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Kompaktlexikon der Biologie: Transpiration

Transpiration, bei Pflanzen Bez. für die aufgrund von Diffusion erfolgende Abgabe von Wasserdampf an die Umgebung, die im Unterschied zur Evaporation überwiegend über die Spaltöffnungen (stomatäre T.) und in geringem Umfang über die Cuticula (cuticuläre T.) erfolgt und durch deren Öffnungszustand bzw. Struktur kontrolliert werden kann (Spaltöffnungsbewegungen). Die T. ist für Pflanzen nicht nur ein am Standort in Kauf zu nehmender Nachteil, der unter Umständen zum wachstumsbegrenzenden Faktor werden kann, sondern bietet Blättern und Spross auch Schutz vor Überhitzung (Verdunstungskälte).

Bei höheren Pflanzen erfolgt die T. vor allem als Dampfabgabe in die Interzellularen der Blätter, wobei die Transpirationsrate vom Unterschied des Wasserpotenzials bzw. Dampfdrucks (Wasserdampfkonzentration) im Blattinnern und der Atmosphäre und der Summe der Diffusionswiderstände abhängt. In Analogie zum Elektronenfluss in einem Stromkreis führen der Stomatawiderstand (rs) und der Grenzschichtwiderstand (rb; Grenzschicht) zu mehr oder weniger großen Transpirationsströmen. Die Transpirationsrate E lässt sich somit wie folgt beschreiben:



Die treibende Kraft der T. ist das niedrige Wasserpotenzial der nicht wasserdampfgesättigten Luft, wobei die Pflanze zwischen dem hohen Wasserpotenzial des Bodens und dem niedrigen Wasserpotenzial der Luft „eingespannt“ ist. Das vorhandene Potenzialgefälle, d.h. der Unterschied in der Wasserkonzentration innen (ci) und außen (ca), erzeugt somit einen Transpirationsstrom ohne dabei eigene Energie aufzuwenden. Mit ihm werden nicht nur die oberirdischen Pflanzenteile über das Xylem mit Wasser versorgt, sondern durch ihn gelangen auch Nährstoffe aus dem Boden in die Pflanzen hinein. Faktoren, die dieses Potenzialgefälle steigern, führen zu einer Steigerung der T. Temperaturerhöhungen vermindern z.B. bei gleichbleibender absoluter Luftfeuchtigkeit den Wasserdampfdruck in der Luft und erhöhen somit die T. Eine Steigerung erfolgt ebenso bei Wind, da es zu Veränderungen von rb kommt. In derselben Weise beeinflussen Faktoren, die das Öffnen und Schließen der Stomata kontrollieren, die T. Die durch T. abgegebene Wassermenge kann bei höheren Pflanzen in Abhängigkeit von der Oberfläche der Blätter, die als Hauptorgane der T. fungieren, beträchtlich sein. Eine Birke kann an einem Sonnentag bis zu 70 l, an heißen, trockenen Tagen sogar bis zu 400 l Wasser verdunsten. Dabei kommt es i.d.R. zu einem typischen Tagesgang, bei dem die T. morgens aufgrund der lichtinduzierten Öffnung der Spaltöffnungen und vormittags bedingt durch die Erwärmung der Blattoberfläche zunimmt. Mittags fällt die T. dann meist wieder ab (Stomaschluss) und kommt bis zum Abend dann zum Erliegen. Kommt die T. aufgrund von hoher Luftfeuchtigkeit zum Erliegen, wird der Wasserstrom innerhalb der Pflanze durch Guttation aufrecht erhalten. (Dürrestress, Welken)



Transpiration: Übersicht über die beim Gasaustausch eines Blatts bestehenden Diffusionswiderstände. Der Austausch von O2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht berücksichtigt. rs stomatärer Widerstand, rc cuticulärer Widerstand, ra Grenzschichtwiderstand, rm Mesophyllwiderstand (nur bei O2)

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Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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