Diskussion:Transpirationssog

ist der transpirationssog die Folge, oder "Folgehandlung" von Wurzeldruck? bin ein bisschen verwirrt.

Höhe

Wie kann man ausrechnen, dass der Transpirationssog nur bis 100 m reicht? Dieser Beitrag stammt von Benutzer:80.139.190.40(11:03, 2. Jun. 2007)

Man muss sich zuerst einmal klar machen, dass, ermöglicht durch die starken Kohösionskräfte des Wassers, tatsächlich ein Unterdruck herrscht, absolut und nicht relativ zum Luftdruck - ich hoffe, das kommt im Artikel klar genug heraus. Das führt natürlich dazu, dass jedes kleinste Bläschen sich explosionsartig ausdehnt und die Wassersäule auf 10 m zurückfällt, diejenige Höhe, die dem Luftdruck entspricht. Das beliebte Knacken der Fingergelenke beruht genau auf diesem Effekt.

Aus diesem Grund dürfen die Leitgefäße auch nicht zu dick sein, weil der Ausfall einer Leitung dann einen zu großen Verlust darstellen würde.

Wenn man von einem 100 m hohen Baum ausgeht, muss der Druck schon -9 atm. betragen, um ein statisches Gleichgewicht zu erreichen, um größere Mengen Wasser gegen den starken Reibungswiderstand durch die engen Röhren zu bewegen, muss der Sog noch einiges höher sein. Da ist dann irgendwann die Zugfestigkeit des Wassers erreicht.

Das ist der theoretische Ansatz, wo genau die Werte liegen und wie das berechnet wurde, müsste man nachforschen, ich tippe mal auf Computersimulationen.

Vielleicht ist das "Ergebnis" aber auch an den beobachteten Tatsachen orientiert, Bäume werden nicht wesentlich höher als 100 m. Zoelomat 15:25, 2. Jun. 2007 (CEST)

Das erscheint mir ein Unsinn zu sein, eine Fortsetzung der TF des Artikels. Warum sollte eine enge Röhre ermöglichen, dass Wasser sein Verhalten ändert und bei 0 bar (=10m Saughöhe) NICHT verdampfen?--Ulf 15:46, 27. Sep. 2019 (CEST)

Weil es innerhalb der Kapillare keine Oberfläche zwischen flüssiger und gasförmiger Phase gibt. Nur an solchen offenen Oberflächen geht Wasser ohne weiteres bei einem Druck unterhalb von etwa 2,5 kPa in die Dampfphase über. Ohne so eine Oberfläche ergibt sich ein Siedeverzug. Damit eine Dampfblase spontan aus dem Volumen entsteht, müssen deutlich größere Kräfte überwunden werden als an der Wasseroberfläche. Spontane Blasenbildung in sauberem Wasser tritt bei Raumtemperatur daher erst bei einem negativen Druck von etwa -30 MPa auf (- 300 bar). ---<)kmk(>- (Diskussion) 01:43, 16. Mai 2020 (CEST)

Sog

Ich finde den Artikel nicht verständlich. Es wird von einem „Sog“ geschrieben. Einen „Sog“ gibt es aber nicht, was man als „Sog“ bezeichnet, entsteht erst durch den Luftdruck (siehe Sog-Artikel). Dieser kann eine Wassersäule aber nur bis 10 m hoch drücken, wie ja geschrieben. Wie kommt nun das Wasser auf 120 m Höhe? Die Kohäsionskräfte dürften ja keine Rolle spielen, da das Wasser nicht von oben „gezogen“ werden kann.

-- 178.9.128.141 14:48, 6. Mai 2011 (CEST)

Das sind richtige Gedanken, es gibt aber nach [1] diese seit über 100 Jahren kontrovers diskutierte Kohäsionstheorie, die nach dieser Quelle „allgemein anerkannt“ sei. Ich habe jedoch bisher keine wissenschaftliche Quelle gefunden, die diese Theorie stützt. Angeblich schafft der Wurzeldruck nur 20m. Mir scheint diese Sogtheorie reichlich suspekt. Das ganze System müsste zusammenbrechen, wenn man die Pflanze weiter oben abschneidet. Wie sollen dann bitteschön in großer Höhe saftige Früchte wachsen?--Ulf 16:19, 27. Sep. 2019 (CEST)

Die Kohäsionstheorie ist allgemein anerkannt. Es ist nicht wirklich schwierig, dafür aktuelle wissenschaftliche Quellen zu finden. Ich zitiere mal aus dem Review von Martin D. Venturas, John S. Sperry und Uwe G. Hacke "Plant xylem hydraulics: What we understand, current research, and future challenges" im Journal of Integrative Plant Biology (doi: 10.1111/jipb.12534). Wobei sich "current" auf 2017 bezieht:

• "Obviously for the cohesion-tension mechanism to work, boiling must be avoided, and hence the xylem water must enter a metastable liquid phase. Although this requirement has excited periodic dissent, the theory and evidence for metastable liquid water in plants and other systems is extensive (e.g., Zheng et al. 1991; Poole et al. 1992; Mishima and Stanley 1998; Wheeler and Stroock 2008)"

Und noch einmal aus der Zusammenfassung desselben Papers:

• "Importantly, there are many areas of general agreement, starting with the validity of the cohesion-tension mechanism itself, cavitation by air-seeding and the role of pit membranes, (...)" (Fettschreibung durch mich)

Die Wasserleitung in Xylemen hat in der Tat ein Problem, wenn man sie durch "abschneiden" unterbricht. Allerdings betrifft das erstens nur die Leitungen, die man gerade erwischt hat - also nicht den ganzen Baum. Und zweitens gibt es diverse physiologische Mechanismen, die dafür sorgen, dass die oben offene Leitung nicht bis nach unten durchbelüftet. Pflanzen können sogar Leitungsstränge, in denen durch mechanische Einwirkungen belüftete Bereiche entstanden sind, wieder komplett mit Wasser befüllen und erneut zum Transport einsetzen. Wie das genau unter welchen Bedingungen geschieht, ist dann wirklich eine der Fragen, die aktiv beforscht werden. ---<)kmk(>- (Diskussion) 01:24, 16. Mai 2020 (CEST)

überholt

Ich habe soeben ergänzt und belegt, dass die Theorie auf die hohen Bäume (Stichwort Kohäsoionstheorie) nicht stichhaltig ist. Nichtsdestotrotz gibt es natürlich einen Transpirationssog.--Ulf 17:54, 27. Sep. 2019 (CEST)

Hallo Ulf. Leider hat Deine Erweiterung einige Schwächen.

• Die Vorstellung eines Nachschiebens bei Verdunstung am oberen Ende einer Kapillare durch den Atmosphärendruck führt in die Irre. Vielmehr erzeugt der Meniskus in der Kapillare eine Zugspannung gegenüber dem Umgebungsdruck. Die wesentliche Größe ist an dieser Stelle die Adhäsion zwischen der Oberfläche der Kapillare und dem Flüssigkeit. Mit dem Transpirationssog hat dieses Phänomen wenig zu tun.
• Eine sehr dünne, mit Wasser gefüllte Glas-Kapillare kann bei entsprechend kleinem Durchmesser problemlos einige MPa Druckdifferenz erzeugen. (1 MPa = 10 bar) Entsprechend sind 10 m keine prinzipielle Grenze für die Höhe, die Wasser in einer Kapillare aufsteigen kann.
• Ein "Saugen" an Wasser auf einen Druck knapp unterhalb des Atmosphärendrucks führt im allgemeinen nicht zur Ausbildung eines Vakuums. Mit Bläschen als Startkeim oder anderen Siedekeimen erhält man kein Vakuum, sondern Wasserdampf. Ohne solche Starter bräuchte man eine Zugspannung von immerhin -30 MPa, damit sich spontan Dampfblasen bilden.
• Die Kohäsionstheorie für den vertikalen Wassertransport in Pflanzen ist nicht "kontrovers diskutiert" sondern anerkannter Stand des wissenschaftlichen Mainstreams. Schon gar nicht ist es angemessen, diese Erklärung im Konjunktiv zu präsentieren.
• Die Aussage "Tatsächlich ist jedoch wohl Osmose, mithin der Gradient des Wasserpotenzials für den Wassertransport über große Höhenunterschiede verantwortlich." wird belegt mit einem online verfügbaren Lehrtext zur Pflanzenbiologie. Dieser Lehrtext sagt jedoch explizit das Gegenteil: "However, root pressure can only move water against gravity by a few meters, so it is not strong enough to move water up the height of a tall tree." Und im weiteren Verlauf wird die Kohäsionstheorie sogar direkt als die vom wissenschaftlichen Mainstream akzeptierte Lösung des Problems charakterisiert: "The cohesion-tension hypothesis is the most widely-accepted model for movement of water in vascular plants."
• In W. Koch et al. "The limits to tree height" kommt der Begriff "Osmose" nicht vor. Entsprechend fehlt in ihm auch die Aussage "Der nötige osmotische Druck wird in den Wurzeln erzeugt." zu dem diese Quelle im Artikel als Einzelnachweis angegeben ist.
• Die Aussage, dass "die Transpirationsthese für den Wassertransport in Pflanzen über große Höhenunterschiede nicht konsistent (sei)" wird mit einem Paper von vor knapp 30 Jahren belegt. Die Autoren formulieren deutlich schwächer "(...) we believe that several forces may be responsible for long-distance water transport in plants." Außerdem bekommt man aus anderen und vor allem neueren Publikationen zum Thema den Eindruck, dass U. Zimmermann in diesem Punkt eine Außenseiterposition vertritt. Die experimentelle Pflanzenbiologie ist in den letzten 30 Jahren nicht stehen geblieben. Wären tatschlich in Bäumen auftretende Unterdrücke deutlich inkompatibel zur Kohäsionstheorie, dann hätte das bei weiteren Messungen auffallen müssen. Stattdessen werden etwa in "The limits to tree height" gemessene Zugspannungen von bis zu 2 MPa angegeben.

All das hat mehr mit Pflanzenphysiologie zu tun als mit dem Transpirationssog an sich. ---<)kmk(>- (Diskussion) 02:54, 16. Mai 2020 (CEST)

Erstmal danke für deine langen Einlassungen, Kai. Die eine Quelle ist von mir tatsächlich falsch angegeben worden, ich habe keine Entschuldigung dafür, habs nicht bis zu ende gelesen. Das mache ich dann gleich raus. All das macht aber diese Kohäsionstheorie nicht besser. Sie kann nicht erklären, wieso Pflanzen bei 100% rel. Luftfeuchigkeit leben können, ebenso nicht, warum aus abgeschnittenen Stängeln Pflanzensaft rausläuft oder weiche Früchte wachsen und nicht wieder verschrumpeln. Manche Pflanzen erzeugen sogar Wassertropfen an den Blättern (Guttation) oder Nektar. Und wie soll Veredelung funktionieren, wenn doch dabei beide Partner kurzzeitig freiliegende (zertrennte) Leitbahnen haben. Schließlich gibt es noch den Nähstofftransport (Phloemtransport) vom Blatt herab zur Wurzel oder in Speicherzellen. Nun ist es aber dort jeweils feucht... Also gegen den Transpirationssog!? Ich schicke dir mal hier paar Roh-Links zu Zweiflern: [2] [3] [4]. Äußerst aufschlussreich auch [5], damals maß man an abgeschnittenen, in Wasser gestellten Sprossen, dass sie zunächst bis zu 12mal mehr Wasser aufnehmen als die Transpiration abgibt: ein klarer Hinweis auf Osmose gegen das (reine) „Vasen“wasser.--Ulf 23:03, 19. Mai 2020 (CEST)