Taschenlehrbuch Biologie - Evolution - Oekologie

verteilt. Motor für diesen Wasserkreislauf ist die Sonne, die Gesamtwassermenge auf der Erde ist seit Jahrmillionen unverändert geblieben (Abb. 2. 16 ). Allerdings ist nicht die gesamte Wassermenge für Lebewesen verfügbar, da Wasser teilweise als Eis vorliegt oder durch gelöste Stoffe gebunden ist. Zudem übersteigt in vielen Regionen der Erde die Transpiration die Niederschlagsmenge (aride Zone). Selbst in Regionen, in denen mehr Niederschläge fallen als Wasser verdunstet bzw. von Pflanzen abgegeben wird, tritt oft temporär Wassermangel auf.

    Abb. 2. 16 Wasserkreislauf. Durch die Einwirkung des Sonnenlichtes verdunstet Wasser, es wird in der Atmosphäre durch Luftströmungen verteilt, gelangt als Niederschlag zurück auf die Erde und fließt über- und unterirdisch wieder in die Meere. Der bewegliche Wasseranteil ist mit 0,08% dabei verhältnismäßig gering. Das meiste Wasser befindet sich in Reservoirs, vor allem im Meer (97,3%). Im Schema des globalen Wasserkreislaufs sind Vorräte in Kästen (10 3 km 3 Wasser) und Umsätze als Pfeile (10 3 km 3 Wasser pro Jahr) angegeben. (Zahlen aus Schäfer, 1992.)
Biologische Bedeutung des Wassers
    Das Leben auf der Erde ist untrennbar mit dem Wasser verbunden, denn fast alle Stoffwechselvorgänge finden im wässrigen Medium statt. Wasser hat daher eine herausragende biologische Bedeutung. Trotz seiner einfachen chemischen Zusammensetzung ist das Wasser eine ungewöhnliche Substanz, denn durch den Dipolcharakter der Wassermoleküle liegen Schmelzpunkt, Siedepunkt, Lösungskapazität, Oberflächenspannung und spezifische Wärme vergleichsweise hoch ( Biochemie, Zellbiologie ). Wasser ist mit 45–95 % der Hauptbestandteil der Zelle, viele Eigenschaften des Cytoplasmas werden daher entscheidend durch die Eigenschaften des Wassers bestimmt. Für die Lebensfähigkeit der einzelnen Zelle ist das Dampfdruckgefälle zur Umwelt ausschlaggebend, es stellt viele Landorganismen vor besondere Probleme bei der Kontrolle des Wasserhaushalts ( Botanik , Zoologie , Mikrobiologie ).
    Unter den aquatischen Lebensräumen bildet die Wassermenge nur in ephemeren Kleinstgewässern eine für die Verbreitung der Organismen bestimmende Rolle. Darunter versteht man kleinste Wasseransammlungen in Pfützen, Blattachseln oder Gesteinsmulden, die schnell und unvorhersehbar entstehen und wieder austrocknen. Bei allen anderen Gewässern ist dagegen die Wasserqualität entscheidend, die durch die im Wasser gelösten Stoffe (Salzgehalt, pH-Wert, Eutrophierung) bestimmt wird. Gelöste Stoffe binden einen Teil der Wassermoleküle und machen es biologisch schlechter verfügbar. Ein Maß für die verfügbare Wassermenge ist die Wasseraktivität ( Botanik,Biochemie, Zellbiologie ). Da reines Wasser sein Dichtemaximum nicht am Gefrierpunkt, sondern schon bei +4 °C erreicht, gefrieren Binnengewässer stets von der Oberflächeaus. Das ist für die Überwinterungsbedingungen in Binnengewässern von entscheidender Bedeutung ( Siehe hier ). Das salzhaltige Meerwasser gefriert dagegen erst bei Temperaturen deutlich unter dem Nullpunkt, es kann durch Bewegung und Druck unterkühlen.
Hydro-Anpassungstypen
    Normalerweise stellt Wasser nur in Landlebensräumen einen begrenzenden Faktor dar, sodass sich hier spezielle Anpassungstypen unterscheiden lassen.
    Hydrokonformer ( poikilohydre Organismen ) folgen der Umgebungsfeuchtigkeit und verhalten sich wie physikalische Quellkörper: Sie schrumpfen bei geringer Luftfeuchtigkeit und quellen bei Befeuchtung wieder auf. Dazu gehören Bakterien, Algen, Pilze, Flechten, Moose, einige Farne und einige Blütenpflanzen. Der Austrocknungsfähigkeit sind dabei arttypische Grenzen gesetzt, sie ändert sich außerdem mit der Entwicklungsstufe. Trockene Umweltbedingungen werden bei manchen in Form von Endosporen oder Cysten überdauert: Während das zarte, hygrophile (feuchtigkeitsliebende) Myzel der Pilze mehr oder weniger feuchte Standorte erfordert, können die Pilzsporen lange Trockenzeiten überstehen ( Mikrobiologie ).
    Hydroregulierer ( homoiohydre Organismen ) besitzen Einrichtungen zur Verdunstungskontrolle, ihr Wasserhaushalt ist daher in einem gewissen Rahmen unabhängig von der Umwelt. Das Vakuolensystem der Pflanzen bildet ein „inneres Wasserreservoir“, das osmotisch, kapillar und adhäsiv vor allem über die Wurzelhaare aufgefüllt wird. Die stomatäre Transpiration wird durch Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen reguliert, die cuticuläre Transpiration durch