Spaltöffnungen und Transpiration
Bis zu 90 Prozent des Wassers, das eine Pflanze über ihre Wurzeln aufnimmt, können als Wasserdampf durch die Spaltöffnungen wieder entweichen.
Ein Kompromiss für jedes Blatt
Ein Blatt braucht Kohlenstoffdioxid, ein Gas in der Luft. Um es hineinzulassen, muss das Blatt Löcher in seiner wasserdichten Hülle öffnen. Durch dieselben Löcher entweicht Wasserdampf. OpenStax beschreibt dies als Gleichgewicht zwischen effizienter Fotosynthese und Wasserverlust. Diese Löcher sind die Spaltöffnungen. Die Pflanze steuert sie über Schließzellenpaare.
Schließzellen reagieren beim Öffnen und Schließen auf Licht, den Wasserzustand des Blatts und die Kohlenstoffdioxidkonzentration. Nehmen sie Wasser auf, schwellen sie an, biegen sich auseinander und öffnen den Spalt. Verlieren sie Wasser, erschlaffen sie und der Spalt schließt sich. An einem sonnigen Morgen mit feuchtem Boden öffnen sich die Spaltöffnungen weit. Trocknet der Boden aus, schließen die Schließzellen die Spalten auch bei hellem Licht. Das spart Wasser, verringert aber die Kohlenstoffdioxidaufnahme.
Zum Drehen ziehen. Zum Zoomen scrollen oder zwei Finger auseinander- oder zusammenziehen.
Wie Wasser im Baum aufsteigt
Transpiration ist die Abgabe von Wasserdampf durch die Pflanze, hauptsächlich über die Spaltöffnungen. Sie treibt auch den Wasseraufstieg an. Im Blatt verdunstet Wasser von den feuchten Wänden der Mesophyllzellen in die Interzellularräume und entweicht durch offene Spaltöffnungen. Diese Verdunstung zieht am zurückbleibenden Wasser. Wassermoleküle haften aneinander (Kohäsion) und an den Xylemwänden (Adhäsion). So überträgt sich der Zug durch eine ununterbrochene Wassersäule im Spross bis zu den Wurzeln. Das ist die Kohäsions-Tensions-Theorie des Wasseraufstiegs. Transpiration ist passiv: Die Pflanze verbraucht kein ATP, um Wasser anzuheben. Die Energie stammt aus dem Unterschied zwischen feuchtem Boden und trockenerer Luft.
Die Werte sind groß. OpenStax nennt einen Unterdruck von etwa −2 Megapascal an der Blattoberfläche. Um Wasser gegen die Schwerkraft zu heben, sind etwa 0.0098 MPa pro Höhenmeter nötig. Ein 116 Meter hoher Küstenmammutbaum benötigt daher etwa 1.14 MPa allein gegen die Schwerkraft. In lebenden Zellen beträgt die entgegengesetzte Kraft, der Turgordruck, meist 0.6 bis 0.8 MPa. Bei einer gut bewässerten Pflanze kann er 1.5 MPa erreichen. Das sind 1.5 × 140 = 210 Pfund pro Quadratzoll, verglichen mit 30 bis 34 psi bei einem typischen Autoreifen. Verliert eine Pflanze mehr Wasser, als sie aufnimmt, sinkt der Turgor gegen null und die Blätter welken.
Wasser sparen
Pflanzen trockener Standorte verringern die Transpiration auf unterschiedliche Weise. Wüstenpflanzen (Xerophyten) und auf anderen Pflanzen wachsende Pflanzen (Epiphyten) haben meist eine viel dickere Kutikula. Viele besitzen eine dichte Behaarung oder unter die Blattoberfläche eingesenkte Spaltöffnungen. Dadurch bewegt sich weniger Luft über die Spalten. Kakteen gehen weiter: Sie öffnen ihre Spaltöffnungen in der kühlen Nacht und speichern das aufgenommene Kohlenstoffdioxid. Am heißen Tag halten sie die Spaltöffnungen geschlossen und nutzen den gespeicherten Kohlenstoff für die Fotosynthese. Das heißt CAM. Wähle im Versuch unter „Pflanze“ die Option „Kaktus (CAM)“ und drücke auf „Nacht“.
| Versuchsvoreinstellung | Öffnung | CO₂-Aufnahme | Wasser pro CO₂ |
|---|---|---|---|
| Sonniger Morgen | 100% | 100 | 0.67 |
| Heißer, trockener Nachmittag | 29% | 29 | 1.25 |
| Nacht | 10% | 0 | keine |
| Kaktus bei Nacht | 100% | 100 | 0.33 |
- Spaltöffnungen lassen CO₂ hinein und Wasserdampf hinaus; Schließzellen regeln das Verhältnis.
- Licht öffnet Spaltöffnungen; trockener Boden schließt sie.
- Verdunstung zieht eine durch Kohäsion zusammenhängende Wassersäule im Xylem nach oben (Kohäsion und Tension).
- CAM-Pflanzen wie Kakteen öffnen ihre Spaltöffnungen nachts.
- Was treibt den größten Teil der Wasserbewegung im Xylem nach oben an?
- Transpiration an den Blättern
- ATP-Pumpen in den Wurzeln
- Schwerkraft
- Druck im Phloem
- Transpiration ist passiv. Das bedeutet ...
- die Pflanze verbraucht beim Wassertransport kein ATP
- sie findet nur nachts statt
- sie benötigt keine Spaltöffnungen
- Wasser bewegt sich aus der Luft ins Blatt
- Bis zu wie viel Prozent des über die Wurzeln aufgenommenen Wassers können durch Transpiration verloren gehen?
- Zum Heben von Wasser sind etwa 0.0098 MPa pro Meter nötig. Wie viele MPa sind für 116 Meter nötig? (eine Nachkommastelle)
- Wie viele psi entsprechen einem Turgordruck von 1.5 MPa, wenn 1 MPa = 140 psi gilt?
- Wodurch öffnen Schließzellen eine Spaltöffnung?
- Sie nehmen Wasser auf und schwellen an
- Sie verlieren Wasser und schrumpfen
- Sie teilen sich
- Sie sterben
- Was geschieht im Versuch am heißen, trockenen Nachmittag im Vergleich zum sonnigen Morgen?
- Der Spalt schließt sich teilweise und pro aufgenommenem CO₂ geht mehr Wasser verloren
- Der Spalt öffnet sich weiter
- Es geht kein Wasser verloren
- Die CO₂-Aufnahme steigt
- Wann öffnen Kakteen (CAM-Pflanzen) ihre Spaltöffnungen?
- Nachts
- Mittags
- Nie
- Nur bei Regen
- Welches Merkmal hilft einer Wüstenpflanze, die Transpiration zu verringern?
- Eine dicke Kutikula und eingesenkte Spaltöffnungen
- Sehr große, dünne Blätter
- Spaltöffnungen nur auf der Oberseite
- Keine Kutikula
- Was hält die Wassersäule im Xylem zusammen?
- Kohäsion zwischen Wassermolekülen und Adhäsion an den Wänden
- Zucker im Wasser
- Luftblasen
- Nur der Wurzeldruck
Quellen zu diesem Kurs (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Abgerufen: 2026-10-17