Schichten von außen nach innen:

1 Borke (trockene Rinde)

2 Rinde (saftig, mitwachsend)

3 Bast (Abwärtsleitung) eigentlicher Stamm/Nutzholz:

4 Splintholz

5 ggf. Kernholz oder Reifholz verschiedene Zelltypen befinden sich in Stammrichtung als

6 Frühholz (Leitzellen)

7 Spätholz (Stützzellen – Holzfestigkeit sie bilden zusammen den Jahresring)

8 Markröhre (Speicherzelle d. jungen Baumsund waagerecht)

9 Markstrahlen (Holzstrahlen) (Speicher)

Die in Stammrichtung (Faserrichtung) oft mehr als 1m langen Holzzellen sind lange Hülsen, die am Ende spitz zulaufen. Zwischen den Zellen können Flüssigkeiten über Membranventile (Tüpfel) wandern.

Von denTraubenzuckerteilchen wird jeweils ein Wasserteilchen „abmontiert“ (hydriert). Dann hängt man bis zu 100 dieser Bausteine „wie bei Lego^®“ hintereinander. Es entstehen Stärke [C₆ (H₂O)₅]_n, ein Kohlehydrat.

Das „n“ am Ende der Formel steht für die Zahl der hydrierten Zuckerteile, also bis etwa 100.

Für die Zellwände „Polymerisieren“ (siehe Kunststoffe) Stärke-Bausteine zu Cellulose [C₆ (H₂O)₅]_n. Das heißt, die Stärkebausteine werden zu einem noch längeren Molekül zusammengesetzt. Es besteht nun aus 1000 – 5500 Stärkebausteinen und sieht aus, wie ein ganz langer Faden. Deshalb nennt man das Fadenmolekül.

Vor allem an den äußeren Zellwänden und den dunklen Spätholzringen, aber unregelmäßig auch an anderen Stellen bildet sich aus der Stärke außerdem Lignin. Das ist eine dreidimensionale, wachsartige Substanz, die die Cellulosewände abdichtet und versteift. Dazu baut der Baum in die Stärke [C₆ (H₂O)₅]_n Alkohole (z.B. Benzol C₆H₆) ein.

Dieser Verbund aus Cellulosefäden und Lignin war übrigens Vorbild für moderne, schadstofffreie Holzwerkstoffe, den Spanplatten und den Faserplatten. (siehe auch „Holzwerkstoffe“)

 

Verbundwerkstoffe aus anderen Materialien kennst Du vielleicht schon:

Das zugfeste Eisen wird mit dem nur druckfesten Beton zu Stahlbetonwänden

Glasfasern werden mit Polyesterharz zu steifen Bootskörpern und anderen Formteilen

Kohlefasern (Kohlenstoff) wird mit Epoxydharz (Karbontechnologie) zu Autofelgen und Formel1- Chassis, die sogar halten, wenn der Rennwagen mit 200km/h gegen eine Wand fährt. Das Chassis hält dann – und der Fahrer? 

Lignin verändert sich:

·         Durch UV-Licht (Sonne) bewirkt es ein vergilben des Holzes. Das Holz bekommt einen anderen „Altersfarbton“.

·         Durch lange Bestrahlung mit UV-Licht zersetzt Lignin sich und wird grau. Anstrichstoffe platzen mit dem Lignin von der Oberfläche.

Neuerdings gibt es für stark ligninhaltige Hölzer (vor allem Nadelhölzer) sogenannte „Nadelholz-„ oder „Positivbeizen“, bei denen im Holz chemische Beiz-Substanzen mit dem Lignin zu einem Farbstoff reagieren. (siehe auch „Oberflächenbehandlung“).

Die Markstrahlen geben die umgewandelten „Bausteine“ des Stammholzes direkt an den äußersten Zellring des Splintholzes, das Kambium. Dort teilen sich die Holzzellen. Aus einer werden zwei Zellen, die natürlich dann etwas wachsen müssen. Jede Zelle gibt dabei den „Bauplan“ für den gesamten Baum, den genetischen Code, weiter. Wie beim Menschen können einzelne Zellen sich zu anderen Zellarten entwickeln, wenn jene beschädigt worden sind. Das Kambium ist also keine eigene Schicht: Es sind die äußersten Zellen, die sich ringförmig um den gesamten Stamm spannen.

Im Frühjahr wird dabei das Frühholz (6) gebildet, Zellhülsen, die mit dünnen Wänden und großem Innenvolumen sehr leitfähig sind „Leitzellen“. Dadurch geht zu Beginn der Wachstumsperiode die Nährlösung aus dem Boden schneller zu den Blättern. Vielleicht sagt man ja, wenn jemand so schnell wie ein Baum getrunken hat, er habe einen „in der Krone“?

Im Sommer hat der Baum dann Zeit: Damit er wegen der dünnen Leitzellen beim nächsten Herbststurm nicht abknickt, bildet er nun stabile „Stützzellen“, das „Spätholz“ (7) mit dicken Zellwänden und kleinerem Innenvolumen.

Jedes Jahr wächst so ein heller Frühholzring und ein dunkler Spätholzring. Beide zusammen nennt man deshalb auch Jahresring. Zähl einmal nach, wie alt der Stamm in der Abbildung ist: Er ist noch sehr jung.

Mit jedem Jahresring wird der Baum dicker. Gleichzeitig müssen deshalb die Markstrahlen mitwachsen, damit sie  auch weiterhin vom Bast befüllt werden können. Sie haben eine eher kastenartige Form. Die Speicherzelle des jungen Baumes, als er noch so dünn wie ein Ast war, war die Markröhre (8). Von dort aus hat er die ersten  „primären“ Markstrahlen gebildet. Da sie strahlenförmig auseinander gehen, wird mit jedem neuen Jahresring der Abstand zwischen den äußeren Enden größer. Das Baumaterial muss also einen immer größeren Weg zurücklegen, um das Kambium auch in der Mitte zu erreichen. Deshalb setzt er irgendwann dort neue „sekundäre“ Markstrahlen an, die vom Bast mit versorgt werden.

Weshalb sind die Markstrahlen beim Laubbaum größer und zahlreicher als beim Nadelbaum?

Welcher der heimischen Nadelbäume hat die größten und zahlreichsten Markstrahlen?

Wie bei Menschen fallen im Stoffwechsel der Bäume auch Reststoffe an, die nicht verwertet werden. Würden wir sie nicht auf der Toilette entsorgen, würden wir innerlich vergiften und sterben. Der Baum kann aber nicht zu einer Toilette gehen.

Ein Baum lagert seine Reststoffe in der Mitte des Stammes ein. Bei der Gruppe der Kernholzbäume kannst Du das sogar sehen: Das Kernholz der Eiche ist dunkelbraun, das der Kiefer rot. Dort sind die Holzzellen mit Gerbsäuren, Fetten, Ölen, Wachsen  verfüllt und bilden dabei Farbstoffe.

Pilze und Insekten mögen diese „Kloake“ nicht: Kernholz ist also von Natur aus widerstandsfähig gegen Pilze und Insekten als das leitfähige Splintholz (heller Rand). Zugleich sind die Tüpfel verschlossen und leiten kaum Wasser.

Der Rostocker Petri-Kirchturm kommt ohne giftige Holzschutzmittel aus.
(siehe auch Holzschutz)

 

Dass das Blatt mit Sonnenlicht und Blattgrün Fotosynthese betreibt hast Du vielleicht schon gehört. Es sieht innen ein wenig wie eine Lunge aus. Das Blattgrün entspricht sogar chemisch  unserem roten Blutkörperchen.

 

Im Blatt stellt der Baum damit Traubenzucker her. Traubenzucker ist ein ganz einfaches, kleines Molekül (Monosaccharid), das sich gut in Wasser lösen lässt. Diese „handlichen Bausteine“ lassen sich deshalb in den Stamm zurück transportieren. Hängt man lauter kleine „Einfachzucker“ zu einem langen Faden hintereinander, entstehen Polysaccharide (Vielfachzucker) Stärke und Cellulose.

Weshalb stellt der Baum nicht gleich Stärke oder Cellulose her?

Äste, an denen die Blätter hängen, sind wie kleine Bäume aufgebaut. Zwischen allen Leitzellen befinden sich

Die Tüpfel (Ventile). Sie haben Membrane, die wie ein Kaffeefilter nur Lösungen durchlassen. Unlösliches bleibt wie der Kaffeesatz an der Membran-Wand hängen. Nur der Traubenzucker kann durch die Tüpfel-Membrane transportiert werden.

 

2 Versuche: Lösung und Dispersion

1.    Nimm 1 sauberes Trinkglas und schütte 1 Teelöffel Zucker hinein. Fülle nun das Glas mit Wasser und rühre um. Der Zucker löst sich vollständig auf. Gieße nun die Zucker-Lösung durch einen Kaffeefilter. Sie wird vollständig durchgehen.

2.  Nimm nun ein anderes sauberes Trinkglas und gebe 1 Teelöffel Mehl (Stärke) hinein. Nun kannst Du rühren, soviel Du willst. Die Flüssigkeit wird immer weißlich trüb bleiben. Das Mehl wird nur im Wasser verteilt, löst sich aber nicht auf. Das nennt man Dispersion. Gießt Du die Mehldispersion durch einen Kaffeefilter, wird das Wasser viel langsamer durchfließen. Das Mehl bleibt im Filter und kann ihn sogar verstopfen.

Was könnte die Bezeichnung Dispersionsfarben bedeuten?

Warum ist unser Weißleim in flüssigem Zustand weiß, aber farblos, wenn er getrocknet ist?

 

Traubenzucker [C₆ (H₂O)₆] besteht aus 6 Teilen Kohlenstoff und 6 Teilen Wasser. Das Wasser hat der Baum aus dem Boden.

Woher nimmt das Blatt den Kohlenstoff (C)? Durch die Wurzeln (siehe Bild oben) hat es der Baum nicht.

Der Baum atmet mit seinen Blättern Kohlendioxyd (CO₂) aus der Luft ein. Im Blatt selbst nimmt er das (CO₂) auseinander: Den Kohlenstoff (C) behält der Baum und baut es mit dem Wasser aus dem Boden zu Traubenzucker zusammen: Immer 6 Teile C und 6 Teile (H₂O). Den Sauerstoff (O₂) aber atmet der Baum wieder aus.

 

Wie viele Kohlendioxyd-Teile muss der Baum für ein einziges Traubenzuckermolekül einatmen?

Wie viele Sauerstoff-Teile atmet der Baum dabei wieder aus?

 

Bäume sind die größten Sauerstoffproduzenten der Welt !

Ausgewachsene, große Bäume haben das größte Blattwerk aller Pflanzen. Das größte zusammenhängende Waldgebiet ist der tropische Regenwaldgürtel.

Eine ausgewachsene Buche produziert im Jahr etwa 38kg Holz.

Dafür atmet sie pro Tag etwa 100 Liter Kohlendioxyd ein und gibt uns 100 Liter Sauerstoff zurück. Das sind im Jahr 36.500 Liter Sauerstoff. Damit könnte ein einzelner Mensch etwa 73.000 Atemzüge machen. Am Tag sind das 200.

Wie viele Atemzüge machst Du allein pro Tag?

Menschen und Tiere müssen Sauerstoff einatmen. Beim Ausatmen stoßen sie Kohlendioxyd aus. Dies atmet der Baum ein und gibt den Sauerstoff zurück: Ein Kreislauf, in dem wir Partner sind.

 

Ein Steak grillen und das „ewige Leben“

Holzkohle entsteht, wenn Holz unter Luftabschluss erhitzt wird, ohne zu verbrennen. Früher hat dies der Köhler gemacht. Aus der Zellulose wird Wasser ausgebaut und mit den Mineralstoffen entfernt. Es bleibt reiner Kohlenstoff übrig, den wir zum Beispiel als Holzkohle verbrennen.

Du kannst Dir das im Forst- und Köhlerhof Wiethagen (bei Rostock) ansehen. Dort erfährst Du auch, was sich alles im Holz befindet. Auf dem „Waldlehrpfad“ kannst Du Die Bäume kennen lernen, die wir Tischler verarbeiten:

www.koehlerhof-wiethagen.de

Wenn wir diese Holzkohle aus Bäumen verbrennen, verbinden sich Kohlenstoff und Sauerstoff zu CO₂, das von den Bäumen wieder eingeatmet wird. Du siehst: In der Natur geht nichts verloren, alles befindet sich in einem Kreislauf. In diesem großen Räderwerk (Getriebe) ist der Mensch ein Teil (Zahnrad) davon: Er ernährt sich von den chemischen Elementen und gibt sie, auch wenn er gestorben ist, wieder in die Natur zurück. Wir sind also nichts weiter als ein Partner in diesem chemischen Kreislauf der Natur. Wir sind ein Teil davon. In einem Getriebe darf kein Zahnrad fehlen oder dauerhaft beschädigt sein.

In jedem Stück Holz kann sich ein Atom von einem unserer Vorfahren befinden. Nun wird dieser Teil von ihm vielleicht ein besonders schöner Schrank. Aber gibt es eine Seele? Und was wäre dann damit?

Wenn Du nun weist, dass „verbrennen“ bedeutet, dass sich ein Element mit Sauerstoff verbindet, überlege, wer noch alles Sauerstoff benötigt:

Das Auto verbrennt Benzin und kann ohne Sauerstoff nicht fahren

Das Kraftwerk verbrennt Gas oder Kohle und kann ohne Sauerstoff weder Strom noch Heizenergie herstellen

Unser Trinkwasser wird aus dem Regen gewonnen. Dafür müssen Wassertropfen aus den Meeren verdunsten.

Sie werden von der Luft aufgenommen (physikalischer Vorgang).

Versuche Dir vor zu stellen, wie viele Bäume wir benötigen, um den täglichen Sauerstoffbedarf der Welt zu sichern.

 

Wofür braucht der Baum die Mineralsalze? Wie spaltet er im Blatt Kohlendioxyd?

Im Blatt befindet sich „Blattgrün“ (Chlorophyll). Das ist eine wachsartige Verbindung aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Magnesium (Mg) und Stickstoff (N).

Du weißt schon, dass der Baum mit Hilfe des Sonnenlichtes und dem Katalysator „Blattgrün“ das Kohlendioxid spaltet und Zucker herstellt.

Aber weißt Du, dass das Blattgrün mit dem Hämoglobin (rotes Blutkörperchen) in unserem Blut chemisch verwand  ist? Wie das rote Blutkörperchen benötigt das Blattgrün in der Lunge des Baumes auch Eisen (Fe). Der Baum atmet wie wir – nur eben „andersherum“.

Für seine „Maschinen“ in der Zuckerfabrik, dem Blatt, benötigt der Baum von den Wurzeln also:

H₂O      Wasser

Fe        Eisen (Ferrum)

N         Stickstoff (Nitrogenium)

Mg       Magnesium

 

Aus den Rohstoffen

C         Kohlenstoff (aus der Luft)

H         Wasserstoff  (aus dem Wasser im Boden)

O         Sauerstoff  (aus dem Wasser im Boden)

stellt der Baum kleine Bausteine (Traubenzucker [C₆ (H₂O)₆]) her, die er später auf den Baustellen im Stamm zu Zellwänden zusammensetzt.

 

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