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Bedeutung von Wurzeln und Sprossachse für den Wasserhaushalt

Die Pflanze, die durch ihre Wurzeln fest im Boden verankert ist, nutzt diese auch für die Wasseraufnahme aus dem Boden. Das Wasser wird durch die Wurzelhaarzellen aufgenommen und über die Leitbündel der Sprossachse in die Blätter und Blüten der Pflanze transportiert.

Wurzelquerschnitt

Die Wasseraufnahme und der Transport beruhen auf den Vorgängen der Diffusion und der Osmose. Der Transport in den Zellen der Wurzelrinde wird in den apoplastischen Transport und den symplastischen Transport unterschieden. Der apoplastische Transport erfolgt über die Zellwände, der symplastische Transport durch das Cytoplasma der Zellen.

Apoplastischer und Symplastischer Wassertransport

Wasseraufnahme – Diffusion und Osmose

Die Diffusion hast Du bestimmt schon oft beobachten können. Wenn unterschiedliche Lösungen in einen Behälter gegeben werden, beispielsweise Du Milch in deinen Kaffee gibst, kann schnell beobachtet werden, dass sich die zwei unterschiedlich konzentrierten Lösungen vermischen. Diesem Vorgang liegt die Teilchenbewegung zu Grunde. Die Teilchen der beiden Lösungen bewegen sich so lange, bis der Konzentrationsausgleich erfolgt ist.

Die Osmose erfolgt nach demselben Prinzip wie die Diffusion. Der Unterschied ist, dass die Stoffe bei der Osmose durch eine semipermeable Membran diffundieren. Diese Membran ist nicht für alle gelösten Stoffe gleichermaßen durchlässig. Wassermoleküle können die semipermeable Membran ungehindert durchdringen. Die Osmose erfolgt immer von dem Ort der höheren Konzentration zum Ort der geringeren Konzentration, bis die Konzentrationen innerhalb und außerhalb der Zelle dieselbe ausgeglichen sind.

Die Wasseraufnahme in die Wurzelhaarzellen erfolgt also durch das Konzentrationsgefälle des Cytoplasmas und des Wassers im Boden. Im Gegensatz zum Cytoplasma, das reich an gelösten Stoffen, aber arm an Wasser ist, enthält das Bodenwasser mehr Wassermoleküle als andere Stoffe. Dieser Osmotische Druck treibt die Wasseraufnahme in Wurzelhaarzellen an. Es entsteht ein Wurzeldruck.

Wassertransport – Adhäsion, Kohäsion und Transpirationssog

Nachdem das Wasser aus dem Boden aufgenommen wurde, erfolgt der Wassertransport durch die Sprossachse. Hierbei handelt es sich um keinen aktiven Prozess, bei dem Energie verbraucht wird. Der Wassertransport erfolgt durch Adhäsion, Kohäsion und den Transpirationssog.

Die Adhäsion ist ein physikalischer Begriff und bezeichnet die Fähigkeit von zwei unterschiedlichen Stoffen sich aneinanderzuheften. Das Anheftungsvermögen der Teilchen bewirkt, dass die Wassermoleküle an der Gefäßwand des Xylems haften. Da die Wassermoleküle kohärieren, also zusammenhängen, steigt das Wasser durch die Adhäsion und die Kohäsion entlang des Xylems.

Der Transpirationssog unterstützt den Wassertransport. Dieser Sog entsteht durch die Transpiration des Wasser an den Blättern der Pflanze. Bei der Transpiration wird durch die Spaltöffnungen Wasser in Form von Wasserdampf in die Luft abgeben.

Verschiedene Faktoren, wie das Wasserangebot oder die Lichtverhältnisse, bewirken Veränderungen des Zellinnendrucks der Schließzellen, wodurch die Spaltöffnungen geöffnet oder geschlossen werden. Um das entstandene Konzentrationsgefälle im Falle der Transpiration auszugleichen, wird Wasser aus den Wurzeln bis hin zu den Blättern nachgezogen.

Spaltöffnungen: geschlossen und offen

Jetzt weißt du auch, warum Bäume im Herbst ihre Blätter abwerfen: zur Regulierung ihres Wasserhaushaltes. Durch das Gefrieren des Bodenwassers kann nicht mehr genug Wasser aufgenommen werden. Durch das Abwerfen der Blätter verringern die Bäume den Wasserverlust, da so keine Transpiration mehr stattfindet.

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Arbeitsblätter zum Ausdrucken zum Thema Regulierung des Wasserhaushaltes von Pflanzen

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