Spaltöffnungen und ihre Funktion

Pflanzen nutzen Sonnenlicht durch Photosynthese, wobei sie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose produzieren. Für diesen Prozess sind Spaltöffnungen (Stomata) entscheidend – kleine Öffnungen in der Epidermis, die den Gasaustausch ermöglichen.

Die Schließzellen kontrollieren das Öffnen und Schließen der Stomata. Sie sind die einzigen Epidermiszellen, die Chloroplasten enthalten. Ihre Funktion basiert auf dem Tugor (Zellinnendruck): Bei steigendem Wassergehalt erhöht sich der Tugor, die elastischen Rückwände dehnen sich und der Spalt öffnet sich. Bei Wassermangel sinkt der Tugor, und der Spalt schließt sich.

Die Transpiration (Wasserverdunstung) über Spaltöffnungen zieht durch den Transpirationssog Wasser von den Wurzeln bis zu den Blättern. Die Intensität hängt von Umgebungsfaktoren ab: Je trockener und wärmer die Luft ist und je stärker das Licht, desto mehr Wasser verdunstet.

Gut zu wissen: Pflanzen stehen vor einem Dilemma: Bei geschlossenen Spaltöffnungen verlieren sie wenig Wasser (kein Verdursten), können aber kein CO₂ aufnehmen (Verhungern). Bei geöffneten Stomata findet zwar Photosynthese statt, aber Wasser geht verloren. Deshalb passen Pflanzen die Öffnung ihrer Stomata ständig den Umweltbedingungen an.

Anpassungen an verschiedene Standorte

Xerophyten sind an trockene Standorte angepasst. Ihre Merkmale: dicke Kutikula (Wachsschicht), kleine immergrüne Blätter, und Epidermiseinstülpungen mit Härchen, die einen Stillluftraum bilden. Diese Strukturen ermöglichen Gasaustausch bei minimaler Transpiration.

Hygrophyten leben an feuchten Standorten. Sie besitzen eine dünne Kutikula, große Blätter und zahlreiche, oft hervorgehobene Spaltöffnungen. Diese Eigenschaften fördern die Transpiration und verhindern eine Übersättigung mit Wasser.

Die Position der Stomata beeinflusst die Transpirationsrate. Sind sie durch Stilllufträume geschützt, bleibt eine hohe Luftfeuchtigkeit um die Öffnungen bestehen, was den Wasserverlust reduziert. Ungeschützte Spaltöffnungen führen zu höherer Transpiration, da Wind die Luftfeuchtigkeit schnell abträgt.