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Lexikon der Biologie: Verdunstung

Verdunstung, allgemein der langsame Übergang einer Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand bei Temperaturen unterhalb der Siedetemperatur (Siedepunkt). Die Verdunstung ist temperaturabhängig und nimmt mit steigender Temperatur zu. Für die Biosphäre (Energieflußdiagramm) und das Klima der Erde ist hierbei der Übergang von Wasser in Wasserdampf von großer Bedeutung (Atmosphäre, Hydratur, Wasserpotential). Die bei dieser Wasserverdunstung – sie bestimmt in der Natur die Luft-Feuchtigkeit – verbrauchte Wärmeenergie (Verdunstungswärme; Wärme) ist sehr hoch (2442 kJ/kg H2O bei 25 °C) und führt zur starken Abkühlung des Wassers oder der benetzten Oberflächen (Benetzbarkeit, Interzeption). Diese Verdunstungskälte kann bis zu einem Drittel des gesamten Wärmeumsatzes ausmachen. Sowohl freie Wasserflächen (Gewässer) wie feuchter Boden und die Pflanzendecke (Vegetation) verdunsten Wasser. Bei Pflanzen spricht man dabei von Evaporation, wenn die Wasserdampfabgabe unkontrolliert erfolgt (z.B. bei den Thallophyten), und von Transpiration bei kontrollierter Abgabe durch die Spaltöffnungen. Die Gesamtmenge der Transpiration durch Pflanzen und der Evaporation von Boden und Wasserfläche in einem Pflanzenbestand nennt man Evapotranspiration. Dabei ist die Rate in Wäldern (Wald) wesentlich höher als in Grasfluren oder der Heide. Bei Tieren und beim Menschen findet Wasserverdunstung bei der Atmung und Sekretion von Schweiß (schwitzen) statt. Die Organismen haben verschiedene morphologische und physiologische Anpassungen entwickelt, die dazu dienen, eine zu starke Abgabe von Wasserdampf zu vermeiden. Verdunstungsschutz: Bei den Kormophyten erfolgt die Transpiration an den äußeren Oberflächen des Sprosses und an den Grenzflächen der Zellen im Inneren des Kormus, die an die Interzellularen grenzen, wobei der Wasserdampf durch die Stomata (Spaltöffnungen) oder Lenticellen (bei verkorktem Gewebe) hinausdiffundiert (Diffusion). Entsprechend setzt an diesen Stellen der Verdunstungsschutz an: Die Außenwände der Blattepidermiszellen (Blatt, Epidermis) werden durch Cutineinlagerungen (Cutin) verstärkt, was zu einer Hartlaubigkeit (Sklerophyllen) führt. In vielen Fällen wird auch die Cuticula durch Auflagerung weiterer Wachsschichten (Wachse) verstärkt, oder es erfolgt eine starke Korkbildung (Kork). Transpirationshemmend wirkt auch eine dichte Behaarung, da hierdurch windstille, wasserdampfgesättigte Räume entstehen. Dies wird auch durch eine Versenkung der Stomata erreicht. CAM-Pflanzen halten ihre Stomata tagsüber geschlossen und vermeiden so einen starken Wasserverlust (Wasserhaushalt). Da wegen der großen Oberfläche der Wasserverlust durch Transpiration bei beblätterten Pflanzen oft sehr bedeutend ist, kommt es bei Pflanzen trocken-heißer Klimate (arid, Klima) häufig zum Einrollen der Blätter oder gar zu einer Reduktion der Blattflächen bis zur Verdornung (Dornen). Auch der Blattabwurf (Abscission, Blattfall) ist ein wirksamer Transpirationsschutz in trockenen Perioden. Bei Pflanzen trockener Standorte (Xerophyten) sind oft mehrere dieser Einrichtungen miteinander kombiniert. – Das Problem der Austrocknung (Austrocknungsfähigkeit) betrifft auch alle terrestrischen Tiere. Wesentliche evolutionäre Anpassungen sind daher verhornte Epithelien oder die Ausbildung einer Cuticula. Bei Insekten ist der Cuticula eine zusätzliche Wachsschicht aufgelagert, Landwirbeltiere haben oft mehrere Schichten toter, cutinisierter Hautzellen. Verhaltensgesteuerte Anpassungen wie z.B. Nachtaktivität (nachtaktive Tiere) sind ebenfalls wichtige Mechanismen landlebender Tiere. Zum Verdunstungsschutz zählen auch die physiologischen Möglichkeiten der Temperaturregulation. Die Niere und andere Exkretionsorgane terrestrischer Tiere zeigen häufig Anpassungen, die helfen, Wasser zu sparen. Hierzu gehören die ausschließlich bei Säugern und Vögeln vorkommenden Nephrone mit Henlescher Schleife (Harnkonzentrierung). Einige Tierarten sind so gut an einen erhöhten Wasserverlust angepaßt, daß sie ohne zu trinken (Wasseraufnahme) überleben können. Die in nordamerikanischen Wüstengebieten lebende Känguruhratte (Dipodomys merriami; Taschenmäuse) deckt ihren Wasserbedarf zu 90% aus metabolisch in der Zell-Atmung (Atmungskette) gewonnenem Wasser und scheidet hochkonzentrierten Harn und staubtrockenen Kot aus. Kakteengewächse, Trockenlufttiere, Trockenresistenz, Vierfüßer. arid, Austrocknungsfähigkeit, Bodenentwicklung, Bodentemperatur, Cuticula, Epithel, Evaporimeter, Haarkleid, Haut, Hecheln, humid, Hitzeresistenz, Lysimeter, Niederschlag, Temperaturanpassung, Temperaturregulation, Wachse, Wasserabgabe, Wasserbilanz, Wasserkreislauf (Abb.).

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