V6 Gaswechsel Flashcards
Wasserbilanz für die Vegetation
- Wasserbilanz für einzelne Pflanzen und Vegetation
- Niederschlag – Verdunstung
- Wassermangel bedroht die Diversität
- Wassermangel ist eine der größten Bedrohungen für die Menschheit
- Wasserbilanz bezieht sich auf wasserhaltige Systeme (z.B. Boden oder Einzel-Organismen)
- Bei Pflanzen ist die Wasserbilanz nachts positiv (verringerte Transpiration), tagsüber negativ (auch bei Wasserstress)
- Alle Größen werden auf die Grundflächeneinheiten bezogen oder mm, die Werte werden über mehrere Jahre gemittelt
- Niederschlag N [mm]
o Summe aus N = ET + V + delta W
o ET = evapotranspiration
o V – oberirdischer Abfluss und Versickerung und
o Delta W= Wasserspeicherung im Ökosystem
Wasserbilanz Laub und Nadelwald
- Wasserverbrauch geringfügig höher als Acker oder Grünland (Verdunstung und Transpiration)
- Niederschlagswasser, das auf Blätter und Nadeln auftrifft und direkt verdunstet, ohne den Boden zu erreichen (Interzeption), im Wald deutlich höher als auf Gras- oder Ackerland
- Tiefensickerung ist im Wald geringer als bei Grasland
- Die Interzeption von Nadelbäumen ist deutlich höher als bei Laubbäumen
- Tiefensickerung unter Nadelbäumen geringer als unter Laubbäumen
Vegetationsuhr
-Frühling, Sommer, Herbst, Winter (Vegetationsruhe)
-Sie ist abhängig von Ort
-In Hessen treten die verschiedenen Sektoren früher ein
o Bsp. Vegetationsruhe tritt schon Mitte Oktober ein obwohl sie erst im November anfangen würde
Anpassung an Trockenheit und Salinität
-Regulation der Spaltöffnungsbewegungen
o Absinken des Wasserpotentials bewirkt Schließen
->Turgorabnahme
o Absinken der CO2 Konzentration bewirkt Öffnen
->Turgorzunahme
Wirtschaftliche und ökologische Probleme
- Wassereinsparungsmaßnahmen
- Trockenheit
- Salzschäden
Wassernutzungskoeffizient, Transpirationskoeffizient der Produktivität
-Beim Gaswechsel ist das Hauptproblem der Pflanze das „Pendeln der zwischen Verhungern und Verdursten“
-Für Land- und Forstwirtschaft ist es wichtig, dass das Verhältnis zwischen
o Wasserverbrauch [L]
o Stoffproduktion [Kg]
möglichst gering ist
-Bei kritischem Wasserpotential sinkt die Photosyntheserate stark ab.
o Bodenfeuchte sinkt nach dem Stopp der Bewässerung ab
o Pflanze reagiert nach ein paar Tagen, wenn kritisches Wasserpotential erreicht ist
-Wassernutzungseffizienz der Photosynthese (WUE)
WUE [µmol mmol1] = JCO2 [µmol m-2 s-1] / EH2O [mmol m-2 s-1]
-Wassernutzungskoeffizient der Photosynthese 2
o Indikator der Trockenresistenz
Bei gleichem Wassermangelstress, zum Beispiel 10% Bodenfeuchte, zeigt die als trockenresistent bekannte Sorte “Riesling” gegenüber der trockenanfälligen Sorte “Silvaner” und vor allem gegenüber der sehr anfälligen Sonnenblume eine höhere Leistungsfähigkeit. Mit abnehmender Bodenfeuchte nimmt die Wassernutzungseffizienz zu.
Morphologische anatomische Anpassungen an Trockenheit und Salinität
Xerophyten (C4- Pflanzen)
- Verkleinerung der Oberfläche
- Rollblätter
- Nadelblätter
- Ausbildung einer dicken Cuticula
- Stomata hypostomatisch, in Vertiefungen der Blattoberfläche versenkt oder unter dichtem Haarfilz versteckt
- Blattsukkulenz, CAM- Pflanzen
- Sukkulenzgrad = Sättigungswassergehalt [g] / Oberfläche [dm²]
Anpassung an die Gezeiten
- Pflanze kann Spaltöffnung ungehindert öffnen durch Lufteinschluss im Spalt
- Salz aus Salzdrüsen wird weggewaschen
- Blattdicke nimmt bei höherer Salzkonzentration zu
Vorkommen verschiedener Assimilationstypen (Nichtstomatäre, biochemische Faktoren)
-C4 – Pflanzen o Tropisches Grasland (Namibia) o Einzelne Sukkulenten, Gräser o Vorteil: hohe WUE o Nachteil: hoher Energiebedarf o Ca. 200 mm Niederschlag Sommerregen ->Wasserverfügbarkeit bei hohen Temperaturen -C3 – Pflanzen o Kontinentale Steppe (Kasachstan) o Hohe Wasserverfügbarkeit nach Schneeschmelze bei niedrigen Temperaturen und Sommertrockenheit o Gräser, Stauden, Leguminosen, einzelne Sträucher o Vorteil: Energieeffizenz o Nachteil: Photorespiration -CAM - Pflanze o Sukkulenten-Wüste (Niederkalifornien) o Kakteen o Hohe WUE bei Nacht o Hoher Energiebedarf geringes Wachstum
Humid
Feuchtt
Arid
Trocken
Photosynthese
- Fixierung von CO2
- Reduktion des fixierten CO2 durch NADPH (lichtabhängige Reaktion)
- > Nichtzyklischer Elektronentransport
- > Lichtgetriebene Elektronentransport baut einen Protonengradienten an der Thylakoidmembran auf
- > 4 H+ aus 2 H2O dienen der Bildung von 2 NADPH+H+ und 1 ATP
- > NADPH und ATP werden bei der Fixierung von CO2 und der Bildung von Kohlenwasserstoff vebraucht
- > Sind die Spaltöffnungen geschlossen wird kein CO2 aufgenommen und somit kein NADPH gebraucht
- > Plastidäre ATP Synthase = zyklischer Elektronentransport
- Aufbau von Zuckern und Polyscacchariden
- > Calvin Zyklus
- > > Phase 1: Kohlenstofffixierung
- > > Phase 2: Reduction
- > > Phase 3: Regeneration der CO2 Aktzeptoren
- Allgemeine Photosynthesegleichung: CO2 + 4e- + 4 H+ -> (CH2O) + H2O
- Radikalbildung bei Substrat- bzw. CO2 – Mangel
