Wassertransport in Pflanzen

Hallo! Bestimmt hast du schon einmal eine Pflanze mit herabhängenden Blättern gesehen. Wenn du sie gegossen hast, sahen die Blätter nach einiger Zeit wieder normal aus. Die Pflanze hat das Wasser über die Wurzel aufgenommen. Aber hast du dich mal gefragt, was mit dem Wasser passiert, nachdem es von der Wurzel aufgenommen wurde? Das möchte ich dir in diesem Video zeigen. Dabei werde ich dir den Wassertransport in der Pflanze sowie die Wasser- und Ionenaufnahme in der Wurzel erklären.

Bodenwasser

Im Boden ist zwischen den einzelnen Bodenpartikeln Wasser gespeichert. Dabei gibt es zwei Formen des Bodenwassers: zum einen das sich in den Hohlräumen zwischen den Bodenteilchen befindende Kapillarwasser und das an der Oberfläche der Bodenteilchen gebundene Hydratwasser. Eine Pflanze kann sowohl das Kapillarwasser als auch das Hydratwasser nutzen.

Transpiration

Nachdem das Wasser von den Wurzeln aufgenommen wurde, gelangt es in die Wasserleitgefäße des Zentralzylinders der Wurzel. Es erreicht den oberirdischen Teil der Pflanze und wird in den Leitgefäßen, genauer gesagt im Xylem, durch den Spross transportiert. Die Zellen des Xylems sind abgestorben, d.h. sie besitzen kein Zellplasma. Der Transport des Wassers durch das Xylem erfolgt also ohne großen Widerstand.

In den Blättern kann das Wasser natürlich für die Fotosynthese oder für andere Stoffwechselprozesse und für die Aufrechterhaltung des Zellinnendrucks verwendet werden. Ein Großteil gelangt allerdings in die Interzellularen des Blattes und dann über die Spaltöffnungen durch Verdunstung in die Luft. Diesen Vorgang nennt man Transpiration.

Die Transpiration läuft ab, da die Luft ein viel geringeres Wasserpotential, also vereinfacht gesagt eine geringere Feuchte, hat als die Blätter. Der Sog, der durch die Verdunstung des Wassers an den Spaltöffnungen entsteht und Wasser aus dem Spross und der Wurzel nachzieht, heißt Transpirationssog.

Durch den Transpirationssog kann Wasser in die beachtliche Höhe von über 120 m gezogen werden. Die höchsten auf der Erde lebenden Pflanzen sind die Mammutbäume, die tatsächlich Höhen von etwa 120 m erreichen können. Ohne den Transpirationssog könnten Pflanzen allerdings gar nicht solche Höhen erreichen, weil sie das Wasser nicht bis in die oberen Äste und Blätter transportieren könnten.

Die Kraft des Wurzeldrucks reicht lediglich aus, um das Wasser in 10 m Höhe zur drücken; die Kapillarkräfte reichen nur für weniger als 1 m Höhe aus. Der Wurzeldruck und die Kapillarkräfte spielen vor allem im Frühling eine Rolle, wenn Bäume noch keine Blätter gebildet haben und damit kein Transpirationssog vorliegt.

Wassertransport Wurzel

Wir wollen uns nun den Wassertransport in der Wurzel noch einmal genauer anschauen. Wir unterscheiden den symplastischen und den apoplastischen Transport des Wassers.

Beim symplastischen Transport wird das Wasser in die Wurzelhaarzellen aufgenommen und dann osmotisch durch die Protoplasten der Wurzelrindenzellen bis zur Endodermis weitergegeben. Aus dem Plasma der Endodermiszellen gelangt das Wasser in die Tracheen des Zentralzylinders.

Beim apoplastischen Transport diffundiert das Wasser zunächst in den Zellwänden, also im Apoplasten in Richtung Endodermis. Dort versperrt aber der wasserundurchlässige CASPARYsche Streifen den Weg. Daher muss das Wasser zunächst in den Protoplasten der Endodermiszellen, bevor es wie beim symplastischen Transport in die Leitgefäße des Zentralzylinders gelangt.

Ionenaufnahme

Zusammen mit der Wasseraufnahme kommt es auch zur Aufnahme von Ionen in die Wurzel. Diese sind im Wasser gelöst und werden über Ionenaustauschprozesse von der Pflanze gewonnen. Das heißt, die Pflanze gibt z.B. ein Proton H+ ab und nimmt im Gegenzug ein Kaliumion K+ auf. Anionen wie z.B. Phosphat PO43- werden im Austausch mit Hydrogencarbonat-Ionen HCO3- aufgenommen.

Die Ionen werden unter Energieverbrauch, also ATP-Verbrauch, in die Protoplasten aufgenommen und dann durch die Protoplasten der Wurzelrindenzellen bis zur Endodermis transportiert. Die Abgabe in den Zentralzylinder erfolgt wiederum aktiv unter Energieverbrauch.

Zusammenfassung

Du hast in diesem Video gesehen, wie der Wassertransport innerhalb der Pflanze funktioniert. Wenn du mal wieder eine Pflanze mit herabhängenden Blättern siehst und diese dann gießt, weißt du jetzt auch was dann geschieht: Über die Wurzel wird dass Wasser aufgenommen und gelangt dann in die Leitgefäße des Sprosses, das Xylem, und weiter in die Blätter. Dort gelangt es durch die Spaltöffnungen in die Luft. Dieser Verdunstungsvorgang heißt Transpiration.

In der Wurzel gibt es zwei Möglichkeiten des Wassertransports: Beim symplastischen Transport gelangt das Wasser osmotisch über die Protoplasten der Wurzelrindenzellen bis zur Endodermis; beim apoplastischen Transport diffundiert das Wasser zunächst in den Zellwänden und wird erst von den Protoplasten der Endodermis aufgenommen. Die Aufnahme von Ionen erfolgt ebenfalls über die Wurzel. Tschüss und bis zum nächsten Mal!