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Der Lebenszyklus

Ein Baum gestaltet sich durch Wachstum und Anpasssung an sein Umfeld innerhalb der Jahreszeiten immer wieder auf's Neue. Auch wenn er scheinbar starr und steif auf einem Fleck steht, so ist er doch immer in Bewegung. Dafür sorgen die zahlreich stattfindenden Wachstumsprozesse. Alle Strukturen - in den Pflanzen allgemein - existieren auf der Basis des Stoffwechsels. Die Form und Gestalt befindet sich im Fließgleichgewicht, was bedeutet, dass innerhalb der Pflanzen, fortwährend aufbauende und abbauende Vorgänge stattfinden.

Knospen eines Amberbaum

Für den Betrachter wird diese ständige Bewegung unter anderem durch die Knospenbildung, dem Laubaustrieb, den Blüten und Früchten, dem Zuwachs und der Herbstfärbung des Laubes, sehr deutlich sichtbar gemacht.

Im langen Leben eines Baumes sind diese sich alljährlich wiederholenden und faszinierenden Abläufe aber nur jeweilige Momentaufnahmen. Generell kann ein Baumleben in drei große Abschnitte gegliedert werden:

  • Jugendphase
  • Reifephase
  • Altersphase

Innerhalb der Jugendphase gilt es für den Baum, sich zu entwickeln und im gnadenlosen Konkurrenzkampf um Licht und Raum ein entsprechendes Stück vom Kuchen abschneiden zu können, welches er für seinen weiteren Fortbestand zwingend benötigt.

Während der Reifephase wächst der Baum kontinuierlich weiter. Er verstärkt sich durch Holzzuwachs wo es nötig ist und lagert vermehrt Reservestoffe für den dritten Abschnitt seines Lebens, der Altersphase, ein.

Diffusion & Transpiration

Um alle Aufgaben erfüllen zu können, stellt sich Wasser als die zentrale Substanz im Stoffwechsel der Pflanzen dar, denn der Wassergehalt einer Pflanze beeinflusst Wachstums- und Stoffwechselprozesse in ganz entscheidendem Maße.

Wasser ist der Baustein für die Schaffung von Kohlehydraten und anderen organischen Verbindungen. Als Quellungswasser (Volumenzunahme durch Wassereinlagerung), als freies Wasser zur Aufrechterhaltung des Turgors und als Transportflüssigkeit.

Eine weitere Wasseraufnahme findet in Form der Diffusion statt. Dieser Vorgang bewegt sich in Richtung der abnehmenden Konzentration und ist in seiner Geschwindigkeit abhängig von der Größe der Moleküle, der Temperatur und der Weglänge. An einer halbdurchlässigen Membrane kommt es dann zum Austausch von Flüssigkeiten, nicht aber von darin gelösten Stoffen (Osmose). Dieser Vorgang erzeugt im Zentralzylinder eine erhöhte Konzentration im Vergleich zum äußeren Bereich der Wurzel. Ein Rückfluss wird durch (hydrophobe) Einlagerungen in den Zellwänden der Endodermis verhindert. Dadurch folgt das Wasser osmotisch nach und erzeugt einen positiven Druck - den Wurzeldruck - in den Leitbündeln. Dieser Weg wird deutlich unter Bedingungen, in denen keine Transpiration stattfinden kann, wie z. B. beim Frühjahrsaustrieb von laubabwerfenden Bäumen.

Lebenszyklus

Im belaubten Zustand wird die Pflanze durch die Wasserabgabe an der Blattoberfläche (Transpiration) angetrieben, ständig neues Wasser aufzunehmen. Der durch Transpiration entstehende Unterdruck bringt die Pflanze dazu, das nun fehlende Wasser nachzuziehen, was möglich ist, da von den Wurzel- bis zu den Blattspitzen, innerhalb der Xylemenbahnen, die Pflanze von einem zusammenhängenden Wasserfaden durchzogen ist.

Wegen der starken Kohäsionskräfte des Wassers, reißen die Wasserfäden aber selbst bei einem Wasserentzug in den Spitzen nicht ab. Damit das Wasser nicht in unkontrollierten Mengen verdunsten kann, haben die höheren Pflanzen starke Transpirationswiderstände (Spaltöffnungen) an der Oberfläche ausgebildet, die regulierend eingreifen können.

Die eigentliche Transpiration wiederum wird durch die Belichtungsintensität, Feuchtigkeit und CO2-Gehalt der Luft gesteuert.

Assimilation & Atmung

Die Energie für den gesamten Pflanzenaufbau entsteht bei der Umwandlung körperfremder Stoffe in körpereigene Stoffe (Assimilation). Die Assimilation findet in den chloropyllhaltigen Teilen des Blattes statt. Durch die Anordnung im Blatt wird gewährleistet, dass die für die Assimilation notwendigen Stoffe Kohlendioxyd (CO2), Wasser (H2O) und Licht am Ort der Synthese vorhanden sind.

Die Assimilation wird durch den Katalysator Chlorophyll erst ermöglicht. Das Licht liefert die nötige Energie. Nicht das ganze Lichtspektrum ist wirksam. Die Fotosynthese hängt in ihrer Stärke von den chlorophyllabsorbierenden Wellenlängen des Lichtes ab.

Die Formel der Assimilation lautet: Kohlendioxid + Wasser + Energie = Zucker + Sauerstoff

Die in den Pflanzen gebundenen CO2 Mengen werden bei der Veratmung und der Verwesung mit Hilfe von Bakterien oder Tieren der Luft wieder zugeführt, so dass der CO2 Gehalt in der Luft relativ konstant bleibt.

Der so gewonnene Zucker, als energiereiche Verbindung, ist die Grundlage für den Aufbau aller weiteren organischen Substanzen. Der Auf- und Abbau der verschiedenen organischen Substanzen erfolgt unter Mitwirkung von organischen Katalysatoren (Enzyme). Während nun durch die Fotosynthese CO2 und Wasser aufgenommen werden und durch organische körpereigene Substanz aus H2O und CO2 synthesiert werden, läuft bei der Atmung der umgekehrte Prozess wie bei der Assimilation ab.

Dies geschieht nach der Formel: Zucker + Sauerstoff = Kohlendioxyd + Wasser + Energie

Der Begriff der Atmung setzt sich also aus der Zerlegung von energiereichen organischen Stoffen durch einen Abbauprozess gesteuert zusammen. Die Fotosynthese und die Atmung laufen innerhalb der Pflanze parallel ab. In den Zeiten, die für die Fotosynthese günstig sind, überwiegt deren Tätigkeit, wie beispielsweise bei vollem Tageslicht. Nachts ist die Tätigkeit der Atmung entsprechend intensiver.

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des Autors
Thomas Langner

(* 1966 - † 2008)

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