Wasserdampfabgabe und CO2-Aufnahme von Efeupflanzen unter Wasserstress

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Ich denke mal, es handelt sich bei beiden Diagrammen um dieselbe Pflanze. Im ersten sieht man, dass die CO2 Austauschrate bei Wässerung größer ist. Im zweiten zeigt sich, dass die Spaltöffnungen vom Wasserangebot und der CO2 Konzentration im Mesemchym abhängen. Mit anderen Worten: Bei Wassernot schließt die Pflanze ihre Spaltöffnungen und reduziert damit den Gasaustausch (und Wasserverlust). Die Pflanze umgeht das Problem nicht wirklich. Sie reduziert letztlich ihre Photosyntheseleistung, wenn das Wasser knapp wird (nicht wg. Wassermangel für die Photos, sondern wegen CO2 Mangel), da sie die Spaltöffnungen schließen muss.

Je weniger Wasser, desto kleiner die Spaltöffnungen, desto geringer die CO2-Aufnahme

Stomata (Spaltöffnungen) sind extrem wichtig für Pflanzen, da sie darüber den Gasaustausch mit der Luft regulieren.

  • Sauerstoff und Wasserstoff werden darüber an die Umgebung abgegeben

  • Der Wasserstoff entsteht bei der Photolyse des Wassers (Wasserspaltung): 2 H2O -> 2H+ + 02 (Das Wasser wird zuvor i.d.R. über die Wurzeln aufgenommen)

Wenn nun zu wenig bzw. kein Wasser mehr vorhanden ist (z.B. Trockenperiode/ nicht gießen), kann die Pflanze auch kein Wasser mehr aufnehmen und würde zusätzlich durch die Transpiration noch mehr Wasser (in Form von H+ über die Stomata) verlieren

  • die Folge wäre, dass die Pflanze austrocknet!

Damit das nicht passiert, werden viele der Stomata verschlossen, um das noch vorhandene Wasser im Zellinnern zu halten (Schutz vor Austrocknung)

  • die Pflanze kann also kein bzw. kaum Wasser in Form von H+ mehr durch Transpiration verlieren

Da die Stomata nun weitgehend verschossen sind, kann darüber auch kein bzw. nur reduziert CO2 aufgenommen werden

  • CO2 wird in der Pflanze zu Glucose umgewandelt und ist daher für den Aufbau von Zellstrukturen und zur Energiegewinnung essentiell wichtig

Problem ist also, dass die Pflanze sich zwar (für eine bestimmte Zeit) vor Austrocknung schützen kann, jedoch dadurch geringere Stoffwechselaktivität betreiben kann. (Deswegen sterben Pflanzen auch durch zu lange Trockenphasen, da sie entweder austrocknen oder "verhungern")

In Abb. 57.3 ist dieser Konflikt dargestellt: Wenn die Pflanze nicht gegossen wird, also unter H2O-Mangel leidet, sinkt die relative CO2-Austauschrate, CO2 wird also weniger aus der Umgebung aufgenommen. (da die Stomata fast geschlossen sind)

  • Die Abbhängigkeit der CO2-Austauschrate (y) von der CO2-Konzentration im Schwammparenchym (x) soll lediglich verdeutlichen, dass wenn weniger CO2 aufgenommen wird, die CO2-Konzentration in der Pflanze abnimmt oder umgekehrt: je höher die CO2-Konzentration, desto höher muss die Austauschrate sein/ desto mehr CO2 muss aufgenommen werden.

Abb. 57.4 zeigt die Spaltöffnungsbreite in Abbhängigkeit von der CO2-Konzentration im Schwammparenchym

  • im Grunde bedeutet das nichts anderes, als bereits erwähnt: Je stärker der Wassermangel, desto stärker werden die Stomata geschlossen / desto kleiner die Öffnungsbreite der Stomata.

  • Bei ausreichender Bewässerung der Efeupflanzen nimmt die relative Spaltöffnungsweite mit der CO2-Konzentration im Zellinnern ab (grob gesagt: je mehr CO2 vorhanden ist, (desto weniger muss aufgenommen werden), desto kleiner kann die Spatöffnungweite sein)

  • Bei Wassermangel der Efeupflanzen nimmt die Spaltöffnungsweite allerdings mit steigender CO2-Konzentration minimal zu, was ich mir nicht so recht erklären kann.

Was sind den die Fragen? Das Diagramm für die Spaltöffnungsweite dürfte relativ unwichtig sein, das "relativ" bezieht sich vll auf die Standartweite. Die relative Austauschrate bezieht sich evt. ebenfalls auf die Standartaustauschrate.

1) Erläutern Sie, welche Probleme sich für die Pflanze aus der FUnktion der Stomata, gleichzeitig Wasserdampf abzugeben und CO2 aufnehmen zu müssen, ergeben (Abbildung 57.3)

2) Inwiefern löst die Efeupflanze die Probleme über die Regulation der Spaltöffnungsweite? Vergleichen Sie die MEsswerte der unterschiedlich mit Wasser versorgten Pflanzen in Hinblick auf die Spaltöffnungsweite in Abhängigkeit von dem CO2-Angebot (Abbildung 57.4).

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