Warum brauchen Pflanzen Wasser?

Was haben Sie getan, als Sie nach Ihrer Rückkehr aus dem Urlaub Ihre Zimmerpflanze mit den verwelkten Blättern gefunden haben? Du hast es gegossen! Und das nicht überall: ebenerdig. Und dort waren die Blätter auf wundersame Weise nach ein paar Stunden wieder fest und voller Wasser. Wie ermöglicht dieses Wasser, das sich auf der Ebene der Wurzeln befindet, der Pflanze, sich gesund zu halten, und dies bis zum Ende ihrer Blätter?

Pflanzen verbrauchen viel Wasser, bis zu mehreren zehn oder sogar hundert Litern pro Tag in einem großen Baum wie beispielsweise Eiche.

Erstens ist Wasser wichtig, damit die Pflanze Kohlendioxid (CO) abfangen kann2) um es in den Sauerstoff umzuwandeln, den wir atmen: Dies nennt man Photosynthese. Andererseits enthält dieses Wasser gelöste mineralische Elemente (Stickstoff, Phosphor, Kalium, die in Bodennähe absorbiert werden), die für das reibungslose Funktionieren des Blattes wesentlich sind.

Dieses Wasser macht jedoch nur einen fast vernachlässigbaren Teil von allem aus, was von der Pflanze aufgenommen wird. Mehr als 98% des Wassers verdunstet in den Blättern, um die Temperatur der Pflanze zu kühlen: Wir sprechen von Transpiration. Die Hauptaufgabe des Schweißes besteht darin, die Temperatur zu regulieren, um das Grillen der Pflanze zu verhindern (da Schweiß die Regulierung der Körperwärme beim Menschen unterstützt). Somit fließt fast das gesamte aus dem Boden entnommene Wasser nur durch die Pflanze, bevor es in die Atmosphäre verdunstet.

Dürre ist Stress (Synchrotron SOLEIL).

Wir verstehen dann, warum die Pflanze so viel Wasser benötigt, aber es bleibt eine Frage: Wie schafft es das Wasser, zu den Blättern der Baumwipfel aufzusteigen?

Es ist die Hitze der Sonne, die das flüssige Wasser, das die Blätter erreicht, in Wasserdampf umwandelt. Je stärker die Lichtintensität ist, desto mehr transpiriert das Blatt und benötigt daher Wasser aus dem Boden.

Sehr schematisch kann die Pflanze als Rohr (Xylem genannt) beschrieben werden. Es ist in der Tat ein Satz sehr kleiner Röhren, die aneinandergereiht sind und den Saft von den Wurzeln zu den Blättern tragen. Für einen Klee ist es ziemlich einfach, aber für einen über 100 Meter hohen Mammutbaum, wie geht das? Wasser wird buchstäblich nach oben gesaugt, als würde man mit einem Strohhalm Wasser aus einem Glas saugen. Es klettert so zu den Blättern der Spitzen der größten Bäume. Im Gegensatz zur Durchblutung beim Menschen (bei der das Herz diese Funktion ausübt) ist keine Pumpe erforderlich.

Redwoods in den Vereinigten Staaten: Sie können ihre immense Größe sehen, indem Sie sie mit der von Autos vergleichen.
Acroterion / Wikimedia, CC BY

Bei zu starker Verdunstung (bei starker Hitze und starker Trockenheit) muss die Pflanze vermeiden, zu dehydriert zu werden, und reguliert so den Wasserverlust aus den Blättern. Die Transpiration wird durch die Stomata reguliert: kleine Löcher auf der Oberfläche der Blätter. Sie können sich je nach Wetterbedingungen öffnen und schließen. Wenn die Trockenheit der Luft und / oder des Bodens zu groß wird, kann die Pflanze ihre Transpiration vollständig stoppen, indem sie ihre Stomata schließt, was zu Blattsterblichkeit führen kann, wenn die Hitze zu lange anhält. Aus diesem Grund haben einige Bäume in Zeiten der Dürre auch im Juli einen herbstlichen Farbton, weil sie sich schützen, indem sie ihre Blätter opfern.

Blasen und alles wird blockiert

Zu viel Verdunstung kann die Pflanze in Lebensgefahr bringen. Der Saft wird durch die Einwirkung von Schweiß in den Blättern nach oben gezogen. Wenn der Sog zu groß wird, kann das Aufsteigen des Safts durch das Eindringen von Luftblasen in die Gefäße gestört und sogar verhindert werden, ein Phänomen, das als Embolie bezeichnet wird. Die Luft ersetzt den Saft und dringt in das ihn führende Element ein. Letzterer kann kein Wasser mehr transportieren. Embolien treten während Episoden intensiver und / oder längerer Dürreperioden auf und können zum Absterben von Pflanzen führen.

Natürlich wird der Wassertransport nicht nur auf der Ebene der Stomata reguliert. Alle “Rohrleitungen” der Pflanze sind beteiligt, um die Ausbreitung der Embolie zu verhindern. Wasser kann von jeder Wurzel zu jedem Blatt fließen. Ebenso können die Gefäße mehr oder weniger eng sein, was es auch ermöglicht, die Folgen einer möglichen Embolie zu begrenzen. Die unterschiedlichen Anpassungen (Stomata, Gefäße) ermöglichen es, die Verbreitung von Arten auf globaler Ebene zu verstehen: Arten aus Trockengebieten sind resistenter gegen Embolien als solche aus gemäßigten und tropischen Arten. Wir verstehen auch, warum manche Pflanzen im Sommer mehr Wasser benötigen als andere!


Dieser Artikel wurde mit Hilfe von Alix Boher-Sanchez, M1-Student für Wissenschaftsmediation an der Universität Bordeaux Montaigne, und Bastien Castagneyrol, Forscher bei INRAE, verfasst.


Diane Rottner, CC BY-NC-ND

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