Pflanzentranspiration in großen Höhenlagen: Theorie, Feldmessungen und Vergleiche mit Wüstenpflanzen

Der Einfluss von Höhenveränderungen auf die Pflanzentranspiration wurde anhand von Blattenergiebilanzgleichungen und bekannten Höhenveränderungen der physikalischen Parameter, die die Wasserdampfdiffusion beeinflussen, bewertet. Simulierte Transpirationsflüsse für große Blätter mit niedrigen und hohen stomatären Widerständen gegen die Wasserdampfdiffusion wurden mit kleinen Blättern mit identischen stomatären Widerständen in Höhenlagen von Meereshöhe bis 4 km verglichen. Der spezifische Einfluss verschiedener Lufttemperatur-Stornoraten wurde ebenfalls getestet. Die Validierung der simulierten Ergebnisse erfolgte durch den Vergleich tatsächlicher Feldmessungen an einem niedrig gelegenen (300 m) Wüstenstandort mit ähnlichen Messungen an einem hoch gelegenen (2.560 m) Bergforschungsstandort. Mit zunehmender Höhe nahmen die Sonneneinstrahlung und der Diffusionskoeffizient für Wasserdampf in der Luft (D wv) erheblich zu, während die Luft- und Blatttemperaturen, die Differenz der Wasserdampfkonzentration zwischen Blatt und Luft, die langwellige Strahlung und der Wärmeleitkoeffizient für Wärme in der Luft mit zunehmender Höhe abnahmen. Diese Veränderungen führten dazu, dass die Temperaturen der besonnten Blätter in höheren Lagen weiter über der Lufttemperatur lagen, insbesondere bei großen Blättern. Bei großen Blättern mit geringen stomatären Widerständen lagen die Transpirationsflüsse für Wüstenpflanzen in niedrigen Lagen nahe an denen, die für Pflanzen in hohen Lagen vorhergesagt wurden, obwohl die Temperaturen der besonnten Blätter dieser Gebirgspflanzen mehr als 10 °C kühler waren. Die Simulation von Bedingungen mit einer niedrigen Lufttemperatur-Stornorate (0,003° C m-1 und 0,004° C m-1) führte zu vorhergesagten Transpirationsflüssen, die größer waren als die für den Wüstenstandort berechneten. Die Transpiration kleinerer Blätter nahm mit der Höhe für alle getesteten Stornoraten ab (0,003° C m-1 bis 0,010° C m-1). Allerdings waren die Transpirationsflüsse in höheren Lagen für alle Blätter, insbesondere für größere Blätter, aufgrund des starken Einflusses der verstärkten Sonnenerwärmung und eines größeren D wv deutlich höher als erwartet. Diese Ergebnisse werden im Hinblick auf Ähnlichkeiten in der Blattstruktur und dem Pflanzenhabitus diskutiert, die bei Wüstenpflanzen in niedrigen Lagen und bei alpinen und subalpinen Pflanzen in hohen Lagen beobachtet wurden.