Wasser und Mineralstoffe werden von der Wurzel zum Spross transportiert

Stellen Sie sich vor. Sie müssten einen sehr großen Wasserbehälter mehrere Stockwerke hoch tragen. Führen Sie sich dann vor Augen, dass Wasser in der Pflanze mühelos entgegen der Schwerkraft transportiert wird. Bis zu 800 Liter (800 Kilogramm) Wasser gelangen jeden Tag bis zur Spitze eines durchschnittlich großen Baumes. Bäume und andere Pflanzen besitzen jedoch keinen Pumpmechanismus. Wie bewältigen sie diese Leistung? Um der Lösung dieses Rätsels näherzukommen, wollen wir dem Weg des Wassers und der Mineralstoffe von der Wurzel bis zur Sprossspitze Schritt für Schritt folgen.

VERSTÄNDNISFRAGEN

  • 1. Wenn eine Pflanzenzelle, die sich in reinem Wasser befindet, ein 'P5 von -0,7 MPa und ein 'P von 0 MPa hat, welchen Wert hat dann das 'Pp der Zelle? Wenn Sie die Zelle in einem offenen Gefäß mit einer Lösung platzieren, die ein 'F von -0,4 MPa hat, welches 'Pp hätte die Zelle beim Erreichen des Gleichgewichts?
  • 2. Wie würde sich ein Mangel an Aquaporinen auf die Fähigkeit einer Pflanzenzelle zur Anpassung an neue osmotische Bedingungen auswirken?
  • 3. Wie würde der Langstreckentransport des Wassers verändert, wenn die Tracheenglieder und Tracheiden bei der funktionellen Reife lebend wären? Begründen Sie Ihre Antwort.
  • 4. Was wäre, wenn? Was würde passieren, wenn Sie Pflanzenprotoplasten in reines Wasser überführen würden? Begründen Sie Ihre Antwort.

Aufnahme von Wasser und Mineralstoffen in die Wurzelzellen

Obwohl sämtliche lebenden Zellen einer Pflanze Nährstoffe über ihre Plasmamembran aufnehmen können, sind die Zellen in der Nähe der Wurzelspitze besonders wichtig, da die Wasser- und Mineralstoffaufnahme größtenteils hier erfolgt. In dieser Region sind die Rhizodermiszellen für Wasser durchlässig und viele differenzieren sich zu Wurzelhaaren; dies sind abgewandelte Rhizodermiszellen, die für einen Großteil der Wasseraufnahme in die Wurzeln verantwortlich sind (siehe Abbildung 35.3). Die Wurzelhaare absorbieren die Bodenlösung, die aus Wassermolekülen und gelösten Mineralionen besteht, die nicht fest an Bodenpartikel gebunden sind. Die Bodenlösung fließt in die hydrophilen Zellwände der Rhizodermiszellen und kann längs der Zellwände und Extrazellularräume ungehindert in die Wurzelrinde gelangen. Auf diese Weise kommen die Wurzelrindenzellen direkt mit der Bodenlösung in Berührung und daher ist die für Stoffaufnahme verfügbare Membranoberfläche um vieles größer als die eigentliche Rhizodermisoberfläche. Obwohl die Mineralstoffkonzentration in der Bodenlösung in der Regel niedrig ist, können Wurzeln durch aktiven Transport essenzielle Mineralionen wie K* so stark anreichern, dass sie hundertmal so konzentriert wie in der Bodenlösung sind.

 
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