Wassertransport in Gefäßpflanzen - Wie machen Pflanzen das?

Theorie

Wie jeder Gegenstand, der sich passiv bewegt, fließt Wasser grundsätzlich von Bereichen eines höheren Potenzials (Potenzialenergie) zu Bereichen mit einem niedrigeren Potenzial, also z.B. entlang der Erdanziehung einen Berg hinunter. Hierbei leistet Wasser Arbeit und verliert an Energie, die z.B. über Turbinen in Elektrizität umgewandelt werden kann. Die treibende Kraft für das Fließen von Wasser wird als Wasserpotenzial (Ψ) bezeichnet und als Druck (Energie pro Volumeneinheit) beschrieben, der in Megapascal (MPa) gemessen wird. Um eine bessere Vorstellung der Größen zu gewinnen: ein gefüllter Autoreifen hat üblicherweise einen Druck von 0,2 MPa. In Ruhe besitzt Wasser 100 % seiner potenziellen Energie - dieser Wert wird als Nullmarke definiert. Wenn Wasser fließt, verliert es an Energie, wodurch das Wasserpotenzial negativ wird.

Da Wasser nicht nur in reiner Form, sondern auch in Lösung oder gebunden vorkommt, wird das Wasserpotenzial auch allgemeiner als:

definiert. Je höher Ψ, desto größer ist die Tendenz eines Systems, Wasser abzugeben. Diese weitergehende Definition des Wasserpotenzials beinhaltet vier Komponenten:

Wobei π der osmotische Druck durch gelöste Stoffe ist; P das Druckpotenzial (hydrostatischer Überdruck, Wanddruck, Turgordruck; meist ≥ 0, bei direktem Kontakt von Wasser zur Luft = MPa) darstellt und p w g h der potenziellen Energie hinsichtlich der Schwerkraft (spielt keine Rolle bei Transportwegen unter 10 m) entspricht. τ steht für das Matrixpotenzial (Einflüsse des Plasmas (kolloidale Effekte) und der Zellwand (kapillare Effekte)), typische Werte für τ sind: τ (Vakuole) = 0 und τ (Kapillarwasser) ≤ 0.