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Dickenwachstum und Holzbildung

Schichten eines Stammes

 

Man unterscheidet beim Stamm von außen nach innen verschiedene Schichten.
Ganz außen ist der Baum von toten Zellen, der Borke geschützt. Die Borke blättert ständig ab. Darauf folgt der Bastteil. Die Bastzellen (Phloem) dienen während ihrer kurzen Lebenszeit dem Nährstofftransport. Bei einigen Baumarten sind diese Bastfasern sehr ausgeprägt.  Bast und Borke gemeinsam gehören zur 1. Schicht, der Rindenschicht. Durch Einlagerung von Kork werden die Rindenzellen zu einem Korkkambium verändert. Diese Schicht kann sich  teilen und gibt nach außen neue Korkzellen ab, die an der Oberfläche die Korkporen bilden.

Bäume nehmen jedes Jahr an Umfang zu. Dafür sorgt eine dünne Wachstumsschicht. Diese 2. Schicht von außen ist das Kambium. Es ist der wachsende Teil des Baumes. Seine Zellen teilen sich und erzeugen nach außen jährlich neue Bastzellen (Phloem) und nach innen neue Holzzellen (Xylem). 

Der 3. Teil ist der Holzteil.
Die Holzzellen kann man bei manchen Baumarten noch deutlich in Splint- und Kernholz unterscheiden.
Das hellere, äußere Splintholz (Xylem) dient der Wasserleitung, das innere und dunklere Kernholz ist tot. Nach Einlagerung von Lignin ist es für die Stabilität des immer größer werdenden Baumes zuständig. Mit dem beginnenden Wachstum in jedem Frühjahr bildet das Kambium im Stamm entsprechend dem großen Wasserbedarf beim Austrieb dicke Xylemröhrenzellen, so dass im Sommer nur noch wenige enge Xylemröhren gebildet werden müssen. Dieser Wechsel ist dann als Jahresring zu erkennen.
Aufgabe der Korkzellen

Die Korkzellen enthalten Wachs und bewirken einen wasserdichten Abschluss und sind häufig mit Gerbstoffen (Tannine oder Gerbsäuren) imprägniert,die Schutz vor schädigenden Insekten und auch Mikroorganismen wie Pilzen und Bakterien geben.

Der Bau und die Aufgaben der Gefäße

3. Das Holzteil (Xylem) mit den innen liegenden, größeren Xylemzellen. 2. Die Wachstumsschicht (Kambium) liegt in der Mitte
und hat teilungsfähige Zellen.
 

1. Rinde mit Bastteil (Phloem)
liegt außen und hat die im Querschnitt kleineren Phloemzelle.

Hs - Holzspeicherzellen

Tr - Treppengefäße

R - Ringgefäße

Sp - Spiralgefäße

Gz - Geleitzelle

Tü - Tüpfelgefäße

 

Sr - Siebröhre

nG - Geleitzellen

Bf - Bastzellen

 

In Dunkelbraun bildetn tote Borkenzellen den Abschluss eines Stammes.

Das Kambium entsteht aus dem Prokambium und ist als Meristem ein teilungsfähiges Gewebe. Es ist für das sekundäre Dickenwachstum der Bäume verantwortlich. Wenn es sich während des Wachstums weiter teilt, bildet es zuerst einen geschlossenen Kambiumring. In jedem Vegetationszyklus werden nach innen und außen neue Zellen gebildet, die sich dann spezialisieren.
Nach außen hin werden die Siebzellen des Phloems gebildet. Sie heißen so, weil die Wände der aufeinander stehenden Zellen durchlöchert sind. Beim Stofftransport befördern sie die im Blatt bei der Photosynthese gebildeten Assimilate durch die Sprossachse bis zur Wurzel. Die energiehaltigen Traubenzuckermoleküle (Glucose) werden unter anderem zu Zellulose verkettet, die eine wichtige Bausubstanz der Pflanze ist. Zur Versorgung der Siebzellen gibt es noch die Geleitzellen. Im Laufe der Zeit lagern die Siebzellen Kork ein, sterben ab und werden zu Bastzellen und schließlich zur Borke.
Für die Wasserleitung von der Wurzel zum Blatt sind die innen liegenden Wasserleitelemente des Xylems zuständig, die das Wasser mit den Mineralien aus der Wurzel nach oben in die Blätter leiten.
Im jedem Frühjahr werden neue weiträumigen Xylemzellen als Wasserleitungsbahnen gebildet. Dabei unterscheidet man Tracheiden und Tracheen. Tracheiden sind stark verlängerte mit reich getüpfelten Schrägwänden aneinander grenzende einzelne Zellen. Sie stehen über Tüpfel mit ihren Nachbarzellen in Verbindung. Tracheiden mit besonders ausgeprägten Holztüpfeln sind für Nadelhölzer typisch.
Laubhölzer haben außerdem noch Tracheen. Die einzelnen Tracheenglieder sind besonders weitlumige Zellen, bei denen sich die Querwände fast vollständig aufgelöst haben. Die Längswände haben zur bessere Elastizität und Festigkeit unterschiedliche Stabilisierungselemente eingebaut. So unterscheidet man je nach Form Ring-, Spiral- und Treppengefäße. Da der Xylemteil aus toten Zellen besteht, liegen um diese Gefäße immer noch lebende Parenchymzellen, die Geleitzellen herum.
Bei Laubhölzern differenzieren sich die Xylemzellen in mehreren Schritten aus und reifen zu Holzspeicherzellen, indem sie immer mehr Lignin einlagern und schließlich absterben. Sie dienen der Stabilität und bilden das Kernholz.

Ausführliche Fachinformationen zu Gefäßen und Gefäßentwicklung findet man bei der Uni Ulm
http://www.biologie.uni-ulm.de/lehre/allgbot/sekachse.html

 

Wie wird aus einem Keimling ein dicker Baumstamm?

Unsere einheimischen Laub- und Nadelbäume sind dikotyl, d.h. aus ihren Samen sprießen Pflänzchen mit 2 Keimblättern. Palmen sind dagegen monokotyl und haben nur ein Keimblatt. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil nur dikotyle Bäume ein sekundäres Dickenwachstum haben.

Primärer Bau der Sprossachse

Bei der Keimung des Samens bilden sich durch Zellteilung und Differenzierung Wurzel, Sprossachse und die beiden Keimblätter. Die Sprossachse hat zwei wichtige Aufgaben. Sie muss den Transport von Wasser und allen anderen Stoffen gewährleisten und die Festigung der Pflanze übernehmen. Teilungsfähiges Gewebe wird als Meristem bezeichnet. Solch ein Meristem ist auch das Prokambium (grün gekennzeichneten) , dass die Leitbündel bildet. Schneidet man einen jungen Spross  quer, dann sieht man im jungen Querschnitt (Abb. a) deutlich die Transportgefäße, die zu Leitbündeln zusammengefasst sind. Aufgrund ihrer Anordnung im Spross und ihrer mechanischen Eigenschaften können sie auch die Funktion der Festigung übernehmen. Bei einer ringförmigen Anordnung im Achsenquerschnitt ergibt sich eine Gliederung. Der innere Teil des Grundgewebes wird als Mark bezeichnet, der periphere als Rinde. Das Abschlussgewebe ist die Epidermis. Mark- und Rindenmeristem sorgen für das primäre Dickenwachstum der Sprossachse. Im weiteren Verlauf teilt sich das hier grün gezeichnete Kambium weiter und bewirkt das sekundäre Dickenwachstum (Abb. b, beide verändert aus Springer Biologie). Die Leitbündel nehmen mehr Raum ein und werden nur noch durch dünne Markstahlen voneinander getrennt.

 

Beobachtungsaufgaben:

  1. Untersuche an einer Baumscheibe die einzelnen Gewebebereiche, markiere sie mit Stecknadeln und beschrifteten Zetteln.
  2. Versuche mit Hilfe der Jahresringe das Alter zu bestimmen.
  3. Vergleiche eine Nadelholzscheibe mit einer Laubbaumscheibe!
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