der Wasserstrom durch die Pflanze (Gelesen 5482 mal)

[pearl]

Der Terminus heißt hydraulic lift. Ein Sonderfall unter den edaphischen Mutualismen. Wenn "Flachwurzler in Trockengebieten Wasser im Oberboden zu nutzen vermögen, welches nachts durch hydraulic lift von Tiefenwurzlern gefördert und gemäß dem herrschenden Wasserpotentialgradienten in höhere Bodenhorionte abgegeben wird."Frey & Lösch

Nach Frey & Lösch Geobotanik.

Wasser haftet in den oberen Bodenschichten an Bodenteilchen und wird in den Kapillarräumen festgehalten.

Im Bodenwasser wirken verschiedene Kräfte, Gravitation, Beschaffenheit des Bodens, also Matrix, Kapillarkräfte, Hydratationskräfte, alle zusammen ergeben die Bodenwasserpotentialwerte. Das Wasserpotential der Pflanze, also Osmose und so, liegt unterhalb der des Bodens und Wasser strömt in die Pflanze.

Wasser gelangt über immer wieder neu gebildete Wurzelhaare in die Pfanze. Die verholzten Wurzeln von Bäumen leiten Wasser im Xylem weiter, nehmen aber kein Wasser durch die Rinde auf. Wurzelhaarlose Wurzeln der Monokotylen sind unverkorkt und stark wasserpermeabel. Die Pilzhyphen der Mykorrhiza leisten das gleiche wie Wurzelhaare.

In den Pflanzen befördert eine Kraft, die als Wurzeldruck bekannt ist, und deren Mechanismus umstritten ist, dass Wasser im Xylem entgegen der Gravitationskraft nach oben in die Laubmasse. Eine osmotische Pumpleistung. Das erklärt den Blutungssaft von Birke und Weinstock im Frühjahr. Die Menge und Strömungsgeschwindigkeit des Wasser können enorm sein. 1 bis 2 m pro Stunde bei Koniferen, bei Laubbäumen und Stauden 60 m pro Stunde und bei Lianen 150 m pro Stunde.

Laub reguliert die Transpiration durch Spaltöffnungen.

In trockenen Gebieten kann es Feuchtigkeitsanreicherung im Oberboden geben. "in luftgefüllte Kapillarräume dieses Bereichs diffundiert Wasserdampf aus größeren Bodentiefen hinein. er kondensiert während der nächtlichen Abkühlung und wird so als flüssiges Wasser für die Wurzelwasseraufnehme verfügbar. Thermokondensation. Außerdem ist in einigen Fällen nachgewiesen, dass in tiefreichenden Wurzeln aufgenommenes und apikalwärts - zum Gipfel - transportiertes Wasser nachts von oberlächennahen Wurzeln in den trockenen Boden abgegeben wird. Das im Oberboden gespeicherte Wasser kann tagsüber verwendet werden. ( hydraulic lift: Caldwell et al. 1988, Liste & White 2008, Hao et al. 2009; Mykorrhiza-Beteiligung daran: Egerton-Warburton et al. 2008)"

Immer wieder taucht eine Abkürzung auf. Soil-Plant-Atmosphere-Continuum. SPAC. Außerdem für alle Lebensprozesse der Terminus: steady-state-Prinzip. Nichts ist stabil, alles im Fließgleichgewicht.

Emboliebildung ist noch ein Thema. Bei Frost bricht der Wasserstrom in Gefäßen ab. Ein Problem im Spätwinter "betrifft vor allem Pflanzen in hochmontan-subalpinen Gebirgsstufen. ... Bei der Reparatur der hydraulischen Leitfähigkeit sind auch Aquaporine in Gefäßbegleit-Parenchymen beteiligt."

Zu Aquaporinen ein Wikipedia Artikel. Gibt es in stark wasserdurchgängigen Geweben von Tier und Pflanze.

[Rieke]

Ich habe gerade etwas zu Hydraulic Redistribution gegoogelt:
The magnitude of hydraulic redistribution by plant roots: a review and synthesis of empirical and modeling studies. Ist nicht ganz einfach zu verstehen, aber einen Eindruck bekommt man immerhin. Die so täglich tranportierte Wassermenge liegt meistens unter 10% der bei der Transpiration der Pflanzen verbrauchten (Fig. 2). Wobei hier Ökosysteme betrachtet wurden, nicht einzelne Pflanzen. Eichen in Portugal und Zuckerahorn erreichen deutlich höhere Werte, bei den Eichen (Korkeiche?) 80 %, beim Zuckerahorn in einer Modellierung 100%, tatsächlich gemessen 20%.

[thuja thujon]

Danke für die Zusammenfassung.

Außerdem ist in einigen Fällen nachgewiesen, dass in tiefreichenden Wurzeln aufgenommenes und apikalwärts - zum Gipfel - transportiertes Wasser nachts von oberlächennahen Wurzeln in den trockenen Boden abgegeben wird.

Bei Arten die die Wasseraufnahme nicht aktiv regulieren können oder eher als Mechanismus um ausreichend Nährstoffe aufnehmen zu können?

[pearl]

du sagst es!

Zwei Nutzen. Die nachts im Oberboden deponierte Feuchte wird tagsüber von den Pflanzen verbraucht. Da das durch die Tiefwurzeln hochgedrückte Wasser wenig Nährsalze enthält, werden die im tagsüber ausgetrockneten Oberboden befindlichen Mineralsalze gelöst und pflanzenverfügbar.

Aktueller Strasburger, 27.6.4 Bodenheterogenität, Konkurrenz und Symbiosen im Wurzelraum

Dort taucht der Hydraulic Lift (Caldwell et al. 1998) im Zusammenhang mit 27.6.1 Verfügbarkeit von Bodennährstoffen auf. "Trockenheit erzeugt Nährstoffmangel und es ist meist schwer zu beurteilen, ob der Wassermangel selbst oder die Nährstoffblockade das größere Problem darstellt. Mithilfe des Hydraulic Lift können geringe Nährstoffmengen nahe der Feinwurzeloberfläche mobilisiert werden."

[thuja thujon]

:D Danke.

[pearl]

Ich habe gerade etwas zu Hydraulic Redistribution gegoogelt:
The magnitude of hydraulic redistribution by plant roots: a review and synthesis of empirical and modeling studies.

sehr wertvolles paper! Danke für den link! VII Conclusions:

"In such ecosystems, small amounts of water moved by
HR can still be ecologically significant for plant survival, for
maintaining fine roots, mycorrhizal hyphae, and
root–soil contact, or preventing embolism, and thus at a
population and community scale may influence hydrology over
the long term. ...

Plant root and soil characteristics are among
the least well-known features of many eco-systems
and thus make parameterization and validation of any
HR model, and any larger land–atmosphere model very challenging. ...

Above-ground characteristics of plant communities may
also provide some insight. ...

Such information may help to constrain modeled HR in ecosystems where
investigators suspect HR strongly influences fluxes of water,
energy, and carbon, improving the match between measured and
modeled transpiration and photosynthetic rates, surface temperatures,
runoff, and soil moisture throughout the soil column."

Möglicherweise kennen meine beiden Lieblingsgartenbuchautoren Thomas Rainer and Claudia West solche und andere Studien. Ihre Botschaft ist den Boden nicht mit Mulch zuzuschütten, sondern möglichst viele unterschiedliche Pflanzen ohne Abstände aber in Layern zu pflanzen. So, wie es auch in natürlichen Pflanzengesellschaften ist. Baum, Stauch, Krautschicht in Gehölzpflanzungen und Hochstaude, saisonal blühende Staude, Gräser, Zwiebelpflanzen für Staudenwiesen.

Sie argumentieren, dass solche Pflanzungen weniger stressanfällig sind, besser den Boden halten, größere Resilienz haben und eine nachhaltige Langlebigkeit aufweisen.

[thuja thujon]

Wenn man im Wald guckt, wo Mulch liegt, wächst dort oft nix.
Guckt man in der Wüste, wächst es dort oft rund um Ammen.
Bleibt die Frage, wie trocken ist der Garten.

Ein ordentlicher Stein bringt mehr Feuchtigkeit als 5cm Mulch, die sämtlichen Morgentau schlucken statt in den Boden weiterzuleiten.

Wenn die Trockenheit extrem wird, kommen wir zum Thema Kyptogamenkrusten:


Einige Webseiten, die solche Krusten und deren Einfluss auf die Wasserverfügbarkeit zum Thema hatten sind in den letzten Jahren offline gegangen. Kennt jemand noch gute, aktuelle Seiten zum schmökern?