Abiotischer Umweltfaktor: Wasser & Anpassungen von Pflanzen

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Wasseraufnahme Die Aufnahme von Wasser erfolgt bei Landpflanzen über das Wurzelsystem. Dabei diffundiert das Wasser passiv entlang eines Konzentrationsgefälles aus dem Boden in die äußeren Zellen der Wurzeln, der Rhizodermis. Möglich ist dies, weil der Wassergehalt in den Zellen geringer ist als in den angrenzenden Bodenschichten, es entsteht eine höhere osmotische Konzentration an gelösten Stoffen. Das Plasmalemma ist semipermeable für Wasser. Das aufgenommene Wasser diffundiert über die Zellwände bis hin zur Endodermis. Sobald das Wasser die Endodermis passiert hat, befindet es sich im Leitgewebe, auch Zentralzylinder genannt. Dieses besteht wiederum aus Zellen, in denen Flüssigkeiten strömt und daher Leitbündel genannt werden, die sich durch den gesamten Pflanzenkörper bis zu den Laubblättern ziehen.

Der Aufbau der Wurzeln lässt sich in verschiedene Schichten unterscheiden:

Wasserabgabe An einem heißen und trockenen Sommertag verdunstet ein frei stehender Baum bis zu 400l Wasser über die Blattflächen. Die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid und die Abgabe von Wasserdampf erfolgen dabei über spezielle Öffnungen in der Blattepidermis: die Spaltöffnungen oder Stomata. Diese Wasserabgabe wird als Transpiration bezeichnet. Da an trockenen Tagen der Wassergehalt der Luft niedriger ist als in den Blattzellen, verlieren diese infolge der Transpiration stetig Wasser. In den Zellen herrscht ein Unterdruck, der dazu führt, dass Wasser aus dem umgebenden Gewebe austritt. So entsteht ein Transpirationssog, der kontinuierlich die Wassersäule von den Wurzeln bis in die Blätter transportiert. An warmen Tagen geschieht das mit Geschwindigkeiten von bis zu 60 Metern pro Stunde. Transpiration gewährleistet den Wasserstrom, der die Nährsalze transportiert. Die Transpiration von Wasser über die Blattoberflächen ist also die treibende Kraft für den Wassertransport. Sie richtet sich nach Temperatur, Lichtintensität, Luftbewegungen, Kohlenstoffdioxid- und Wassergehalt der Luft, aber auch nach dem Zelldruck (Turgor).

Verdunstungsschutz: Blätter sind von einer für Wasser weitgehend undurchlässigen wachsartigen Cuticula überzogen. Diese Schutzhaut ist, meist nur auf der Unterseite, von zahlreichen Spaltöffnungen, auch Stomata genannt, unterbrochen. Sie stellen die Verbindung des interzellularen Gasraums im Blattgewebe mit der Außenluft her. Da die Spaltöffnungen verschließbar sind, besteht eine Möglichkeit, bei Wassermangel die Transpiration einzuschränken, allerdings auf Kosten der Kohlenstoffdioxidaufnahme.

Die Pflanze im Hintergrund ist ein Baumart aus der Gattung der Ficus - Gewächse (Feigenbäume), die sogenannte Brettwurzeln ausbilden. Sie verleihen den Baumriesen eine gute Standhaftigkeit auf den Böden der tropischen Klimate.

Faktoren, die das Wasserpotentialgefälle zwischen Pflanze und Luft erhöhen: - Temperaturerhöhung der Luft - Temperaturerhöhung der Laubblätter - hoher Wassergehalt der Pflanze - Wind

Klicke auf die interaktiven Symbole, um etwas über die Wasseraufnahme und -abgabe von Pflanzen zu erfahren. Beginne bei den Wurzeln des Baumes!

Diese Pflanze ist tot?! Wohl zu lange nicht gegossen... Bei der unechten Rose von Jericho handelt es sich um Moosfarngewächse, die sich entfalten und ergrünen, sobald man sie in Wasser legt. Nimmt man die Pflanzen wieder aus dem Wasser und bewahrt sie trocken auf, so entsteht erneut der Überdauerungszustand. Tritt Wassermangel auf, trocknet das Gewebe zu einem gewissen Grad aus. Dabei schrumpft das Zellplasma, die Stoffwechselaktivität wird eingeschränkt. Die Pflanze stirbt jedoch nicht ab. Wasser dient hier als Quellmittel.

Im Stoffwechsel von Pflanzen ist Wasser sowohl Reaktionspartner als auch Lösungsmittel für biochemische Prozesse (siehe Fotosynthese und Zellatmung).

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Pflanzen sind ortsgebunden und daher nicht in der Lage, ihren Aufenthaltsort zu verlassen und aktiv Wasserquellen aufzusuchen. Sie sind an die Verfügbarkeit von Wasser am Standort angewiesen, was sich in verschiedenen Anpassungen widerspiegelt.

Rotbuche (Fagus sylvatica) - gehört zu den Mesophyten - wächst in gemäßigten Klimazonen - bevorzugt mäßig feuchte Standorte

Sumpfdotterblume (Calthra palustris) - gehört zu den Hygrophyten - wächst auf feuchten Böden, in Sümpfen und Uferzonen

Oleander (Nerium oleander) - gehört zu den Xerophyten - wächst an Standorten mit starker Sonneneinstrahlung und hohem Wassermangel

Angepasstheiten von Pflanzen an die Verfügbarkeit von Wasser

Aufgabenstellung:1. Sieh dir das Video an und pausiere nach Bedarf. 2. Überprüfe deine Beschreibung der Blattquerschnitte der hygrophyten und xerophyten Pflanze mit den Inhalten, die im Video präsentiert werden.3. Ergänze jeweils Anpassungstrategien der Hygrophyten und Xerophyten an die verschiedenen Umweltbedingungen in Bezug auf die Wasserverfügbarkeit.

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Zusatzaufgabe 1:

Recherchiere im Internet nach weiteren Beispielen für hygrophyte, xerophyte und mesophyte Pflanzen. Notiere die Beispiele.

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Zusatzaufgabe 2:

Erläutere folgende Aussage: "Xerophyten sind Pflanzen zwischen Hunger und Durst."

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