Bäume und deren Aufbau

Von der Wurzel bis zum Wipfel:

Betrachten wir zunächst die grundlegende Anatomie des Baumes. Beginnen werden wir beim größtenteils verborgenen Bereich  - den Wurzeln - und enden bei der Spitze des Baumes - dem Wipfel.

Unterhalb der Erdoberfläche liegt das Wurzelsystem, das mehrere Funktionen erfüllt: Verankerung, Nährstoffaufnahme und Speicherung. Im Allgemeinen wird bei unseren heimischen Bäumen zwischen verschiedenen Formen von Wurzelballen unterschieden.

• Pfahlwurzel (Eiche, Kiefer, Tanne, Ulme, Walnuss, Esche)
• Herzwurzeln (Linde, Berg- und Spitzahorn, Buche, Hainbuche, Kirsche, Lärche, u.a.)
• Flachwurzeln (Fichte, Weide, Birke, Pappel, Rosskastanie)

Die Faserwurzeln sind die feinen Wurzelenden, über die die Nährstoff- und Wasseraufnahme des stattfindet. Ältere Feinwurzeln entwickeln sich zu Grob- und später zu Starkwurzeln weiter. 

Das Wurzelgeflecht der Bäume ist mit dem Pilzgeflecht im Boden, der Mykorrhiza verbunden. Dadurch entsteht eine Verbindung verschiedener Bäume. Es findet ein Nährstoffaustausch zwischen Mykorrhiza und Bäumen sowie zwischen Bäumen untereinander statt. Zudem können Bäume darüber z.B. bei Schädlingsbefall "kommunizieren". In diesem Zusammenhang hat sich die Begrifflichkeit "Wood Wide Web" etabliert.

Der Stamm bildet die zentrale Achse des Baumes. Er trägt die Krone und fungiert als Leitstruktur: Über spezialisierte Leitgewebe werden Wasser und Mineralstoffe von den Wurzeln nach oben transportiert, während die in den Blättern gebildeten Assimilate nach unten verteilt werden.

Im oberen Bereich befindet sich die Krone, bestehend aus Wipfel, Ästen, Zweigen und dem Laub. Hier findet die Photosynthese statt: Das Laub wandelt mithilfe von Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid Nährstoffe um. Äste und Zweige dienen dabei als tragendes Gerüst und verteilen die Blätter optimal im Licht.

 

Der Stamm im Querschnitt:

 

Die Borke ist der häufig eingerissene und schuppige Teil der Rinde. Sie kann als "Außenhaut" verstanden werden und grenzt den Baum schützend gegenüber seiner Umwelt ab. Die Borke wächst nicht mit dem Baum mit, wodurch es zur Riss- und Schuppenbildung kommt. Der Bast ist der innere Teil der Rinde. Bastzellen sind lebendes Gewebe und für den Transport von Nährstoffen von der Krone in die Wurzeln verantwortlich. Deshalb sind Bastzellen in der Regel feucht, weich und faserig. Ältere Bastzellen werden zur Borke. Bast und Borke bilden gemeinsam die Rinde des Baumes.

Das Kambium ist die Wachstumsschicht des Baumes. Hier findet die Zellteilung statt. Es ist ein sehr dünner Bereich, häufig nur schwer zu erkennen. Die Zellteilung findet in zwei Richtungen statt. Nach außen werden Bastzellen (Phloem) gebildet, nach innen Splintholzzellen (Xylem). Das Kambium ist damit für das Dickenwachstum von Bäumen zuständig.

Das Splintholz wird häufig auch als Weißholz bezeichnet, da es sich bei vielen Bäumen durch eine wesentlich hellere Farbe gegenüber dem Kernholz abzeichnet. Es ist von geringer Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Im Fassbau kommt es deshalb nicht zur Verwendung. Auch das Splintholz ist lebendes Gewebe und für den Transport von Wasser und Nährsalzen von den Wurzeln in die Krone zuständig. Abhängig von den Standort- und Wuchsbedingungen verkernt das Splintholz nach 3-10 Jahren.

Das Kernholz ist für den Böttcher der interessante (nutzbare) Teil des Baumes. Es ist physiologisch nicht mehr aktiv und dient der Stabilisierung gegen Scherkräfte und der Lastaufnahme der Krone. Es ist in der Regel wesentlich härter und dauerhafter als das Splintholz. Allerdings bilden nicht alle Baumarten gleichermaßen dunkles und hartes Kernholz aus. Es wird zwischen Kernholzbäumen (Eiche, Lärche, Kiefer), Reifholzbäumen (Fichte, Tanne, Linde) und Splintholzbäumen (Birke, Erle, Spitzahorn) unterschieden.

Im Querschnitt erkennt man zudem sehr gut die Jahrringe des Baumes. Diese bestehen aus dem Früholz, welches im Frühjahr und Sommer wächst und dem wesentlich engeren Spätholz. Die Breite des Jahrringes ist abhängig von den Wuchsbedingungen, denen der Baum ausgesetzt ist. Für den Böttcher ist langsam und eng gewachsenes Holz von großem Interesse, da durch höhere Lignin-Anteile eine bessere Festigkeit und Dichtheit gegeben ist.

Im Inneren des Baumes befindet sich das Mark. Es ist das älteste Holz, häufig relativ weit gewachsen und umfasst nur selten mehr als 5 Jahrringe.

Markstrahlen sind Wasserleitungsbahnen, in denen Flüssigkeit von außen nach innen geleitet wird. Nicht in allen Bäumen sind sie gleichermaßen ausgebildet. Sie verhindern die Austrocknung des nicht mehr aktiven Kernholzes und beugen dadurch Rissbildung vor.

Kurzexkurs zur Holzchemie:

Zellulose, Hemizellulose, Lignin

Neben Mineralien und Extraktstoffen wie zum Beispiel Gerbsäuren besteht Holz aus den drei Hauptbestandteilen Zellulose (>40 %), Hemizellulose ( ~15-20%) und Lignin (15-30%). Die Zusammensetzung dieser drei Bestandteile hängt von der Holzart ab, generell kann man sagen, dass Nadelhölzer etwas mehr Lignin enthalten als Laubhölzer.

Lignin (lat. lignum =Holz) ist mechanisch und chemisch extrem widerstandsfähig und bietet so nicht nur Schutz gegen Fraßfeinde, sondern sorgt auch für die Druck und Bruchfestigkeit des Holzes.

Zellulose ist das in der Natur am häufigsten vorkommende Polysaccharid (Vielfachzucker) und der Hauptbestandteil der Zellwand Es sorgt für Stabilität und Zugfestigkeit.

Hemizellulose ist ein Sammelbegriff für verschiedene ebenfalls in der Pflanzenzellwand vorkommende Polysaccharide. Es hat in der Zellwandmatrix die Funktion die Quervernetzung der Zellulosemoleküle zu übernehmen.

Die Verteilung dieser drei Bestandteile ist nicht in allen Zellen gleich, sondern hängt von  Aufgabe und Funktion der jeweiligen Zelle ab. 

Zu finden sind diese Bausteine in der Zellwand. Bei jungen, noch wachsenden Zellen besteht diese aus einer sogenannten Primärwand die wasserdurchlässig und dehnbar ist. Sie enthält nur wenig Lignin sondern besteht überwiegend aus Zellulose, Hemizellulose und Pektin Eine ausgewachsene Zelle verfügt zudem über eine sekundäre Zellwand in die Lignin und Mineralien eingelagert werden. Eine Mittellamelle (ebenfalls überwiegend aus Lignin) "verfüllt" und "verklebt" den Bereich zur Nachbarzelle.

 

Titelbild: Andreas Glöckner/pixabay