Aufgaben 148 Wasser und Sauerstoff gegen Kohlenstoffdioxid: Regulation durch die Spaltöffnungen 1 E/S Seit Beginn der Industrialisierung nimmt der CO2-Gehalt der Atmosphäre ständig zu. Erstelle eine Hypothese, was dies für den Öffnungsgrad der Stomata bedeuten könnte. Auf Seite 147 hast du die Spaltöffnungen (Stomata) bereits kennengelernt. Durch sie findet der weitaus größte Teil des Gasaustauschs statt: Bei offenen Stomata verliert die Pflanze Sauerstoff (den wir atmen) und Wasser, weil es außerhalb des Blattes meist trockener ist als innen. Um den Wasserverlust zu minimieren, befinden sich die Stomata bei den meisten Landpflanzen auf der Blattunterseite. Hier sind die Temperaturen bei Sonnenschein deutlich geringer als auf der Oberseite. Folglich verdunstet weniger Wasser. Die Bewegungen der Schließzellen beruhen auf Änderungen des Turgors (Zelldrucks): Beim Öffnen werden Ionen, vor allem Kalium, von den Nachbarzellen in die Schließzellen gepumpt. Ihnen nach strömen Wassermoleküle, um die nun unterschiedlichen Ionen-Konzentrationen zwischen Schließ- und Nachbarzellen auszugleichen. Dadurch dehnen sich die Schließzellen, eine Öffnung wird sichtbar (kAbb. 25). Diese Vorgänge benötigen viel ATP1. Deswegen besitzen die Schließzellen der meisten Pflanzen im Gegensatz zu den normalen Epidermiszellen Chloroplasten. Die Öffnung der Schließzellen wird von vielen Faktoren reguliert, nicht nur von der aktuellen Wasserversorgung. Bei der Mehrzahl der Pflanzen schließen sich die Stomata bei Dunkelheit, denn ohne Licht kann keine Fotosynthese stattfinden. Zu große Hitze kann ebenfalls ein Schließen der Stomata bewirken, etwa zur heißen Mittagszeit. Auch der CO2-Gehalt im Blatt beeinflusst den Öffnungszustand: Ist zu wenig CO2 vorhanden, öffnen sich die Stomata. Neben den Faktoren Wasser, CO2, Temperatur und Licht spielt das Pflanzenhormon Abscisinsäure2 eine wichtige Rolle bei der Regulation des Öffnungszustands der Stomata. 1 ATP: Adenosintriphosphat (siehe S. 47). 2 Abscisinsäure: Pflanzenhormon, das bei Trockenstress vermehrt gebildet wird und letztlich ein Schließen der Stomata bewirkt 3 Apoplast: Gesamtheit aller Zellwände und Interzellularräume Wasser, CO2, Licht und Temperatur beeinflussen den Öffnungszustand der Stomata Struktur und Funktion Ob die Stomata auf der Blattoberseite oder Blattunterseite zu finden sind, hängt vom Lebensraum und den Umweltbedingungen ab. Bei Wasserpflanzen sind sie auf der Blattoberseite zu finden. Steuerung und Regelung Öffnen und Schließen der Stomata wird von vielen Faktoren, wie Wassergehalt, CO2, Temperatur und Licht, gesteuert. Abb. 25: Spaltöffnungen. Pflanzen öffnen und schließen ihre Spaltöffnungen durch Veränderung des Innendrucks in den Schließzellen. Ion (stark vergrößert) geöffneter Spalt geschlossener Spalt Vakuole Chloroplast Öffnen Schließen Zellkern Nebenzelle Schließzelle Schließen: Ionen strömen aus den Vakuolen der Schließzellen in die Nebenzellen aus, Wasser strömt osmotisch nach. Der Innendruck (Turgor) sinkt, die Schließzellen entspannen sich und verschließen die Spaltöffnung. Die Zellwände der Schließzellen sind an der dem Spalt zugewandten Seite verdickt, an der dem Spalt abgewandten Seite dünner. Das ermöglicht die Krümmung bei steigendem Turgor. Öffnen: Ionen werden von den Nebenzellen aktiv in das Zytoplasma der Schließzellen gepumpt. Der größte Teil davon gelangt dann, wiederum durch aktiven Transport, in deren Vakuolen. Um die erhöhte osmotische Konzentration auszugleichen, strömt Wasser aus dem Apoplasten3 in die Schließzellen. Der Innendruck (Turgor) steigt, die Schließzellen krümmen sich und geben die Spaltöffnung frei. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=