Wurzelsystemen

Wurzelsysteme bezeichnen die Gesamtheit der Wurzeln einer Pflanze. Sie erfüllen zentrale Funktionen wie Verankerung im Boden, Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen, Speicherung von Nährstoffen sowie oftmals die Interaktion mit Bodenorganismen. Die Struktur variiert stark je nach Art, Umwelt und Bodenbedingungen.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Hauptarchitekturen: Taproot-Systeme, bei denen eine primäre Hauptwurzel eine zentrale Achse bildet und Seitenwurzeln austreibt; und Faserwurzel-Systeme, die aus vielen gleichrangigen Wurzeln bestehen, typischer für viele Monokotyledonen. Zwischenformen und Mischformen kommen vor; Tiefwurzler ermöglichen Zugang zu tieferen Wasserquellen, Flachwurzler wachsen dichter an der Bodenoberfläche.

Anatomisch beginnt die Wurzel mit der Wurzelhaube, die das wachsende Ende schützt. Dahinter liegen Rinde (Cortex) und Endodermis mit dem Caspary-Streifen, der den Wasser- und Mineralstofftransport steuert. Im Zentrum liegt der Zentralzylinder, in dem Xylem und Phloem angeordnet sind. Wurzelhaare an der Wurzelrinde erhöhen die Oberfläche und verbessern die Aufnahme von Wasser und gelösten Nährstoffen. In der Rhizosphäre finden sich zahlreiche Mikroorganismen, darunter Mykorrhizapilze und stickstofffixierende Bakterien.

Die Wurzelsysteme sind eng an ökologische Prozesse gebunden: Mykorrhizae verbessern Nährstoffaufnahme, insbesondere Phosphat; Rhizobien in Leguminosen wirken stickstofffixierend. Pflanzen können durch Wurzelarchitektur Wasser- und Nährstoffstress besser bewältigen; einige Arten entwickeln Lufträume (Aerenchym) bei Feuchtgebieten. Wurzeln beeinflussen Bodenstruktur, Erosion und Kohlenstoffspeicherung durch biomasse.

In Landwirtschaft und Ökologie ist das Verständnis von Wurzelsystemen zentral: Bodenbearbeitung, Düngung, Bewässerung, Sortenwahl und Anbausysteme richten sich nach der Wurzelarchitektur. Methoden zur Untersuchung schließen Bodenproben, Wurzellängs- und Tiefenmessungen, sowie Minirhizotron- oder Bildgebungstechniken ein.