Thema: Umweltfaktoren Flashcards
(14 cards)
Was ist das Wasserpotential?Benenne und erkläre die einzelnen Komponenten (3).
Das Wasserpotential (Ψ) beschreibt die potenzielle Energie des Wassers in einem System und bestimmt, in welche Richtung Wasser fließen wird. Es hängt von Faktoren wie Druck, Osmose, Matrixbindung und Gravitation ab.
–> Stärke der Gebundenheit von Wasser in einem System & die Bewegung zwischen Kompartimenten
–> IMMER NEGATIVE WERTE
»» Energiemenge die notwendig ist, um gebundenes Wasser auf das Potentialniveau reinen
Wassers anzuheben
–> Ψ = ΨHy + ΨOS + ΨM
Setzt sich zusammen aus:
1) Matrixpotential (Ψm)
-> Teil des Wasserpotential; Bindungskräfte (Adhäsionskräfte) zw. Wasser & festen Oberflächen
- trockener Boden/poröses Material: sehr negativ, also stark an Material gebunden & schwer/nicht verfügbares Wasser
2) Osmotisches Potential (Ψs)
-> Konzentration gelöster Stoffe (Zucker, Salz etc.), Durchtritt durch selektiv permeable Membran
» je höher die Konzentration, desto niedriger (negativer) das Wasserpotential
- reines Wasser: Ψs = 0 MPa
- Bsp: in Pflanzenzellen oft negativ, weil viele gelöste Stoffe in Zelle –> Wasser kommt in Zelle
3) hydrostatische Potenzial (Ψh) / Druckpotential
-> Wasseraustausch zw. Atmosphäre & Blatt
- Druck auf Wasser (Tugor, Wassersäulen)
- positiv oder negativ (MPa)
- Tugordruck als positives hydrostatisches Potential der Zelle
> > > wandert immer von höherem zu niedrigerem Potential
Je höher konzentriert eine Lösung ist, desto geringer (negativer) ihr Wasserpotenzial.
Wie regulieren Salz- & Süßwasserfische ihren Wasserhaushalt?
- hypoosmotische Regulierer (Wasser diffundiert aus Zelle, außen höhere Teilchen-Konzentration) –> hypertonische Umgebung
- Hyperosmotische Regulierer (Wasser diffundiert in Zelle, außen geringere Teilchen-Konzentration) –> hypotonische Umgebung
- Salzwasserfische (hypoosmotische Regulierer): Körperflüssigkeit gegenüber Meerwasser hypoosmotisch –> Wasserentzug, also ständiger Wasserverlust an Umgebung DAHER ständige (Salz-)Wasseraufnahme zum Ausgleich
- Süßwasserfische (hyperosmotische Regulierer): Körperflüssigkeit gegenüber Wasser hyperosmotisch –> ständig Wassereinstrom, Verlust an Salzionen an Umgebung; große Mengen unverdünnter Urin ausscheiden & aktive Aufnahme von Salzionen
Wie wird die Fließrichtung von tierischen und pflanzlichen Zellen bestimmt?
- tierische Zelle: Fließrichtung nur durch Konzentration der Lösung bestimmt
- pflanzliche Zelle: Fließrichtung wird durch Konzentration der Lösung + Zellwand (physikalischer Druck) bestimmt (=Tugor)
- Wassertransport durch pflanzliches Gewebe
–> durch Zellmembran
–> symplastisch über Plasmodesmen (winzige Kanäle zw. Nachbar-Zellen)
–>apoplastisch (extrazellulär durch Zellwände)
Erläutern Sie die Eigenschaften von Wasser.
- Wasser ist dipolar (negativer δ- (O) & positiver δ+ (H2) Pol)
–> gutes Lösungsmittel (durch Dipolarität)
–> Wasserstoffbrückenbindungen - Bildung von Hydrathüllen -> H20 Moleküle ziehen sich an & bilden Wasserstoffbrückenbindungen; dadurch kristalliner Zustand möglich
- höhere Dichte als Luft
- größte Dichte bei 4°C (Süßwasser), -3,5°C (Salzwasser)
- Gefrierpunkt 0° C (Süßwasser), -1,9 °C (Salzwasser)
- Löslichkeit von Sauerstoff nimmt mit steigender Temperatur ab, diffundiert nur langsam
Was ist der Lotus-Effekt? Grenze von Salvinia-Effekt ab.
Lotus-Effekt: Fähigkeit bestimmter Oberflächen, Wasser und Schmutz extrem abzustoßen (Superhydrophobie
Merkmale:
- superhdyrophobe Oberfläche durch spez. Mikro-& Nanostruktur
- Wassertropfen perlen ab
- Selbstreinigender Effekt
Ursachen:
-mirkoskopische Rauheit der Lotusblätter
- hydrophobe Wachsschicht
Beim Lotus-Effekt gibt es anders als beim Salvinia-Effekt keine dauerhafte Luftschicht. Salvinia-Effekt zielt auf Trockenschutz der Pflanze ab, Lotus-Effekt auf Wasser-& Schmutzabweis.
Was ist der Salvinia-Effekt?
–> extremen Wasserabweisung (Superhydrophobie)
Salvinia = Schwimmfarn aus Süd-/Mittelamerika (stehende/langsam fließende Gewässer)
-schnelles Wachstum –> Verdopplung Biomasse in 4 Tagen
- kann Luftpolster unter Wasser halten -> Gasaustausch, hält Pflanzen wochenlang trocken & schützt so
- Schneebesen-Strukturen auf Blattoberfläche: hydrophile Spitzen mit hydrophoben Haaren
- mit zunehmendem Druck wird Wasser vom hydrophoben Teil abgestoßen & vom hydrophilen angezogen –> Luftblase/Luftpolster entsteht
- selbstreinigender Effekt –> Schmutzpartikel werden abgespült
Was versteht man unter dem Prozess der Guttation?
- bei Frauenmantelpflanzen zuerst beobachtete-> Wassertropfen an Blätterrändern im Morgengrauen ohne Niederschlag & keine Taunässe
–> Bildung von Wassertropfen am Blattrand einer Pflanze durch reduziertes Wasserpotential & fehlende Transpiration (geschlossene Stomata) - kein Wasserpotentialgradient (Wasser nicht aus Boden & über Blätter abgeben!)
- spezielle Zellen: Hydrathoden (=wasserabspaltende Drüsenzellen) pressen Wasser aus der Pflanze heraus, sodass Wasserperlen entstehen
–> passiert v.a. bei sehr feuchtem Boden und/oder hoher Luftfeuchte, damit Transport des Wassers & der Nährstoffe aus Boden in obere Pflanzenschichten bestehen bleibt
Was ist der Kohäsions-Adhäsions-Theorie Zusammenhang?
Wie wird das Wasser vom Boden durch das Xylem in die Blätter geleitet?
Wie entsteht der Transpirationssog? Was wirkt dafür?
- Aufwärtsbewegung entgegen der Schwerkraft, Wassertransport in Pflanzen –> ermöglicht Transpirationssog
- abhängig von Anziehung zw. Wassermolekülen, Glaswand des Röhrchens (Adhäsion) & Interaktion zw. Wassermolekülen (Kohäsion)
- Anziehen des Wassers von Oberfläche der Gefäßzellen (Kohäsion) –> Wasserstrom kann Transpirationsdruck standhalten & reißt nicht ab (Adhäsion), sodass Wasser ansteigt
Transport Wasser von Boden in Blätter :
1. Wasser strömt in Wurzel ein
2. Kohäsion: Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an
3. es fließt mehr Wasser nach & bildet eine Wassermolekül-Kette
4. Adhäsion an Gefäßwände des Xylems
5. Wassermoleküle “klettern” Xylem hoch
6. Wasser erreicht Blätter
–> Transpirationssog entsteht durch
a)Druckunterschied: in Blättern (niedriges Wasserpotential) & in Wurzeln (höheres Wasserpotential)
b)Verdunstung an Blättern & den Unterdruck der entsteht
c) wird unterstützt durch Adhäsion & Kohäsion
Nenne Sie die Transpirationsrate vom Spross. Geben Sie auch die Einheit an und wie man diese misst.
- ca. 0,000008 ml/min/cm²
- Einheit: ml/min/cm²
- Messen der Transpirationsrate durch Potetometer (Aufbau):
1. Schlauchkonstruktion aufbauen & Wasser einfüllen
2. freies Ende mit Zweig verbinden (reinstecken & mit Parafilm abdichten)
3.Luftblasen durch Wegschnipsen aus Konstruktion entfernen (verfälscht Ergebnisse, keine zsmhängende Wassersäule entsteht)
4. Pipette befestigen (Ablesen des Wasser, das transpiriert wurde)
5. Schlauchverbindung mir Klemme schließen & evtl. Nachjustieren des Wasserstandes in der Pipette
6. alle 10 min (insgesamt 90 min) den Pegelstand ablesen
Zur Berechnung:
-Blattfläche auf DIN-A4 Blatt abzeichnen
- Wiegen DIN-A4 Blatt & Wiegen des gezeichneten & ausgeschnittenen Blattes
- Vergleich des Gewicht des Blattes mit dem von DIN A4 Blatt
- Berechnung mit Dreisatz
–> ml Gesamt auf min runterrechnen
- Bsp.: 9 ml in 90 min -> 0,1 ml/min
–> cm² durch Gewichtvergleich
- Bsp.: 80 g/m² DIN A4 davon Blatt 60 g/m²
Also 75% davon -> 0,75 m² –> 7500 cm²
- Werte zsm bringen: Transpirationsrateprocm²= Transpirationsrate (ml/min)/ Blattfläche in cm²
Bsp: 0,1 ml pro min / 7500 cm² = =0,000013 ml/min/cm²
Wie entsteht der Wasserfluss in einer Pflanze?
Wasserfluss entsteht über den Wassertransport entlang eines Wasserpotential-Gradienten vom Boden über die Blätter in die Atmosphäre.
- solange osmotisches Potential der Wurzeln niedriger ist als das des Bodens, ist auch das Wasserpotential der Wurzel niedriger als das des Bodens
- Wurzeln nehmen weiterhin Wasser aus Boden auf
–> solange Wasserpotential des Blattes niedriger als das der Wurzeln ist kann der Wasserfluss von Wurzeln zu Blättern aufrechterhalten werden - solange Wasserdampfdruck der Atmosphäre (relative Luftfeuchte) niedriger als im Blatt ist, bleibt auch Wasserpotential der Atmosphäre niedriger als im Blatt
–> Transpiration über Stomata findet statt (Photosynthese)
–> Wasserdampfausstrom abhängig von Luftfeuchte (extrem hohe Luftfeuchte = kein Wassertransport in Krone; Stillstehen)
Welche Mechanismen sind notwendig, damit Wasser im Xylem des Baumstammes vor dem Blattaustrieb aufsteigen kann?
- vor Blattaustrieb -> kein Transpirationssog (keine Verdunstung über Stomata)
- Wasserpotential der Wurzeln ermöglicht Wasseraufnahme (Anreicherung Wasser mit Ionen -> osmotischer Druck steigt => Wassertransport ohne Transpirationssog)
- Anreicherung des Cytoplasmas mit Ionen (Osmose)
—> Adhäsions- & Kohäsions-Kräfte + Wurzeldruck ermöglichen, dass Wasser in die Pflanze nach oben gelangen kann
Was versteht man unter der Saugspannung? Entwerfen Sie ein Experiment um diese zu messen.
–> zentrale Rolle beim Wassertransport aus Boden in Pflanze
- Zusammenziehen des Wassers in Kapillaren & Ansaugen dessen
- bei Wasseraufnahme über Wurzeln steht diese durch in unmittelbarem Kontakt zu Bodenpartikeln & Bodenlösung
- innerhalb Boden wird Wasser durch Massenströmung transportiert, wobei Transpiration & Wurzeldruck eine Saugspannung erzeugen und dadurch ein Nachströmen ermöglichen
- Experiment: Wurzel in Wasser stellen, mit Osmometer oder Dendrometer verbinden
Nenne Sie Unterschiede zwischen einem Licht- & Schattenblatt.
Lichtblätter:
- liegt außen, viel Sonnenlicht
- kleinere Oberfläche (hohe Photosyntheseleistung)
- hoher Energieverbrauch
-dickes Blatt (Palisaden, Schwamm, & Epidermis)
- Energiebilanz bei wenig Licht –> schlecht
Schattenblätter:
- liegt innen, wenig Sonnenlicht (ca. 10%)
- große Oberfläche, alles Licht abfangen was geht
- geringer Energieverbrauch
- dünn (Chloroplasten gehäuft mit vergrößerter Grana)
- Energiebilanz bei wenig Licht -> gut
Welche Strahlungen gibt es und welche Auswirkung hat Strahlung auf Organismen? Zählen Sie Anpassungen von Tieren & Pflanzen auf.
Sonnenstrahlen umfassen Wärmestrahlen (Erwärmen Boden, Wasser, Luft) aber auch UV-Strahlen, die mutagen wirken können.
- ökologisch wirksame Strahlung: 310-780 nm (Photosynthese)
- UV-A,B,C: DNS-Schädigung
- physiologische Prozesse: Zirbeldrüse steuert Bio-, Tages- & Jahresrhythmus (Melatonin)
- Entwicklungsprozesse: Saisondimorphismus, andere Melatonine bei unterschiedlichen Entwicklungsspannen (Landkärtchenschmetterling)
Anpassungen:
- Blattstellungen; Licht- oder Schattenblatt (große Flächen in schattigen & kleinen Flächen in sonnigen Bereichen)
- Unterschiede der Blattdicke & der Cuticula
- Blattumwandlung, z.B. Stacheln statt Blätter (Sukkulenten)
- weiße filzige Haare als Verdunstungsschutz, die UV-Strahlen fast ganz absorbieren & restliche Strahlung durchlässt
- mehr Carotinoide & Anthocyane
- helle Fellfarben
- Eingraben in Boden
- vergrößerte Körperflächen bzw. Anhänge
- Nachtaktivität
