Leitgewebe

Allgemeines

Innerhalb von normal großen lebenden Zellen gibt es hinsichtlich des Transports von Stoffen überhaupt keine Probleme. Die kurzen Strecken in einer Zelle können locker durch Diffusionsprozesse überwunden werden. Probleme gibt es bei größeren Zellen wie zum Beispiel den Wurzelhaaren einer Pflanze. Ein Transport von Wasser und Nährsalzen über die gesamte Länge des Wurzelhaars könnte Minuten bis Stunden dauern, würde er nur über reine Diffusion stattfinden. Nach dem 2. Diffusionsgesetz von Fick nimmt nämlich die Geschwindigkeit einer Diffusion mit dem Quadrat der Distanz ab. Wenn also für 1 mm 1 Minute benötigt wird, dann werden für 2 mm schon 4 Minuten und für 3 mm sage und schreibe 9 Minuten benötigt (willkürlich ausgedachte Werte, um das 2. Diffusionsgesetz zu veranschaulichen!).

In solchen großen bzw. langgestreckten Zellen gibt es aber eine deutlich sichtbare Plasmaströmung, die durch Motorproteine und schnellen Ab- und Aufbaus von Komponenten des flexiblen Cytoskletts angetrieben wird. Für primitive Pflanzen wie ein- und mehrzellige Algen reicht dieser Transportmechanismus völlig aus, aber für vielzellige höher entwickelte Landpflanzen musste die Evolution etwas völlig Neues "erfinden".

Da bei Landpflanzen ständig Wasser durch Verdunstung an die Luft abgegeben wird, sind Leitgewebe zum Transport neu aufgenommenen Wassers vom Absorptionsgewebe der Wurzeln zum Assimilationsgewebe der Blätter nötig. Zugleich müssen organische Produkte der Photosynthese von den Blättern in die Wurzel oder in die Früchte und Samen geleitet werden. Hierfür ist ein zweites Transportsystem notwendig.

Den Transport von Wasser und den darin gelösten Ionen übernimmt das sogenannte Xylem, den Transport von organischen Stoffen das Phloem. Wir beginnen unsere Ausführungen auf dieser Seite mit dem Phloem.

Phloem

Das Phloem besteht aus lebenden Zellen und dient zum Transport von in Wasser gelösten organischen Photosyntheseprodukten wie zum Beispiel Glucose. Die charakteristischen Elemente der Phloemzellen sind die Siebfelder der Querwände, durch sie werden die einzelnen langgestreckten Zellen miteinander verbunden.

Siebröhre mit Geleitzellen
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende

Auf diesem Bild sieht man, wie mehrere Siebzellen zu einer langen Siebröhre verbunden sind. Die Verbindung wird über die Siebplatten an den Enden der langen Zellen hergestellt. Die Siebplatten bestehen aus einer verdickten Zellwand mit vielen Siebfeldern. Ein solches Siebfeld wiederum enthält viele Siebporen, die nichts anderes sind als vergrößerte Plasmodesmen ^[1].

Die Siebzellen sind längliche lebende Zellen, die aber keinen Zellkern mehr besitzen und auch keine eigene Proteinsynthese mehr betreiben können. Dafür sind dann die Geleitzellen da, welche entlang der Siebröhren verlaufen und die Siebzellen mit allen wichtigen Stoffen versorgen.

Xylem

Das Xylem ist der "tote" Teil des Leitgewebes. Es besteht aus miteinander verbundenen, langgestreckten toten Zellen. Deren Zellwände sind zum größten Teil mit Lignin inkrustiert, also verholzt. Bei "niederen" Landpflanzen, also Farnen und Nacktsamern, herrschen Tracheiden vor, also einzelne miteinander verbundene Zellen, bei "höheren" Landpflanzen, nämlich den Bedecktsamern, haben sich Tracheen durchgesetzt, die aus vielen miteinander verschmolzenen abgestorbenen Zellen bestehen und Durchmesser von bis zu 0,7 mm sowie Längen von 10 m (Lianen) erreichen können.

Verschiedene Stützelemente in Tracheen
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende

Die Stützelemente verhindern, dass die Tracheen sich verengen, wenn der Wasserdruck mal besonders niedrig sein sollte.