Der Wasserkreislauf der Pflanzen wird oft als der einzig „wahre“ Stoffkreislauf auf unserem Planeten bezeichnet, da sich der Stoff H₂O chemisch nicht verändert, sondern nur in seinem physikalischen Zustand. Zyklen werden durch Niederschlag, Abfluss, Verdunstung, Wolkenbildung und mehr Niederschlag gebildet. Treibende Kraft ist die Sonnenenergie, die das Wasser zum Verdunsten bringt. Die Wasserressourcen in den Ozeanen und im Grundwasser sind enorm. Das sind 1,4 x 109 km3 mehr als ein Absatz von 5 x 105 km3 (Schlesinger 1997).
Alle lebenden Organismen sind Teil des globalen Wasserkreislaufs. Bei Tieren überwiegt der innere Kreislauf den extrazellulären, bei Pflanzen ist es umgekehrt. Etwa 97 % des von Pflanzenwurzeln aufgenommenen Wassers werden durch Transpiration freigesetzt. Nur ein kleiner Teil des Wassers wird für den Transport im Phloem verwendet und erfährt somit auch einen internen Kreislauf.
Der Baum kann als große Fabrik verstanden werden, in der viele Transportvorgänge und chemische Prozesse stattfinden und koordiniert werden müssen.
- Der Wasserkreislauf
- Die Atmung
- Bakterien helfen
Der Wasserkeislauf
In Wäldern stehen große Pflanzenwurzeln und nehmen Wasser und gelöste Salze aus dem Boden auf. Nun muss das mineralstoffreiche Wasser durch das gesamte Sprosssystem der Pflanze transportiert werden – also durch den Stängel zu den einzelnen Zweigen und Blättern. Blätter erfüllen eine besondere Funktion, da sie alle zusammen eine massive transpirierende Oberfläche bilden. Da ständig Wasser aus den Blättern verdunstet, muss die Pflanze immer mit frischem Wasser aus den Wurzeln versorgt werden. Dadurch entsteht ein stetiger Wasserfluss von den Wurzeln zu den Blättern. Wasser verdunstet hauptsächlich durch die Spaltöffnungen der Blätter. Schließlich fällt es als Regen zu Boden und kann von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden.
Die Atmung
Der Gasaustausch von Pflanzen mit der Atmosphäre erfolgt auch über Blattspaltöffnungen. Wie alle grünen Pflanzen nehmen Bäume Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und wandeln es mithilfe von Lichtenergie in Zucker um. Pflanzen benötigen Zucker als Energiequelle für ihr Wachstum und ihren Stoffwechsel. Der Prozess der Herstellung von Zucker aus Kohlendioxid ist sehr komplex und wird Photosynthese genannt.
Als Abfallprodukt der Photosynthese setzen Pflanzen Sauerstoff frei, den alle Lebewesen zum Atmen benötigen. Auch Pflanzen atmen und verwenden dafür Sauerstoff. Allerdings viel weniger als er produziert. Auch Wurzelzellen müssen mit Sauerstoff versorgt und Kohlendioxid wird freigesetzt. Dieser Vorgang ist Teil der sogenannten Bodenatmung.
Bakterien helfen
Neben Kohlendioxid und Sauerstoff benötigen Pflanzen Stickstoff zum Leben. Bäume können Stickstoff jedoch nicht direkt aus unserer Atmosphäre aufnehmen. Stickstoffbakterien im Boden wandeln Stickstoffgas in eine Form um, in der Pflanzen Stickstoff verwenden und speichern können. Der Baum kann es dann über seine Wurzeln aufnehmen. Im Herbst fallen die Blätter von Laubbäumen in unserem Land ab und legen eine Ruhepause ein. Während dieser Zeit gibt es fast kein Wachstum. Zu Boden gefallenes Laub wird zusammen mit anderen organischen Abfällen von Bakterien und Pilzen zersetzt und bildet die sogenannte Humusschicht, die als Mineralspeicher dient. Wenn es regnet, werden die Mineralien vom Humus weggespült. Auf diese Weise gewinnt der Boden nach und nach seine Mineralien zurück, die dann zusammen mit dem Wasser durch die Wurzeln in die Pflanze zurückfließen können.
Energie aus dem Sonnenlicht
Pflanzen nehmen Luft über ihre Blätter und Nadeln auf. Das Licht trifft auf die Chloroplasten (die kleinen grünen Energiemaschinen in den Blättern). Die Energie bewirkt die Bildung von Glukose (einer Zuckerart), Sauerstoff aus dem Wasser und Kohlendioxid in der Luft. Dieser Vorgang wird Photosynthese genannt. Vielleicht die wichtigste Operation auf der Erde. Glukose wird als Energie produziert und ist die Grundsubstanz für alle Pflanzenwachstumsprozesse.
Wir Menschen und viele Tiere haben nicht die Fähigkeit, Sauerstoff selbst zu produzieren. Wir können jedoch nicht darauf verzichten und sind auf diesen grünen „Abfall“ angewiesen. Eine hundertjährige Eiche produziert etwa 4.600 Kilogramm Sauerstoff pro Jahr. Diese Menge reicht aus, damit ein Erwachsener 13 Jahre lang atmen kann!
