Wurzeltypen

Bedeutung der Wurzeln

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Bei den meisten Pflanzen ist das Wurzelsystem eine unterirdische Struktur, die in erster Linie der Verankerung der Pflanze im Boden und der Aufnahme von Wasser und Mineralien dient. Wurzeln sind vielleicht weniger bekannt als die sichtbaren Blüten, Stängel und Blätter, aber sie sind nicht weniger wichtig für die Pflanze.

Wurzeln haben vier Bereiche: eine Wurzelhaube, eine Teilungszone, eine Streckungszone und eine Reifungszone (Abbildung 1). Die Wurzelhaube ist eine schalenförmige Zellgruppe an der Wurzelspitze, die die empfindlichen Zellen hinter der Haube schützt, während sie sich durch den Boden schiebt. Die Wurzelhaube sondert Mucigel ab, eine Substanz, die als Schmiermittel fungiert und die Bewegung der Wurzel unterstützt. Die Wurzelhaube spielt auch eine Rolle bei der Reaktion der Pflanze auf die Schwerkraft. Wenn ein Blumentopf auf die Seite gestellt wird, wächst der Stängel nach oben in Richtung Licht, und die Wurzelhaube lenkt die Wurzeln nach unten. Oberhalb der Wurzelhaube befindet sich die Teilungszone und darüber die Streckungszone. Die Teilungszone enthält wachsende und sich teilende meristematische Zellen. Nach jeder Zellteilung behält eine Tochterzelle die Eigenschaften der Meristemzelle bei, während sich die andere Tochterzelle (in der Streckungszone) manchmal bis zum 150-fachen streckt. Dadurch wird die Wurzelspitze buchstäblich durch den Boden geschoben.

In der Reifungszone differenzieren sich die Zellen und erfüllen Funktionen wie Schutz, Speicherung und Leitfähigkeit. Im Querschnitt betrachtet, besteht die Reifungszone vieler Wurzeln aus einer äußeren Schicht (der Epidermis), einer tieferen Ebene (dem Kortex) und einem zentralen Bereich, der das leitende Gefäßgewebe enthält.

Die Epidermis ist in der Regel eine einzelne Zellschicht am äußeren Rand der Wurzel, die Wasser und gelöste Mineralien aufnimmt, eine Funktion, die durch das Vorhandensein von Wurzelhaaren erheblich erleichtert wird. Die Wurzelhaare bilden sich aus dem Auswuchs der Epidermiszellen und sind auf einen kleinen Bereich in der Nähe der Wurzelspitze beschränkt. Eine einzige vier Monate alte Roggenpflanze hat schätzungsweise 14 Milliarden Wurzelhaare (Abbildung 2).

Die Rinde nimmt den größten Teil des Volumens junger Wurzeln ein und ist wichtig für die Speicherung von Stoffen wie Stärke.

Im Zentrum der Wurzel befindet sich der Bereich des Gefäßgewebes, der für den Transport von Wasser die Wurzel hinauf und in den Stamm (im Xylemgewebe) und für den Transport von Kohlenhydraten und anderen Stoffen vom Stamm hinunter in die Wurzel (im Phloemgewebe) zuständig ist. Die Zellen im Xylem und Phloem sind entweder endständig miteinander verbunden oder verjüngen sich und haben überlappende Wände, was die Bewegung von Substanzen von Zelle zu Zelle erleichtert. Bei vielen Pflanzen nimmt eine einzige Ansammlung von Xylem- und Phloemzellen einen relativ kleinen Bereich des Wurzelquerschnitts ein. Bei anderen Pflanzen bildet ein Zylinder aus Gefäßgewebe einen Ring um ein Zentrum aus relativ undifferenzierten Zellen, das so genannte Mark.

Wurzeln bilden oft symbiotische Verbindungen mit Bodenpilzen, die Mykorrhiza genannt werden. In dieser Verbindung profitiert die Pflanze von Phosphor, der vom Pilz aufgenommen und geliefert wird, und der Pilz von Kohlenhydraten, die von der Pflanze produziert werden. Pflanzen, die ohne Bodenmykorrhiza angebaut werden, gedeihen im Allgemeinen weniger gut als solche mit Mykorrhiza.

Eine andere symbiotische Wurzelverbindung besteht zwischen Pflanzen wie Erbsen und Bohnen (Familie der Leguminosen) und Rhizobium-Bakterien. Die Bakterien dringen in die Wurzelzellen ein, vermehren sich und bilden dabei Knöllchen, in denen die Bakterien Zugang zu den von der Pflanze synthetisierten Kohlenhydraten haben. Im Gegenzug „fixieren“ die Bakterien Stickstoff, indem sie Stickstoffgas aus der Atmosphäre in stickstoffhaltige Verbindungen umwandeln, die von den Pflanzen genutzt werden können.

Wurzeltypen

Bei den meisten Bäumen und Wildblumen ist eine Wurzel, die Pfahlwurzel, stärker ausgeprägt als die anderen Faserwurzeln. Die Pfahlwurzel hat in der Regel einen relativ großen Durchmesser, reicht tiefer als die anderen Wurzeln der Pflanze und hat oft zusätzliche Seitenwurzeln.

Andere Pflanzen, vor allem Gräser, haben faserige Wurzelsysteme, die aus vielen mehr oder weniger gleich großen Wurzeln bestehen. Im Allgemeinen reichen Pfahlwurzeln tiefer als Faserwurzeln, wobei Faserwurzeln einen größeren Teil der oberen Bodenschichten einnehmen.

Pflanzen können auch andere Arten von Wurzeln bilden, wie z. B. Stützwurzeln, die große oberirdische Stützstrukturen wie die unteren Stämme von Pflanzen wie der Sumpfzypresse und einigen Feigenbäumen bilden. Stützwurzeln sind besonders nützlich, um diese Bäume in feuchtem Boden zu stützen. Stützwurzeln entspringen entweder dem unteren Stamm (wie bei Mais) oder den unteren Ästen (wie bei roten Mangroven, Banyanbäumen und bestimmten Palmen) und sorgen für zusätzliche Stabilität bei diesen flach wurzelnden Pflanzen. Kletterpflanzen (z. B. Efeu) bilden Wurzeln, mit denen sie sich an anderen Pflanzen, Gebäuden und Mauern festhalten. Andere Luftwurzeln,

wie die der Mangroven, wachsen aus dem sauerstoffarmen Schlamm, in dem diese Pflanzen typischerweise wachsen, und helfen bei der Aufnahme von Sauerstoff. Dieses Wachstum ist für Wurzeln ungewöhnlich, denn diese Wurzeln wachsen nicht in Richtung der Schwerkraft, sondern von ihr weg. Das vielleicht ungewöhnlichste Wurzelsystem ist das der Blumentopfpflanze, deren Wurzeln in eine hohle Struktur wachsen, die aus den modifizierten Blättern der Pflanze selbst gebildet wird. Diese hohle Struktur sammelt das Regenwasser, das die Wurzeln dann aufnehmen.

Bedeutung der Wurzeln

Karotten, Zuckerrüben, Rüben und Maniok sind allesamt Wurzeln, die auf die Speicherung von Kohlenhydraten spezialisiert sind. Diese Verbindungen werden von der Pflanze über den Winter gespeichert, um sie in der folgenden Wachstumsperiode zu verwenden.

Zwiebeln, Knoblauch, Kartoffeln und Ingwer wachsen unterirdisch, sind aber keine Wurzeln, sondern Stammgewebe

SCHLÜSSELBEZEICHNUNGEN

Rinde- Die Wurzelrinde ist ein relativ weiches Gewebe, das zwischen der Epidermis und den inneren, vaskulären Geweben liegt. Funktioniert in erster Linie als Speicher und für die Bewegung von Wasser in den Gefäßzylinder.

Epidermis- Die äußerste und gewöhnlich einzige Zellschicht der Wurzel. Aus ihr entstehen die Wurzelhaare.

Faserwurzelsystem- Ein Wurzelsystem, das aus vielen Wurzeln von ungefähr gleicher Größe besteht. Faserwurzeln sind vor allem in den oberen Horizonten des Bodens zu finden.

Meristem- Eine Gruppe von Zellen, deren Hauptfunktion die Zellteilung ist. Bei der Teilung entsteht eine Tochterzelle, die weiterhin als Meristemzelle fungiert, und eine Tochterzelle, die sich in einen anderen Zelltyp differenziert.

Mucigel- Ein von Wurzeln produziertes Polysaccharid, das die Wurzelpenetration fördert, das Austrocknen verhindert und die Absorption erhöht.

Taproot- Die Hauptwurzel, die von den meisten Pflanzen gebildet wird und aus der zusätzliche Seitenwurzeln entstehen.

modifiziert, um eine Speicherfunktion zu erfüllen. Eine Wurzel wird durch ihre Struktur und nicht durch ihre Funktion definiert.

Wurzeln durchdringen, binden und stabilisieren den Boden und helfen, Bodenerosion zu verhindern. Wurzeln stimulieren auch das Wachstum von Bodenmikro- und -makroorganismen, verdichten den Boden, verändern durch ihre Sekrete die Bodenchemie und fügen nach ihrem Tod organisches Material hinzu.

Siehe auch Mykorrhiza; Stickstofffixierung.