PFLANZENTRANSPIRATION: PROZESS, FAKTOREN UND BEDEUTUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Transpiration von Pflanzen und Überresten von Pflanzenorganismen ist der Prozess des Wasserverlusts in gasförmiger Form, der durch die Stomata erfolgt, bei denen es sich um spezialisierte Strukturen handelt, die sich in den Blattspreiten befinden.

Schweiß ist mit verschiedenen physiologischen Prozessen in Pflanzen verbunden, die kontinuierlich Wasser aufnehmen und verlieren. Durch diesen homöostatischen Mechanismus tritt der größte Teil der Verdunstung von Wasser auf, da das für Photosyntheseprozesse notwendige atmosphärische Kohlendioxid absorbiert wird.

Die Stomata von Zebrina spp. (Quelle: AioftheStorm über Wikimedia Commons)

Im Durchschnitt kann ein Blatt an einem heißen, trockenen und sonnigen Tag bis zu 100% seines Wassergehalts mit der Umwelt austauschen. Ebenso erlauben die Berechnungen einiger Autoren die Abschätzung, dass eine Pflanze während des Lebens durch Schweiß durch die Blätter eine Masse verlieren kann, die dem 100-fachen ihres Frischgewichts entspricht.

Viele Pflanzenphysiologen und Ökophysiologen widmen sich der "Messung" der Transpirationsrate von Pflanzen, da dies ihnen Informationen über ihren physiologischen Zustand und sogar über einige der Umweltbedingungen geben kann, denen Pflanzen kontinuierlich ausgesetzt sind.

Wo und warum tritt Schweiß auf?

Schweiß ist definiert als der Verlust von Wasser in Form von Dampf und ist ein Prozess, der hauptsächlich durch die Blätter stattfindet, obwohl er auch, jedoch in viel geringerem Maße, durch kleine „Öffnungen“ (Linsen) in der Rinde auftreten kann der Stängel und Zweige.

Es tritt aufgrund des Vorhandenseins eines Dampfdruckgradienten zwischen der Blattoberfläche und der Luft auf, so dass davon ausgegangen wird, dass es aufgrund eines Anstiegs des inneren Wasserdampfdrucks in den Blättern auftritt.

Auf diese Weise wird es größer als der Dampf, der die Blattspreite umgibt, was dazu führen kann, dass sie von der stärker konzentrierten Zone in die weniger konzentrierte Zone diffundiert.

Stomata

Stomata in der Lilienepidermis. Viascos

Dieser Prozess ist aufgrund der Existenz von Strukturen möglich, die die Kontinuität der Blattoberfläche (Epidermis) "unterbrechen" und als Stomata bekannt sind.

Die Stomata ermöglichen die „kontrollierte“ Freisetzung von Wasserdampf aus den Blättern, wodurch eine Verdunstung durch direkte Diffusion aus dem Epidermisgewebe vermieden wird, die passiv und ohne jegliche Kontrolle erfolgt.

Ein Stoma besteht aus zwei "Schutz" -Zellen, die wie eine "Wurst" oder eine "Niere" geformt sind und eine porenförmige Struktur bilden, deren Schließen oder Öffnen durch verschiedene hormonelle und umweltbedingte Reize gesteuert wird:

- Man kann sagen, dass unter dunklen Bedingungen, mit internem Wassermangel und bei extremen Temperaturen die Stomata geschlossen bleiben und "versuchen", große Wasserverluste durch Schweiß zu vermeiden.

- Das Vorhandensein von Sonnenlicht, die reichliche Verfügbarkeit von Wasser (außen und innen) und eine "optimale" Temperatur fördern die Öffnung des Stomatums und erhöhen die transpiratorischen Raten.

Wenn sich die Guarzellen mit Wasser füllen, werden sie prall und die stomatale Pore öffnet sich. Dies ist das Gegenteil von dem, was passiert, wenn nicht genügend Wasser vorhanden ist, wenn die Stomata geschlossen bleiben.

Schweißprozess

Schema des Transpirationsprozesses in einer Pflanze (Quelle: Laurel Jules über Wikimedia Commons)

Nachdem das Konzept der Stomata geklärt wurde, läuft der Schweißprozess wie folgt ab:

1- Das im Xylem von Gefäßpflanzen transportierte Wasser diffundiert in Richtung des Blattgewebes, insbesondere in Richtung der Mesophyllzellen.

2- Das Wasser kann durch hohe Temperaturen und Sonneneinstrahlung verdunsten. Der so erzeugte Wasserdampf verbleibt in charakteristischen Lufträumen des Mesophylls (er ist „konzentriert“).

3- Dieser Wasserdampf bewegt sich durch Diffusion in die Luft, wenn sich die Stomata öffnen, entweder als Reaktion auf etwas Phytohormon (eine Substanz, die das Pflanzenwachstum reguliert), eine Umweltbedingung usw.

Das Öffnen des Stomas impliziert einen Austausch von Wasserdampf von der Pflanze in die Atmosphäre, ermöglicht aber gleichzeitig die Diffusion von Kohlendioxid aus der Luft in das Blattgewebe, ein Prozess, der hauptsächlich aufgrund eines Konzentrationsgradienten auftritt.

Faktoren, die den Schweiß beeinflussen

Es gibt mehrere Faktoren, die die Transpiration beeinflussen, obwohl ihre Bedeutung relativ zum betrachteten Pflanzentyp ist.

Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Transpirationsrate (Quelle: DGmann)

Externe Faktoren

Unter Umweltgesichtspunkten hängt der Schweiß erheblich von der Sonneneinstrahlung und -temperatur sowie von der Verfügbarkeit von Wasser im Boden, dem Defizit an Luftdampfdruck, Windgeschwindigkeit usw. ab.

Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Transpirationsrate (Quelle: DGmann)

Bei einigen Pflanzen ist die Konzentration von externem Kohlendioxid (CO2) auch ein Schlüsselelement bei der Regulierung des Schweißes (stomatale Öffnung). Einige Texte weisen darauf hin, dass die Schutzzellen das Öffnen der stomatalen Poren ermöglichen, wenn der interne CO2-Gehalt erheblich abnimmt, um den Eintritt des Gases zu erleichtern.

Einfluss der Temperatur auf die Transpirationsrate (Quelle: DGmann)

Interne Faktoren

Im anatomischen Kontext variieren die transpiratorischen Raten stark in Abhängigkeit von den äußeren Eigenschaften der Blattoberfläche (sowie der Blattoberfläche). In den meisten Gefäßpflanzen sind die Blätter normalerweise mit "wachsartigen Schichten" bedeckt, die zusammen als Nagelhaut bekannt sind.

Einfluss der Blattfläche auf die Transpirationsrate (Quelle: DGmann via Wikimedia Commons)

Die Nagelhaut ist eine stark hydrophobe Struktur (die Wasser abweist), so dass sie das Schwitzen durch einfaches Verdampfen vom Blattparenchym zur Oberfläche verhindert und somit eine vollständige Austrocknung der Blattgewebezellen verhindert.

Das Vorhandensein oder Fehlen einer "effizienten" Nagelhaut in der Wasserdampfretention bedingt die transpiratorischen Raten einer Gefäßpflanze. Darüber hinaus kann das Wasseraufnahmevermögen der Wurzeln auch ein Konditionierungsfaktor für das Schwitzen sein.

Abscisinsäure (ABA) ist ein schweißbedingtes Phytohormon: Es fördert den stomatalen Verschluss, indem es einige der Enzyme hemmt, die erforderlich sind, damit Wasser in die Schutzzellen der Stomata eindringt, und deren Öffnung verhindert.

Normalerweise handelt es sich um eine Substanz, die hergestellt wird, um der Pflanze mitzuteilen, dass Wassermangel im Wurzelgewebe vorliegt.

Bedeutung

Thermische Homöostase

Wasser ist eine der wichtigsten natürlichen Ressourcen für alle lebenden Organismen, daher sind Pflanzen keine Ausnahme. Daher sind alle Prozesse, die mit dem Wasseraustausch zwischen einer Pflanze und der sie umgebenden Umgebung zu tun haben, für ihr Überleben von größter Bedeutung.

Unter dem Gesichtspunkt der thermischen Homöostase ist Schweiß wesentlich, um die durch Sonnenstrahlung erzeugte Wärme abzuleiten. Diese Dissipation erfolgt aufgrund der Tatsache, dass die Wassermoleküle, die in Form von Wasserdampf in die Atmosphäre entweichen, eine große Energiemenge haben, die die Bindungen aufbricht, die sie in flüssiger Form "zurückhalten".

Das Entweichen der Wassermoleküle „hinterlässt“ eine Masse von Molekülen, die weniger Energie hat als die zerstreuten, was die Kühlung des verbleibenden „Wasserkörpers“ und damit der gesamten Pflanze fördert.

Wassertransport durch hydrostatischen Unterdruck

Wenn die Transpirationsraten in den Blättern sehr hoch sind, steigt die Wassersäule im Xylem, die Teil des Gefäßsystems vieler Pflanzen ist, schnell aus den Wurzeln auf und fördert die Wurzelaufnahme von Wasser und anderen Verbindungen und Nährstoffen in den Blättern Fußboden.

Auf diese Weise gelangt Wasser dank des negativen hydrostatischen Drucks, den die Blätter während der Transpiration ausüben, vom Boden in die Atmosphäre innerhalb der Pflanzen. Dies geschieht dank der kohäsiven Eigenschaften des Wassers, das durchgehend hohe Spannungen aufrechterhält Länge der Wassersäule im Xylem.

Mit anderen Worten, die Verdunstung von Wasser und seine Freisetzung durch Transpiration liefert den größten Teil der Energie, die für die Aufwärtsbewegung von Wasser erforderlich ist, dank des Vorhandenseins eines Wasserpotentialgradienten zwischen den Blattspreiten und der Atmosphäre.

Photosynthese

Da es beim Schwitzen nicht nur um den Verlust von Wasser in Form von Dampf geht, sondern auch um den Eintritt von Kohlendioxid in das Blattgewebe, ist dieser Prozess auch für die Photosynthese von größter Bedeutung, da CO2 essentiell ist zur Synthese von Lebensmitteln.

Verweise

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