Stomataöffnung

Stomataöffnung bezeichnet die Öffnung der Spaltöffnungen auf der Blattoberfläche, die von zwei spezialisierten Epidermiszellen, den Spaltzellen, gebildet wird. Über diese Poren erfolgt der Gasaustausch zwischen dem Blattinneren und der Umwelt, während gleichzeitig der Wasserverlust durch Transpiration reguliert wird.

Die Öffnung entsteht, wenn die Spaltzellen durch Ionentransport Wassereinstrom aufnehmen, ihr Turgordruck steigt und der Spalt sich vergrößert. Typischerweise akkumulieren Spaltzellen Kalium-, Chlorid- und Malat-Ionen, wodurch Wasser osmotisch nachströmt. Blau-Licht stimuliert die Öffnung, indem Phototropin-Rezeptoren die H+-ATPase in der Plasmamembran aktivieren, was die Membran hyperpolarisiert und den K+-Aufbau in die Zellen begünstigt. Die Form der Spaltzellen variiert zwischen Gruppen: In vielen Dikotyledonen sind sie kidney-förmig; in Gräsern besitzen sie häufig eine Dumbbell-Form und arbeiten mit benachbarten Zellen zusammen.

Die Schließung der Spaltöffnungen erfolgt bei Trockenstress, hohen CO2-Konzentrationen in der Blattlufthülle und Dunkelheit. Abscisinsäure (ABA) löst Öffnungskanäle für Anionen aus, was zu Kalium- und Wasserverlust führt, und die Spaltöffnung verengt. Zusätzlich beeinflussen Circadianrhythmen und Umweltfaktoren wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur die Öffnungs- bzw. Schließreaktionen.

Die Stomataöffnung bestimmt die stomatale Leitfähigkeit g_s, die Gaswechselrate und damit die Effizienz von Photosynthese sowie Transpiration. Stomata-Dichte und -Größe variieren stark zwischen Arten und Umweltausprägungen und sind Gegenstand ökologischer Anpassungen.