Xylem

Xylem
n., Plural: xylems

Definition: Eine Art von Gefäßgewebe in Pflanzen

Xylem Definition

Xylem ist definiert als Pflanzengewebe, das Wasser und Nährstoffe von den Wurzeln in den gesamten Pflanzenkörper wie Stängel und Blätter überträgt. Das Vorhandensein von Xylemgewebe ist eines der Unterscheidungsmerkmale, die Gefäßpflanzen von nichtvaskulären Pflanzen trennen. Das Xylem unterstützt andere in Gefäßpflanzen vorhandene Weichteile. 1858 führte Carl Negali den Begriff Xylem ein. Der Begriff Xylem leitet sich von derein griechisches Xylon (bedeutet „Holz“). Holz ist ein beliebtes Beispiel für Xylem.

Was ist xylem? Laut Biologen ist das Xylem ein spezialisiertes Gewebe, das in Gefäßpflanzen vorhanden ist, um Wasser und gelöste Nährstoffe von den Wurzeln zu den Blättern und Stängeln der Pflanzen zu transportieren. Es bietet auch Lagerung und Unterstützung für die Anlage (Myburg. In: A. et al., 2013). In einfachen Worten ist Xylem eine Art Gefäßgewebe, das für die Wasserleitung im gesamten Pflanzenkörper verantwortlich ist. Xylem besteht aus komplexen Systemen und verschiedenen Zelltypen für den Transport von Wasser und gelösten Mineralien, um Pflanzen zu unterstützen und mit Nährstoffen zu versorgen.

Xylem vs. Phloem

Was sind Xylem und Phloem? Xylem und Phloem sind Gefäßgewebe, die für den Transport von Wasser bzw. Wie unterscheidet sich Xylem von Phloem? Sie können sich auch die Tabelle unten ansehen. Ebenfalls, Sie können dies für Phloem Definition und weitere Informationen lesen.

Tabelle 1: Differences between Phloem and Xylem

Rolle von Xylem in Gefäßpflanzen

Welche Rolle spielt Xylem in einer Gefäßpflanze? Die Gefäßpflanzen wachsen höher als nichtvaskuläre Pflanzen aufgrund des Vorhandenseins von Xylemgewebe, das (aufgrund seiner starren Form) Unterstützung bietet und Wasser (eine notwendige Komponente für das Wachstum der Pflanzen) zu den verschiedenen Teilen der Pflanze transportiert.

Rolle des Phloems in Gefäßpflanzen

Das Phloem von Gefäßpflanzen ist verantwortlich für den Transport von Nährstoffen, einschließlich Zucker, Proteinen und organischen Molekülen, die Pflanzen helfen, am Leben zu bleiben und sich zu vermehren.

Xyleme von Angiospermen und anderen Gefäßpflanzen

Angiospermen (bekannt als Blütenpflanzen) sind eine der Hauptgruppen von Gefäßpflanzen. Die anderen sind Gymnospermen (nackte samenproduzierende Pflanzen) und Pteridophyten (z. B. Farne). Diese Gruppen können anhand ihres Xylemgewebes unterschieden werden. Zum Beispiel enthalten die Xylemgewebe von Blütenpflanzen Xylemgefäße, die in den Xylemgeweben von Gymnospermen oder Farnen fehlen. Sie haben keine Xylemgefäße, sondern nur Tracheiden. In den meisten Angiospermen dienen die Xylemgefäße als Hauptleitelement.

Dennoch verlieren sowohl Tracheiden als auch Xylemgefäße mit der Reife ihren Protoplasten und werden hohl und unbelebt. Das Polymer Lignin wird abgeschieden und bildet eine sekundäre Zellwand. Die Xylemgefäße haben jedoch dünnere Sekundärwände als die Tracheiden. Dann bilden beide Gruben an ihren Seitenwänden.

Das Xylemgefäß besteht aus einer Reihe von Zellen, die als Gefäßelemente (oder Gefäßelemente) bezeichnet werden und jeweils eine gemeinsame Endwand haben, die teilweise oder vollständig aufgelöst ist. Dies steht im Gegensatz zu einer Tracheide, die eine einzelne Zelle ist. Außerdem ist die Tracheidenzelle typischerweise länger als das Gefäßelement. Das Gefäßelement hat jedoch einen größeren Durchmesser. Aus diesem Grund leitet das Xylemgefäß mehr Wasser als die Tracheide.

Xylem: Monocot vs Dicot

Angiospermen können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: (1) die Monocots (z.B. Orchideen, Bananen, bambus, palmen, gräser, etc.) und (2) die Eudicots (z. rosen, Magnolien, Erdbeeren, Sonnenblumen, Eichen, Ahorn, Bergahorn usw.). Die beiden Gruppen unterscheiden sich grundsätzlich durch die Anzahl der Keimblätter, die sie haben — Monokotylen haben ein Keimblatt, während Dikotylen zwei haben. Abgesehen von den Keimblättern können sie sich auch durch ihr Xylemgewebe unterscheiden.

Insbesondere hat das Xylem einer Dikotylwurzel ein sternartiges Aussehen (3 oder 4 Zinken). Zwischen den „Zinken“ von Xylem befindet sich das Phloem. Siehe Abbildung 4. Im Gegensatz dazu hat die Monokotylenwurzel alternierendes Xylem- und Phloemgewebe. Ein weiterer deutlicher Unterschied zwischen den beiden in Bezug auf Xylemgewebe sind die Xylemgefäße. Dicot-Wurzeln haben polygonale oder eckige Xylemgefäße, während Monokot-Wurzeln oval oder abgerundet sind. Die Xylem-Phloem-Elemente sind in dikotylen Wurzeln (typischerweise 2 bis 6) weniger als in monokotylen Wurzeln (typischerweise 8 oder mehr).

Abgesehen von den Wurzeln weisen die Dicots und die Monocots offensichtliche Unterschiede in ihren Stielen auf. Die Gefäßbündel (d. H. Ein Gefäßbündel besteht aus Phloem- und Xylemgewebe sowie Gefäßkambium) eines Monokotylenstamms sind verstreut, während sie in Dikotylenstammen in einem Ringmuster angeordnet sind. Darüber hinaus haben Dicots sekundäres Wachstum. In ihren Stielen bilden sie Wachstumsringe (Jahresringe). Dies führt also zu einer Untergruppe von dikotylen: krautige dikotylen (z. B. Sonnenblumenstängel) und holzige dikotylen (z. B. Baumstiele mit Hölzern).

In Gehölzen gibt es zwei Arten von Xylemen: (1) primäres Xylem und (2) sekundäres Xylem. Das primäre Xylem ist für das primäre Wachstum oder die Längenzunahme verantwortlich. Das sekundäre Xylem (auch Holz genannt) dient dem sekundären Wachstum, dh der Zunahme des Umfangs.

Angiospermen sind jedoch nicht die einzigen, die Holz (sekundäres Xylem) produzieren. Gymnospermen produzieren auch Holz. Das Angiospermenholz wird Hartholz genannt, während Gymnospermenholz Weichholz genannt wird. Der Name ist darauf zurückzuführen, dass Hartholz kompakter und dichter ist als Weichholz. Wenn Sie sich erinnern, haben die Angiospermen neben Tracheiden Xylemgefäße. Die meisten Gymnospermen haben nur Tracheiden. Dies macht viele Harthölzer dichter als Weichhölzer. Es gibt jedoch Ausnahmen. Eiben und langblättrige Kiefern sind Nadelhölzer, die extrem haltbar und härter sind als viele andere Harthölzer.

Arten von Xylem

Auf der Grundlage von Struktur, Entwicklung, Funktion und Rolle des Xylemgewebes teilten die Biologen Xylem in zwei Haupttypen ein, d. H. Primäre und sekundäre. Diese beiden Arten von Xylem erfüllen die gleiche Funktion und werden nach der Art des Wachstums für ihre Bildung kategorisiert.

Primäres Xylem

Das primäre Wachstum der Pflanzenbildung von primärem Xylem erfolgt an den Spitzen von Stielen, Wurzeln und Blütenknospen. Außerdem hilft das primäre Xylem der Pflanze, größer zu werden und die Wurzeln länger zu machen. Daher tritt es zuerst in der Vegetationsperiode auf, daher wird dies als Primärwachstum bezeichnet. Der Zweck von primärem und sekundärem Xylem besteht darin, Wasser und Nährstoffe zu transportieren.

Sekundäres Xylem

Mit dem sekundären Wachstum der Pflanze wird sekundäres Xylem gebildet, das der Pflanze hilft, mit der Zeit breiter zu werden. Ein Beispiel für das sekundäre Wachstum von Pflanzen sind breite Baumstämme. Es passiert jedes Jahr nach dem Wachstum. Außerdem gibt das sekundäre Xylem dunkle Ringe, die das Alter der Bäume bestimmen.

Struktur von Xylem

Xylem besteht aus vier Arten von Elementen: (1) Xylemgefäße, (2) Tracheiden, (3) Xylemfaser und (4) Xylemparenchym.

Xylemgefäße

Die Xylemgefäße sind in den Angiospermen vorhanden. Sie haben eine lange zylindrische Struktur und ein röhrenartiges Aussehen. Wände enthalten einen großen zentralen Hohlraum und Wände sind verholzt. Sie verlieren ihr Protoplasma und sind somit bei Reife tot. Sie enthalten viele Zellen (Gefäßglieder), die durch eine Perforation in gemeinsamen Wänden miteinander verbunden sind. Sie sind an der Leitung von Wasser und Mineralien beteiligt und verleihen der Pflanze mechanische Festigkeit.

Tracheiden

Diese sind tot und sind röhrenförmige Zellen mit einem sich verjüngenden Ende. Sie kommen im Gymnosperm und Angiosperm vor. Diese Zellen haben eine dicke verholzte Zellwand und kein Protoplasma. Die Hauptfunktion, die sie erfüllen, ist der Wasser- und Mineraltransport.

Xylemfasern

Dies sind tote Zellen, die ein zentrales Lumen und verholzte Wände enthalten; Sie unterstützen die Pflanze mechanisch und sind für den Wassertransport verantwortlich.

Xylemparenchym

Die als Parenchymzellen bezeichneten Zellen von Xylem speichern Nahrungsmaterial und gelten als lebende Zellen von Xylem. Darüber hinaus unterstützen sie den Transport von Wasser über eine geringere Entfernung. Sie sind auch an der Speicherung von Kohlenhydraten, Fetten und Wassermolekülen beteiligt.

Die Hauptmerkmale des Xylemparenchyms sind wie folgt:

• Die lebenden Zellen von Xylem
• Die Zellwand ist immer Zellulose und dünn.
• Enthält prominenten Kern und Protoplasten
• Die Zellen sind farblos und haben große Vakuolen.
• Sowohl primäres als auch sekundäres Xylem enthält lebende Parenchymzellen.
• Die Bestandteile von Parenchymzellen wie Fette und Proteine variieren saisonal.
• Sie können durch Septen unterteilt werden und bestehen aus kristallhaltigen Parenchymzellen mit verholzten Wänden.
• Xylemparenchym besteht auch aus Chloroplasten, die in Angiospermen, Gehölzen und krautigen Pflanzen vorhanden sind.
• Die Gefäße bilden Auswüchse, die als „Tylosen“ bezeichnet werden.
• Die Parenchymzellen werden als „Kontaktzellen“ bezeichnet, die zu Tylosen führen.
• Der Kern und das Zytoplasma von Xylemparenchymzellen wandern in Tylosen.
• Tylosen können sich aus einer Vielzahl von Substanzen entwickeln.
• Tylose kann sich in Sklereiden differenzieren.

Die Hauptfunktionen des Xylemparenchyms sind wie folgt:

• Das Xylemparenchym leitet Wasser nach oben durch die parenchymatöse Zelle.
• Speichert Nahrungsnährstoffe in Form von Fetten, Tanninen, Kristallen und Stärke.
• Durch das Auswuchs namens Tylosen verbindet Parenchymzellen von Xylem mit Gefäßen oder Tracheiden.
• Während einer Dürre oder Infektion werden die Gefäßgewebe durch Tylosen geschützt.
• Parenchymzellen von Xylem sind an der Aufrechterhaltung der Unfähigkeit des Xylemtransports beteiligt.
• Kavitation oder Embolie, dh die Blockade der Xylemhöhle wird durch Parenchym-Xylem aufrechterhalten, das bei der Fortsetzung der Funktionen von Tracheiden und Gefäßen hilft.

Eigenschaften von Xylemgewebe

Die Xylemstruktur kann durch die Arten oder Unterteilungen von Xylemzellen verstanden werden, einschließlich Faserzellen, Parenchymzellen und Trachear-Elementen.

• Parenchymzellen sind lange Fasern und bildeten die Weichteile des Pflanzenkörpers.
• Diese Parenchymzellen unterstützen die Xylemzellen.
• Tracheare Elemente sind tote Zellen, die zu hohlen Strängen werden, um Wasser und Mineralien durch sie fließen zu lassen.
• Beide Gefäße und Tracheiden (tracheare Elemente) sind hohl, länglich und schmal. Die Gefäße sind jedoch spezialisierter als Tracheiden, um den Xylemsaft fließen zu lassen.
• Gefäße enthalten auch Perforationsplatten, die dabei helfen, verschiedene Gefäßelemente zu einem durchgehenden Gefäßblatt zu verbinden.
• Xylem enthält auch verschiedene Formen von Verdickungen, die in verschiedenen Mustern, Ringen und anderen gefunden werden, um die strukturelle Unterstützung der Pflanzen zu maximieren.
• Das Xylem erscheint unter dem Mikroskop sternförmig.

Xylem-Funktion

Xylem transportiert Wasser und gelöste Mineralien und unterstützt die Pflanze mechanisch. Sie vermitteln auch phytohormonelle Signale im Pflanzenkörper. Kohäsionskräfte zwischen Wassermolekülen wirken als Verbindungsweg für die Leitung von Wasser innerhalb des Xylem-Gefäßsystems. Nachfolgend finden Sie die genauen Funktionen des Xylems.

• Unterstützung: Xylem bietet Unterstützung und Stärke für die Teile einer Pflanze, einschließlich Gewebe und Organe, um die Struktur der Pflanze zu erhalten und zu verhindern, dass sich Pflanzen verbiegen.
• Xylemsaft: Das Xylem-Gefäßsystem besteht aus langen Röhren, die den Fluss von Wasser, gelösten organischen Ionen und Nährstoffen im Wasser (auch Xylemsaft genannt) ermöglichen.
• Xylemzellen: Die Zellen für den Transport von Wasser sind normalerweise tot, und daher erfolgt der Leitungsprozess passiv.
• Passiver Transport: Aufgrund des passiven Transports benötigt der Leitungsprozess keine Energieform.
• Kapillarwirkung: Der Prozess der Leitung von Xylemsaft gegen die Schwerkraft innerhalb der Pflanze wird als Kapillarwirkung bezeichnet. Der Prozess tritt auch auf, wenn Wasserkohäsionskräfte und Oberflächenspannung den Xylemsaft nach oben bewegen.Zusätzliche Unterstützung: Wenn die Pflanzen größer werden, entwickelt sich auch das Xylem, um die Pflanze zu unterstützen und den Transport von Wasser und Mineralien zu den Organen der Pflanze in höheren Regionen zu ermöglichen.

Wie funktioniert xylem?

Wie transportiert Xylem Wasser? Die Kohäsions-Adhäsions-Theorie ist die Hypothese, die versucht zu erklären, wie sich Wasser gegen die Schwerkraft nach oben durch die Pflanze bewegt. Transpiration in Pflanzen ist ein wichtiger Faktor, der Wasser dazu bringt, sich zu bewegen, um Wasser zu ersetzen, das durch Verdunstung verloren gegangen ist. Xylem nimmt das Wasser von den Wurzeln auf, um es auf andere Pflanzenteile zu übertragen. Mehrere Zellen sind an der Leitung oder dem Transport von Wasser beteiligt.

Lesen: Lektion zur Regulierung des Pflanzenwassers (kostenloses Tutorial)

Tracheare Elemente (einschließlich Gefäße und Tracheiden) sind tote Zellen nach Erreichen der Reife. Daher wirken sie passiv für den Wassertransport. Das Wasser reicht von den Wurzeln nach oben in Richtung Stängel und Blätter auf der Grundlage von zwei Faktoren: Wurzeldruck und Transpirationszug.

• Wurzeldruck: Tritt aufgrund von Osmose auf (die Bewegung von Wasser von einem Bereich mit hoher Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration), die das Wasser aus dem Boden oder Boden in die Wurzeln lässt.
• Transpirationaler Zug: Die Oberflächenspannung zieht das Wasser innerhalb des Xylems nach oben, was durch den Verlust von Wasser durch den Transpirationsprozess aus den Blättern verursacht wird.

Xylem-Evolution

Vor rund 400 Millionen Jahren wurde das Xylem in Pflanzen durch Anpassung an Umweltanforderungen entwickelt. Die Produktion von Nahrungsmitteln durch Photosynthese ist durch Wasseraufnahme und Kohlendioxid gekennzeichnet. Als Pflanzen das Land besiedelten, entwickelten sie ein fortschrittlicheres Transportsystem, das ihre Überlebenschancen am Boden erhöht. Schließlich entwickelten Pflanzen fortschrittliche Strukturen wie das Xylem-Gefäßsystem. Die Wasserkonzentration in der Pflanze wird durch den Transpirationsprozess (der durch Stomata erfolgt, die Kohlendioxid ein- und ausleiten) verringert. Wie im vorherigen Abschnitt erläutert, trug diese Transpiration dazu bei, Wasser im Pflanzenkörper gegen die Schwerkraft zu ziehen.

Entwicklungsprozess von Xylem

Die Entwicklung des Xylems ist durch die bifazialen lateralen Meristemzellen und das vaskuläre Kambium gekennzeichnet, das sekundäres Xylem (sowie sekundäres Phloem) produziert. Darüber hinaus ändert sich die Entwicklung von Xylem von einer Form zur anderen. Verschiedene Begriffe werden verwendet, um die Entwicklung des Xylems zu beschreiben. Sie sind Exarch, Endarch, Mesarch und Centrarch.

• Zentrierung: Das primäre Xylem entwickelt sich aus dem Zylinder in der Mitte des Stiels nach außen; So umgibt das Metaxylem das Protoxylem. Zum Beispiel haben mehrere Landpflanzen eine centrarchid Form der Entwicklung.
• Exarch: Das Xylem entwickelt sich von der Außenseite nach innen, wenn das primäre Xylem mehr als eins in Wurzeln oder Stielen ist. Daher befindet sich das Metaxylem in der Nähe des Zentrums, während sich das Protoxylem in der Nähe der Grenze bildet. Zum Beispiel hat das Xylem von Gefäßpflanzen eine exarchische Form der Entwicklung.
• Endarch: Das Xylem entwickelt sich aus dem inneren Teil und bewegt sich nach außen; Somit bildete sich das Protoxylem in der Nähe des Zentrums und das Metaxylem in der Nähe der Grenze. Zum Beispiel zeigen die Stängel der Samenpflanze eine endogene Form der Entwicklung.
• Mesarch: Xylem entwickelt sich in jede Richtung vom Zentrum des primären Xylemstrangs. Das Metaxylem besetzte jedoch sowohl Grenz- als auch Zentralbereiche und ließ Protoxylem dazwischen. Zum Beispiel haben die Stängel und Blätter des Farns eine mesarchische Form der Entwicklung.

Das Xylemgewebe wird aus Meristemzellen gebildet, wie sie im vaskulären Kambium und im Procambium vorkommen. Die Phasen der Entwicklung und des Wachstums von Xylemgeweben können in zwei Phasen unterschieden werden. · Die erste Phase wird auch als primäres Wachstum bezeichnet, das durch die Differenzierung von primärem Xylem von Zellen aus Procambium gekennzeichnet ist. Die zweite Phase, auch als Sekundärwachstum bekannt, ist durch die Erzeugung von sekundärem Xylem durch ein laterales Meristem gekennzeichnet.

Die wachsenden und sich entwickelnden Teile der Pflanze enthalten primäres Xylem, bestehend aus Metaxylem- und Protoxylemgefäßen. In den frühen Phasen der Xylementwicklung verwandelte sich das Protoxylem in ein Metaxylem. Diese Xylemgefäße (Protoxylem und Metaxylem) können anhand des Durchmessers und des Musters der Zellwand (sekundär) auf morphologischer Ebene unterschieden werden. Erstens ist das Protoxylem ein schmales Gefäß, das aus kleinen Zellen mit Zellwänden besteht, die Verdickungen wie Helices oder Ringe enthalten. Die Protoxylemzellen entwickeln und wachsen zusammen mit der Verlängerung der Wurzeln oder Stängel. Zweitens ist das Metaxylem größer mit Verdickungen in skalariform (leiterförmig) oder entsteint (blattförmig). Nach der Dehnungszeit, wenn die Zellen nicht an Größe zunehmen, vervollständigt das Metaxylem seine Entwicklung. Somit besteht das gebildete Xylem aus toten Zellen, die als Hohlstränge wirken, um Wasser und gelöste Mineralien zu leiten. Untersuchungen zufolge kann die Xylem-Entwicklung durch Gentechnik verbessert werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

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