Blattaufbau und Spaltöffnungen-Simulation

Über dieses Experiment

Erkunde einen Blattausschnitt und verändere die Öffnung seiner Schließzellen. Vergleiche, wie der Zugang zu Kohlendioxid, Licht und Luftfeuchtigkeit die photosynthetische Aufnahme und den Wasserverlust beeinflussen, und bestimme dabei die Funktionen der wichtigsten Gewebe.

Lernziele

Identifiziere Kutikula, Epidermis, Mesophyll, Leitgewebe und Spaltöffnungen.
Erkläre den Zielkonflikt zwischen Kohlenstoffgewinn und Wasserverlust beim Öffnen der Poren.
Unterscheiden Sie zwischen manueller Porensteuerung und einem vollständigen physiologischen Regulationsmodell.

Anleitung

1Klicken Sie auf die Blattschichten und lesen Sie, welche Funktionen sie haben.
2Öffnen und schließen Sie die Spaltöffnungen, während alle anderen Bedingungen konstant bleiben.
3Reduzieren Sie das Licht auf null und untersuchen Sie Aufnahme und Wasserverlust getrennt.
4Erhöhen Sie die Luftfeuchtigkeit bis zur Sättigung und vergleichen Sie das Wasserverbrauchsverhältnis.

Das Modell

g_{c} (c_{a} - c_{i}) = A_{ma x} \frac{L}{L + 0.2} \frac{c _{i}}{c _{i} + 200}

Das interne CO₂ wird durch den Abgleich von Diffusion und Aufnahme berechnet.

E = 1.6 g_{c} \frac{e _{s} - e _{a}}{P}

Der Wasserverlust ergibt sich aus der Leitfähigkeit und der Wasserdampfdruckdifferenz.

Annahmen

Die Schnittansicht trennt die Gewebeschichten zur Untersuchung; sie ist keine maßstabsgetreue anatomische Rekonstruktion.
Die Leitfähigkeit beträgt 0,003 plus das 0,2-Fache des Quadrats der Porenöffnung, in Mol Luft pro Quadratmeter und Sekunde. Die Restleitfähigkeit steht für nicht näher aufgelöste Oberflächenpfade.
Eine stationäre Diffusionsbilanz berechnet den inneren CO₂-Gehalt zusammen mit einem Aufnahmemodell, das bei Licht und internem CO₂-Gehalt eine Sättigung erreicht. Die photosynthetische Respiration und die äußere Grenzschicht bleiben unberücksichtigt.
Die Wasserdampf-Leitfähigkeit beträgt das 1,6-Fache der CO₂-Leitfähigkeit und verwendet die Wasserdampfdruckdifferenz bei einem Gesamtdruck von 101,3 kPa.
Die Öffnung der Poren erfolgt manuell. Das Modell schließt die Spaltöffnungen nicht automatisch im Dunkeln und reagiert weder auf Hormone noch auf den Wasserstatus der Blätter.

Im Unterricht ausprobieren

Q1Warum können manuell geöffnete Poren Wasser verlieren, selbst wenn die photosynthetische Aufnahme null beträgt?
Q2Warum ist ein Wasserverbrauchsverhältnis undefiniert, wenn der Wasserfluss null ist?

Häufig gestellte Fragen

Warum gibt es keine Schaltfläche „Ausführen“?

Die dargestellte Anatomie und die Gasflüsse entsprechen einem Experiment im stationären Zustand. Wenn Sie einen Regler bewegen, wird sofort ein neuer Zustand vorbereitet.

Bedeutet eine offene Pore immer einen höheren Netto-Kohlenstoffgewinn?

Dieses Modell gibt die photosynthetische Aufnahme ohne Berücksichtigung der Atmung an. Es sagt weder den Netto-Kohlenstoffgewinn der gesamten Pflanze noch sämtliche Stressfaktoren voraus.