Mary L. Duryea und Marlene M. Malavasi School of Forest Resources and Conservation, Cooperative Extension Service, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida
What is tree growth?
Bäume haben sechs Organe: Blätter, Stämme und Wurzeln (vegetative Strukturen) und Blüten, Früchte und Samen (reproduktive Strukturen). Baumwachstum ist die Zunahme der Größe und Anzahl der vegetativen Strukturen. Bäume nutzen die Sonne, Kohlendioxid, Wasser und Mineralien, um Zucker zu produzieren. Zucker sind die Bausteine des Baumwachstums. Daher ist das Wachstum eines Baumes sowohl eine Reaktion auf die Umwelt als auch auf die genetische Veranlagung des Baumes.
Wo findet das Wachstum statt?
Wachstum findet in Meristemen statt. Ein Meristem ist ein Gewebe, das Zellen enthält, die die Fähigkeit haben, sich zu teilen und neue Zellen zu bilden. Im Allgemeinen teilen sich die Zellen während des Wachstums, die Zellen verlängern sich und die Zellen differenzieren sich in Strukturen wie Wurzeln und Sprossen. Meristeme können auch neue Meristeme produzieren, die Primordien genannt werden. Zum Beispiel produziert ein apikaler Meristem in einer Knospe neue Meristeme, die Blattprimordien genannt werden. Jedes Blattprimordium wächst zu einem neuen Blatt heran.
Überirdisches Wachstum
Sprossenwachstum.
Sprossen verlängern sich oder wachsen an den Spitzen der Zweige in die Höhe. Apikalmeristeme befinden sich in den Endknospen an den Spitzen der Zweige. Die Zellen am apikalen Meristem teilen sich, verlängern sich und differenzieren sich in deutlich sichtbaren Schritten: (1) Die Knospe an der Spitze des Zweiges öffnet sich, (2) Blätter entstehen und vergrößern sich, und (3) der Bereich zwischen den Blättern dehnt sich aus (d.h. der Stamm wächst). Laterale (seitliche) Knospen wachsen auf die gleiche Weise, aber oft sind diese schlafend und wachsen nicht, bis sie nach Aktivitäten wie dem Beschneiden freigegeben werden.
Blattwachstum
Auf der Oberfläche des apikalen Meristems in der Knospe wird ein neues Meristem gebildet. Dieses neue Meristem wird Blattprimordium genannt, in dem sich Zellen teilen und zu einem Blatt heranwachsen. Bald nach der Blattentwicklung wird an der Basis jedes Blattstiels ein neues Knospenprimordium (Meristem) gebildet. Einmal gebildet, hat diese Hilfsknospe die Fähigkeit, ein Zweig zu werden, kann aber für viele Jahre inaktiv bleiben.
Durchmesserwachstum
Zwischen Holz und Rinde befindet sich eine dünne Schicht sich teilender meristematischer Zellen, die als vaskuläres Kambium bezeichnet wird. Das Kambium teilt sich und produziert neues Holz auf der Innenseite und Rinde auf der Außenseite. Diese neuen Zellen vergrößern den Durchmesser des Stammes und der Äste. Die neuen Holzzellen, Xylem genannt, transportieren Wasser und Mineralien von den Wurzeln hinauf zu den Blättern. Das alte Holz in der Mitte ist das Kernholz. Das Kernholz ist zwar tot, trägt aber das Gewicht des Baumes. Die inneren Rindenzellen, Phloem genannt, transportieren Zucker und andere Stoffe zu den Wachstums- und Speicherstellen des Baumes.
Bild 1. Illustration des Durchmesserwachstums eines Baumes.
Jedes Jahr werden neue Holzschichten zwischen der Rinde und dem Holz des Vorjahres hinzugefügt. Diese werden als Wachstums- oder Jahresringe bezeichnet und können zur Altersbestimmung eines Baumes herangezogen werden. Jahresringe variieren in Größe und Dicke je nach der Jahreszeit, in der sie gebildet werden. Zellen, die im Frühjahr gebildet werden, sind größer und haben dünnere Zellwände. Dies sind die hellen Ringe, und das Holz wird als „frühes“ oder „Frühjahrsholz“ bezeichnet. Zellen, die im Sommer produziert werden, sind kleiner, und dieses „späte“ oder „Sommer“-Holz hat eine höhere Dichte und eine dunklere Farbe.
Alle holzigen Bäume haben eine äußere Rinde, die sich ständig erneuert und den Baum vor Schädlingsbefall und Umwelteinflüssen wie Feuer und mechanischen Verletzungen schützt. Einige Bäume haben eine dicke Rinde, die gegen Verletzungen resistent ist. Andere sind leicht zu verletzen, weil sie eine dünne Rinde haben. Wenn der Baum an Dicke zunimmt, muss der äußere Teil nachgeben und es bilden sich Rillen und Risse in der Rinde. Schließlich schält sich die äußere Rinde ab.
Wachstum unter der Erde
Wurzeln können in Länge, Durchmesser und Anzahl wachsen. An der Spitze einer Wurzel befindet sich die Wurzelkappe. Diese Kappe schützt die Wurzel und muss ständig erneuert werden, wenn sich eine Wurzel durch den Boden schiebt. Hinter der Wurzelkappe befindet sich ein Meristem, das neue Zellen für die Wurzelkappe und für die Wurzelverlängerung produziert. Diese neuen Zellen dehnen sich aus, teilen sich und differenzieren sich in Wurzelteile, während sie sich durch den Boden schieben.
Das Wachstum des Wurzeldurchmessers ähnelt dem des Stammes, wobei das vaskuläre Kambium Holz (Xylem) und Rinde (Phloem) produziert. Ein paar Unterschiede zwischen Wurzel- und Sprossdurchmesserwachstum sind: (1) das kambiale Wachstum ist in Wurzeln viel unregelmäßiger, was zu Wurzeln führt, die im Querschnitt oval oder unregelmäßig sind, und (2) es gibt eine größere Variation im Durchmesser mit dem Alter und mit horizontalen Wurzeln im Vergleich zu vertikalen Wurzeln.
Wurzeln können auch neue Seitenwurzeln bilden, die sich von der Hauptwurzel abzweigen. Einige Zellen, die sich in einer Schicht im Inneren der Wurzel befinden, bilden ein neues Wurzelprimordium. Dieses neue Meristem teilt sich und verlängert sich, indem es die Wurzel durch die Hauptwurzel nach außen schiebt.
Physiologischer Prozess
Während des Prozesses der Transpiration verdunstet Wasser aus dem Laub durch Öffnungen in den Blättern, die Spaltöffnungen genannt werden, und zieht angrenzende Wassermoleküle mit sich. Diese Sogwirkung hilft, Wasser und Nährstoffe den Stamm hinauf und in die Blätter zu ziehen. Zusätzlich können einige Bäume eine Pumpwirkung ausüben, um Wasser den Baum hinauf zu drücken.
Die Photosynthese, die in Blättern, Zweigen und anderen grünen Pflanzenteilen durchgeführt wird, produziert Zucker (und andere Komponenten), die vom Baum verwendet werden, um seine vielen Funktionen auszuführen. Zucker, Wachstumsregulatoren und Proteine werden im Phloem durch die Pflanze transportiert. Sobald der Zucker an einem Ort ankommt, wird er als Energie für normale Prozesse verwendet oder er wird als Stärke für eine spätere Verwendung gespeichert. Bäume brauchen die gespeicherte Stärke, um normale Funktionen auszuführen, insbesondere um die Ruhephase bei Bäumen der gemäßigten Zonen zu durchbrechen.
Lebensspanne
Baumarten haben eine große Bandbreite an Lebensspannen. Während zum Beispiel Pfirsichbäume nur 30 Jahre alt werden, können Eichen 200 Jahre, Zypressen 1.600 Jahre und Borstenkiefern bis zu 5.000 Jahre an einem ungestörten Standort im Wald leben. Der durchschnittliche Baum in städtischen Gebieten hat jedoch nur ein Zehntel der Lebensdauer eines Baumes an einem ländlichen Standort.
Wenn ein Baum altert: (1) verlangsamt sich das Wachstum; (2) die Bäume sind anfälliger für Krankheiten und Insekten; (3) die Baumkronen sterben eher ab; (4) Wunden werden langsamer kompartimentiert; (5) es gibt weniger Blätter im Verhältnis zur Größe des Baumes; und (6) es gibt eine erhöhte Anzahl von abgestorbenen Ästen. Alle diese Merkmale können auch bei Stadtbäumen beobachtet werden, wenn sie abzusterben beginnen und/oder Anzeichen eines schlechten Gesundheitszustands zeigen.
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