Lernpfad Holz/Was ist Holz?

Aufbau eines verholzten Sprosses

Aufbau eines fünfjährigen Baumstamms

In der Biologie versteht man unter dem Spross oder der Sprossachse die »tragenden Teile« der Pflanze: Stamm oder Stengel, Äste, Zweige. Um den Aufbau eines verholzten Sprosses zu verstehen, bietet es sich an, beim Kambium zu beginnen. Das Kambium ist das Teilungsgewebe, das (vereinfacht gesagt) alle anderen Gewebe hervorbringt. Die Zellen des Kambiums teilen sich und werden nach innen hin zu Holzzellen (Xylem) und nach außen hin zu Bastzellen (Phloem).

Stark vereinfacht kann man einen Stamm also von innen nach außen gliedern in:

Holz mit Mark – Kambium – Bast und Borke

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Holz und Mark

Querschnitt durch einen Lindenzweig. In der linken oberen Ecke erkennt man das lockere Markgewebe. Diagonal etwa in der Bildmitte liegt die Jahresgrenze vom ersten zum zweiten Jahr. Man erkennt das kleinporige Spätholz (Herbst) und das großporige Frühholz (Frühling, Sommer). (Mikroskopischer Querschnitt)

Gefäße in Eichenholz (mikroskopischer Querschnitt)

Das Holz (Xylem) besteht weitgehend aus toten Zellen, die in der Regel lang und schlank sind. Viele sind röhrenförmig, außerdem bilden manche zusammen weite hohle Röhren. Die Zellen sind fest miteinander verbunden und in ihren Zellwänden ist der Stoff Lignin eingelagert. Das Lignin-Molekül verzweigt sich wie ein Netz sehr weit. Dadurch wird es sehr stabil – und dadurch ist auch Holz sehr stabil.

Jahresringe. Außerdem erkennt man das außen liegende, hellere Splintholz und das innen liegende, etwas rötliche Kernholz.

In den röhrenförmigen Zellen (Gefäßen) und den weiten Röhren transportiert die Pflanze Wasser, das sie mit Hilfe der Wurzeln aufgenommen hat. Die Transportrichtung ist von unten nach oben, so dass alle Teile der Pflanze damit versorgt werden können.

Wenn Bäume in Regionen wachsen, wo es Jahreszeiten gibt, bilden sie in der Regel Jahresringe aus: Im Frühjahr benötigt die Pflanze viel Wasser und bildet daher große Holzgefäße. Diese haben einen großen Hohlraum, das Gewebe wird dadurch aufgelockert. Gegen den Winter hin wird immer weniger Wasser transportiert, die gebildeten Gefäße werden enger, das Gewebe hat insgesamt weniger Hohlräume und ich dadurch dichter. Wenn man das Holz mit bloßem Auge betrachtet, sieht das Gewebe mit den großen Gefäßen heller aus, das Gewebe mit den engeren Gefäßen dunkler. Im Gesamteindruck entstehen abwechselnd helle und dunkle Ringe, die man als Jahresringe bezeichnet.

Bei vielen Bäumen wird nicht das ganze Xylem für den Wassertransport benutzt, sondern immer nur die jüngeren Teile davon. Diese beim Wassertransport aktiven Teile sind in der Regel heller und weicher. Man nennt diesen Teil des Stammquerschnitts Splintholz. Die älteren, innen liegenden Teile des Xylems sind dagegen das Kernholz. Sie sind oft dunkler, weil der Baum die Zellen sozusagen „stilllegt“. Sie werden u.a. mit Hilfe von Gerbstoffen haltbar gemacht und sind so z.B. gegen Fäulnis geschützt. Sie dienen dann nur noch der Stabilisierung des Baumes. Nicht alle Bäume „verkernen“. Wenn eine Baumart das nicht tut, treten bei älteren Bäumen häufiger hohle Stämme auf, weil sie von innen faulen und das Gewebe dabei zerstört wird.

Im Zentrum des Stamms gibt es oft auch noch das Mark. Das ist lockeres Gewebe mit vielen Hohlräumen. Bei vielen Pflanzen bildet das Mark auch Strahlen, die nach außen in das Holzgewebe hineinragen (siehe Abbildung).

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Kambium

Entstehung des ersten Jahresrings: Der Kambiumring (schwarz) scheidet nach innen Frühholz (rotbraun), dann Spätholz (dunkelbraun), nach außen kontinuierlich Bast (grau) ab. Der Kambiumring vergrößert sich dabei.

Die Zellen des Kambiums teilen sich ständig und sorgen so dafür, dass der Spross dicker wird. Wenn sich eine Zelle im Kambium teilt, entstehen zwei Zellen.

• Eine davon kann entweder zur Mitte des Stamms abgegeben werden und wird dann nach und nach zu einer Holzzelle. Sie verändert ihre Form und stirbt dabei ab.
• Die zweite Zelle bleibt eine Kambium-Zelle und teilt sich weiter.
• Eine der beiden Zellen kann auch nach außen hin abgegeben werden und wird dann nach und nach zu einer Bastzelle. Auch sie verändert ihre Gestalt und Funktion. Bastzellen bleiben aber lebendig.

Durch diesen Vorgang bleiben immer teilungsfähige Zellen im Kambium erhalten, die den Nachschub für das Holzgewebe innen und das Bastgewebe außen liefern. Durch die fortwährende Teilung wird der Stamm immer dicker.

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Rinde (Bast und Borke)

Borke einer Tanne

Das Bastgewebe (Phloem) besteht ebenfalls aus länglichen Zellen, die miteinander »löchrig« verbunden sind und daher auch Röhren bilden. Diese sind aber nicht so groß wie die Gefäße des Holzes. Im Bast transportiert die Pflanze die Nährstoffe (z.B. Zucker), die in den Blättern durch Photosynthese hergestellt wurden in den Rest der Pflanze. Außerdem noch andere Stoffe, die in der Pflanze verteilt werden müssen. Die Transportrichtung ist hauptsächlich von oben nach unten.

Das abgestorbene Bastgewebe bildet nach außen hin die Borke. Sie schützt den Baum vor äußeren Einflüssen (Näheres dazu findest Du im vorigen Lernschritt).

Lösungshinweise

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Lernschritte

1. Welche Teile hat ein Baum?
2. Was ist Holz?
3. Quiz zur Selbstüberprüfung: Bestandteile des Baums; Holz
4. Welche Baumarten sind bei uns häufig?
5. Wie wird ein Baum gefällt?
6. Wie wird ein Baumstamm verarbeitet?
7. Quiz zur Selbstüberprüfung: Fällen und Verarbeiten
8. Welche Formen von Naturholz und welche Holzwerkstoffe gibt es?
9. Quiz zur Selbstüberprüfung: Naturholz und Holzwerkstoffe
   

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10. Vertiefungsfragen zu diesem Lernpfad
11. Ein kritischer Blick auf die Materialien des Lernpfads (Beurteilung von Online-Materialien)