E12 Wachstum

Thema

Die Wachstumskinetik von Pflanzen beschreibt die Wachstumsrate. Diese hängt nicht von einem einzigen Prozess ab, sondern von mindestens drei verschiedenen Prozessen innerhalb der Pflanze: Zellstreckung, Zellteilung in den Meristemen und sekundäres Xylemwachstum. Jeder dieser drei Prozesse verläuft in seinem eigenen Tempo und wird von eigenen Variablen gesteuert.

Zellstreckung tritt auf, wenn der Turgordruck innerhalb einer Zelle mit größerer Kraft gegen die Zellwand drückt, als diese ohne Dehnung aushalten kann. Die Geschwindigkeit der Zellstreckung hängt nicht nur vom Turgordruck, sondern auch von der Dehnbarkeit der Zellwand ab – also davon, wie leicht sich die Zellwand unter diesem Druck dehnen lässt. Je höher der Turgordruck und je größer die Dehnbarkeit der Zellwand, desto schneller streckt sich die Zelle. Dieser Zusammenhang wird quantitativ durch die Lockhart-Gleichung beschrieben.

Die Zellteilung findet in den Meristemen statt, den Bereichen der Pflanze, in denen die Zellen die Teilungsfähigkeit behalten. Die Zellteilungsrate in den Meristemen ist sowohl von der Temperatur als auch vom verfügbaren Kohlenstoff abhängig: Je näher die Temperatur am optimalen Bereich der Meristeme liegt und je mehr Kohlenstoff den meristematischen Zellen für den Aufbau neuer Zellen zur Verfügung steht, desto schneller verläuft die Zellteilung.

Im Gegensatz zur Zellstreckung und Zellteilung in den Meristemen verlängert das sekundäre Xylemwachstum die Pflanze nicht, sondern verdickt sie. Das Xylem bildet sukzessive Schichten von Holzgewebe um den Stamm, und jede dieser Schichten wird als Wachstumsring aufgezeichnet. Wachstumsringe sind somit im Wesentlichen die kumulative Aufzeichnung des Xylemwachstums pro Vegetationsperiode.

Diese drei Prozesse der Pflanzenwachstumskinetik schreiten nicht im gleichen Maße wie die Kalenderzeit voran, sondern im gleichen Maße wie die von der Pflanze angesammelte integrierte Temperatur, gemessen in Gradtagen: Je mehr integrierte Temperatur die Pflanze ansammelt, desto weiter schreitet ihr phänologisches Stadium voran, unabhängig davon, wie viele Kalendertage vergangen sind. Daher sagt die integrierte Temperatur den phänologischen Zustand der Pflanze – und damit den Fortschritt der Zellstreckung, der Zellteilung in den Meristemen und des sekundären Xylemwachstums – genauer voraus als die Kalenderzeit selbst.

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