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Stomata

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Biologie

Stomata nennt man die Poren in den Blättern von Pflanzen, die für die Transpiration und den Gasaustausch verantwortlich sind.

Bei Stomata handelt es sich um kleine Poren in der unteren Epidermis von Pflanzenblättern. Sie sind von zwei länglichen Schließzellen umgeben, damit die Poren kontrolliert geöffnet und geschlossen werden können. Dazu sind sie außerdem von weiteren Zellen umgeben, die man Nebenzellen nennt.

Dieses ganze Konstrukt wird Spaltöffnungsapparat bezeichnet.

Stomata sind dafür verantwortlich, dass der Gasaustausch und die Transpiration, wie vorgesehen, funktionieren kann. Somit geben sie Sauerstoff und Wasser an die Umwelt ab und nehmen dafür Kohlenstoffdioxid auf.

Der Kohlenstoff wird für den Ablauf der Photosynthese benötigt, während gleichzeitig Sauerstoff als ein Nebenprodukt entsteht. Der durch die Transpiration abgegebene Wasserdampf dient einerseits der Abkühlung der Pflanze, andererseits sorgt der dabei entstehende Transpirationssog dafür, dass Wasser schnell und ohne viel Energie zu verbrauchen, durch die Pflanze transportiert werden kann.

Bei den meisten Pflanzen befinden sich die Stomata auf der Unterseite der Blätter. Bei Schwimmblattpflanzen (siehe Hydrophyt) sind sie auf der Oberseite, und bei Gräsern kann man sie auf beiden Seiten entdecken.

Wie sind Stomata aufgebaut?

Stomata Aufbau, StudySmarterAbbildung 1: Darstellung einer Stoma

Wie Du auf der Abbildung sehen kannst, wird die Öffnung (auch Porus genannt) von zwei bohnenförmigen Schließzellen umgeben. Diese können sich je nach Notwendigkeit schließen oder öffnen. Wenn ein geschlossenes Stoma verhindert, dass die Pflanze zu viel Wasser abgibt, ist dann auch kein Gasaustausch und somit keine Photosynthese möglich.

Anders als andere Zellen der Epidermis besitzen die Schließzellen Chloroplasten. Man geht davon aus, dass sie Energie liefern, damit die Spaltöffnung geschlossen und geöffnet werden kann.

Wie funktionieren Stomata?

Die Öffnung und Schließung der Stomata sind von verschiedenen Faktoren abhängig. Die Öffnung des Spaltes wird beeinflusst durch Lichtstärke und -qualität, sowie der CO₂-Konzentration.

Wenn nun ein Stoma geöffnet werden soll, dann folgt das diesem Ablauf:

  1. Das Membranpotential sinkt, indem Protonen (positiv geladene Teilchen) mithilfe der Energie von ATP aus den Schließzellen in die Nebenzellen gepumpt werden.
  2. Dadurch werden spannungsabhängige Kalium-Ionenkanäle geöffnet und um das Potentialgefälle der Nebenzellen auszugleichen, strömen positiv geladene Kalium-Ionen in die Schließzellen.
  3. Danach strömen negativ geladene Teilchen (zum Beispiel Chlorid-Ionen) in die Schließzellen, um erneut ein Potentialgefälle auszugleichen.
  4. In den Schließzellen herrscht nun eine höhere Teilchenkonzentration als in den Nebenzellen. Es kommt zur Osmose.
  5. Durch die Wasseraufnahme verändert sich die Form der Schließzellen und sie öffnen sich.

Was war noch einmal Osmose? In unserem Artikel auf StudySmarter kannst Du nachlesen, worum es bei der Osmose geht und wie sie funktioniert!

Natürlich müssen Stomata aber auch wieder geschlossen werden. Dies geschieht bei Lichtmangel, zu viel Wasserabgabe oder wenn genug CO₂ vorhanden ist.

  1. Es werden keine Protonen mehr mithilfe von ATP-Energie aus den Schließzellen gepumpt.
  2. Um einen Ladungsausgleich zu erzeugen, strömen die Protonen aus den Nebenzellen wieder in die Schließzellen ein.
  3. Durch das Konzentrationsgefälle strömen die negativ geladenen Ionen aus den Schließzellen wieder in die Nebenzellen.
  4. Auch das Wasser aus den Schließzellen wird aufgrund der Teilchenkonzentration wieder in die Nebenzellen transportiert.
  5. Da das Wasser für die Formveränderung verantwortlich war, verlieren die Schließzellen nun ihre Spannung und schließen sich.

Welche verschiedenen Stoma-Typen gibt es?

Stomata lassen sich nach verschiedenen Kriterien in unterschiedliche Gruppen aufteilen.

Form der Schließzellen

Der Aufbau der Schließzellen der Stomata kann sich von Pflanze zu Pflanze unterscheiden. Dabei gibt es drei Hauptformen:

  1. Bei der hier vorgestellten Abbildung handelt es sich um den Helleborus-Typ. Man findet ihn bei den meisten Samenpflanzen. Die Schließzellen weichen bei der Öffnung der Stomata in Richtung des Inneren des Blattes zurück.
  2. Der Gramineen-Typ kommt vor allem bei Gräsern vor und erinnert an eine Hantel mit zwei dickeren Enden an beiden Seiten. Wenn die Schließzellen sich öffnen, werden sie passiv parallel zur Epidermisoberfläche auseinander geschoben.
  3. Auch der Mnium-Typ öffnet sich parallel zur Epidermisoberfläche. Er ähnelt dem Helleborus-Typen, ist aber einfacher aufgebaut und wenig verstärkt. Die meisten Moose und Farne besitzen diesen Typ der Schließungszellen.

Position der Spaltöffnung

Je nachdem, wo sich die Stomata auf den Blättern befinden, gibt es für diese drei verschiedene Fachbegriffe.

  • Blätter, bei denen sich die Stomata nur auf der Unterseite befinden, werden hypostomatisch genannt.
  • Sind die Stomata nur auf der Oberseite eines Blattes, bezeichnet man diese als epistomatisch.
  • Wenn es Stomata auf beiden Seiten gibt, dann heißen diese Blätter amphistomatisch.

Art des Spaltöffnungsapparates

Außerdem gibt es auch bei der Art des Aufbaus der Spaltöffnungsapparate Unterschiede.

  • Bei anomocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Anzahl und Anordnung der Nebenzellen unbekannt.
  • Diacytische Spaltöffnungsapparate haben zwei Nebenzellen, die sich senkrecht zu den Schließzellen befinden.
  • Paracytische Spaltöffnungssapparate haben ebenfalls zwei Nebenzellen, allerdings befinden diese sich parallel zu den Schließzellen.
  • Bei anisocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Schließzellen von drei Nebenzellen umgeben, wobei eine davon deutlich kleiner als die anderen ist.
  • Tetracytische Spaltöffnungsapparate besitzen vier Nebenzellen, wovon ebenfalls zwei deutlich kleiner als die anderen beiden sind.
  • Bei cyclocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Nebenzellen wie ein Ring um die Schließungszellen angeordnet.

Stomata - Das Wichtigste

  • Stomata nennt man die Poren in den Blättern von Pflanzen, die für die Transpiration und den Gasaustausch verantwortlich sind.
  • Die Pore und die umgebenden Schließzellen und Nebenzellen nennt man Spaltöffnungsapparat.
  • Stomata sind dafür verantwortlich, dass der Gasaustausch und die Transpiration wie vorgesehen funktionieren kann. Somit geben sie Sauerstoff und Wasser an die Umwelt ab und nehmen dafür Kohlenstoffdioxid auf.
  • Die Öffnung und Schließung von Stomata basiert auf die Prinzipien des Konzentrationsausgleichs und der Osmose.
  • Stomata kann man nach verschiedenen Kriterien in unterschiedliche Typen aufteilen.
  • Unterscheidet man nach der Form der Schließzellen, so gibt es die drei Haupttypen: Helleborus-Typ, Gramineen-Typ und Mnium-Typ.
  • Unterscheidet man nach der Position der Stomata, so kann man die Blätter in die Kategorien hypostomatisch, epistomatisch und amphistomatisch einteilen.
  • Außerdem gibt es je nach Aufbau des Spaltöffnungsapparates sechs verschiedene Typen: anomocytische, diacytische, paracytische, anisocytische, tetracytische und cyclocytische Spaltöffnungsapparate.

Stomata

Ist die Stomata geöffnet, kann der Gasaustausch stattfinden. Pflanzen brauchen CO2, um Photosynthese auszuführen, und geben als Nebenprodukt wieder Sauerstoff ab. Damit die Gase in die Pflanze rein- und wieder rauskommen können, öffnen sich die Stomata. Außerdem können sich die Pflanzen tagsüber abkühlen, indem sie über die Stomata Wasser abgeben.

Die Stomata selbst ist die Pore in der Epidermis eines Blattes. Nicht sie, sondern die Schließzellen, die sie umgeben, verändern ihre Größe. So können sie die Pore entweder verdecken und die Stoma schließen, oder zur Seite weichen und so die Stoma öffnen.

Ist die Stomata geöffnet, kann der Gasaustausch stattfinden. Pflanzen brauchen CO2, um Photosynthese auszuführen, und geben als Nebenprodukt wieder Sauerstoff ab. Damit die Gase in die Pflanze rein- und wieder rauskommen können, öffnen sich die Stomata. Außerdem können sich die Pflanzen tagsüber abkühlen, indem sie über die Stomata Wasser abgeben.

Die Stomata schließen sich dann, wenn die Pflanze zu viel Wasser abgibt, Lichtmangel herrscht oder genug CO2 vorhanden ist.

Finales Stomata Quiz

Frage

Was sind Stomata?

Antwort anzeigen

Antwort

Stomata nennt man die Poren in den Blättern von Pflanzen, die für die Transpiration und den Gasaustausch verantwortlich sind.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aufgabe haben Stomata?

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Antwort

Stomata sind dafür verantwortlich, dass der Gasaustausch und die Transpiration wie vorgesehen funktionieren kann. Somit geben sie Sauerstoff und Wasser an die Umwelt ab und nehmen dafür Kohlenstoffdioxid auf.

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Frage

Was haben die Schließzellen, was andere Zellen in der Epidermis nicht haben?

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Antwort

Anders als andere Zellen der Epidermis besitzen die Schließzellen Chloroplasten. Man geht davon aus, dass sie die Energie liefern, damit die Spaltöffnung geschlossen und geöffnet werden kann.

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Frage

Woraus besteht der Spaltöffnungsapparat?

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Antwort

Der Spaltöffnungsapparat besteht aus der Pore, den sie umgebenden Schließzellen und den Nebenzellen.

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Frage

Wovon wird die Öffnung der Stomata beeinflusst?

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Antwort

Die Öffnung des Spaltes wird beeinflusst durch Lichtstärke und -qualität, sowie der CO2-Konzentration.

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Frage

Wie läuft die Öffnung der Stomata ab?

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Antwort

  • Protonen werden aus Schließzellen in Nebenzellen gepumpt
  • spannungsgesteuerte Kalium-Ionenkanäle öffnen sich und Kalium-Ionen strömen von den Nebenzellen in die Schließzellen
  • negativ geladene Teilchen strömen für Ladungsausgleich in die Schließzellen
  • höhere Teilchenkonzentration in den Schließzellen als Nebenzellen --> Osmose
  • Form der Schließzellen verändert sich durch Wasserzulauf
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Frage

Wann werden Stomata wieder geschlossen?

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Antwort

Stomata werden bei Lichtmangel, zu viel Wasserabgabe oder wenn genug CO2 vorhanden ist, geschlossen.

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Frage

Nach welchen Kriterien kann man Stomata einteilen?

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Antwort

  • Form der Schließzellen
  • Position der Stomata
  • Aufbau der Spaltöffnungsapparate
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Frage

Welche drei Haupttypen gibt es bei den Formen der Schließzellen?

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Antwort

  • Helleborus-Typ 
  • Gramineen-Typ 
  • Mnium-Typ
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Frage

Wo kommt der Helleborus-Typ vor und wie funktioniert er?

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Antwort

Man findet den Helleborus-Typ bei den meisten Samenpflanzen. Die Schließzellen weichen bei der Öffnung der Stomata in Richtung des Inneren des Blattes zurück.

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Frage

Wo kommt der Gramineen-Typ vor und wie funktioniert er?

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Antwort

Der Gramineen-Typ kommt vor allem bei Gräsern vor und erinnert an eine Hantel mit zwei dickeren Enden an beiden Seiten. Wenn die Schließzellen sich öffnen, werden sie passiv parallel zur Epidermisoberfläche auseinandergeschoben.

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Frage

Wo kommt der Mnium-Typ vor und wie funktioniert er?

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Antwort

Der Mnium-Typ öffnet sich parallel zur Epidermisoberfläche. Er ähnelt dem Helleborus-Typen sehr, ist aber einfacher aufgebaut und wenig verstärkt. Die meisten Moose und Farnse besitzen diesen Typ der Schließungszellen.

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Frage

Wie nennt man die verschiedenen Blatt-Arten, je nachdem, wo die Stomata liegen?

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Antwort

Unterscheidet man nach der Position der Stomata, so kann man die Blätter in die Kategorien hypostomatisch, epistomatisch und amphistomatisch einteilen.

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Frage

Was sind hypostomatische Blätter?

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Antwort

Blätter, bei denen sich die Stomata nur auf der Unterseite befinden, werden hypostomatisch genannt.

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Frage

Was sind epistomatische Blätter?

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Antwort

Sind die Stomata nur auf der Oberseite eines Blattes, bezeichnet man diese als epistomatisch.

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Frage

Was sind amphistomatische Blätter?

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Antwort

Wenn es Stomata auf beiden Seiten gibt, dann heißen diese Blätter amphistomatisch.

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Frage

Welche verschiedenen Spaltöffnungsapparat-Typen gibt es?

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Antwort

Je nach Aufbau des Spaltöffnungsapparates unterscheidet man von sechs verschiedenen Typen: anomocytische, diacytische, paracytische, anisocytische, tetracytische und cyclocytische Spaltöffnungsapparate.

Frage anzeigen

Frage

Wie sind anomocytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

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Antwort

Bei anomocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Anzahl und Anordnung der Nebenzellen unbekannt.

Frage anzeigen

Frage

Wie sind diacytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

Diacytische Spaltöffnungsapparate haben zwei Nebenzellen, die sich senkrecht zu den Schließzellen befinden.

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Frage

Wie sind paracytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

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Antwort

Paracytische Spaltöffnungssapparate haben zwei Nebenzellen, diese befinden sich parallel zu den Schließzellen.

Frage anzeigen

Frage

Wie sind anisocytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

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Antwort

Bei anisocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Schließzellen von drei Nebenzellen umgeben, wobei eine davon deutlich kleiner als die anderen ist.

Frage anzeigen

Frage

Wie sind tetracytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

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Antwort

Tetracytische Spaltöffnungsapparate besitzen vier Nebenzellen, wovon zwei deutlich kleiner als die anderen beiden sind.

Frage anzeigen

Frage

Wie sind cyclocytische Spaltöffnungsapparate aufgebaut?

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Antwort

Bei cyclocytischen Spaltöffnungsapparaten sind die Nebenzellen wie ein Ring um die Schließungszellen angeordnet.

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