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Wasseraufnahme und Wassertransport bei Pflanzen – Kohäsion und Adhäsion 06:35 min

Textversion des Videos

Transkript Wasseraufnahme und Wassertransport bei Pflanzen – Kohäsion und Adhäsion

Hallo. Heute begeben wir uns in das Reich der Pflanzen. Wie Du weißt, müssen diese mit Wasser versorgt werden, das von den Wurzeln bis hoch zu den Blättern transportiert wird. Beim höchsten Mammutbaum sind das bis zu 115 Meter. In diesem Video geht es um die Nährstoffversorgung bei Pflanzen mithilfe von Kohäsion und Adhäsion. Du wirst lernen, wie die Aufnahme an der Wurzel von Statten geht und wie der Transport durch die verschiedenen Gewebe abläuft. Zum Schluss schauen wir uns die Mechanismen an, durch die die Schwerkraft ausgetrickst werden kann. Dann weißt Du, wie bei Pflanzen alle Bereiche versorgt werden, auch ohne die Hilfe eines Pumpsystems, ähnlich unseres Herzens. Schauen wir uns zunächst die Wasseraufnahme bei Pflanzen an. Dafür müssen wir uns ins Erdreich zu den Wurzelhaaren begeben. Diese feinen Härchen schließen an das Abschlussgewebe an, die Rhizodermis. Sie vergrößern die Oberfläche und haben eine halbdurchlässige Membran. Außerdem befinden sich in ihrem inneren Vakuolen mit einem Zellsaft, der eine hohe Konzentration an osmotisch wirksamen Stoffen enthält. Durch diese Eigenschaften werden zwei physikalische Vorgänge begünstigt. Zum einen findet Diffusion statt. Da die Konzentration an Wassermolekülen im Boden größer ist, wandern diese durch die Membran in die Zellen. Ein ungehinderter Konzentrationsausgleich findet statt. Außerdem kommt es zur Osmose. Die halbdurchlässige Membran lässt keine gelösten Stoffe aus der Zelle, weil ihre Poren zu klein sind. Die Konzentration von osmotisch wirksamen Stoffen ist daher in der Zelle häufig größer als außerhalb. Wassermoleküle können aber weiter eindringen. Um einen Konzentrationsausgleich zu erreichen, dringen also theoretisch so lange Wassermoleküle ein, bis die Konzentrationen an gelösten Stoffen ausgeglichen sind. Osmose ist also nichts weiter als Diffusion von Wasser in eine Richtung durch eine semipermeable Membran. Osmose und Diffusion sorgen also für die Wasseraufnahme in der Wurzel. Sollten sich die beschriebenen Prozesse jedoch umkehren, hat die Pflanze ein Problem. Sie trocknet aus. Das passiert zum Beispiel bei Überdüngung. Wichtige Mineralsalze werden als Ionen aufgenommen. Diese können die Membran nicht einfach passieren, sondern müssen unter Energieverbrauch in das Innere der Zelle transportiert werden. Gelöste Stoffe und Wassermoleküle werden durch Rhizodermis, Wurzelrinde und Endodermis bis in die Gefäße transportiert. Der Transport zu den Blättern findet in den Sprossachsen statt. Schauen wir uns eine solche mal im Querschnitt an. Du wirst verschiedene Gewebetypen erkennen. Hier siehst Du die schützende Epidermis, die Rinde zur Speicherung und Festigung und das Kambium, das neue Zellen bildet. In den Leitbündeln findet der eigentliche Transport statt. In den Siebzellen werden alle von der Pflanze selbst produzierten organischen Stoffe an die Orte geleitet, an denen sie gebraucht werden. Durch Diffusion wird so hauptsächlich gelöster Zucker von Zelle zu Zelle transportiert. In den Gefäßen wird Wasser mitsamt der Mineralsalze aus dem Boden zu Blättern befördert. Doch wie schaffen es Pflanzen, die Schwerkraft zu überwinden? Tatsächlich müssen sie hierfür keinerlei Energie aufwenden. Der Transport folgt drei rein physikalischen Gesetzen. Schauen wir uns die ersten beiden anhand eines Experimentes an. Hier siehst Du ein Glasgefäß mit unterschiedlich dicken Röhren. Füllst Du Wasser hinein, wird der Wasserspiegel unterschiedlich hoch steigen. Je enger der Durchmesser der Röhre, desto weiter wandern die Wassermoleküle nach oben. Das liegt zum einen an dem Anheftungsvermögen der Teilchen an der Gefäßwand, der sogenannten Adhäsion. Zum anderen ziehen die am Rand emporwandernden Wassermoleküle weitere nach. Sie haben einen gewissen Zusammenhalt. Diesen bezeichnet man als Kohäsion. Der dritte Faktor des Wassertransports ist der Transpirationssog. Dieser ist wieder mit einem Konzentrationsgefälle zu erklären. In den Laubblättern ist mehr Wasser enthalten als in der sie umgebenden Luft. Dadurch wird Wasser als Wasserdampf über Spaltöffnungen abgegeben. Transpiration findet statt. Durch das entweichende Wasser entsteht ein Sog bis in die Wurzel. Dieser sorgt dafür, dass Wassermoleküle durch die Zellen bis in die Blätter diffundieren, um das Konzentrationsgefälle auszugleichen. Durch die ständig eindringenden Wassermoleküle an den Wurzelhaaren entsteht zudem ein so genannter Wurzeldruck. Fassen wir noch einmal zusammen: Wasser und gelöste Nährstoffe werden über die semipermeable Membran der Wurzelhaare durch Diffusion und Osmose aufgenommen. In den Gefäßen der Sprossachse werden sie durch Adhäsion, Kohäsion, Transpirationssog und Wurzeldruck bis in die Blätter transportiert. Diese physikalischen Vorgänge wirken der Schwerkraft entgegen. Entlang der Siebzellen werden gleichzeitig organische Stoffe, hauptsächlich Zucker, durch Diffusion zu den Orten des Verbrauchs befördert. Jetzt weißt Du Bescheid, warum Pflanzen kein Herz wie wir brauchen, um den Transport lebenswichtiger Stoffe in Gang zu halten. Tschüss!

1 Kommentar
  1. Wow! Biologie ist zwar nicht mein Fall, aber so wie es erklärt wurde, war alles verständlich für mich. Danke! :-)

    Von Minh Thanh T., vor mehr als 2 Jahren

Wasseraufnahme und Wassertransport bei Pflanzen – Kohäsion und Adhäsion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wasseraufnahme und Wassertransport bei Pflanzen – Kohäsion und Adhäsion kannst du es wiederholen und üben.

  • Erkläre die Wasseraufnahme von Pflanzen.

    Tipps

    Auf dem Bild siehst du in einem Experiment, wie Osmose vonstattengeht.

    Lösung

    Die Wasseraufnahme in den Wurzeln, genauer den Wurzelhaaren, erfolgt mit Hilfe von Osmose und Diffusion. Die Wurzelhaare besitzen halbdurchlässige Membranen. Innerhalb der Wurzelhaarzellen befinden sich Vakuolen mit osmotisch aktiven Substanzen. Um einen Konzentrationsausgleich zu erzielen, fließen die Wassermoleküle durch die Membranen in die Zellen. Da die Membranen halbdurchlässig sind, können jedoch keine anderen Substanzen aus der Zelle fließen. Einen Konzentrationsausgleich durch eine halbdurchlässige (semipermeable Membran) nennt man Osmose. Einen ungehinderten Konzentrationsaustausch nennt man Diffusion.

  • Nenne die Eigenschaften der Wurzelhaare.

    Tipps

    Wurzelhaare sind für die Wasseraufnahme verantwortlich.

    Lösung

    Wurzelhaare vergrößern die Fläche der Wurzel (Prinzip der Oberflächenvergrößerung), über die Wasser aufgenommen werden kann. Weiterhin besitzen ihre Zellen halbdurchlässige (semipermeable) Membranen, sodass Wasser eindringen kann, aber keine Ionen austreten können. Sie besitzen weiterhin Vakuolen mit osmotisch wirksamen Substanzen, damit Wasser aufgrund des Konzentrationsgefälles in die Zellen strömt (Osmose).

  • Benenne die Funktionen der Sprossachsengewebe.

    Tipps

    Du kannst anhand der Struktur und der Lage der Gewebe oft ableiten, welche Funktionen sie haben.

    Lösung
    1. Das äußerste Gewebe der Sprossachse ist die Epidermis. Die Epidermis schützt die Sprossachse.
    2. Unter der Epidermis liegt die Rinde. In der Rinde werden Nährstoffe gespeichert. Außerdem gibt sie der Pflanze Stabilität und Festigkeit.
    3. Das Kambium befindet sich zwischen Siebzellen und Gefäßzellen im Leitbündel und produziert neue Zellen. Übrigens findest du ein Kambium nur bei zweikeimblättrigen Pflanzen.
    4. Die Leitbündel beinhalten Gefäß- und Siebzellen (und Kambium) und haben eine Transportfunktion. Übrigens sind nur bei zweikeimblättrigen Pflanzen die Leitbündel im Kreis angeordnet. Schaut man sich eine Sprossachse einer einkeimblättrigen Pflanze unterm Mikroskop an, erkennt man eine ungeordnete Verteilung der Leitbündel.
    5. Die Siebzellen transportieren organische Stoffe, welche von der Pflanze produziert wurden in die Pflanzenorgane.
    6. Die Gefäßzellen transportieren Wasser und Mineralsalze aus dem Boden in die Pflanze.
  • Erkläre, warum die Wasseraufnahme ohne Energie möglich ist, die Ionenaufnahme jedoch nur unter Energieverbrauch.

    Tipps

    Überlege dir, welche Eigenschaften die Membranen der Wurzelhaare haben. Kann jedes Teilchen frei durch die Membran diffundieren?

    Lösung

    Die Ionenaufnahme muss unter Energieverbrauch geschehen, weil die Membran nicht durchlässig für Ionen ist. Nur Wasserionen können die Membran ungehindert passieren. Aus diesem Grund müssen Transportsysteme der Membranen die Ionen in die Zellen transportieren. Wären die Membranen durchlässig für Ionen, dann könnte es sein, dass Ionen ausfließen, wenn die Ionenkonzentration in der Pflanze höher ist als draußen. Daher ist es sehr sinnvoll, dass die Membran nur unter Energieverbrauch durchlässig für Ionen ist.

  • Erkläre, warum die Blüte der Tulpe blau wird.

    Tipps

    Transpiration ist das Verdunsten von Wasser an den Spaltöffnungen der Blätter.

    Lösung

    Die Blüte färbt sich blau, weil das Wasser mit den Wassermolekülen bis in die Blüten transportiert wird. Die geschieht aufgrund des Transpirationssogs, welcher durch die Transpiration der Pflanze entsteht. Adhäsionskräfte bewirken, dass die Wassermoleküle an der Gefäßwand haften, und Kohäsionskräfte, dass sie untereinander haften.

  • Erläutere die Funktionsweise eines „magischen Klebers“.

    Tipps

    Was ist der Unterschied zwischen Adhäsion und Kohäsion?

    Lösung

    Die Glasplatten halten durch Kohäsion und Adhäsion der Wasser- und Glasmoleküle aneinander. Zwischen den Wassermolekülen besteht ein Zusammenhalt. Dieser wird als Kohäsion bezeichnet. Dieser Zusammenhalt kann auch zwischen verschiedenen Stoffen bestehen, also der Glasplatte und dem Wasser. In diesem Fall spricht man von Adhäsion.