abiotischer Faktor Wasser – Einfluss auf Pflanzen (Vertiefungswissen)

abiotischer Faktor Wasser – Einfluss auf Pflanzen (Vertiefungswissen) Übung

• Bestimme die wissenschaftlichen Namen der verschiedenen Pflanzentypen.

  Tipps

  Viele wissenschaftliche Bezeichnungen kommen aus dem Lateinischen oder Griechischen. hydro (gr.) = Wasser

  epi (gr.) = auf

  xeros (gr.) = trocken

  Lösung

  Früher waren Latein und Griechisch die wissenschaftlichen Sprachen in Europa, daher finden viele Bezeichnungen der Biologie hier ihren Ursprung.

  Trockenpflanzen werden als Xerophyten bezeichnet, zusammengesetzt aus den griechischen Wörtern xeros - trocken, phytos - Pflanze.

  Wasserpflanzen werden als Hydrophyten bezeichnet, zusammengesetzt aus hydro - Wasser und phytos - Pflanze.

  Feuchtpflanzen werden als Hygrophyten bezeichnet, zusammengesetzt aus hygros - feucht und phytos - Pflanze.

  Aufsitzerpflanzen werden als Epiphyten bezeichnet, zusammengesetzt aus epi- auf und phytos- Pflanze.

  Guttation ist der Vorgang der Abgabe von Wasser in flüssigen Tropfen bei Pflanzen, zum Beispiel nachts, wenn keine Transpiration stattfindet.

  Unter Transpiration versteht man in der Botanik die Verdunstung von Wasser über die Blätter der Pflanzen, vor allem über deren regulierbare Spaltöffnungen aber auch über deren übrige Außenhaut.

• Beschreibe die Anpassungen der Xerophyten.

  Tipps

  Wenn die Oberfläche eines Blattes sehr viele grosse Spaltöffnungen enthält, kann viel Wasser verdunsten.

  Bei sehr niedrigen Temperaturen gefriert das Wasser und ist nicht für die Pflanze verfügbar.

  Wasserpflanzen besitzen meist keine Kutikula, weil sie keinen Verdunstungsschutz brauchen.

  Lösung

  Trockenpflanzen (Xerophyten) wachsen auch in den Gebieten mit sehr niedrigen Temperaturen, da gefrorenes Wasser schlecht von der Pflanze aufgenommen werden kann.

  Um mit wenig Wasser auszukommen, haben Xerophyten verschiedene Anpassungen entwickelt. Das Abschlussgewebe (Epidermis) der Pflanzen ist von einer dicken, wachsartigen Kutikula überzogen; zusammen bilden diese einen Verdunstungsschutz, damit das Wasser im Inneren der Pflanze bleibt. Aus dem gleichen Grund besitzen Pflanzen in Trockengebieten besonders kleine Spaltöffnungen nur an der Unterseite. Dagegen ist das Wurzelsystem besonders stark ausgebildet, um besonders tief vorzudringen und die kleinsten Wassermengen aufzunehmen.

• Beschreibe Charakteristika von Pflanzen in Kälteregionen.

  Tipps

  Die Dornen der Kakteen besitzen durch ihre Form eine sehr kleine Blattoberfläche, was der Transpiration entgegenwirkt.

  Wasserpflanzen brauchen keine bzw. nur eine sehr dünne Kutikula, da sie keinen Verdunstungsschutz brauchen.

  Lösung

  Die Kälteregionen sind besonders wasserarm, da das Wasser bei Minusgraden gefriert. Die dort besonders verbreiteten Nadelbäume haben sehr viele Anpassungen entwickelt, um bei Wassermangel zu überleben:

  • Die Nadeln besitzen eine besonders kleine Oberfläche, um der unkontrollierten Transpiration entgegenzuwirken.
  • Die Spaltöffnungen sind tief in die Epidermis eingesenkt.
  • Die runden Nadeln sind nicht nur von der Epidermis und Kutikula umgeben, sondern noch von der verstärkenden Hypodermis, die zusätzlich gegen Transpiration und Frost schützt.

  Diese Anpassungen erlauben den Nadelbäumen, ihre Blätter im Winter zu behalten.

• Ermittle die Chrakteristika der Hydrophyten.

  Tipps

  Da bei Wasserpflanzen einige Teile wie Spross und Wurzel untergetaucht sind, müssen sie extra mit Luft (Sauerstoff) versorgt werden.

  Bei den Lotuspflanzen perlt das Wasser von der Oberfläche ab und nimmt dabei alle Schmutzpartikel mit.

  Während die Wurzel bei Landpflanzen Wasser aufnimmt, verliert die restliche Pflanze Wasser durch Transpiration an ihre Umgebung. Diese Transpiration ist zwangsläufig vorhanden, wenn die Pflanze ein höheres Wasserpotential besitzt als ihre Umgebung. Dadurch entsteht der Transpirationssog.

  Lösung

  Vor allem die Wasserpflanzen, die in stehenden Gewässern wachsen, verfügen über Aerenchym (Luftgewebe), über das Sauerstoff in die Stängel und Wurzeln gelangen kann. Das funktioniert mithilfe der Intrazellularen, Räumen zwischen den Zellen, die im Aerenchym besonders groß sind und daher viel Luft speichern können. Schwimmblätter unterscheiden sind im Aufbau von den Blättern der Landpflanzen: Ein ausgeprägtes Aerenchym macht sie besonders schwimmfähig; die Spaltöffnungen befinden sich nicht auf der Unterseite, sondern sind auf die luftexponierte Oberseite beschränkt; eine Wachsschicht macht die Blattoberfläche wasser- und schmutzabweisend (Lotuseffekt); sie verfügen über drüsenartige Strukturen, mit denen sie Wasser und Salze aufnehmen können (Hydropoten). Die Blattstiele sind stark verlängert im Vergleich zu Landpflanzen, der Aufbau ist aber ähnlich: Xylem (Leitgewebe) transportiert Wasser von den Wurzeln zu den transpirierenden Blättern. Die treibende Kraft des Wassertransports ist jedoch eine andere: der Wurzeldruck, und nicht der Transpirationssog.

• Benenne die Strukturen, die den Verdunstungsschutz ermöglichen.

  Tipps

  Die Kutikula besteht aus Wachs und ist sehr wasserabweisend

  Die Spaltöffnungen befinden sich nur bei den Wasserpflanzen an der Oberseite des Blattes.

  Haare können einen zusätzlichen Verdunstungsschutz bilden.

  Lösung

  Die Ober- und Unterseite des Blattes schließen nach Außen mit dem Abschlussgewebe, der Epidermis, ab. Bei Trockenpflanzen ist diese Zellschicht zusätzlich mit der wasserundurchlässigen, wachsartigen Kutikula ausgekleidet, um das unkontrollierte Entweichen des Wassers zu verhindern. Die Spaltöffnungen sind in die untere Epidermis eingesenkt und sind zum zusätzlichen Schutz mit Haaren ausgekleidet.

• Ordne den Epiphyten die passenden morphologischen Anpassungen zu.

  Tipps

  Pflanzen brauchen Licht, um Fotosynthese betreiben zu können.

  Als Sukkulente bezeichnet man Pflanzen, die besonders saftreiche Organe zur Speicherung von Wasser und Nährstoffe besitzen.

  Auch die Bromelien, die zuhause auf der Fensterbank wachsen, muss man von oben gießen, um Regen zu simulieren.

  Lösung

  An Land dienen zumeist Bäume als Wirte für Epiphyten. Durch diese Lebensweise werden die Pflanzen besser mit Licht versorgt, das am Waldboden ein limitierender Faktor für das Pflanzenwachstum ist. Der Nachteil der atmosphärischen Lebensweise ist jedoch, dass die fehlende Verbindung zum Erdboden eine kontinuierliche Versorgung mit Wasser und Nährstoffen nicht möglich macht.

  Bromelienblätter besitzen kleine, abgedichtete Öffnungen, sogenannte Saugschuppen, die der Aufnahme von Regenwasser und den darin gelösten Nährstoffen dienen. Die Wurzeln der meisten epiphytischen Bromelien haben die Funktion der Wasser- und Nährstoffleitung zum größten Teil verloren und dienen meist nur als Verankerung am Wirtsbaum. Bromelienblätter wachsen sehr eng als Rosette, sodass sich kleine Zisternen am Grund bilden, in denen sich Regenwasser sammeln kann. Dort sammelt sich ebenfalls biologischer Abfall (wie tote Tiere und Pflanzenteile), der dort durch Mikroorganismen zersetzt wird. Das Wasser und die darin freigewordenen Nährstoffe werden durch die Saugschuppen ins Innere der Rosettenblätter geleitet.

  Eine große Zahl an Orchideenarten besitzen Pseudobulben, die als Speicherorgane für Wasser und Nährstoffe dienen. Bei einer Trockenperiode oder während der Fruchtbildung werden diese Vorräte genutzt.

  Viele Orchideen und einige Araceen besitzen das Velamen radicum. Es ist ein wurzelumhüllendes Gewebe mit einer schwammähnlichen Struktur, welches Wasser und in ihm gelöste Nährstoffe schnell aufnimmt und an die Wurzel weiterleitet.

  Die Blätter einiger Epiphyten sind sukkulent, was einen gewissen Schutz gegen Verdunstung bieten.