Datum: 14.01.2010

Protokoll Kurstag 8

Transpiration und Wurzeldruck

1) Einleitung

Um auch die von der Wurzel am weitesten entfernten Blätter mit Wasser zu versorgen,

müssen Pflanzen Mechanismen besitzen, um Wasser auch gegen die Schwerkraft zu

transportieren. Bei einigen Bäumen strömt das Wasser über 100m bis es am Zielort

angekommen ist.

Die treibende Kraft des Wassertransports in den Leitbündeln einer Pflanze sind

unterschiedliche Wasserpotentiale von Boden und Luft: Da das Wasser nur von höherem

(im Boden) zu niedrigerem Wasserpotential (in der Luft) strömt, findet der Transport von

unten nach oben statt. Die Pflanze muss, um diese Sogwirkung aufrecht zu erhalten,

gleichzeitig über die Stomata an der Blattunterseite Flüssigkeit an die Aussenluft abgeben.

Diese Transpiration kann von der Pflanze aktiv gesteuert werden, indem sie Stomata

öffnet oder schließt.

Findet sich in der Außenluft eine hohe Luftfeuchtigkeit, kann es vorkommen, dass die

Unterschiede zwischen den Wasserpotentialen verschwinden, sodass es zu einem Stopp

des Wassertransportes kommen könnte. Um dem entgegen zu wirken, nutzen diese

Pflanzen einen zusätzlichen Mechanismus, der ermöglicht, das Wasser zum Ziel zu

bringen. Durch den aktiven Transport von gelösten Ionen aus den umliegenden Zellen in

Tracheen und Tracheiden steigt das osmotische Potential des Xylems und es kommt zum

osmotisch bedingten, passiven Einstrom von Wasser in das Xylem.

In unserem ersten Versuch ermittelten wir den Wurzeldruck von Sanchezia bei

unterschiedlichen Temperaturen.

In unserem zweiten Versuch sollten wir feststellen, ob sich die Menge an transpiriertem

Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen ändert.

2) Material und Methoden

siehe Skript

3) Ergebnisse

Tabelle 1: Wurzeldruck bei 7°C, 24°C und 35°C in ml/h von Sanchezia nobilis

Tabelle 2: Transpirationsrate bei 7°C (nur Coleus) und 24°C und Blattaufbau von Coleus,

Quercus, Impatiens und Picea

Tabelle 1 zeigt, dass sich die Transpirationswerte bei Sanchezia bei einer Verringerung der

Temperatur auf 7°C etwa halbieren, bei einer Erhöhung auf 35°C etwa verdoppeln. In

Tabelle 2 finden sich die typischen Transpirationswerte der Pflanzen wieder, wobei sich

jeweils Coleus und Impatiens, sowie Quercus und Picea etwa gleich verhalten.

4) Diskussion

Der Wurzeldruck von Sanchezia nobilis nimmt mit sinkender Umgebungstemperatur ab.

Dies deckt sich mit unseren Erwartungen, da die Entstehung des Wurzeldrucks darauf

basiert, dass osmotisch-aktive Teilchen in das Xylem der Wurzel transportiert werden,

wodurch Wasser nachströmt, um das so entstandene Konzentrationsgefälle

auszugleichen. Der Transport dieser Teilchen muss unter ATP-Verbrauch erfolgen, da er

gegen das Konzentrationsgefälle arbeitet. Die Synthese von ATP, sowie der aktive

Transport der Teilchen findet unter Beteiligung von Enzymen statt, welche nach der RGT-

Regel arbeiten. Die RGT-Regel besagt, dass die Geschwindigkeit einer chemischen

Reaktion durch eine Temperaturerhöhung von ca. 10K um das vierfache beschleunigt

wird, bei geringerer Temperatur wird eine Reaktion entsprechend gebremst. Somit ist die

Enzymaktivität bei geringer Temperatur niedriger und es werden weniger osmotisch-aktive

Teilchen in das Xylem transportiert und der Wurzeldruck ist geringer.

Die Versuchsreihe zur Ermittlung der Transpirationsraten von Coleus, Impatiens, Picea

und Quercus ilex hat bewiesen, dass zwischen dem Blattaufbau und der

Transpirationsrate ein Zusammenhang bestehen muss. Die Blätter von Coleus und

Impatiens sind mesomorph, besitzen somit eine dünne Cuticula, eine einschichtige

Epidermis, sowie zahlreiche Stomata an der unteren Epidermis. Picea und Quercus

besitzen hingegen Blätter mit xeromorphem Aufbau, d.h. die Cuticula ist ausgeprägter, die

Epidermis mehrschichtig und die Stomata sitzen nicht direkt an der Blattunterseite,

sondern befinden sich in einer von epidermalen Haaren zusätzlich isolierten Senke. Dieser

Blattaufbau stellt einen zusätzlichen Schutz vor Austrocknung durch extreme Kälte bzw.

Hitze dar, indem das Öffnen der Stomata durch extreme äußere Faktoren wie z.B. Hitze

unterdrückt werden kann, da sie stärker isoliert sind. Somit verliert die Pflanze weniger an

Wasser.

Das xeromorphe Blatt stellt somit eine Anpassung an trockene Standorte dar. Diese

können zum einen in heißen Regionen auftreten, in denen Wassermangel herrscht, wie

am Beispiel von Quercus gezeigt, aber auch in sehr kalten Regionen in denen Wasser

scheinbar im Überfluss, jedoch fast ausschließlich als Eis vorhanden ist und somit für die

Pflanze nicht zur Verfügung steht. Als ein Beispiel zur Anpassung an kältere Regionen

steht in unserer Versuchsreihe Picea.

5) Literaturhinweise

Quellen:

1. http://www.uni- duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Wasserhaushalt/dateien/3_transp/2_fern/dateien/1_poten.html , 14.01.2010, 22:30 Uhr

2. http://de.wikipedia.org/wiki/Wurzeldruck , 14.01.2010, 22:30 Uhr