Ferntransport von Wasser und anorganischen Ionen

Zusammenfassung

Bedingt durch ihr Leben am Land, d. h. an Luft mit einem normalerweise stark negativen Wasserpotenzial, verliert die Pflanze im Sprossbereich beständig Wasser durch Transpiration. Diesem Problem wurde im Verlauf der Evolution durch die Entwicklung eines Transportsystems für Wasser im Xylem begegnet, das gleichzeitig auch für den Ferntransport von anorganischen Ionen aus der Wurzel Verwendung findet. In diesem Kapitel betrachten wir die anatomischen, physikalischen und physiologischen Prinzipien, die diesem Transportsystem zugrunde liegen. Wasser und Ionen werden durch das ausgedehnte Feinwurzelsystem aus der Bodenlösung zunächst in den Apoplasten aufgenommen, an der Endodermisbarriere in den Symplasten der Wurzel überführt und von dort in die Tracheen und Tracheiden im Xylem der Leitbündel weitergeleitet. Die Kohäsionstheorie besagt, dass in den Kapillaren des Xylems ununterbrochene, unter negativem Druck stehende Wasserfäden vom Transpirationssog zu den Blättern gezogen werden.Als Triebkraft für diesen Transportprozess wird demnach die Verdunstung von Wasser in den Atemhöhlen des Blattes und die Abgabe von Wasserdampf an die Atmosphäre ausgenützt. Diese Theorie ist zwar nicht unumstritten, wird aber durch die meisten experimentellen Befunde gestützt. Vielfältige Messungen haben gezeigt, dass sowohl die Beweglichkeit und Zerreißfestigkeit des Wassers in den Gefäßen als auch die strukturellen Eigenschaften der Gefäße hinreichend sind, um den Wassertransport in die Krone hoher Bäume (bis 120 m) zu erklären. In krautigen Pflanzen oder Bäumen des tropischen Regenwalds ist darüber hinaus auch osmotisch angetriebener Xylemtransport nachweisbar, der in Erscheinung tritt, wenn die Transpiration durch hohe Luftfeuchte zum Erliegen kommt. In Sonderfällen können auch organische Substanzen im Xylem transportiert werden, z. B. Stickstoffverbindungen aus den N2-fixierenden Wurzelknöllchen der Fabaceen.