzeln bestehen zum großen Teil aus Grundgewebe. Viele tropische Bäume haben so genannte Brett- oder Stelzwurzeln sowie teilweise als Stützwurzeln ausgebildete Luftwurzeln (vor allem beim Banyan und anderen Feigenbaumarten), die alle vorwiegend dazu dienen, die Stabilität des Stammes zu verbessern; teilweise übernehmen sie vermutlich auch andere Funktionen, etwa als Nährstoffspeicher. Die Wurzeln der Epiphyten sind so modifiziert, dass sie das über die Rinde ihrer Wirtspflanzen laufende Wasser rasch aufnehmen können. Daneben gibt es noch zahlreiche weitere Modifikationen wie etwa die Kletterwurzeln mit ihren Dornen oder Saugnäpfen.

Das Längenwachstum der Wurzeln wird von Apikalmeristemen gesteuert, das Dickenwachstum von Folgemeristemen. Seitenwurzeln entstehen im Inneren der Wurzeln in einigem Abstand von der Wachstumsspitze, am Perikambium des Zentralzylinders. Wurzeln können auch am Spross entstehen, beispielsweise an den am Boden liegenden Trieben (Ausläufern) der Erdbeere, die sich bei Erdkontakt an bestimmten Stellen bewurzeln; man spricht hier von sprossbürtigen Wurzeln. Große Pflanzengruppen unterscheiden sich wesentlich in der Art und Weise ihrer Wurzelbildung. Bei den Farnen sind alle Wurzeln sprossbürtig. Auch zwischen den Ein- und Zweikeimblättrigen Blütenpflanzen bestehen hier deutliche Unterschiede. Bei den Einkeimblättrigen Pflanzen stirbt die Hauptwurzel sehr früh ab und wird durch viele sprossbürtige Nebenwurzeln ersetzt. Zweikeimblättrige Pflanzen verfügen dagegen über eine primäre Hauptwurzel und viele ihr untergeordnete Nebenwurzeln.

6.2

Sprossachsen

Sprossachsen finden sich in der Regel oberirdisch, sie wachsen aufwärts und tragen Blätter, deren Ansatzstellen (Knoten oder Nodi) in regelmäßigen Abständen über die Sprossachse verteilt sind. An den Knoten werden sowohl Blätter als auch Seitensprosse ausgebildet; bei Stecklingen entwickeln sich dort auch die neuen, sprossbürtigen Wurzeln. Die Bereiche zwischen den Nodi werden als Internodien bezeichnet. Das Längenwachstum der Sprossachse geschieht durch ein Apikalmeristem an ihrer Spitze. An diesem so genannten Vegetationskegel entstehen auch junge Blätter, welche die Sprossspitze oder Sprossknospe umfassen und schützen, bevor sie wachsen und sich entfalten. Bei Laubbäumen, die ihre Blätter im Herbst verlieren, werden die Sprossknospen in der Regel von modifizierten Blättern, den Knospenschuppen, geschützt.

Sprossachsen sind in ihrem äußeren Erscheinungsbild und inneren Aufbau variabler als Wurzeln, bestehen aber ebenso aus den erwähnten drei Gewebearten und weisen eine Reihe von Gemeinsamkeiten auf. Das Leitungsgewebe verläuft in so genannten Leitbündeln längs durch die Sprossachse und bildet mit dem Leitungsgewebe in den Blättern und den Wurzeln ein durchgehendes Netzwerk. Das Leitungsgewebe von Krautpflanzen ist von Parenchym umgeben, während die Stämme von Holzpflanzen überwiegend aus dem festen Xylem (Holzanteil) bestehen. Das Dickenwachstum der Sprossachsen erfolgt durch die Aktivität der Folgemeristeme (sekundäre Meristeme); bei Holzpflanzen produzieren diese nach außen die Rinde und nach innen das Holz. Die Rinde enthält das Phloem und dient darüber hinaus bei der Bildung von Kork und Borke als äußere Schutzschicht, welche die Pflanze vor Verletzungen und Wasserverlust bewahren soll.

Wenn man das ganze Pflanzenreich überblickt, kann man viele Modifikationen der typischen Sprossachse feststellen. Ein Beispiel sind die Dornen des Weißdorns, die keine Stacheln wie bei den Rosen darstellen, sondern umgewandelte Sprosse. Die Stacheln der Rosen – fälschlich oft als Dornen bezeichnet – entsprechen dagegen morphologisch den Haaren und sind Auswüchse der Epidermiszellen; man kann sie daher sehr leicht mit der Epidermis abnehmen. Die Dornen des Weißdorns und anderer Pflanzen sind jedoch mit den inneren Leitgeweben verbunden und haben die Festigkeit von Seitensprossen. Kletternde Sprossachsen, etwa die Ranken von Weinpflanzen, sind so umgebildet, dass sie aufwärtswachsen und sich dann an Objekten ihrer Umgebung festhalten können. Viele Pflanzen haben als Anpassung an eine trockene Umgebung, in der sie den durch Verdunstung bedingten Wasserverlust einschränken müssen, stark zurückgebildete Blätter, die zu Dornen umgewandelt wurden; bei ihnen findet die Photosynthese an der Oberfläche der grünen Sprossachse statt (siehe Kakteengewächse).

Es gibt auch Sprossachsen, die über die Erdoberfläche dahinwachsen und durch Adventivwurzeln zur vegetativen Vermehrung führen; mit diesen Ausläufern breiten sich viele Gräser aus. Andere Sprossachsen wachsen unterirdisch und dienen als Nahrungsspeicher oder zum Überdauern ungünstiger Witterungsperioden, etwa einer Trockenzeit oder des Winters; solche Sprossachsen werden als Rhizome bezeichnet. Beispiele dafür sind die Rhizome des Aronstabs, der Weißwurz oder des Maiglöckchens und natürlich auch der Kartoffel. Die Zwiebeln von Tulpen und Lilien entsprechen dagegen ganzen Sprossen, die in eine Hülle schützender, verdickter Blätter zurückgezogen sind und bei günstigen Bedingungen mit Hilfe der in diesen Knospenblättern gespeicherten Nährstoffe rasch auszutreiben vermögen.