Ausgangspunkt für den unterschiedlichen Aufbau der Sonnen- und Schattenblätter ist die vorhandene Intensität von Licht. Mit ihren Sonnen- und Schattenblättern haben sich Pflanzen an die unterschiedlich gegebenen Lichtbedingungen angepasst.
Sonnenblatt und Schattenblatt: Definition
Das Sonnenblatt kann auch als „Lichtblatt“ bezeichnet werden, da es an eine lichtreiche Umgebung angepasst ist. Das Sonnenblatt ist im Vergleich zum Schattenblatt kleiner und dicker. Sonnenblätter befinden sich bei einem Laubbaum im äußeren Teil der Krone oder aber auch auf der sonnenzugewandten Seite.
Das Schattenblatt ist an eine lichtarme Umgebung angepasst. Es ist größer und dünner als das Sonnenblatt, um die ungünstigen Lichtverhältnisse ausgleichen zu können. Bei einem Laubbaum befinden sich die Schattenblätter im inneren Teil der Krone oder an der sonnenabgewandten Seite.
Unterschiede zwischen Sonnenblatt und Schattenblatt
Blätter, die viel Sonnenlicht ausgesetzt sind, müssen sich vor dem Austrocknen schützen. Schattenblätter müssen im Gegensatz dazu um jeden Lichtstrahl ringen. Hierzu erfährst Du in diesem Abschnitt, welche Unterschiede sie in Form und Aufbau aufweisen.
Sonnenblätter schützen sich durch eine dicke Cuticula, verdickte Zellwände der Epidermis, sowie auf der Unterseite befindlichen Stomata vor zu hoher Transpiration. Weitere Merkmale der Sonnenblätter sind ein dicker Blattquerschnitt, ihr ausgeprägtes Palisadengewebe mit wenig Interzellularen und die große Anzahl an Chloroplasten.
Transpiration ist der Vorgang, bei dem Wasser über die Blätter verdunstet wird. Dies geschieht über die regulierbaren Spaltöffnungen – den sogenannten Stomata. Es kann aber auch über die gesamte Blattoberfläche Wasser verdunsten. Bei diesem Vorgang spricht man von einer cuticulären Transpiration. Die Cuticula dient eigentlich als Schutz vor Wasserverlust, es kann aber trotzdem etwas Wasser über sie entweichen.
Schattenblätter dagegen zeichnen sich durch eine dünne Cuticula, einem dünnen Querschnitt und einem einschichtigen Palisadengewebe aus, da hier eine geringere Eindringtiefe des Lichts besteht. Dafür besitzen sie aber ein ausgeprägtes Schwammgewebe mit großen Interzellularen, um einen verbesserten Gaswechsel ausführen zu können.
Sonnenblatt und Schattenblatt: Vergleichstabelle
Da das nur ein Ausschnitt an wichtigen Unterschieden waren, werden Dir nun über folgende Tabelle alle Unterschiede kompakt aufgezeigt:
| Sonnenblatt | Schattenblatt |
| Blattgröße | klein | groß |
| Cuticula | dick | dünn |
| Stomata | viele | wenige |
| Palisadengewebe | stark ausgeprägt | wenig ausgeprägt |
| Schwammgewebe | stark ausgeprägt | wenig ausgeprägt |
| Epidermis | dick (ein- bis mehrschichtig) | Dünn (einschichtig) |
| Interzellulare | eng | groß |
| Chloroplasten | viele | wenige |
| Gasaustausch | hoch | niedrig |
| Lichtkompensationspunkt | spät | früh |
| Lichtsättigungspunkt | spät | früh |
Der Lichtkompensationspunkt beim Sonnenblatt und beim Schattenblatt
Mit dem Lichtkompensationspunkt ist der Punkt gemeint, an welchem die Kohlenstoffdioxidabgabe bzw. -aufnahme je nach Beleuchtungsstärke gleich hoch ist. Dabei erreichen Sonnenblätter erst später als Schattenblätter ihren Lichtkompensationspunkt. Schattenpflanzen können schon bei geringer Beleuchtungsstärke eine Kohlendioxid-Nettofixierung vorweisen. Ab diesem Punkt ist es ihnen möglich, Kohlenhydrate aufzubauen.
Der Lichtkompensationspunkt wird dann erreicht, wenn die Menge des durch den Calvin-Zyklus fixierten CO₂ und das über die Atmung ausgeschiedene CO₂ gleich sind. Das ist gleichzeitig der Punkt, an dem die Pflanze in der Lage ist, Kohlenhydrate aufzubauen.
Fotosyntheseleistung im Kontext des Lichtsättigungspunktes
Der Lichtsättigungspunkt wird dann erreicht, wenn die maximale Fotosyntheseaktivität geleistet wird. Bei Sonnenblättern tritt auch hier deutlich später der Lichtsättigungspunkt ein als bei den Schattenblättern. Das liegt daran, dass Sonnenblätter mehr Chloroplasten besitzen, mit denen sie dann auch entsprechend mehr Fotosynthese betreiben können.
Einfach ausgedrückt bedeutet das: Der Lichtsättigungspunkt ist dann erreicht, wenn die Fotosyntheserate nicht mehr steigen kann.
Farbe von Sonnenblättern und Schattenblättern
Sonnenblätter erscheinen dunkelgrün, während Schattenblätter hellgrün sind. Das liegt daran, dass Sonnenblätter im Gegensatz zu Schattenblättern viele Chloroplasten besitzen. In den Chloroplasten wiederum befindet sich das Chlorophyll, das die Blätter grün erscheinen lässt.
Sonnenblatt und Schattenblatt : Aufbau und Funktion
Der Aufbau von Sonnenblatt und Schattenblatt ist nicht zufällig unterschiedlich. Alle Zellorganellen besitzen andere Aufgaben, weshalb Du nun aufgezeigt bekommst, welche Funktionen sie in den jeweiligen Blattarten besitzen:
Stomata (Spaltöffnungen)
Sonnenblätter besitzen insgesamt mehr Spaltöffnungen, da sie mehr Licht zur Verfügung haben und mehr Fotosynthese betreiben. Dazu benötigen sie mehr Kohlenstoffdioxid (CO₂) und geben nach der Fotosynthese auch mehr Sauerstoff (O₂) ab. Die Gase gelangen über die Stomata in die Blätter und auch wieder aus den Blättern hinaus. Sie regulieren unter anderem, wie viel Gase passieren können.
Transpiration
Stomata dienen nicht nur zum Gasaustausch, sondern sind auch für die Transpiration zuständig. Die Transpiration ist der Vorgang, bei dem Wasser über die Stomata verdunsten kann. Sie hat zwei Funktionen. Durch die Wasserverdunstung entsteht einmal ein Sog, wodurch Wasser automatisch aus dem Boden bis in die Blätter der Pflanze fließt. Zusätzlich ist sie für eine kühlende Wirkung zuständig, was in diesem Fall der Grund für die höhere Anzahl der Stomata bei den Sonnenblättern ist.
Die Transpiration schützt die Blätter vor einer Überhitzung durch die Sonneneinstrahlung!
Palisadengewebe
Das Palisadengewebe (Palisadenparenchym) befindet sich unter der oberen Epidermis im Blatt. Hier findet am meisten Photosynthese statt, da das Palisadengewebe reich an Chloroplasten ist.
Sonnenblätter besitzen vorwiegend ein mehrschichtiges Palisadengewebe, da sie dadurch mehr Platz für die Chloroplasten haben. Um ihren hohen Lichtkompensationspunkt zu erreichen, ist bei ihnen mehr Fotosynthese nötig, die durch Chloroplasten erst zustande kommen kann.
Der Nachteil ist, dass sie deshalb gewissermaßen auf das Sonnenlicht angewiesen sind, da sie ansonsten nie genug Energie (Kohlenhydrate) gewinnen würden.
Bei Schattenblättern ist es daher umgekehrt: sie besitzen hierfür nur ein einschichtiges Palisadengewebe. Daraus resultiert, dass sie weniger Chloroplasten besitzen. Ihren Lichtkompensationspunkt können sie dadurch schon früher erreichen und deshalb bereits ab einem früheren Punkt Energie (Kohlenhydrate) gewinnen. Durch ihre vergrößerte Blattoberfläche steigt die Wahrscheinlichkeit ein paar Lichtstrahlen einfangen zu können.
Epidermis
Die Epidermis ist das Abschlussgewebe und damit die letzte Schicht unter der Cuticula. Bei den Sonnenblättern ist die Epidermis stärker ausgeprägt und damit dicker als bei den Schattenblättern. Grund hierfür ist die höhere Sonneneinstrahlung: da Wasser auch über die Cuticula verdunsten (= transpirieren) kann, soll der Prozess über die Epidermis gebremst werden und die Blätter verlieren insgesamt weniger Wasser.
Wenn Blätter über ihre Stomata Wasser verdunsten, kann die Transpiration durch die Schließzellen reguliert stattfinden. Wenn Wasser über die Epidermis und letztlich auch über die Cuticula verloren geht, kann die Pflanze die Transpiration nicht steuern. Das würde bedeuten, dass auch in ungünstigen Momenten Wasser verloren gehen kann, wenn die Blätter z. B. keine so starke Kühlung benötigen.
Bei Schattenblätter ist die Epidermis dünner, da hierdurch gewährleistet werden kann, dass die wenigen Sonnenstrahlen auch gut in die Blätter bis zu den Chloroplasten eindringen können. Dadurch kann das Defizit an Lichtstrahlen ausgeglichen werden.
Cuticula
In Anlehnung zur Epidermis besitzen Sonnenblätter auch eine dicke Cuticula. Sie ist die äußerste, wachsartige Schicht von Blättern. Du kannst sie Dir auch als eine Art Sonnenschutz vorstellen, da sie verhindert, dass zu viel Wasser verloren geht. Wie bei der Epidermis besitzen Schattenblätter auch hier eine dünnere Cuticula, damit die wenigen Sonnenstrahlen auch gut in das Blattinnere eindringen können.
Sonnenpflanzen und Schattenpflanzen
Die Sonnenblätter und Schattenblätter können außerdem noch die jeweiligen Pflanzenarten zugeordnet werden: den Sonnenpflanzen und den Schattenpflanzen. Sonnenpflanzen wachsen an warmen und lichtintensiven Orten. Schattenpflanzen dagegen können an kühleren und lichtärmeren Regionen wachsen. Grund dafür sind ihre unterschiedlichen Anpassungsstrategien. Eine der Anpassungsstrategien ist die Vielfalt ihrer Blattarten. Eine weitere Anpassungsstrategie ist an ihrem Wurzelsystem zu erkennen.
Sonnenpflanzen besitzen ein weitverzweigtes und bis tief in die Erde ragendes Wurzelsystem. Sie können deshalb auch als Tiefwurzler bezeichnet werden. Da sie durch die höhere Sonneneinstrahlung mehr Wasser aufgrund ihrer höheren Fotosyntheserate benötigen, müssen sie entsprechend an genügend Wasser herankommen.
Entsprechend weniger ausgeprägt ist das Wurzelsystem der Schattenpflanzen. Sie werden auch als Flachwurzler bezeichnet, da sich ihre Wurzeln nur in den oberen Bodenschichten ausbreiten.
Diagramm zur Veranschaulichung der Fotosyntheserate
Dir werden nun Beispiele aufgezeigt und in einem Diagramm dargestellt, wo die Lichtkompensationspunkte liegen können und an welcher Stelle die jeweilige Lichtsättigung eintritt.
Eine Rotbuche hat bereits bei 1,2 % der insgesamt möglichen Sonneneinstrahlung ihren Lichtkompensationspunkt erreicht. Im Diagramm der Abbildung 1 ist es der Punkt, an dem die Linie auf der Nullstelle auftrifft. Einfach ausgedrückt bedeutet das, dass sie schon mit wenig CO₂ für die Fotosynthese fixieren kann. Damit ist ihr Überleben bei niedriger Sonneneinstrahlung gesichert.
Fichten dagegen erreichen ihren Lichtkompensationspunkt bei 3 % der insgesamt möglichen Sonneneinstrahlung. Die Lichtsättigung ist höher als die bei den Rotbuchen, da sie insgesamt so aufgebaut sind, dass sie mehr Fotosynthese leisten können. Der Nachteil ist, dass sie aber auch, auf mehr Sonnenlicht angewiesen, sind als die Rotbuchen, da sie erst bei einer höheren Lichtintensität CO₂ fixieren können.
Sonnenblatt Schattenblatt – Das Wichtigste
- Pflanzen haben sich mithilfe von Sonnen- und Schattenblättern an die unterschiedlich gegebenen Lichtbedingungen angepasst.
- Das Sonnenblatt ist an eine lichtreiche Umgebung angepasst.
- Das Schattenblatt ist an eine lichtarme Umgebung angepasst.
- Sonnenblätter schützen sich durch eine dicke Cuticula, verdickte Epidermis, sowie auf der Unterseite befindlichen Stomata vor zu hoher Transpiration.
- Schattenblätter dagegen zeichnen sich unter anderem durch eine dünne Cuticula, einem dünnen Querschnitt und einem einschichtigen Palisadengewebe aus, da hier eine geringere Eindringtiefe des Lichts besteht.
- Sonnenblätter erreichen erst später als Schattenblätter ihren Lichtkompensationspunkt.
- Bei Sonnenblättern tritt auch der Lichtsättigungspunkt deutlich später ein als bei den Schattenblättern
- das liegt daran, dass Sonnenblätter mehr Chloroplasten besitzen, mit denen sie dann auch entsprechend mehr Fotosynthese betreiben können.
- Sonnenblätter und Schattenblätter können außerdem noch jeweiligen Pflanzenarten zugeordnet werden: den Sonnenpflanzen und Schattenpflanzen.
- Sonnenpflanzen wachsen an warmen und lichtintensiven Orten.
- Schattenpflanzen dagegen können an kühleren und lichtärmeren Regionen wachsen.
Nachweise
- Prof. Dr. Frank Thomas (2018). Grundzüge der Pflanzenökologie. Springer Spektrum Berlin, Heidelberg.
- Christiane Wittmann (2005). CO2-Refixierung im Cortex von Laubbäumen und ihre Beeinflussung durch abiotische Umweltfaktoren. Universität Duisburg-Essen.
- Johannes Meister (2018). Mathematisierungen im Biologieunterricht. Springer Spektrum, Wiesbaden.
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