Transpiration

Was ist Transpiration?

Transpiration ist bei Pflanzen das Verdunsten von Wasser über die Blätter . Das findet zum einen über die regulierbaren Spaltöffnungen (Stomata ) auf der Unterseite der Blätter statt (stomatäre Transpiration) und zum anderen über die gesamte Oberfläche der Blätter (cuticuläre Transpiration). Wie viel Wasser bei der Transpiration abgegeben wird, hängt von der Umgebung und der Art der Pflanze ab.

Gut zu wissen: Der Name ‚cuticuläre Transpiration‘ kommt von der äußersten Schicht der Blätter: der Kutikula/Cuticula . Sie dient den Pflanzen als Schutz vor Wasserverlust. Trotzdem kann etwas Wasser dadurch entweichen.

Warum gibt es Transpiration bei Pflanzen?

Die Transpiration, also das Verdunsten von Wasser über die Blätter der Pflanzen, hat zwei Hauptgründe:

1. Wasserversorgung: Durch die Wasserverdunstung, also die Transpiration, entsteht ein Sog, der neues Wasser aus dem Boden bis in die Blätter der Pflanze befördert. Das ist wichtig, da die Photosynthese bei Pflanzen in den Blättern stattfindet und nur ablaufen kann, wenn Wasser vorhanden ist.
2. Abkühlung: Wie auch das Schwitzen beim Menschen hat die Transpiration eine kühlende Wirkung. Der Vorgang schützt die Pflanze und ihre Blätter also vor einer Überhitzung durch die Sonnenstrahlen.

Transpiration bei Pflanzen

Bei der Transpiration geben Pflanzen Wasser ab. Sie können also über ihre Spaltöffnungen/Stomata (stomatär) oder über die Cuticula (cuticulär) Wasser nach außen abgeben. Der Unterschied dabei ist, dass sie nur die stomatäre Transpiration, regulieren können. Die cuticuläre Transpiration können die Pflanzen nämlich nicht steuern.

Aufgepasst: Manchmal wird die Transpiration bei Pflanzen als Evaporation bezeichnet, aber das ist falsch! Unter der Evaporation verstehst du nämlich die Verdunstung von Wasser auf unbewachsenen, also freien, Boden- und Wasserflächen.

Stomatäre Transpiration

Bei der stomatären Transpiration findet das Verdunsten von Wasser über die Spaltöffnungen (Stomata) statt. Die Pflanze kann die Stomata öffnen und schließen, das Verdunsten kann also reguliert werden.

Gleichzeitig findet ein Gasaustausch statt. Dabei geben die Pflanzen neben dem Wasser noch Sauerstoff (O₂) durch die Stomata ab und nehmen Kohlenstoffdioxid (CO₂) auf. Wie die Transpiration selbst, ist auch der Prozess ist für die Photosynthese notwendig.

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Die Transpiration über die Stomata funktioniert so:

1. Zwei sogenannten Schließzellen bilden einen Spalt, die Spaltöffnung. Innerhalb der Schließzellen befinden sich Vakuolen .
2. Wenn die Pflanze nun viel Wasser aus dem Boden aufnehmen kann und in die Blätter befördert, wird es in die Vakuolen aufgenommen. Dadurch entsteht ein Zellinnendruck, den du Turgor nennst.
3. Durch den Druck verändern die Schließzellen ihre Form und der Spalt öffnet sich.
4. Dann kann die Pflanze Wasser über ihre Blätter abgeben und Gasaustausch betreiben.
5. Sobald die Pflanze ‚genügend‘ Wasser abgegeben hat oder keins mehr aus ihrer Umgebung aufnehmen kann, schrumpfen die Vakuolen und der Zellinnendruck sinkt. Der Spalt schließt sich dann wieder.
6. Dadurch wird die Wasserabgabe verhindert und auch der Gasaustausch kann nicht mehr ungehindert stattfinden.

Cuticuläre Transpiration

Die cuticuläre Transpiration ist für die Pflanze weniger wichtig als die stomatäre Transpiration. Das liegt daran, dass durch die cuticuläre Transpiration weniger Wasser abgegeben wird (nur etwa 10 Prozent der Gesamttranspiration) und da sie nicht von der Pflanze gesteuert werden kann. 

Aber wie findet sie überhaupt statt? Die Kutikula/Cuticula ist eine Wachsschicht, die auf dem Außengewebe (Epidermis ) der Pflanzenzelle liegt. Sie schützt die Zelle vor Wasserverlust, kann aber nicht das gesamte Wasser zurückhalten. Pflanzen können also nicht steuern, wann oder wie viel Wasser über die Cuticula abgegeben wird. Stattdessen kommt es dabei auf die Dicke der Wachsschicht an: Je dicker sie ist, desto weniger Wasser transpiriert nach außen.

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Einflüsse auf Transpiration

Die Transpiration bei Pflanzen wird durch verschiedene Umweltfaktoren beeinflusst. Das sind unter anderem:

• Temperatur: Um eine Überhitzung zu vermeiden, nutzt die Pflanze die Kälte, die durch die Verdunstung entsteht. Das heißt konkret: Je wärmer es ist, desto mehr Wasser gibt die Pflanze ab, um sich zu kühlen.
• Luftfeuchtigkeit: Eine hohe Luftfeuchtigkeit bedeutet, dass viel Wasser in der Luft vorhanden ist. Da die Differenz zwischen dem Inneren der Pflanze und der Luft dann nicht so hoch ist, transpiriert weniger Wasser. Je höher also die Luftfeuchtigkeit, desto weniger Wasser verdunstet.
• Lichtintensität: Pflanzen benötigen Licht für die Photosynthese . Bei dem Vorgang verbrauchen sie Kohlenstoffdioxid (CO₂). Deshalb steigt bei hoher Lichtintensität ihr Bedarf an CO₂. Für die Aufnahme von CO₂ müssen sie die Stomata öffnen, sodass auch Wasser verdunstet. Je mehr Licht also vorhanden ist, desto mehr Wasser verliert auch die Pflanze. 
• Windgeschwindigkeit: Ist die Luftbewegung hoch, wird das verdunstete Wasser schnell abtransportiert. Deswegen gibt die Pflanze dann noch mehr Wasser ab. Das heißt: Je höher die Windgeschwindigkeit, desto mehr Transpiration betreibt die Pflanze.
• Wasserverfügbarkeit: Wenn im Boden nicht mehr genügend Wasser vorhanden ist, das die Pflanze aufnehmen kann, kommt in den Blättern auch kein neues mehr zum Verdunsten an. Die Pflanze vertrocknet dann.

Transpiration bei Hydrophyten, Hygrophyten und Xerophyten

Je nachdem, um welche Pflanze es sich handelt, verdunstet unterschiedlich viel Wasser. Du kannst bei der Anpassung an verschiedene Wasserverfügbarkeiten zwischen drei Pflanzenarten unterscheiden:

• Trockenpflanzen (Xerophyten)
• Feuchtpflanzen (Hygrophyten)
• Wasserpflanzen (Hydrophyten)

Schauen wir uns die drei Arten im Folgenden genauer an.

Trockenpflanzen (Xerophyten)

Trockenpflanzen oder auch Xerophyten sind Pflanzen, die an trockenen Standorten wachsen. Um nicht zu vertrocknen, haben sich die Pflanzen an ihre Umwelt, also an den Wassermangel, angepasst.

Xerophyten haben also entweder kleine eingerollte Blätter oder auch gar keine Blätter. Ihre Spaltöffnungen sind in die Epidermis eingesenkt und ihre Cuticula ist sehr dick. Dadurch geben sie kaum Wasser nach außen ab. Außerdem haben sie oft sehr lange Wurzeln, um Wasser tief unter der Erdoberfläche zu erreichen.

Beispiele für Trockenpflanzen (Xerophyten) sind Sukkulenten, wie Kakteen oder Aloen, Lorbeerbäume, Heidekraut und Oleander.

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Feuchtpflanzen (Hygrophyten)

Feuchtpflanzen oder auch Hygrophyten sind Pflanzen, die an feuchte Standorte angepasst sind. Sie haben also Merkmale entwickelt, die die Verdunstung von Wasser erhöhen. So haben sie große, dünne Blätter mit einer dünnen Wachsschicht (Cuticula) und Spaltöffnungen, die über die Epidermis herausragen. Auch ihre Wurzeln sind an die Feuchtigkeit angepasst, denn die sind nur sehr flach, also nur kurz.

Schon gewusst? Die Wasserabgabe erfolgt bei Feuchtpflanzen oft durch Tröpfchenbildung, die sogenannte Guttation. Sie sondern also kleine Tröpfchen über ihre Blätter ab.

Einige Beispiele für Feuchtpflanzen (Hygrophyten) sind einige Farne, Aronstabgewächse, Begonien und Springkraut.

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Wasserpflanzen (Hydrophyten)

Wasserpflanzen oder auch Hydrophyten sind die Pflanzen, die an das Leben im Wasser angepasst sind. Dabei lassen sich zwei Arten von Wasserpflanzen unterscheiden: Wasserwurzler, wie beispielsweise Seerosen und Seegras, und (wurzellose) Schwimmpflanzen, wie Hornblatt.

Merkmale der Hydrophyten sind meist stark gegliederte Blätter mit einer dünnen Cuticula. Sie betreiben den Gasaustausch über ihre gesamte Oberfläche und haben im Inneren große Räume, in denen sie Luft speichern können. Das ist wichtig, damit sie immer genügend Luft haben und nicht ‚ersticken‘. Blätter, die sich an der Wasseroberfläche befinden, sind ein wenig anders aufgebaut, da sie Zugang zu Luft haben. Bei ihnen kannst du die Spaltöffnungen nur auf der Oberseite der Blätter finden.

Schon gewusst? Die Wurzeln spielen bei Wasserpflanzen allerdings eine untergeordnete Rolle, da sie ihre Nährstoffe und das Wasser in der Regel ohne sie aufnehmen können. Ihre Aufgabe ist meist lediglich das Aufhalten des Davontreibens.

Bekannte Beispiele für Wasserpflanzen (Hydrophyten) sind die Seerose, das Tausendblatt, die Wasserpest und das Hornblatt. Auch Pflanzen, wie der Tannenwedel, die Wasserfeder oder das Laichkraut, zählen zu den Wasserpflanzen.

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Stomata

Bei einer Transpiration geben Pflanzen Wasser an ihre Umgebung ab. Das passiert zu einem kleinen Teil über die Cuticula. Hauptsächlich findet es allerdings über die Stomata, also die Spaltöffnungen in den Blättern, statt. Das kann aber nur dann ablaufen, wenn diese geöffnet sind.

Wie die Pflanze das Öffnen und Schließen genau reguliert und welche verschiedenen Formen von Stomata es bei verschiedenen Pflanzen gibt, erfährst du in unserem separaten Video dazu!