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Pflanzen sind genau wie Tiere auf den Gasaustausch mit ihrer Umwelt angewiesen. Sie betreiben unter Lichteinwirkung Photosynthese, wobei sie Kohlenstoffdioxid und Wasser zu dem energiereichen Einfachzuckern Glucose umwandeln. Dabei entsteht Sauerstoff als Abfallprodukt. Spaltöffnungen oder Stomata bieten Pflanzen die Möglichkeit Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen sowie Wasser und Sauerstoff abzugeben.
Stomata (Spaltöffnungen) nennt man die Poren in den Blättern von Pflanzen, die für die Regulation des Wasserhaushaltes durch Verdunstung (Transpiration) und den Gasaustausch verantwortlich sind.
Stomata kommen in Landpflanzen vor, wobei sie in den meisten Fällen in der unteren Epidermis der Blätter vorkommen. Eine Ausnahme bilden dabei Schwimmblattpflanzen wie Seerosen, da die Spaltöffnungen dort auf der Blattoberseite liegen. Bei Gräsern und Kräutern kann man sie auf beiden Seiten entdecken.
Die Lage der Spaltöffnungen auf der Unterseite der meisten Blätter schützt die Pflanze vor ungewollter Transpiration.
Bei Stomata handelt es sich um kleine Poren in der unteren Epidermis von Pflanzenblättern. Zwei längliche Schließzellen umgeben dabei einen Spalt in der Cuticula und Epidermis, sodass die Öffnung kontrolliert geöffnet und geschlossen werden kann. In den Schließzellen befinden sich im Gegensatz zu den restlichen Zellen der Epidermis eine Vielzahl an Chloroplasten. Spaltöffnungen sind außerdem von weiteren Zellen umgeben, die man Nebenzellen nennt. Dieses ganze Konstrukt wird Spaltöffnungsapparat genannt.
Abbildung 1: Darstellung einer Stoma
Wie Du auf der Abbildung sehen kannst, wird die Öffnung (Porus) von zwei bohnenförmigen Schließzellen umgeben. Diese können sich je nach Notwendigkeit öffnen oder schließen. Wenn ein geschlossenes Stoma verhindert, dass die Pflanze zu viel Wasser abgibt, ist dann auch kein Gasaustausch und somit keine Photosynthese möglich.
Spaltöffnungen sind dafür verantwortlich, dass der Gasaustausch und die Transpiration, wie vorgesehen, funktionieren können. 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.
Unter einem Transpirationssog versteht man das Nachfließen von Wasser von unten nach oben in kleinen Kapillargefäßen. Dieser Sog wird durch Verdunstung an der Spitze der Kapillare, den Druck der Atmosphäre und die Kohäsionskraft (Wasserstoff-Brückenbindungen) des Wassers ausgelöst.
Die Öffnung und Schließung der Stomata sind von verschiedenen Faktoren abhängig, die Du in den nächsten beiden Kapiteln kennenlernen wirst.
Die Öffnung der Stomata wird durch die Lichtstärke und die Lichtqualität, sowie der CO₂-Konzentration beeinflusst. Wenn nun ein Stoma geöffnet werden soll, erfolgt dies nach folgendem Ablauf:
Eine Öffnung der Stomata geht also immer mit der Erhöhung des Turgor in den Schließzellen einher.
Der Turgor ist der Druck in einer Pflanzenzelle, der durch die Menge an Flüssigkeit in der Zelle variiert. Er wird also über die Aufnahme oder Abgabe von Flüssigkeit erhöht oder erniedrigt.
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 auch wieder geschlossen werden. Dies geschieht bei Lichtmangel, Wassermangel oder wenn genug CO₂ vorhanden ist.
Eine Schließung der Stomata geht immer mit einer Verringerung des Turgor in den Schließzellen einher.
Stomata öffnen sich meist tagsüber bei erhöhter Sonneneinstrahlung und Fotosyntheseleistung, da Kohlenstoffdioxid aufgenommen und Sauerstoff abgegeben werden muss.
Die Stomata selbst ist die Pore in der Epidermis eines Blattes. Nicht sie, sondern die Schließzellen, die sie umgeben, verändern ihre Größe. Die Schließzellen öffnen sich, wenn die Pflanze durch Transpiration abgekühlt werden muss und Kohlenstoffdioxid für die Photosynthese benötigt wird.
Pflanzen öffnen ihre Stomata für den Gasaustausch und die Transpiration. Tagsüber benötigen Pflanzen CO2 aus der Luft für die Photosynthese. Dabei entsteht auch Sauerstoff, den sie abgeben müssen. Zusätzlich können sich Pflanzen durch die Transpiration bei starker Sonneneinstrahlung abkühlen.
Die Stomata schließen sich bei Licht- und Wassermangel, sowie wenn viel Kohlenstoffdioxid für die Photosynthese in der Pflanze vorhanden ist.
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