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7: Wurzeln und Wasserbewegung - Wurzelstruktur und Anatomie - Biologie

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7: Wurzeln und Wasserbewegung - Wurzelstruktur und Anatomie

Baumwurzeln

Die ersten Strukturen, die aus einem keimenden Samen in Form einer Keimwurzel entstehen, sind die Baumwurzeln. Es ist geotrop und geht als Pfahlwurzel tief in den Boden ein. Die Baumwurzeln fixieren die Pflanze mit dem Substrat und nehmen Wasser und Nährstoffe aus dem Boden auf.

Definition von Baumwurzeln (Pflanzenwurzeln): –

Die Baumwurzeln sind die absteigende Achse der Pflanzen, die sich aus dem Radikal entwickelt und die Funktion der Aufnahme von Wasser und Nährstoffen und der Fixierung der Pflanze an das Substrat reformiert.

Eigenschaften von Baumwurzeln: –

i) Die Wurzel ist die absteigende Achse der Pflanze, die sich aus der Keimwurzel entwickelt.
ii) Die Baumwurzeln sind von Natur aus positiv geotrop und hydrotrop und negativ phototrop.
iii) Sie sind aufgrund des Fehlens von Chloroplasten farblos oder nicht grün.
iv) Sie enthalten Leukoplast, das bei der Lagerung von Lebensmitteln hilft.
v) Die Baumwurzeln enthalten niemals Blätter, Knospen und Blüten.
vi) Sie sind undifferenziert in Knoten und Internodien.
vii) Es gibt zwei Arten von Baumwurzeln, nämlich Pfahlwurzeln und Adventivwurzeln.
viii) Baumwurzeln werden in Wurzelkappe, Wachstumsregion, Wurzelhaarzone und die permanente Zone unterschieden.
ix) Die Wurzelkappen der Baumwurzel schützen die Wurzelspitzen.
x) Die meristematischen Zellen enthalten in der Dehnungszone und helfen beim Wurzelwachstum.
xi) Die einzellige, exogene röhrenförmige Projektion von Epiblem der Wurzelhaarzone, die Wurzelhaare genannt wird, hilft bei der Aufnahme von Wasser.
xii) Das permanente Gewebe enthält, indem sich die permanente Region nicht im aktiven Teilungszustand befindet.
xiii) Die normale Funktion der Baumwurzeln sind Anhaftung, Aufnahme und Speicherung.
xiv) Zu den besonderen Funktionen der Baumwurzeln gehören Assimilation, Luftaufnahme, mechanische Unterstützung, epiphytische oder parasitäre Anpassung.

Arten von Baumwurzeln: –

Die Baumwurzeln können auf der Grundlage des Ursprungs der Wurzeln in zwei Haupttypen eingeteilt werden, nämlich (1) echte Wurzeln und (2) Adventivwurzeln.

Was sind die wahren Wurzeln?

Baumwurzeln, die sich direkt aus der Keimwurzel oder ihren Ästen entwickeln, werden als echte Wurzeln bezeichnet. Manchmal kann es als normale Wurzeln sagen. Von der Primärwurzel gehen die Keimwurzeln bei zweikeimblättrigen Pflanzen tief in den Boden, aus den Primärwurzeln entstehen Seitenäste, die als Sekundärwurzeln bekannt sind, und sie führen auch zu den Tertiärwurzeln.

Was sind die Adventivwurzeln?

Als Adventivwurzeln bezeichnet man Baumwurzeln, die sich nicht aus der Keimwurzel, sondern aus anderen Teilen des Baumes entwickelt haben. In diesem Fall degeneriert die Keimwurzel in jungen Jahren und wird durch das Büschel von Adventivwurzeln ersetzt. Die Adventivwurzeln sind von drei Arten. Das sind die Couline-Wurzeln, Faserwurzeln und Blattwurzeln.

Was sind Caulinuswurzeln?

Die Adventivbaumwurzeln, die sich einzeln oder in Gruppen entweder aus den Internodien von Stängeln entwickeln, werden als echte Adventivwurzeln oder anders als Blütenwurzeln bezeichnet. Beispiel: Banyan, Hydrocotyle usw.

Was sind Faserwurzeln?

Ein Bündel faserartiger Baumwurzeln, die sich nach dem Absterben der Primärwurzeln aus der Basis des Pflaumens entwickeln, werden als Faserwurzeln bezeichnet. Beispiel: Gräser. Die sich aus der Keimwurzel entwickelnden primären Pfahlwurzeln sterben bei den einkeimblättrigen Pflanzen in einem frühen Entwicklungsstadium ab. In diesem Fall entwickeln sich die Primärwurzeln aus der Basis der Keimwurzel und es heißt Samenwurzel.Bei Weizen, Reis usw. sterben diese Samenwurzeln mit der Entwicklung der Pflanze ab und werden durch das Bündel faseriger Wurzeln ersetzt.

Was sind Blattwurzeln?

Die Adventivbaumwurzeln, die sich aus den verschiedenen Blattteilen wie Blattrand und Blattstiel entwickeln, werden Blattwurzeln genannt. Beispiel: Bignonia.


Aufnahme von Wasser und Mineralien in Wurzeln

Im ersten Abschnitt dieses Tutorials haben wir uns die Struktur der zweikeimblättrigen Wurzel und des Stammes angesehen und die verschiedenen Zellen in den spezialisierten Geweben der Pflanzenwurzel und des Stammes verglichen. Jetzt werden wir uns ansehen, wie diese spezialisierten Zellen der Pflanze helfen, Wasser aus dem Boden aufzunehmen und zum Stängel zu transportieren, wo es dann zum Rest der Pflanze transportiert werden kann.

Wasserbewegung durch die zweikeimblättrige Wurzel

Wasser befindet sich in den Zwischenräumen zwischen den Bodenpartikeln. Wasser und Mineralsalze gelangen zunächst durch Osmose durch die Zellwand und Zellmembran der Haarwurzelzelle. Wurzelhaarzellen sind Auswüchse an den Spitzen der Pflanzenwurzeln (siehe Abbildung unten). Sie dienen ausschließlich der Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen. Haarwurzelzellen führen keine Photosynthese durch und enthalten keine Chloroplasten, da sie unter der Erde liegen und nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Diese Zellen haben große Vakuolen, die eine Speicherung von Wasser und Mineralsalzen ermöglichen. Ihr kleiner Durchmesser (5-17 Mikrometer) und ihre größere Länge (1500 Mikrometer) sorgen für eine große Oberfläche zur Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen. Wasser füllt die Vakuole der Haarwurzelzelle.

Die folgende Liste fasst zusammen, wie das Wurzelhaar angepasst ist, Wasser aus dem Boden aufzunehmen:

  • Es gibt viele verlängerte Wurzelhaare, um die gesamte Wurzeloberfläche für die Wasseraufnahme zu erhöhen.
  • Sie haben dünne Wände, um die Wasseraufnahme durch Osmose zu beschleunigen.
  • Sie haben große Vakuolen, um Wasser schnell aufzunehmen und in die nächsten Zellen zu transportieren.
  • Die Vakuolen enthalten Salze, die die Wasseraufnahme aus dem Bodenwasser beschleunigen.
  • Wurzelhaare haben keine Nagelhaut, da dies die Wasseraufnahme verhindern würde.

Wasser kann jetzt auf zwei Arten von den Haarwurzelzellen und über die Parenchymzellen der Rinde gelangen. Etwas Wasser geht durch die Zellen durch Osmose. Das meiste Wasser wandert entweder in oder zwischen den Zellwänden (der Parenchymzellen) auf einfache Weise Diffusion. Das Wasser muss die Endodermis passieren, um in das Xylem zu gelangen. Sobald sich Wasser im Xylem der Wurzel befindet, wird es das Xylem des Stängels nach oben leiten.


WURZELN UND WASSER

Dürre ist die größte Einschränkung für das Wachstum von Nutzpflanzen und die Verbreitung natürlicher Pflanzengemeinschaften weltweit, und mehrere Veröffentlichungen befassen sich mit der Physik und Physiologie der Wasseraufnahme durch Wurzeln. Zarebanadkouki et al. (2016) erinnern uns daran, wie wenig über grundlegende Aspekte der Wasseraufnahme bekannt ist. Die hydraulische Leitfähigkeit ist ein kritischer Parameter, um die Wasseraufnahme durch Wurzeln zu verstehen, doch nur wenige Modelle berücksichtigen die Variation der Leitfähigkeit, die wahrscheinlich entlang der Wurzeln und radial innerhalb der Wurzeln auftritt. Diese Unsicherheit wurde untersucht, indem die räumliche Variation der Wasseraufnahme von Lupinen (Lupinus albus) Wurzeln. Mithilfe von Neutronenradiographie zeigen die Autoren, dass die Wasseraufnahme zwischen verschiedenen Wurzelarten sowie entlang der Wurzeln signifikant variiert. Diese Informationen sind nützlich, um realistische Modelle für die Wasseraufnahme aus dem Boden zu entwickeln. Eine bahnbrechende Arbeit von Gardner (1960) betrachtete die Feuchtigkeitsgradienten im Boden unmittelbar neben den Wurzeln, aber ein klares Verständnis des Verhaltens von Wasser an dieser Grenzfläche fehlt noch. Dieses Thema wurde von Carminati . behandelt et al. (2016), die ein biophysikalisches Modell entwickelt haben, um die Veränderungen des Xylem-Wasserpotentials zu erklären, wenn der Boden trocknet. Ihr Modell bietet einen Rahmen für die Schätzung des Wasserpotentials in der Rhizosphäre und für die Vorhersage von Feuchtigkeitswerten direkt neben der Wurzeloberfläche.

Die hydraulische Leitfähigkeit der Wurzel in einem austrocknenden Boden wurde auch experimentell von Henry . untersucht et al. (2016) unter Verwendung trockenheitsanfälliger und trockenheitstoleranter Reissorten (Oryza sativa). Die Blutungsraten (Saft, der aus einem abgeschnittenen Stiel ausgeschieden wurde) wurden mit dem Dampfdruckdefizit und den Transpirationsraten während des Tages- und Jahreszeitenzyklus verglichen. Sie zeigen, wie sich Veränderungen dieser Umweltfaktoren auf die hydraulische Leitfähigkeit der Wurzel auswirken und legen einen Zusammenhang zwischen dem Suberingehalt der Wurzeln und der Trockenheitstoleranz nahe. Meng et al. (2016) untersuchten, wie Reispflanzen den Wasserbedarf der Triebe mit der Wasserversorgung durch die Wurzeln ausgleichen. Sie zeigen, dass Veränderungen des Wasserbedarfs die Expression von Aquaporinen in den Wurzeln verändern. Das Entfernen der Triebe verringerte schnell die hydraulische Leitfähigkeit der Wurzeln und verringerte die Transkriptwerte von sechs Aquaporin-Genen. Diese Reaktionen wurden reduziert, wenn die Xylemspannung nach der Exzision durch schnelles Anlegen eines Vakuums an die abgeschnittenen Stiele aufrechterhalten wurde. Die Autoren schlagen vor, dass die Wasserspannung des Xylems als Signal zwischen Trieben und Wurzeln fungiert, um die Wasserversorgung mit dem Bedarf zu koordinieren. Die Aquaporinfunktion wurde in Gerste untersucht (Hordeum vulgare) Wurzeln von Sharipova et al. (2016) mit einem immunchemischen Ansatz. Sie haben Wildtyp-Pflanzen und eine ABA-defiziente Mutante mit Abscisinsäure (ABA) behandelt und erfolgreich lokale ABA-Konzentrationen mit der Fülle an Aquaporinen und Veränderungen der hydraulischen Leitfähigkeit der Wurzel in Verbindung gebracht.

Viele grundlegende Fragen zum Wassertransport vom Boden in die Triebe sind noch zu beantworten. Die oben genannten Studien teilen das zentrale Ziel, zu verstehen, wie die Wasserbewegung durch Wurzeln gesteuert wird, aber der Umfang der Untersuchungen variiert stark, von der Analyse der Wurzel-Boden-Grenzfläche und spezifischer Transportproteine ​​auf Wurzel-Zell-Membranen bis hin zur totalen hydraulischen Leitfähigkeit. Vor Ort Messungen mit Tracern zeigten eine feine räumliche Kontrolle des Wasserflusses entlang der Wurzeln, die von Alter und Bodenfeuchte beeinflusst wurde. Dies spiegelt wahrscheinlich weitere Regulierungsebenen wider. Diese Studien bestätigen die Rolle von Hormonen, Proteintransportern und der Zellwandstruktur bei der Wasseraufnahme, was auf die Notwendigkeit komplexer Signale zur Koordination dieser Faktoren hinweist.


Wurzelfunktion

Die Wurzeln können zwei Arten von Funktionen haben, nämlich normal Wurzelfunktion und spezielle Wurzelfunktion.

Normale Wurzelfunktion:

Die normale Wurzelfunktion umfasst die mechanischen Wurzelfunktionen und die physiologischen Wurzelfunktionen.

Was ist die normale mechanische Wurzelfunktion?

Die mechanische Wurzelfunktion beinhaltet die Anhaftung und Fixierung der Pflanzen an den Boden und sie bilden ein enges Netzwerk zum Wurzelsystem, das eine enge Verbindung mit diesen Bodenpartikeln eingeht.

Was ist die normale physiologische Wurzelfunktion?

Die Absorption von Wasser und Mineralstoffen durch aktive und passive Mittel sind die wichtigsten physiologischen Funktionen der Wurzel. Leitung ist eine weitere physiologische Funktion. Das aufgenommene Wasser und die Nährstoffe werden durch die Xylemelemente der Wurzel zu verschiedenen Teilen des Pflanzenkörpers geleitet. Die Translokation der zubereiteten Nahrung erfolgt durch die Phloemelemente von der Quelle der Blätter zu dieser Senke oder Wurzel. Und der Essenslager ist auch eine physiologische Wurzelfunktion. Das überschüssige zubereitete Essen wird in der Pfahlwurzel gespeichert, die wie in einer Karotte kegelförmig aufgequollen sein kann. Der Stärkeüberschuss wird als Speicherstärke oder Fett gespeichert. Durch das Vorhandensein dieser eingelagerten Nahrung werden die Strukturen zu sehr nützlichen Organen, die den ungünstigen Zustand überwinden und neue Pflanzen keimen lassen.

Spezielle Wurzelfunktion: –

Diese spezielle Wurzelfunktion kann auch in zwei Typen unterteilt werden, nämlich die mechanische Funktion und die physiologische Funktion. Jetzt haben wir eine Diskussion:

Was ist die besondere mechanische Wurzelfunktion?

Die Stützwurzeln Stützen Sie wie eine Säule auf die schweren Äste, die in der Natur eher horizontal sind, wie zum Beispiel Banyanbaum. Die Pflanzen, die die Woche haben, stielen und biegen sich zum Boden hin und werden daher von der Stelzenwurzeln von einer Seite des schiefen Stammes, wie beispielsweise Schraubenkiefer.

Die Kletterwurzeln Aus den Noten der Schlingpflanzen entwickeln sich und helfen dabei, um eine feste Stütze herum kletterte Worte des Lichts, wie Betel. Einige Wurzeln ziehen sich von einem Punkt aus zusammen und entwickeln sich in einem anderen Bereich kontraktile Wurzeln, wie z.B. Zwiebel. Es gibt andere Arten von Wurzeln, die als bezeichnet werden schwimmende Wurzel. Diese Wurzeln enthalten Parenchym und geben schwimmenden Hydrophyten wie der Jussiaea Auftrieb.

Was ist die besondere physiologische Wurzelfunktion?

Eine der besonderen physiologischen Wurzelfunktionen ist die Speicherwurzel. Diese Art von Wurzel wie Zuckerrübe, Rettich und Süßkartoffel helfen bei der Lagerung von Lebensmitteln. Die assimilatorische Wurzeln enthalten Chlorophyll und half durch Photosynthese, Nahrung zuzubereiten. Tinospora ist das Beispiel für eine solche Wurzel. Es gibt auch die Wurzeln atmen. Diese Wurzeln zeigen eine positive phototrope Bewegung, um Luft zum Atmen zu absorbieren, da dieser Boden, in dem sie wachsen, unzureichend belüftet wird.


Stamm- und Wurzelanatomie

Gefäßpflanzen enthalten zwei Haupttypen von Leitungsgewebe, das Xylem und das Phloem. Diese beiden Gewebe erstrecken sich von den Blättern bis zu den Wurzeln und sind lebenswichtige Kanäle für den Wasser- und Nährstofftransport. In gewisser Weise sind sie für Pflanzen das, was Venen und Arterien für Tiere sind. Die Struktur von Xylem- und Phloemgewebe hängt davon ab, ob es sich bei der Pflanze um eine blühende Pflanze (einschließlich Dikotyledonen und Monokotyledonen) oder um Gymnosperm (Polykotyledonen) handelt. Die Begriffe Dikotyledon, Monokotyle und Polykotyle sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Blütenteile in 3 oder einem Vielfachen von 3 einem Keimblatt innerhalb der parallelen Blattnerven des Samens umfassen Lilium, Amaryllis, Iris, Agave, Yucca, Orchideen, Wasserlinsen, einjährige Gräser, Bambus und Palmen.

Blütenteile in 4er oder 5er 2 Keimblätter in Samen verzweigt oder Netzblattnerven enthalten die meisten Arten von blühenden Kräutern, Sträucher und Bäume umfassen Rosen (Rosa), Hahnenfuß (Ranunculus), Klee (Trifolium), Ahorn (Acer), Linde (Tilia .) ), Eiche ( Quercus ), Weide ( Salix ), Kapok ( Ceiba ) und viele weitere Arten.

Gymnospermen umfassen Kiefern (Pinus), Fichte (Picea), Tanne (Abies), Hemlocktanne (Tsuga) und falsche Hemlocktanne (Pseudotsuga). Einige der Nadelbaumgattungen (Division Coniferophyta) sind die wichtigsten Nutzholzbäume der Welt. Da diese Arten mehrere Keimblätter in ihren Samen haben, werden sie bequem als Polykotylen bezeichnet.

Xylem- und Phloemgewebe werden von meristematischen Kambiumzellen produziert, die sich in einer Schicht direkt in der Rinde von Bäumen und Sträuchern befinden. Bei dikotylen Stängeln entstehen aus der Kambiumschicht außen Phloemzellen und innen Xylemzellen. Das gesamte Gewebe von der Kambiumschicht nach außen wird als Rinde betrachtet, während das gesamte Gewebe innerhalb der Kambiumschicht bis zur Mitte des Baumes Holz ist. Xylemgewebe leitet Wasser und mineralische Nährstoffe aus dem Boden in Pflanzenwurzeln und -stängeln nach oben. Es besteht aus länglichen Zellen mit spitzen Enden, die Tracheiden genannt werden, und kürzeren, breiteren Zellen, die als Gefäßelemente bezeichnet werden. Die Wände dieser Zellen sind stark verholzt, mit Öffnungen in den Wänden, die als Gruben bezeichnet werden. Tracheiden und Gefäße werden zu hohlen, wasserführenden Rohrleitungen, nachdem die Zellen abgestorben sind und ihr Inhalt (Protoplasma) zerfallen ist. Das Xylem der Blütenpflanzen enthält auch zahlreiche Fasern, längliche Zellen mit sich verjüngenden Enden und sehr dicken Wänden. Dichte Massen von Faserzellen sind einer der Hauptgründe, warum Angiospermen härteres und schwereres Holz haben als Gymnospermen. Dies gilt insbesondere für die "Eisenhölzer" mit Holz, das tatsächlich im Wasser versinkt.

Ein kürzlich erschienener Artikel in Science Vol. 291 (26. Januar 2001) von N. M. Holbrook, M. Zwieniecki und P. Melcher legt nahe, dass Xylemzellen mehr sein können als inerte Röhrchen. Sie scheinen ein sehr ausgeklügeltes System zu sein, um Wasser zu bestimmten Bereichen der Pflanze zu regulieren und zu leiten, die Wasser am meisten benötigen. Diese bevorzugte Wasserleitung beinhaltet die Richtung und Umleitung von Wassermolekülen durch Öffnungen (Poren) in benachbarten Zellwänden, die als Gruben bezeichnet werden. Die Gruben sind mit einer Grubenmembran aus Zellulose und Pektinen ausgekleidet. An dieser Kontrolle der Wasserbewegung könnten laut den Forschern Pektinhydrogele beteiligt sein, die dazu dienen, benachbarte Zellwände miteinander zu verkleben. Eine der Eigenschaften von Polysaccharid-Hydrogelen besteht darin, dass sie aufgrund von Imbibition quellen oder schrumpfen. "Wenn Pektine anschwellen, werden die Poren in den Membranen gequetscht, was den Wasserfluss zu einem Rinnsal verlangsamt. Aber wenn Pektine schrumpfen, können sich die Poren weit öffnen und Wasser strömt durch die Xylemmembran zu durstigen Blättern darüber." Diese bemerkenswerte Kontrolle der Wasserbewegung kann es der Pflanze ermöglichen, auf Dürrebedingungen zu reagieren.

Spiralförmige Verdickungen in den Sekundärwänden von Gefäßen und Tracheiden lassen diese bei starker Vergrößerung mit einem Lichtmikroskop wie mikroskopische Spiralen erscheinen.

Vergrößerte horizontale Ansicht (400x) eines inneren Blütenhüllensegments einer Brodiaea-Art in San Marcos, die ein primäres Leitbündel zeigt, das aus mehreren Gefäßsträngen besteht. Die Stränge bestehen aus Gefäßen mit spiralförmig verdickten Wänden, die wie winzige Spiralfedern erscheinen. Obwohl diese Art von Botanikern in San Diego seit Jahrzehnten als B. jolonensis bezeichnet wird, scheint sie B. terrestris ssp. Kernensis. Diese Art enthält mindestens 3 Gefäßstränge pro Bündel, während B. jolonensis nur einen Strang pro Bündel hat.

D as wasserleitende Xylemgewebe in Pflanzenstämmen besteht eigentlich aus toten Zellen. Tatsächlich handelt es sich bei Holz im Wesentlichen um abgestorbene Xylemzellen, die ausgetrocknet sind. Das abgestorbene Gewebe ist aufgrund des Lignins in den verdickten sekundären Zellwänden hart und dicht. Lignin ist ein komplexes phenolisches Polymer, das die Härte, Dichte und braune Farbe von Holz erzeugt. Kaktusstängel bestehen aus weichem, wasserspeicherndem Parenchymgewebe, das sich beim Absterben der Pflanze zersetzt. Das holzige (verholzte) Gefäßgewebe bietet Halt und ist oft in abgestorbenen Kaktusstängeln sichtbar.

Links: Riesen-Saguaro (Carnegiea gigantea) im Norden von Sonora, Mexiko. Das Gewicht dieses großen Kaktus ist hauptsächlich auf das Wasserspeichergewebe in den Stielen zurückzuführen. Rechts: Ein toter Saguaro mit den verholzten (verholzten) Gefäßsträngen, die die massiven Stängel stützen.

Phloemgewebe leitet die in den Blättern hergestellten Kohlenhydrate in den Pflanzenstängeln nach unten. Es besteht aus Siebrohren (Siebrohrelemente) und Begleitzellen. Die perforierte Stirnwand eines Siebrohrs wird als Siebboden bezeichnet. Dickwandige Faserzellen sind auch mit Phloemgewebe verbunden.

Bei zweikeimblättrigen Wurzeln erscheint das Xylemgewebe wie ein dreizackiger oder vierzackiger Stern. Das Gewebe zwischen den Zacken des Sterns ist Phloem. Das zentrale Xylem und Phloem ist von einer Endodermis umgeben, und die gesamte zentrale Struktur wird als Stele bezeichnet.

Mikroskopische Ansicht der Wurzel eines Hahnenfußes (Ranunculus) mit der zentralen Stele und dem 4-zackigen Xylem. Die großen, wasserleitenden Zellen im Xylem sind Gefäße. [Ungefähr 400x vergrößert.]

Bei dikotylen Stängeln entsteht das Xylemgewebe auf der Innenseite der Kambiumschicht. Phloemgewebe wird auf der Außenseite des Kambiums produziert. Das Phloem einiger Stängel enthält auch dickwandige, längliche Faserzellen, die als Bastfasern bezeichnet werden. Bastfasern in Stängeln der Flachspflanze ( Linum usitatissimum ) sind die Quelle für Leinentextilfasern. Gymnospermen haben im Allgemeinen keine Gefäße, daher besteht das Holz im Wesentlichen aus Tracheiden. Die bemerkenswerte Ausnahme davon sind Mitglieder der Gymnospermenabteilung Gnetophyta, die Gefäße haben. Diese bemerkenswerte Abteilung umfasst Ephedra (Mormonentee), Gnetum und die erstaunliche Welwitschia der afrikanischen Namib-Wüste.

Kiefernstämme enthalten auch Zellbänder, die Strahlen genannt werden, und verstreute Harzgänge. Strahlen und Harzgänge sind auch in Blütenpflanzen vorhanden. Tatsächlich wird das heimtückische Gifteiche-Allergen namens Urushiol in Harzkanälen produziert. Holzstrahlen erstrecken sich in einem Stammquerschnitt wie die Speichen eines Rades nach außen. Die Holzstrahlen bestehen aus dünnwandigen Parenchymzellen, die nach dem Trocknen des Holzes zerfallen. Deshalb spaltet sich Holz mit markanten Strahlen oft entlang der Strahlen. Bei Kiefern sind die Frühjahrstracheiden größer als die Sommertracheiden. Da die Sommertracheiden kleiner und dichter sind, erscheinen sie im Querschnitt eines Baumstamms als dunkle Streifen. Jedes konzentrische Band aus Frühlings- und Sommertracheiden wird als Jahresring bezeichnet. Durch Auszählen der Ringe (dunkle Bänder von Sommerxylem im Kiefernwald) kann das Alter eines Baumes bestimmt werden. Andere Daten, wie zum Beispiel Feuer- und Klimadaten, können durch das Aussehen und den Abstand der Ringe bestimmt werden. Einige der ältesten Borstenkiefern (Pinus longaeva) in den White Mountains im Osten Kaliforniens haben mehr als 4.000 Ringe. Jahresringe und Strahlen erzeugen die charakteristische Maserung des Holzes, je nachdem, wie die Bretter im Sägewerk geschnitten werden.

Mikroskopische Ansicht eines 3 Jahre alten Kiefernstamms ( Pinus ) mit Harzgängen, Strahlen und dreijährigem Xylemwachstum (Jahresringe). [Ungefähr 200-fach vergrößert.]

Ein Querschnitt durch Loblolly-Kiefernholz (Pinus taeda) mit 18 dunklen Streifen von Sommerxylem (Jahresringe).

Angiospermen haben typischerweise sowohl Tracheiden als auch Gefäße. Bei ringporigen Hölzern wie Eiche und Linde sind die Quellgefäße viel größer und poröser als die kleineren Sommertracheiden. Dieser Unterschied in Zellgröße und -dichte erzeugt in diesen Wäldern die auffälligen, konzentrischen Jahresringe. Aufgrund der Dichte des Holzes gelten Angiospermen als Harthölzer, während Gymnospermen wie Kiefer und Tanne als Weichhölzer gelten.

D ie folgenden Abbildungen und Fotos zeigen Amerikanische Linde (Tilia americana), ein typisches ringporöses Hartholz des Ostens der USA:

Ein Querschnitt des Stammes der Linde (Tilia americana) mit großem Mark, zahlreichen Strahlen und drei deutlichen Jahresringen. [Ungefähr 75-fache Vergrößerung.]

Ein Querschnitt des Stammes der Linde (Tilia americana) mit Mark, zahlreichen Strahlen und drei deutlichen Jahresringen. Die großen Frühlings-Xylemzellen sind Gefäße. [Ungefähr 200-fach vergrößert.]

Im tropischen Regenwald haben relativ wenige Baumarten wie Teakholz sichtbare Jahresringe. Der Unterschied zwischen nasser und trockener Jahreszeit ist bei den meisten Bäumen zu subtil, um merkliche Unterschiede in der Zellgröße und -dichte zwischen nassem und trockenem saisonalem Wachstum auszumachen. Laut Pascale Poussart, Geochemikerin an der Princeton University, haben tropische Harthölzer "unsichtbare Ringe". Sie und ihre Kollegen untersuchten den scheinbar ringlosen Baum (Miliusa velutina) Thailands. Ihr Team verwendete Röntgenstrahlen an der Brookhaven National Synchrotron Light Source, um die Kalziumaufnahme der Zellen während der Wachstumssaison zu untersuchen. Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen dem Calciumgehalt von Holz während der Regen- und Trockenzeit, der im Vergleich zu Kohlenstoffisotopenmessungen günstig ist. Der Kalziumspiegel kann an einem Nachmittag im Synchrotronlabor im Vergleich zu vier Monaten im Isotopenlabor bestimmt werden.

Monokotylenstämme wie Mais, Palmen und Bambus haben kein vaskuläres Kambium und zeigen kein Sekundärwachstum durch die Bildung konzentrischer Jahresringe. Sie können nicht an Umfang wachsen, indem sie seitliche Zellschichten hinzufügen, wie bei Koniferen und holzigen Dikotosen. Stattdessen haben sie verstreute Leitbündel, die aus Xylem- und Phloemgewebe bestehen. Jedes Bündel ist von einem Zellring umgeben, der Bündelhülle genannt wird. Die strukturelle Festigkeit und Härte von holzigen Monokotyledonen ist auf Cluster von stark verholzten Tracheiden und Fasern zurückzuführen, die mit den Leitbündeln verbunden sind. Die folgenden Abbildungen und Fotos zeigen verstreute Leitbündel in den Stängelquerschnitten von Mais ( Zea mays ):

Ein Querschnitt des Maisstängels (Zea mays) mit Parenchymgewebe und verstreuten Leitbündeln. Die großen Zellen in den Leitbündeln sind Gefäße. [Ungefähr 250x vergrößert.]

Im Gegensatz zu den meisten Monokotyledonen können Palmenstiele durch eine Zunahme der Anzahl von Parenchymzellen und Leitbündeln im Umfang wachsen. Dieses primäre Wachstum ist auf eine Region sich aktiv teilender meristematischer Zellen zurückzuführen, die als "primäres Verdickungsmeristem" bezeichnet wird und das apikale Meristem an der Spitze eines Stammes umgibt. Bei holzigen Monokotyledonen erstreckt sich diese meristematische Region entlang der Peripherie des Stängels, wo sie als "sekundäres Verdickungsmeristem" bezeichnet wird. Wenn der Stamm im Durchmesser wächst, werden neue Leitbündel und Parenchymgewebe hinzugefügt.

Der massive Stamm dieser chilenischen Weinpalme ( Jubaea chilensis ) ist durch die Bildung neuer Leitbündel aus den primären und sekundären Verdickungsmeristemen an Umfang gewachsen.

D ie verstreuten Leitbündel mit großen (porösen) Gefäßen sind im Palmenholz sehr auffällig. Tatsächlich sind die Leitbündel auch in versteinerten Palmen erhalten.

Querschnitt durch den Stamm der einheimischen kalifornischen Fächerpalme (Washingtonia filifera) mit vereinzelten Leitbündeln. Die großen Zellen (Poren) in den Leitbündeln sind Gefäße.

Der Stamm einer kalifornischen Fächerpalme (Washingtonia filifera) im Palm Canyon, Anza-Borrego State Park. Die Palme wurde während der Sturzflut im September 2004 den steilen Canyon hinuntergespült. Die Faserstränge sind Leitbündel aus verholzten Zellen.

Rechts: Querschnitt durch den Stamm einer kalifornischen Fächerpalme ( Washingtonia filifera ) mit vereinzelten Leitbündeln, die wie dunkelbraune Punkte erscheinen. Das Punktmuster zeigt sich auch in der versteinerten Washingtonia-Palme (links). Die Poren im versteinerten Palmenholz sind Überreste von Gefäßen. Der große, kreisrunde Tunnel im Palmenwald (rechts) wird durch die Larve des bizarren Palmenbohrerkäfers ( Dinapate wrightii ) unten auf dem Foto verursacht. Auf dem nächsten Foto ist ein erwachsener Käfer zu sehen.

Ein schönes Schneidebrett aus zahlreichen abgeflachten Bambusstreifen ( Phyllostachys pubescens ) zusammengeklebt. Durch einen speziellen Erhitzungsprozess wird der natürliche Zucker im Holz karamellisiert, um die Honigfarbe zu erzeugen. Auf dem glatten Querschnitt sind die für eine holzige Monokotyle typischen Gefäßbündel gut sichtbar. Die Queroberfläche zahlreicher verholzter Tracheiden und Fasern ist tatsächlich härter als Ahorn.

Ein 270 Millionen Jahre alter versteinerter Baumfarn

Während des Karbonzeitalters vor etwa 300 Millionen Jahren wurde die Erde von ausgedehnten Wäldern aus Riesenlycopoden (Abteilung Lycophyta), Schachtelhalm (Abteilung Sphenophyta) und Baumfarnen (Abteilung Pterophyta) dominiert. Ein Großteil der Kohlereserven der Erde stammte aus massiven Ablagerungen karbonisierter Pflanzen aus dieser Zeit. Versteinerte Stämme aus Brasilien offenbaren zelluläre Details eines ausgestorbenen Baumfarns ( Psaronius brasiliensis ), der vor etwa 270 Millionen Jahren vor dem Zeitalter der Dinosaurier lebte. Der versteinerte Stamm von Psaronius hat keine konzentrischen Wachstumsringe, die für Koniferen und zweikeimblättrige Angiospermen typisch sind. Stattdessen hat es eine zentrale Stele, die aus zahlreichen Bögen besteht, die die Leitbündel des Xylemgewebes darstellen. Um den Stängel herum befinden sich die Basen der Blätter. Im Leben ähnelte Psaronius wahrscheinlich den heutigen Cyathea-Baumfarnen von Neuseeland.


Arten der Wasseraufnahme in Pflanzen

Pflanzen nehmen Wasser normalerweise durch die folgenden zwei Methoden auf:

Aktive Aufnahme von Wasser

Diese Art der Wasseraufnahme erfordert den Verbrauch von Stoffwechselenergie durch die Wurzelzellen, um die Stoffwechselaktivität wie die Atmung auszuführen. Die aktive Absorption in Pflanzen erfolgt auf zwei Arten, nämlich osmotische und nicht-osmotische Absorption von Wasser.

  1. Osmotische aktive Wasseraufnahme: Bei diesem Typ erfolgt die Wasseraufnahme durch Osmose, wobei das Wasser über den Konzentrationsgradienten der Wurzelzelle in das Wurzelxylem eindringt. Die osmotische Bewegung ist auf die hohe Konzentration des gelösten Stoffes im Zellsaft und die niedrige Konzentration des umgebenden Bodens zurückzuführen.
  2. Nicht-osmotische aktive Wasseraufnahme: Hier erfolgt die Wasseraufnahme dort, wo das Wasser aus dem Boden entgegen dem Konzentrationsgradienten der Zelle in die Zelle eintritt. Dies erfordert den Verbrauch von Stoffwechselenergie durch den Atmungsprozess. Daher nimmt mit zunehmender Atmungsrate auch die Wasseraufnahmerate zu. Auxin ist ein wachstumsregulierendes Hormon, das die Atmungsrate in Pflanzen erhöht, was wiederum die Wasseraufnahmerate erhöht.

Passive Aufnahme von Wasser

Diese Art der Wasseraufnahme erfordert keine metabolische Energie. Die Aufnahme erfolgt durch Stoffwechselaktivität wie Transpiration. Passive Absorption ist die Art, bei der die Wasseraufnahme durch den Transpirationszug erfolgt. Dies erzeugt Spannung oder Kraft, die bei der Bewegung des Wassers nach oben in den Xylemsaft hilft. Höher ist die Transpirationsrate und höher ist die Wasseraufnahme.

Rolle der Wurzelhaare bei der Wasseraufnahme

Eine Wurzel enthält einige röhrenförmige, haarähnliche und einzellige Strukturen namens Wurzelhaare. Im Wurzelsystem wird die Region, aus der die Wurzelhaare herausragen, als . bezeichnet Wurzelhaarzone. Die Haarwurzelzone ist die einzige Region, die an der Wasseraufnahmeaktivität beteiligt ist. Die Wurzelhaarzone ist die wasserdurchlässige Region. Wurzelhaare sind die Auswüchse, die aus der Epidermisschicht entstehen, die als bezeichnet wird piliferöse Schicht.

Die Zellwand von Wurzelhaaren besteht aus einer doppelschichtigen Membran. Pektin ist in der äußeren Schicht vorhanden und Zellulose ist in der inneren Schicht der Zellwand vorhanden. Unter der Zellwand befindet sich ein selektiv durchlässiges Zytoplasma-Membran. Die Zelle oder die zytoplasmatische Membran ermöglicht es bestimmten Substanzen, den Zellkonzentrationsgradienten zu passieren.

Wurzelzellen, Kern und Vakuole oder Zellsaft befinden sich innerhalb der Zytoplasmamembran. Bodenaggregate enthalten kleine Wassertröpfchen, die von den Wurzelhaaren durch verschiedene Mechanismen in das Wurzelxylem transportiert werden, wobei Osmose am häufigsten vorkommt.


7: Wurzeln und Wasserbewegung - Wurzelstruktur und Anatomie - Biologie

DIE MORPHOLOGIE UND ANATOMIE EINER BLÜHENDEN PFLANZE Die folgende Webseite stellt eine Kopie meiner Aufzeichnungen dar, die die Grundlage der Vorlesungen im ersten Teil der Vorlesung Biologie der Pflanzen (BOT 1103) bildeten. Bitte beachten Sie Ihre eigenen Notizen, Handouts und das Lehrbuch ( Stern, K., R., JE Bidlack, and SH Jansky. 2008. Introductory Plant Biology, McGraw-Hill. 616 S. - Leseaufgaben stehen im Lehrplan) für weitere Informationen. Diese Webseite enthält keine Informationen aus verschiedenen Handouts und verwandten Materialien (z. B. Filme, Grafiken, Overheadprojektionen usw.), die Sie im Laufe des Semesters erhalten. Auch Sie werden über diese Informationen bewertet. Wenn Sie im folgenden Dokument Fehler bemerken, würde ich mich freuen, wenn Sie mich darauf aufmerksam machen. E-Mail-Adresse: [email protected]

WURZELN: Organisation und Anatomie

  1. Funktion
  2. Äußere Anatomie
  3. Innere Anatomie
  4. Spezialisierte Wurzeln
  5. Wurzeln und Pflanzenernährung
  • Wurzeln verankern die Pflanze im Substrat oder Boden.
  • Wurzeln absorbieren Wasser und gelöste Nährstoffe oder gelöste Stoffe (Stickstoff, Phosphor, Magnesium, Bor usw.), die für normales Wachstum, Entwicklung, Photosynthese und Fortpflanzung benötigt werden.
  • Bei einigen Pflanzen haben sich die Wurzeln an spezielle Funktionen angepasst, auf die am Ende des Abschnitts über Pflanzenwurzeln eingegangen wird.
  1. Wurzelkappe
  2. Bereich der Zellteilung
  3. Dehnungsbereich
  4. Differenzierungs- oder Reifungsregion
  • Wurzelkappe
    • fingerhutförmige Masse von Parenchymzellen an der Spitze jeder Wurzel
    • schützt die Wurzel vor mechanischen Verletzungen
    • Dictyosomen oder Golgi-Körper setzen ein schleimiges Gleitmittel (Mucigel) frei
    • Zellen weniger als eine Woche halten, dann sterben diese ab
    • möglicherweise wichtig für die Wahrnehmung der Schwerkraft (d. h. Geotropismus oder Gravitropismus)
    • Amyloplasten (auch Statolithen genannt) scheinen sich am Boden der Zellen anzusammeln, vielleicht hat die Pflanze einen Mechanismus, um diese Sedimentation von stärkebeladenen Organellen zu erkennen und als Richtung nach unten zu interpretieren.
    • Apikalmeristem - Zellen teilen sich ein- oder zweimal täglich.
    • Die Übergangsmeristeme entstehen aus den Spitzen von Wurzeln und Trieben. Diese beinhalten:
      • das Protoderm (das die Epidermis bildet)
      • das Grundmeristem (das das Grundgewebe bildet)
      • das Prokambium (bildet das primäre Phloem und Xylem).
      • Zellen werden länger und breiter
      • root hairs develop as protuberances from epidermal cells
      • increase the surface area for the absorption of water
      • cuticle exists on root but not on root hairs
      • A. epidermis (outermost layer of cells forming the initial covering on a root).
      • B. cortex (ground tissue that surrounds the vascular cylinder or stele).
      • C. endodermis with Casparian strip (regulates the flow of water and dissolved substances).
      • D. primary xylem (water-conducting tissue found in the vascular cylinder or stele)
      • E. primary phloem (food-conducting tissue found in the vascular cylinder or stele)
      • The ring of cells beneath the endodermis would be the pericycle (the origin point for the production of lateral roots)
      • The band of tissue between the phloem and xylem are remnants of procambium which could lead to the production of the vascular cambium and secondary growth, especially in a woody dicot root.

      • Food storage (Carbohydrates)
        • manioc or cassava => the source of starch for making tapioca pudding
        • sugar beets => sucrose
        • Historical FYI: the original Jack O'Lanterns were carved out of rutabagas, turnips, and white potatoes. Americans introduced the practice of using the pumpkin of this purpose.
        • velamen roots of orchids: a thick epidermis to prevent water loss.
        • prop roots of corn for support
        • adventitious roots of ivies, aid in climbing
        • mycorrhizae or "fungus roots" where a symbiotic relationship forms between a plant and a fungus. In this partnership the fungus provides protection against some types of pathogens and increase the surface area for the absorption of essential nutrients (e.g. phosphorous) from the soil. The plant in return provides food for the fungus in the form of sugar and amino acids.
        • Legumes (e.g., pea, beans, peanuts) form root nodules. Mutualism between a plant and bacteium which allows for the fixation of atmospheric nitrogen to form that the plant can utilized. The bacterium is reward with food and a place to live

        V. ROOTS AND PLANT NUTRITION

        • Plants require large amounts of carbon, hydrogen, and oxygen. Majority arrives to the plant in the form of carbon dioxide and water.
        • Other elements are essential for growth include the macronutrients and micronutrients.
        • Soil is the source of minerals or nutrients used by plants.
        • nitrogen (proteins, nucleotides)
        • phosphorous (ATP, nucleic acids)
        • potassium (movement of materials across membranes)
        • calcium (associated with increasing sensitivity of tissues to different plant hormones)
        • magnesium (chlorophyll, assists functioning of certain enzymes).
        • sulfur (component of cysteine, an amino acid. sulfide bonding in proteins).
        • iron (electron transport system in photosynthesis and respiration)
        • boron
        • manganese
        • Zink
        • copper (cytochromes in electron transport systems)
        • molybdenum (necessary for normal functioning of nitrate assimilation)
        • chlorine
        • For example, sodium/chlorine causes wilting (salt run off from streets that are treated to remove ice).
        • Excessive amounts of boron, copper, manganese, aluminum are toxic to plants.
        • Plant nutrition is linked to the chemical and physical attributes of the soil the plant is growing in.
        • Soil Particles - SAND, SILT, and CLAY - mix some soil in a jar with water, and allow it to settle out overnight. The sand will be on the bottom, the silt will be next, and the clay will be on top. Clay is the final product of weathering and is composed of the smallest particles. Loams contain approximately equal amounts of sand, silt, and clay. Cation exchange from the surface of negatively-charged clay particles to the plant is facilitate by trading a cation for a hydrogen ion. Anions do not attach to clay and are frequently leached from the soil before the plant can obtain them (sulfates and nitrates).
        • Humus is the decomposing organic matter in soil. Amount varies along a continuum MINERAL SOILS (1-10% humus) To ORGANIC SOILS (about 30 % humus).
        • Air -About 25-50% of the volume of soil is air. The amount of air is higher in sandy soils than in clay soils.
        • Water - Soil contains chemically bound (locked to minerals and clay particles - unavailable to plants) and unbound water (available to plants).

        STEMS: Organization and Anatomy

        • Stems support leaves and branches.
        • Stems transport water and solutes between roots and leaves.
        • Stems in some plants are photosynthetic (e.g., cacti - leaves are reduced to spines to protect against herbivory and reduce water loss).
        • Stems may store necessary materials for life (e.g., water [cactus, miscellaneous succulents] starch, sugar [sugarcane]).
        • In some plants, stems have become adapted for specialized functions, which will be discussed at the end of the section on plant stems.

        REFER TO FOLLOWING DIAGRAM OF A WOODY DICOT STEM:

        FYI: Apical dominance refers to the suppression of growth by hormones produced in the apical meristem. The Christmas tree pattern of pines indicates strong apical dominance. Bushy plants have weak apical dominance. If apical meristem is eaten or destroyed, plants may become bushy.

        III. INTERNAL ANATOMY IN FLOWERING PLANTS

        Dicotyledon (two seed leaves) and Monocotyledon (one seed leaf) flowering plants.

        • no vascular or cork cambium (secondary growth is rare)
        • vascular tissue in bundles (primary phloem, primary xylem, procambium, and sclerenchyma fibers) and distributed randomly through the ground tissue
        • ground tissue not divided into pith and cortex
        • intercalary meristems at base of nodes allow for elongation of stem (e.g., grass, bamboo) among some monocots
        • some secondary growth may or may not develop
        • vascular tissue in bundles (primary phloem, primary xylem, procambium, and sclerenchyma fibers) but arranged in a circular pattern when stem is observed in cross section
        • ground tissue is divided into pith and cortex
        • woody dicot stems start out like that in herbaceous dicots, but these develop secondary growth
        • lateral meristems allow the stem to increase in girth or diameter
        • lateral meristems: vascular cambium and cork cambium (phellogen)
        • Further discussion of secondary growth appears in a later section on secondary growth.
        • Rhizomes - horizontal stems that grow below the ground with adventitious roots examples are irises, grasses.
        • Stolons or runners - horizontal stem that grows above the ground with long internodes examples are strawberry, airplane plants.
        • Tubers - accumulation of food at the tips of underground stolons, after the tuber matures the stolon dies, the "eyes" of a potato are the nodes of a starch-ladened stem.
        • Rosette - stem with short internodes and leaves attached at nodes
        • Bulbs - large buds with a small stem at the lower end surrounded by numerous fleshy leaves, adventitious roots at base examples include onion, tulip, lily.
        • Corms - resemble bulbs but composed entirely of stem tissue surrounded by a few papery scale like leaves, food storage organs with adventitious roots at the base of corms examples include crocus and gladiolus.
        • Cladophylls - leaf-like stems examples include butcher's broom, asparagus.
        • Cacti - stout fleshy stems that are modified for food and water storage and photosynthesis.
        • Thorns - honey locust (modified stem), black locust and some species of Euphorbie ( spines are stipules), roses (thorn or prickles arise from epidermis).
        • Tendrils - for climbing for example, grape and Boston ivy (English ivy - adventitious roots not stem).

        SECONDARY GROWTH IN STEMS AND ROOTS In woody plants, most of which are dicots, secondary growth may occur in the roots or the stems. As the plant develops functional lateral meristems, that is, the vascular cambium and cork cambium (the phellogen), the diameter of roots and stems increases as new tissues are produced. This increase in girth causes irreparable damage especially to the epidermis, phloem, and associated tissues.

        Please refer to the flow charts of primary and secondary growth in stems and roots that were handed out in lab. Vascular cambium produces secondary phloem and xylem. The study of woody plant growth over time by examining the annual rings created by secondary xylem is known as Dendrochronology .

        Keep in mind that the periderm arises from the growth and production of cork (dead and suberized at maturity) and parenchyma (lenticels - allows for gas exchange) from the cork cambium . The periderm replaces the outer covering of the plant as it increases in girth. The bark includes the periderm and any other tissue (living or dead) from the outermost part of the tree to the cylinder of the vascular cambium in the stem and the root.

        LEAVES: Organization and Anatomy

        • Leaves are the solar energy and CO2 collectors of plants.
        • In some plants, leaves have become adapted for specialized functions, which will be discussed at the end of the section on plant leaves.
        • Leaves possess a blade or lamina, an edge called the margin of the leaf, the veins (vascular bundles), a petiole, and two appendages at the base of the petiole called the stipules.
        • Arrangement of leaves on a stem = phyllotaxy.
          • whorled - three or more leaves at a node.
          • opposite - two leaves attached at the same node.
          • spiral or alternate - one leaf per node.
          • Simple leaf = undivided blade with a single axillary bud at the base of its petiole.
          • Compound leaf = blade divided into leaflets, leaflets lack an axillary bud but each compound leaf has a single bud at the base of its petiole.
            • pinnately-compound leaves: leaflets in pairs and attached along a central rachis examples include ash, walnut, pecan, and rose.
            • palmately-compound leaves: leaflets attached at the same point at the end of the petiole examples of plants with this leaf type include buckeye, horse chestnut, hemp or marijuana, and shamrock.
            • Netted-venation = one or a few prominent midveins from which smaller minor veins branch into a meshed network common to dicots and some nonflowering plants.
              • Pinnately-veined leaves = main vein called midrib with secondary veins branching from it (e.g., elm).
              • Palmately-veined leaves = veins radiate out of base of blade (e.g., oak, maple).
              • Epidermis = single layer of epidermal cells (containing no chloroplasts) that interlock with one another on the upper (adaxial - toward the leaf axis) and lower (abaxial - away from the leaf axis) side of the leaf blade the outer surface is often coated with a waxy substance called cutin to form the cuticle (to prevent excessive water loss) and the hair-like structures called trichomes.
              • In the epidermis are pores called stomata (pl.), stoma (singular), which allow for gas exchange. Stomata are formed by two guard cells, which regulate the opening and closing of such pores. In dicots, guard cells tend to be sausage-shaped, whereas in monocots, these tend to be shaped like a bone or a fattened capital letter I. Guard cells possess chloroplasts. When water is pumped into the guard cells, these tend to bend away from one another creating the opening when water is pumped out of these cells, the cells become more cylindrical in shape and the stomata close.
              • Beneath the upper layer of epidermis, are a rows of vertically-positioned chlorenchyma cells that form the palisade mesophyll. Just below this layer exists bag-like chlorenchyma cells that are loosely packed together which form the spongy mesophyll. The chloroplasts in these two layers of mesophyll are responsible for photosynthesis. Beneath the lower most portion of the mesophyll is the lower epidermis.
              • Veins = vascular bundles xylem (water-conducting tissue) oriented towards the upper side of the leaf, containing phloem (food-conducting tissue) oriented towards the lower side of the leaf, sclerenchyma fibers, and parenchyma tissue (which may form a bundle sheath surrounding the vein).
              • Collenchyma may be present in the midrib of the leaf or in the petiole just below the epidermis. Collenchyma serves as strengthening tissue to assist leaves in supporting their own weight and to prevent damage due to motion caused by the wind.
              • Many plants are deciduous (able to loose their leaves during cold or dry seasons).

              NS. SPECIALIZED LEAVES

              • Cotyledons: embryonic or "seed" leaves. First leaves produced by a germinating seed, often contain a store of food (obtained from the endosperm) to help the seedling become established.
              • Tendrils - blade of leaves or leaflets are reduced in size, allows plant to cling to other objects (e.g., sweet pea and garden peas ).
              • Shade leaves = thinner, fewer hairs, larger to compensate for less light often found in plants living in shaded areas.
              • Drought-resistant leaves = thick, sunken stomata, often reduced in size
                • In American cacti and African euphorbs, leaves are often reduced such that they serve as spine to discourage herbivory and reduce water loss stems serve as the primary organ of photosynthesis.
                • In pine trees, the leaves are adapted to living in a dry environment too. Water is locked up as ice during significant portions of the year and therefore not available to the plant pine leaves possess sunken stomata, thick cuticles, needle-like leaves, and a hypodermis, which is an extra cells just underneath the epidermis.
                1. Transpiration and movement of water within the plant body
                2. Gutation
                3. Movement of food within the plant body

                I. Transpiration - evaporation of water from shoot.

                Movement of water and minerals in the xylem is a major process. For example, corn plants transpires almost 500 liters of water during its 4 month growing period.

                Water moves in tracheids and vessel members. Tracheids pass water laterally through simple and bordered pits. Vessel elements have an greater diameter and are stacked end to end, so water can flow for longer distances (a centimeter to a meter) before having to transverse a pit.

                II. Gutation results from root pressure (solutes moving into xylem cause water to also move into the xylem from surrounding root cells) when transpiration is negligible. Wet soils at night.

                Factors Affecting Transpiration

                Wind, Internal concentration of carbon dioxide (low concentrations in leaf cause the stomata to open), wind, air temperature, soil, and light intensity. (Light tends to cause stomata to open in the morning and close in the afternoon).

                III. Movement of food within the plant body - transporting organic solutes

                Transport occurs in the sieve-tube members of phloem. Very delicate and easily damaged. This fact has limited a lot of work done on phloem, since it releases callose (glucose polymer) and P-protein (proteinaceous slime) which clog up the sieve-tube plates (perforated).

                Process is initiated by active transport of sugars from the leaf cells to sieve-tube. SOURCE (leaves in summer and fall, roots in the early spring) AND SINKS (buds in the spring fruits, seeds, and roots in the summer and fall) AND THE BULK MOVEMENT OF WATER AND SOLUTES.


                Corn Roots

                Corn plants are unusual in that they have two distinct sets of roots: regular roots, called seminal roots and nodal roots, which are above the seminal roots and develop from the plant nodes.

                • Die seminal root system includes the plant's radicle (the first root emerging from the seed). These roots are responsible for taking up water and nutrients, and for anchoring the plant.
                • The second root system, the nodal roots, is formed about an inch or so below the soil surface, but above the seminal roots. The nodal roots are formed at the base of the coleoptile, which is the primary stem that emerges from the ground. The nodal roots are visible by the V2 stage of development. The seminal roots are important to the survival of the seedling, and damage can delay emergence and stunt development. This is because the corn plant depends on the nutrients present in the seed until the nodal roots are developed. As soon as the coleoptile emerges from the soil, the seminal roots cease to grow.

                Nodal roots that form above the ground are called brace roots, but they function similarly to the nodal roots below the ground. Sometimes brace roots actually penetrate the soil and take up water and nutrients. These roots may be needed for water uptake in some cases, as the crown of a young corn plant is only about 3/4" below the soil surface! Therefore, corn can be vulnerable to dry soil conditions as they don't have a deep root system.


                2) The Region of Cell Division (Meristematic Region)

                It is located a few millimeters above the root cap. The cells of the meristematic region are typically small, thin-walled, and contain dense protoplasm. Meristematic cells contain three layers: i) Dermatogen – the outermost layer, ii) Plerome – the middle layer, and iii) Periblem – the innermost layer.

                • Performing cell division to produce new cells for the developing root
                • Helping in root elongation


                Schau das Video: WURZEL. BAU UND FUNKTION. VERTIEFUNGSWISSEN. Biologie. Stoffwechselbiologie (Juli 2022).


                Bemerkungen:

                1. Mumi

                  Es sollte Ihnen sagen, dass Sie irregeführt wurden.

                2. Arashimuro

                  Wie könnte es nicht besser sein!

                3. Amos

                  Ich stimme dir vollkommen zu. Es ist etwas dabei und ich denke, das ist eine großartige Idee. Ich stimme völlig mit Ihnen.

                4. Tim

                  Ich entschuldige mich, aber meiner Meinung nach geben Sie den Fehler zu. Ich kann meine Position verteidigen.

                5. Linddun

                  Ich entschuldige mich, aber meiner Meinung nach haben Sie nicht recht. Ich bin versichert. Lass uns diskutieren. Schreib mir per PN.

                6. Nera

                  Fehler machen. Ich schlage vor, darüber zu diskutieren. Schreiben Sie mir in PM, sprechen Sie.

                7. Maryann

                  All dies ist dynamisch und sehr positiv



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