Blätter

• Blätter entstehen am Apikalmeristem
• Für Bildung von Blättern ist der Transmembrantransport von Auxin notwendig
• Auxinmaximum zuständig für Blattbildung
• Musterbildung bei der Anlage der Blätter bedingt die Blattstellung
• Blätter stehen am Spross in artspezifischen geometrischen Mustern -> vermeidet gegenseitige Beschattung
• Blattstellungen

  • mehr als 2 Blätter pro Knoten = wirtelig
  • 2 Blätter pro Knoten = gegenständig
  • 1 Blatt pro Knoten = schraubig oder zweizeilig
• Bei vielen Pflanzen findet man spiralförmige Phyllotaxis -> neue Blätter entstehen im Winkel von 137,5 Grad vom vorhergehenden Blatt
• Der „goldene Winkel“ der Blattinitiation zerschneidet das Apikalmeristem mit dem „Goldenen Schnitt“
• Goldener Schnitt

  360/222,5 = 1,618 = 222,5/137,5
• Entwicklung Blattanalge zum Laubblatt

  • Blatt wächst an der Basis -> basales Wachstum
• Morphologie der Laubblätter (monokotyle)

  • ein Keimblatt
  • deutliche Blattscheide
  • Lamina einfach und ganzrandig
  • parallele Leitbündel
• Morphologie der Laubblätter (dikotyle)

  • zwei Keimblätter
  • selten Blattscheide
  • Lamina vielgestaltig, einfach oder zusammengesetzt
• Funktionen gewöhnliches Laubblatt

  • Abgrenzung und Kontakt zur Außenwelt -> Cuticula und Epidermis
  • Fotosynthese -> Chloroplasten
  • Weitertransport Assimilate -> Phloem der Leitbündel
  • Aufrechterhaltung Xylemstrom durch Transpiration
  • Kontrolle Transpiration -> Regulation Stomata
• Abgrenzung und Kontakt zur Außenwelt (Cuticula)

  • undurchlässig für Wasser und Gas
  • reflektiert / absorbiert schädliche Strahlung
  • schützt gegen Eindringen von phytopathogener Mikroorganismen
  • durch äußeren Zellwände der Epidermis ausgeschieden
  • Lotus-Effekt : geringe Kontaktfläche, geringe Adhäsion
• Abgrenzung und Kontakt zur Außenwelt (Epidermis)

  • dicht aneinandergrenzende Zellen ohne Interzellulare
  • mechanischer Schutz
  • keine Chloroplasten
  • Sonderbildung: lebende & tote Haare und Stomata
  • Lage der Stomata: hypostomatisch, amphistomatisch, epistomatisch
• Fotosynthese (Mesophyll)

  • Assimilationsparenchym enthält Chloroplasten und Interzellularen
  • Palisadenparenchym
  • Schwammparenchym
• Fotosynthese (Chloroplasten)

  • Endosymbiontentheorie
• Licht- und Kohlenstoffreaktion der Fotosynthese in Chloroplasten

  • Hydrolyse gibt O2 als Abfallprodukt frei
  • ATP-Synthase (Zuckerherstellung)
  • Lichtenergie: 6CO2 + 12H2O -> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
• Weitertransport Asiimilate

  • findet in Leitbündeln statt
  • Anschluss der Blattspur an Leitgewebssystem der Sprossachse
• Aufrechterhaltung Xylemstrom

  • Transpiration vor allen an Blättern -> Wasserdampfabgabe an lebenden Oberflächen erzeugt Sogwirkung
  • Kapillarkräfte in Xylemelementen -> Transpirationsstrom funktioniert nur, wenn Wassersäule trotz Zugspannung nicht abreißt
  • Wurzeldruck durch Endodermisdruck -> aktive Ionenaufnahme in Zentralzylinder, Aufbau hydrostatischer Druck
• Kohäsion - Wassermoleküle halten fest aneinander

  • H-Brücken zwischen Wassermolekülen ermöglichen, dass die Wassersäule nach oben gezogen werden kann ohne dass sie abreißt
  • wassermoleküle, die das Xylem verlassen, ziehen ebenfalls an den nachfolgenden Molekülen
• Adhäsion - Wassermoleküle haften an Zellwänden des Xylems

  • hilft die Gravitationskraft zu überwinden
  • je enger das Xylemgefäß, umso größer ist der Anteil an Wassermolekülen die in Kontakt mit den Zellwänden kommen
• Transpiration erfolgt aufgrund des Gradienten im Wasserpotential zwischen Atmosphäre und Pflanzengewebe (Druckdifferenz)
• Druckdifferenz

  • im Gewebe mehr Wasser als außen
  • je höher die Pflanze, desto weniger Wasser
  • je niedriger der wert, desto weniger Wasser zur Verfügung
  • Wurzel am nächsten zum Grundwasserspiegel, höheres Wasserpotential
• Was leistet Transpiranz?

  • Fluss durch „Ideale“ Röhre (Gesetz von Hagen-Poiseuille)
  • doppelter Radius erhöht Flussrate um das 16fache
• Wo genau erfolgt Transpiration?

  • Wasser verdunstet aus dem dünnen Wasserfilm auf der Oberfläche der Mesophyllzellen damit der Gasaustausch funktioniert
  • Interzellulare werden Wasserdampf gesättigt
  • Wasserdampf entweicht aus dem Blatt über Stomata
• Kontrolle der Transpiration

  • Stomata fungieren als regulierbare turgorgesteuerte Ventile
• Kontrolle Transpiration

  • Stomata offen: viel Gasaustausch, viel Wasserverlust, Gefahr vor Verdursten
  • Stomata geschlossen: wenig Wasserverlust, Gefahr vor Verhungern
• Ionenfluss bei Turgorbewegung

  • ATP-getriebene Pumpen exportieren Protonen -> Hyperpolarisation Membran
  • spannungsabhängige Kalium-Kanäle öffnen sich
  • Chlorid-Kanäle öffnen sich
  • Einstrom Wasser führt zu Volumenvergrößerung der Vakuole und erhöhtem Turgordruck
• Schließen der Stomata mit Ionenfluss

  • Phytohormon ABA bewirkt Calcium-Freisetzung
  • Protonenpumpe durch Calcium blockiert
  • Chlorid-Kanäle öffnen sich in andere Richtung -> Austransport Chlorid
  • Kalium wird durch Kalium-Kanäle austransportiert
  • Ionen und Wasser strömen aus Vakuole, der osmotische Druck verringert sich, Stomata werden geschlossen
• Kontrolle Öffnungszustand Stomata

  • CO2 in Interzellularen: zu wenig = auf, ausreichend = zu
  • Licht von außen: vorhanden = auf, nicht vorhanden = zu
  • H2O in Interzellularen: ausreichend: auf, zu wenig = zu
  • Lichtangebot durch Blaulichtrezeptoren an Schließzelle wahrgenommen
  • CO2-Menge durch CO2-Fühler registriert
  • Wasserangenot durch pi-Fühler wahrgenommen
• Blatttypen

  • äquafazial = gleiche Gesichter, Mesophyll an Ober- und Unterseite gleich gestaltet
  • bifazia = zwei Gesichter, Mesophyll an Ober- und Unterseite unterschiedlich gestaltet
  • unifizial = ein Gesicht, eine morphologische Blattseite bildet die Oberfläche, Mesophyll überall gleich gestaltet
• Ökotypen

  • Anpassungen an Wasserverfügbarkeit
  • konvergente Evolution in vielen Familien
  • submerse Wasserpflanzen
  • Schwimmpflanzen
  • Sumpfpflanzen
  • Fluchtpflanzen
• Submerse Wasserpflanzen

  • wenige Zellschichten dicke Blätter, Epidermis dünnwandig
  • keine Cuticula, keine Transpiration
  • keine / wenige Wurzeln, einfache Sprossachsen, kaum Festigungsgewebe
• Schwimmpflanzen

  • Schwimmblätter epistomatisch
  • Blätter mit unterschiedlichen Funktionen
  • oft Wasserblätter: Aufnahme Nährstoffe
• Sumpfpflanzen

  • Aerenchyme zur Durchlüftung des Gewebes
  • Atemwurzeln für Gasaustausch
• Feuchtpflanzen

  • morphologische Anpassung zur Transpirationsverstärkung
  • hohes Oberflächen / Volumen Verhältnis
  • dünne Blätter
  • Guttation -> geringes Wasserpotentialgefälle, aktive Wasserausscheidung
• Pflanzen an gemäßigten Standorten

  • kräftige Blätter, verdickte Epidermiszellwände
  • meist bifazial
• Pflanzen an trockenen Standorten

  • Hartlaubgewächse -> feste kleine Blätter, mehrschichtige Epidermis, Festigungsgewebe zur Aussteifung
  • Blattsukkulenz -> fleischiges Blatt mit Wasserspeichergewebe, Transpirationsschutz durch verdickte Epidermis
  • Stammsukkulenz -> Oberflächenverringerung, Sprossachsen betreiben Fotosynthese