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34.13: Xylem- und Transpirationsgetriebener Transport von Ressourcen
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Xylem- und Transpirationsgetriebener Transport von Ressourcen
 
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* Die Textübersetzung erfolgt computergeneriert

34.13: Xylem- und Transpirationsgetriebener Transport von Ressourcen

Das Xylem von Gefäßpflanzen verteilt Wasser und gelöste Mineralien, die von den Wurzeln aufgenommen werden, an den Rest der Pflanze. Die Zellen, die Xylemsaft transportieren, sind nach der Reife tot, und die Bewegung von Xylemsaft ist ein passiver Prozess.

Tracheiden und Gefäßelemente transportieren Xylemsaft

Tracheäre Elemente sind die Transportzellen des Xylems. Ihnen fehlen Zytoplasma und Organellen, wenn sie ausgereift sind und gelten als Teil des Apoplasten der Pflanze, weil sie sich direkt mit dem extrazellulären Raum verbinden. Es gibt zwei Arten von Tracheary-Elementen: Tracheiden und Gefäßelemente.

Tracheiden sind länglich gelängen Zellen mit lignifizierten Wänden, die kleine Lücken enthalten, die Gruben genannt werden, die Xylemsaft von einer Zelle zur nächsten an Stellen leiten, an denen sich ihre Wände überlappen. Samenlose Gefäßpflanzen und die meisten Gymnospermen, oder Kegeltragende Pflanzen, haben nur Tracheiden, von denen angenommen wird, dass sie sich vor Gefäßelementen entwickelt haben.

Gefäßelemente sind breitere lignifizierte Zellen, die sich vertikal stapeln, um Gefäße zu bilden. Sie sind durch Perforationsplatten verbunden, spezialisierte Zellendstrukturen, die Räume haben, durch die Xylemsaft fließen kann. Der größere Durchmesser und die effizientere Struktur der Perforationsplatten bedeuten, dass Gefäße, die aus Gefäßelementen bestehen, ein viel größeres Volumen an Saft bewegen können. Die meisten Angiospermen, oder blühende Pflanzen, haben sowohl Tracheiden als auch Gefäßelemente.

Aktiver Transport von Mineralien erzeugt einen Wasserdruckgradienten von den Wurzeln zu den Blättern

Während Wasser passiv durch durchlässige Wurzelzellen in eine Pflanze gelangt, ist ein aktiver Transport erforderlich, um Mineralien in das Xylem zu transportieren. Die daraus resultierende hohe Löslichkeitskonzentration in den Wurzeln erzeugt einen Gradienten im Druckpotential des Wassers innerhalb des Xylems, mit höherem Druck in den Wurzeln und geringerem Druck an anderer Stelle in der Pflanze, wo die Gelöstheit enden weniger konzentriert ist. Das Wasser bewegt sich dann in Richtung der unteren Druckbereiche; Dieser Gradient trägt jedoch nur zu einem geringen Beitrag zum Gesamttransport des Safts durch das Xylem bei.

Physikalische Kräfte auf Wassermolekülehalten Flüssigkeit im Xylem

Der Transport von Xylemsaft durch eine Pflanze wird zum Teil durch einige der physikalischen Eigenschaften des Wassers selbst ermöglicht. Die Kohäsions-Spannungshypothese für den Transport von Saft durch das Xylem wurde erstmals in den 1890er Jahren vorgeschlagen. Der Zusammenhalt zwischen Wassermolekülen ist relativ stark, da alle drei Atome eines Wassermoleküls an der Wasserstoffbindung mit anderen Wassermolekülen teilnehmen können. Dies bedeutet, dass transpirationaler Zug in den Blättern Wassermoleküle im gesamten Xylem beeinflussen kann, wie Glieder in einer Kette, bis hin zu den Wurzeln.

Eine weitere Kraft, die Haftung, ermöglicht es Wassermolekülen, an Oberflächen innerhalb der Pflanze zu kleben, wie z. B. die Zellwände von Mesophyllzellen im Blatt, wo die Wasseroberflächenspannung wichtig ist, um Saft aus Blattgefäßen zu ziehen, wenn Wasserdampf aus den Blättern austritt. Die Haftung von Wassermolekülen an den Wänden von Xylemgefäßen verhindert, dass der Saft durch die Wurzeln nach unten und aus der Pflanze sickert, wenn sich die Stomata schließen und die durch Transpiration erzeugte Spannung aufhört.


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