Pflanzen müssen ihre Zellen ständig mit Wasser versorgen. Das gilt für die kleinen Pflanzen genauso wie für die großen Bäume. Der zur Zeit bekannte höchste Baum ist ein Mammutbaum mit einer Höhe von 120m in Kalifornien. Diese Pflanzenhöhe scheint daher ein natürliches Maximum darzustellen, welches von den physikalischen Gesetzmäßigkeiten auf der Erde bestimmt wird. Wie schaffen die Pflanzen es nun, das Wasser ohne zusätzlichen Energieverbrauch in solche Höhen zu transportieren? Der Ferntransport des Wassers erfolgt im Xylem der Sprossachse. Die Leitbündel ziehen sich durch die gesamte Pflanze, bis hoch zu jedem einzelnen Blatt. Verliert die Pflanze infolge von Transpiration über ihre Blätter Wasser, entsteht ein Unterdruck, der bis hinunter zum Leitgewebe der Sprossachse reicht.

Abb.:Wasserfaden durch Kohäsion

Die Folge ist ein Transpirationsog, der Wasser entgegen der Schwerkraft nach oben zieht. Dabei übertragen die wie ein "Faden" aneinandergereihten Wassermoleküle im Xylem den Unterdruck bis hinunter zur Wurzel. Dieser Wasserfaden entsteht durch die Anziehungskräfte der Wassermoleküle untereinander. Man spricht bei dieser Zerreissfestigkeit der Wasserfäden von Kohäsionskräften. Die Kohäsion von Wasser spielt somit eine große Rolle, bei der Übertragung des Transpirationssogs durch die gesamte Pflanze. Neben den Kohäsionskräften treten außerdem Wechselwirkungen mit den Oberlächen der Gefäßwände auf. Diese sog. Adhäsionskräfte erhöhen die Zerreißfestigkeit von Wasser gegen die Schwerkraft. Da die Summe von Adhäsion und Kohäsion nicht unbegrenzt ist, können die Bäume nicht in den Himmel wachsen. Ab einer Höhe von ca.120 Metern kann der Wasserfaden der entgegenwirkenden Schwerkraft nicht mehr standhalten und reißt ab.

Hier gibt es eine Animation zum Transpirationsog

Aufgabe: Schreiben Sie alle wichtigen Kräfte zum Ferntransport in Pflanzen heraus und sortieren Sie diese mit der Wurzel beginnend in einer Tabelle. Schreiben Sie Ursachen und Wirkungen jeweils in einer eigenen Spalte dazu. Überlegen Sie, was mit dem Wassertransport passiert, wenn das Wasser im Winter gefriert. Wie reagieren Bäume auf diese veränderten Temperaturbedingungen? Was passiert, wenn das Wasser in einem Ast gefriert?   Das Gipspilzmodell zur Veranschaulichung zum Transpirationssog