Einführung zum Wasserhaushalt

Man kann sich die Pflanze als ein zwischen Boden und Luft eingespanntes Fließsystem vorstellen, welches bezüglich der Wasserbewegung durch den Begriff Soil-Plant-Air Continuum gut charakterisiert wird: "Unten" konkurrieren Wurzelsystem und Boden um das Haftwasser, welches nach Aufnahme in spezialisierten Transportgeweben hauptsächlich zu den Blättern transportiert wird und hier durch Spaltöffnungsapparate kontrolliert an die Atmosphäre "verloren" geht. Der "Motor" für diesen sog. Transpirationsstrom ist die wasserdampfdruckungesättigte Luft. Alle Lebensvorgänge der Pflanze sind direkt und indirekt von der Aufrechterhaltung dieses Wasserstromes abhängig: Wasser als Transport- und Reaktionsmedium, Wasser als "hydrostatisches Skelett", Wasser zur Kühlung, etc.

Um den "Wasserzustand" biologischer Systeme quantitativ beschreiben zu können, wurde der Begriff des sog. Wasserpotentials eingeführt. Dieses besitzt die Dimension eines Druckes in MPa (=106 bar) und entspricht der Arbeitsfähigkeit (freie Enthalpie) des betrachteten Systems. Wichtig ist die Tatsache, dass ein Wasserfluss nur in Richtung eines Ortes mit niederen Wasserpotentials, d.h. negativerem Wert erfolgt. Entsprechend unseres Soil-Plant-Air Continuum besitzt im Normalfall der Boden das positivste, die Pflanze ein zunehmend negatives, und die Luft das negativste Wasserpotential.

Der Weg des Wassers durch die Pflanze

1.) Kurzstreckentransport

Dieser entspricht einer Wasserverschiebung im zellulären Bereich auf der Grundlage eines Gradienten im osmotischen Potential. Dieser Teil des Wasserpotentials wird durch Konzentration gelöster Zellinhaltsstoffe wie Zucker und organische Säuren bedingt.


2.) Ferntransport

Die anatomische Anpassung an den Ferntransport ist durch die Ausbildung eines speziellen Transportgewebes, dem sog. Xylem gegeben. Hier findet in der Regel keine Wasserverschiebung auf osmotischem Wege statt, sondern eine Wasserleitung im Transpirationsstrom. Letztlich verästelt sich das Gefäßsystem in den Blättern, in denen die Wasserleitung wieder in eine Wasserverschiebung übergeht.


3.) Wasserabgabe

Das Wasserdampfsättigungsdefizit der Luft ist Motor des Transpirationsstromes. Von besonderer Bedeutung ist die Regulierbarkeit dieses Vorganges durch die Spaltöffnungsapparate der Blätter: Durch die aktive Steuerung der Spaltöffnungsweite ist die Pflanze imstande gemäß ihres Wasserzustandes zu wirtschaften. Die besondere Bedeutung des Wasserhaushaltes zeigt sich in der Evoluierung verschiedener Konstitutionstypen (Sukkulente, C4-Pflanzen, Rutensträucher etc.) bezüglich des "Umgangs" mit dem Element.

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