Blattaufbau und Chloroplasten
Im Herbst färbt sich der Buchenwald im Sauerland gelb und rot, und im Winter stehen die Bäume kahl da. Im Sommer aber arbeitet jedes einzelne Blatt wie eine kleine Fabrik: Es braucht nur Licht, Wasser und Luft und stellt daraus Zucker her. Wie ist ein Blatt gebaut, damit das funktioniert? Und warum sind Nadelbäume im Winter trotzdem grün? Das klären wir auf dieser Seite.
Der Aufbau eines Laubblattes
Ein Laubblatt ist sehr dünn, meist nur etwa 0,2 mm. Trotzdem besteht es aus mehreren Schichten, die jeweils eine eigene Aufgabe haben. Schneidest du ein Buchenblatt quer durch und schaust es unter dem Mikroskop an, siehst du von oben nach unten:
| Schicht | Aufgabe |
|---|---|
| obere Epidermis mit Cuticula | Schutzhaut; die wachsartige Cuticula schützt vor Austrocknung und Regen |
| Palisadengewebe | lange, dicht stehende Zellen mit sehr vielen Chloroplasten: hier läuft die meiste Fotosynthese ab |
| Schwammgewebe | lockere Zellen mit großen Lufträumen; Gasaustausch, weniger Chloroplasten |
| Leitbündel (Blattadern) | Wasser und Mineralstoffe kommen an, Zucker wird abtransportiert |
| untere Epidermis mit Spaltöffnungen | Schutzhaut mit kleinen Öffnungen für den Gasaustausch |
Nenne die Schichten eines Laubblattes von der Blattoberseite zur Blattunterseite.
Nenne die Schichten eines Laubblattes von der Blattoberseite zur Blattunterseite.
Nenne für jeden der folgenden Blattbestandteile seine Aufgabe: Spaltöffnung, Leitbündel, Palisadengewebe, obere Epidermis mit Cuticula.
Nenne für jeden der folgenden Blattbestandteile seine Aufgabe: Spaltöffnung, Leitbündel, Palisadengewebe, obere Epidermis mit Cuticula.
Ein Blatt der Rotbuche hat auf der Unterseite etwa 15.000 Spaltöffnungen pro cm², auf der Oberseite keine. Die Unterseite dieses Blattes hat eine Fläche von 25 cm². a)…
Ein Blatt der Rotbuche hat auf der Unterseite etwa 15.000 Spaltöffnungen pro cm², auf der Oberseite keine. Die Unterseite dieses Blattes hat eine Fläche von 25 cm².
- a) Berechne die Anzahl der Spaltöffnungen am Blatt.
- b) Nenne zwei Stoffe, die durch die Spaltöffnungen ein- und austreten.
- c) Erkläre, warum die Spaltöffnungen auf der Unterseite liegen.
Palisaden- und Schwammgewebe: Struktur und Funktion
Ein wichtiges Basiskonzept der Biologie lautet Struktur und Funktion: Der Bau eines Körperteils passt zu seiner Aufgabe.
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Palisadengewebe: Die Zellen stehen dicht und senkrecht unter der oberen Epidermis, genau dort, wo das Licht ankommt. Weil dort die meisten Chloroplasten liegen, wird viel Licht eingefangen.
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Schwammgewebe: Zwischen den Zellen liegen große Lufträume. Kohlenstoffdioxid aus den Spaltöffnungen kann sich darin gut verteilen und an alle Zellen gelangen. Der entstandene Sauerstoff wird auf demselben Weg abgegeben.
Die Blattfläche ist groß und flach: So trifft viel Licht auf wenig Blattmasse. Das ist ein Beispiel für eine Oberflächenvergrößerung, wie du sie auch bei Darmzotten kennst.
Sonnenblatt und Schattenblatt
Eine Buche trägt Blätter, die sich je nach Lichtangebot unterscheiden:
| Sonnenblatt (außen, oben in der Krone) | Schattenblatt (innen, unten in der Krone) | |
|---|---|---|
| Dicke | dicker | dünner |
| Palisadengewebe | mehrere Schichten | meist eine Schicht |
| Fläche | kleiner | größer |
Sonnenblätter haben mehr Chloroplasten pro Fläche und betreiben daher bei viel Licht mehr Fotosynthese. Schattenblätter fangen mit großer, dünner Fläche das wenige Licht ein und sparen Material.
Im Palisadengewebe eines Buchenblattes liegen viele Zellen dicht nebeneinander, im Schwammgewebe gibt es große Lufträume. a) Beschreibe, wo die meisten Chloroplasten zu…
Im Palisadengewebe eines Buchenblattes liegen viele Zellen dicht nebeneinander, im Schwammgewebe gibt es große Lufträume.
- a) Beschreibe, wo die meisten Chloroplasten zu finden sind.
- b) Erkläre den Vorteil dieser Anordnung für die Fotosynthese.
- c) Erkläre die Funktion der Lufträume im Schwammgewebe.
Ein Schattenblatt einer Buche ist dünner und hat größere Fläche, ein Sonnenblatt ist dicker mit mehr Palisadenschichten. a) Erkläre diese Unterschiede als Angepasstheit…
Ein Schattenblatt einer Buche ist dünner und hat größere Fläche, ein Sonnenblatt ist dicker mit mehr Palisadenschichten.
- a) Erkläre diese Unterschiede als Angepasstheit an das Licht.
- b) Begründe, warum Sonnenblätter bei starkem Licht pro Fläche mehr Fotosynthese betreiben können.
- c) Beurteile, welches Blatt bei Lichtmangel im unteren Kronenbereich im Vorteil ist.
Chloroplasten und Chlorophyll
In den Zellen des Palisadengewebes siehst du viele kleine grüne Körnchen: die Chloroplasten. Sie sind die „Solarzellen“ der Pflanze. In ihnen liegt der grüne Farbstoff Chlorophyll (Blattgrün). Er nimmt Lichtenergie auf. Chlorophyll nimmt vor allem rotes und blaues Licht auf; grünes Licht wird größtenteils zurückgeworfen. Deshalb sehen Blätter grün aus.
Im Herbst baut die Pflanze das Chlorophyll ab. Dann werden gelbe und rote Farbstoffe sichtbar, die vorher vom Grün verdeckt waren.
Nenne den Farbstoff in den Chloroplasten und gib an, welche Energieform er aufnimmt.
Nenne den Farbstoff in den Chloroplasten und gib an, welche Energieform er aufnimmt.
Die Fotosynthese
Pflanzen sind Produzenten: Sie stellen ihre Nährstoffe selbst her. Dazu brauchen sie Wasser, Kohlenstoffdioxid und Licht.
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Wasser und Mineralstoffe nimmt die Pflanze mit den Wurzeln auf und leitet sie über die Leitbündel in die Blätter.
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Kohlenstoffdioxid kommt aus der Luft durch die Spaltöffnungen.
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Lichtenergie wird vom Chlorophyll in den Chloroplasten aufgenommen.
Dabei wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt, die im Traubenzucker gespeichert ist. Das erklärt das „Warum“: Zucker enthält Energie, die die Pflanze später nutzen kann.
Die Pflanze verwendet den Zucker auf drei Arten:
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als Betriebsstoff für die Energie, die sie zum Leben braucht,
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als Baustoff für Wachstum (zum Beispiel Zellwände),
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zur Speicherung als Stärke (zum Beispiel in Wurzeln, Knollen und Samen).
Der Sauerstoff wird über die Spaltöffnungen abgegeben. Ihn atmen wir ein.
Stelle die Wortgleichung der Fotosynthese auf und gib die Energieumwandlung an. Nenne außerdem, wofür die Pflanze den gebildeten Zucker nutzt.
Stelle die Wortgleichung der Fotosynthese auf und gib die Energieumwandlung an. Nenne außerdem, wofür die Pflanze den gebildeten Zucker nutzt.
Ein Gärtner behauptet: „Pflanzen nehmen ihre Nahrung aus dem Boden auf.“ a) Widerlege die Aussage mit Bezug auf die Fotosynthese. b) Erkläre, welche Rolle Wasser und…
Ein Gärtner behauptet: „Pflanzen nehmen ihre Nahrung aus dem Boden auf.“
- a) Widerlege die Aussage mit Bezug auf die Fotosynthese.
- b) Erkläre, welche Rolle Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden tatsächlich spielen.
- c) Begründe, warum eine Pflanze im Dunkeln trotz Wasser im Boden nicht dauerhaft wachsen kann.
Blätter im Jahreslauf: Laub- und Nadelbäume
Vom Buchenblatt zur Fichte im Sauerland. Im Winter ist der Boden oft gefroren. Die Wurzeln können dann kaum Wasser aufnehmen, während über die große, dünne Blattfläche weiter Wasser verdunstet. Ein belaubter Laubbaum würde vertrocknen. Deshalb wirft die Buche im Herbst ihre Blätter ab und überdauert den Winter ohne Laub.
Nadelbäume wie Fichte und Kiefer behalten ihre Nadeln. Die Nadeln sind durch ihren Bau vor Wasserverlust geschützt:
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sehr kleine Oberfläche (schmale Nadel statt breiter Blattfläche),
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dicke Cuticula mit Wachsschicht,
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Spaltöffnungen, die in kleinen Vertiefungen geschützt liegen.
Dadurch verdunsten sie wenig Wasser. An milden, sonnigen Wintertagen können die Nadeln sogar etwas Fotosynthese betreiben. Die Pflanze spart sich so den Aufwand, jedes Jahr neue Blätter zu bilden. Dafür ist die Fotosyntheseleistung insgesamt geringer als bei einem Laubblatt im Sommer.
Ein Förster im Sauerland beobachtet, dass die meisten Nadelbäume im Winter grün bleiben, Laubbäume aber ihre Blätter abwerfen. a) Erkläre, warum Laubbäume im Winter…
Ein Förster im Sauerland beobachtet, dass die meisten Nadelbäume im Winter grün bleiben, Laubbäume aber ihre Blätter abwerfen.
- a) Erkläre, warum Laubbäume im Winter keine Blätter tragen können, ohne zu vertrocknen (Hinweis: Wasseraufnahme aus gefrorenem Boden und Verdunstung über die Blattfläche).
- b) Erkläre, welche Anpassungen Nadeln gegen Wasserverlust haben.
- c) Bewerte den Nutzen grüner Nadeln im Winter bei milden, sonnigen Tagen.
Wie kann man zeigen, dass ein Blatt bei der Fotosynthese Stärke bildet und speichert? Mit einem Versuch: Ein Blatt, das im Licht war, wird kurz in heißem Wasser und dann in heißem Alkohol entfärbt. Tropfst du Iod-Kaliumiodid-Lösung darauf, färbt es sich blauschwarz, denn der gebildete Traubenzucker wurde zu Stärke umgebaut und Stärke weist du mit Iod nach. Ein Blatt, das im Dunkeln war, enthält keine Stärke und bleibt gelblich-braun (die Farbe der Lösung). So zeigt der Versuch, dass Licht für die Fotosynthese nötig ist. Achtung (RISU): Alkohol ist leicht entzündlich und wird nur im heißen Wasserbad erwärmt, nie über offener Flamme. Trage eine Schutzbrille.
Zurück zum Anfang: Das Blatt ist durch seine Schichten, die Chloroplasten im Palisadengewebe und die Spaltöffnungen ideal für die Fotosynthese gebaut. Nadeln sind außerdem so gebaut, dass sie auch im Winter überleben.
Auf einen Blick
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Ein Laubblatt besteht aus oberer Epidermis mit Cuticula, Palisadengewebe, Schwammgewebe (mit Leitbündeln in den Blattadern) und unterer Epidermis mit Spaltöffnungen.
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Im Palisadengewebe liegen die meisten Chloroplasten; im Schwammgewebe verteilen Lufträume die Gase.
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Chlorophyll in den Chloroplasten nimmt Lichtenergie auf.
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Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid + Wasser $\xrightarrow{\text{Licht}}$ Traubenzucker + Sauerstoff; Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt.
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Zucker dient als Betriebsstoff, Baustoff und wird als Stärke gespeichert.
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Sonnenblätter sind dick, Schattenblätter dünn und groß; Nadeln sind durch ihren Bau vor Wasserverlust geschützt.