Funktionelle Pflanzenanatomie; Biologiekurs Klasse 12

1.1 Funktionelle Pflanzenanatomie

1.1.2 Anfertigung und Auswertung mikroskopischer Schnitte (Wurzel, Spross, Blatt)

Die Technik des Mikroskopierens wurde im Biologiekurs Klasse 11 angesprochen. Geeignete Objekte sind z.B. Tradeskantie, Geranie und Buche beim Blatt.

1.1.2.1 Aufbau eines typischen Laubblattes

Blätter kommen in den verschiedensten Variationen vor:

z. B. dünne, dicke, großflächige, gelappte, spitzzulaufende, gefiederte, gewölbte, glänzende oder als Nadeln.

Birke (Betula alleghaniensis) Tulpe (Tulipa spec.)	Eiche (Quercu salba.) Eiche (Quercus palustris)

Viele Blätter haben eine Ober- und Unterseite d.h. sie sind bifazial (zweiseitig), einige Blätter wie die der Iris sind unifazial (einseitig).

Betrachtet man die oben abgebildeten Blätter, so fällt einem auf, daß einige netzartige Blattadern haben (Eiche, Ahorn, Alpenveilchen, Birke) andere parallele Blattadern (Tulpe, Lilie, Mais und andere Gräser).

Pflanzen mit parallelen Blattadern Monokotyle Pflanzen

Pflanzen mit netzartigen Blattadern Dikotyle Pflanzen

Man kann also beide Gruppen leicht erkennen. Die Unterschiede findet man jedoch nicht nur beim Blattaufbau sondern auch bei Sproß- und Wurzelaufbau.

Betrachtet ein Blatt von der Ober- und Unterseite unter dem Mikroskop, kann man einen zellulären Aufbau erkennen.

Dazu schneidet man schräg in das Blatt ein und zieht die oberste Schicht ab. Die Zellen sind oft länglich oder sehen aus wie Puzzle-Teile. Ist die Schicht dünn genug, kann man erkennen, daß die Zellen keine Chloroplasten enthalten. Nur auf der Blattunterseite kann man bei typischen Laubblättern regelmäßig verstreut meist kleine, bohnenförmige, chloroplastenhaltige Zellen erkennen.

Diese oberste und unterste Blattschicht nennt man Epidermis. Die bohnenförmigen Zellen gehören zu den Spaltöffnungen (Stomata) und heißen Schließzellen.

Ein Querschnitt zeigt den Schichtenaufbau eines typischen Laubblattes (hier Flieder, Syringa spec).

Der Aufbau eines typischen Laubblattes (bifazial) von oben nach unten:

obere Epidermis mit Kutikula
Palisadengewebe
Schwammgewebe
untere Epidermis mit Kutikula und Spaltöffnungen

Die Kutikula ist eine Wachsschicht aus Cutin, die der Epidermis aufliegt.

Das Blattgewebe zwischen den beiden Epidermen nennt man Mesophyll.

Statt Gewebe sagt man auch Parenchym.

Zum Vergleich der Blattquerschnitt einer monokotylen Pflanze: Mais, Zea mays:

Monokotyle Pflanzen haben oft Blätter, deren Schichtenaufbau modifiziert ist. Das Mesophyll beim Mais besteht aus chloroplastenhaltigen Zellen, ähnlich dem Schwammgewebe. Große Leitbündel durchziehen das Blatt.

Sie dienen der Weiterleitung von Wasser und Nährstoffen.

Wir werden sie später genauer besprechen.

a) Spaltöffnungen (Stomata)

Spaltöffnungen finden sich beim typischen Laubblatt auf der Blattunterseite. Sie sind schlitzartige Öffnungen und werden durch Schließzellen gebildet. Sie können von Nebenzellen, die eine andere Form als die üblichen Epidermiszellen haben, umrahmt sein und bilden so den Spaltöffnungsapparat.

Dahinter befindet sich ein Hohlraum, die Atemhöhle.

In Abb. 14 ist eine Aufsicht auf den Spaltöffnungsapparat beim Mais abgebildet.

Die Tomatenpflanze (siehe oben) hat eine Spaltöffnung, die nur aus Schließzellen besteht. Bananenpflanzen und Palmen z. B. haben 4-6 Nebenzellen.

Pflanzliche Haare (Trichome)

Die Blätter vieler Pflanzen wie z.B. Geranie, Tomate, Alpenveilchen usw. sind mit pflanzlichen Haaren (Trichomen) besetzt.

In Abb. 15 ist ein Ausschnitt aus dem oberen Bereich eines Blattquerschnitts der Tomate zu sehen. Aus der Epidermis ragen 2 Sorten von Haaren: multizellare Haare und Drüsenhaare mit einer gelben Flüssigkeit im Kopf. Diese ist für den typischen Geruch der Pflanze verantwortlich.

b) Funktion der Blattgewebe

Die einzelnen Gewebe und Schichten haben unterschiedliche Funktion. Die Kutikula verhindert den Wasserverlust

Die Epidermis schützt die inneren Gewebe vor Verletzung. Sie ist durchsichtig um das Licht zu den chloroplastenhaltigen Geweben durchzulassen.
Die Spaltöffnungen dienen dem Gasaustausch der Stoffwechselvorgänge Photosynthese und Zellatmung.
Das Palisadengewebe mit seinen dünnwandigen, chloroplastenreichen Zellen dient der Photosynthese.
Das Schwammgewebe besitzt ebenfalls Chloroplasten, kann also Photosynthese machen., die Zwischenräume zwischen den Zellen (Interzellularen) sind jedoch recht groß, enthalten Luft und bilden mit der Atemhöhle ein Kammernsystem für den Gasaustausch.

c) Anpassung an den Standort

Der gesamte Kormus ist an die Lebensweise und den Standort angepaßt. Dabei unterscheidet man Anpassungen an

die Lichtverhältnisse
die Wasserversorgung
die Temperatur
die Ernährungsbedingungen.

Lichtverhältnisse

Die gleiche Pflanze kann unterschiedlich dicke Blätter haben. Sonnenblätter z. B. in der Krone von Bäumen sind dicker und besitzen zusätzliche Schichten von Palisadengeweben. Schattenblätter sind dünner.

Wasserversorgung und Temperatur

Man unterscheidet Hydrophyten (Wasserpflanzen) die teilweise ( z. B. Seerose) oder völlig untergetaucht (submers, z. B. Wasserpest) leben.

Hygrophyten sind Feuchtpflanzen die ständig bei reichlicher Wasserversorgung in feuchten Böden und meist schattigen Standorten leben (z. B. Pflanzen im tropischen Regenwald).

Xerophyten sind Trockenpflanzen mit zeitweiliger Trockenheit am Standort. (viele immergrüne Pflanzen wie Nadelbäume, Oleander, Kakteen)

In Abb. 16 ist ein Querschnitt durch das Blatt von Oleander, (Nerium) abgebildet. Man erkennt eine mehrschichtige obere und untere Epidermis mit dicker Kutikula, ein umfangreiches Schwammgewebe, in einer Vertiefung auf der Blattunterseite eingesenkte Spaltöffnungen. Wenn man weiß, daß Oleander ein Xerophyt ist, wird das verständlich.
Das Blatt ist sehr gut an den trockenen Standort angepaßt und sorgt durch die oben angeführten Mechanismen für wenig Wasserverlust durch die Gewebe und Stomata und gute Speicherung des Wassers im Schwammparenchym.

Ein Nadelblatt (Kiefer, Pinus spec. siehe Abb. 17) besitzt ebenfalls eine Anatomie, die den Wasserverlust minimiert: dicke Epidermis mit Sklerenchymschicht darunter, eingesenkte Spaltöffnungen, relativ dickes Blatt.

Nadelgewächse findet man als Xerophyten auch in kalten Gebieten oder Hochgebirgszonen. Deshalb der robuste kompakte Bau.

In der Abb. 18 ist ein Schwimmblatt der Seerose, Nymphaea spec. zu sehen. Bemerkenswert sind Spaltöffnungen in der oberen Epidermis, damit Gasaustausch Pflanze-Luft stattfinden kann und das zweischichtige Palisadengewebe.

Abb. 10

Blätter