Walter Kausch

Beziehungen Zwischen Wurzelwachstum, Transpiration und CO2-Gaswechsel bei Einigen Kakteen

Summary1.When roots of cacti which have been kept dry for many months are remoistened, absorbing roots are formed after a few hours.2.The transpiration rate increases rapidly within a day after the remoistening. This is an indication, that as soon as the roots appear, water-absorption begins immediately, and a rapid improvement of the water relationships in the plant occurs.3.The CO2-exchange of Opuntia is quickly increased, when the soil is moistened. Not only is the respiration of the roots in the soil and the aerial parts increased, but also the CO2-dark-fixation and the apparent assimilation in light. Whereas the increased respiration of the roots takes place within a few minutes, the uptake of CO2 during assimilation and dark fixation takes place more slowly, probably because there is a certain periodic rhythm in the organic acid cycle. When the roots have been remoistened, the periodic uptake of CO2 starts earlier, and the rate of uptake exceeds the level obtained in the dry state.4.In cacti there is a relationship between water uptake and assimilation. In order to make the best possible use of the external conditions, in this case a temporary available source of water in the soil, cacti must be able to form new roots very rapidly.Zusammenfassung1.Wiederbefeuchtung des Wurzelraumes monatelang trockengehaltener Kakteen ruft nach Ablauf weniger Stunden Saugwurzelbildung hervor.2.Die Transpiration steigt nach der Wiederbefeuchtung im Laufe eines Tages stark an. Sie kann als ein Zeichen dafür angesehen werden, daß im Moment des Erscheinens der Wurzeln die Wasseraufnahme sofort stark in Gang kommt, und daß damit eine sofortige Verbesserung des Wasserzustandes der Pflanze eintritt.3.Der CO2-Gaswechsel der Opuntie erhöht sich nach der Wiederbefeuchtung des Bodens schnell. Dabei zeigt sich nicht nur die Atmung von Boden-Wurzel und Sproß gefördert, sondern auch die CO2-Dunkelfixierung und die apparente Assimilation im Licht. Die Steigerung der CO2-Abgabe des durchwurzelten Bodens tritt jeweils innerhalb von wenigen Minuten in Erscheinung, während der CO2-Verbrauch bei Assimilation und Dunkelfixierung, der offenbar einer gewissen Rhythmik unterliegt, etwas verzögert beeinflußt wird. Der Beginn des apparenten CO2-Verbrauchs wird durch die Durchfeuchtung vorverlegt, und die Verbrauchsrate steigt an.4.Das Zusammenspiel zwischen Wasserhaushalt und Stoffproduktion zeigt sich damit für die Kakteen sehr deutlich. Dabei ist die erste Voraussetzung für die äußerste Ausnützung der Umweltbedingungen, nämlich für die Ausnützung einer kurzfristig verfügbaren Bodenfeuchte, die sehr rasche Wurzelneubildung bei Einsetzen der Durchfeuchtung.

Über das Quellungsmaximum der Kotyledonen und Keimachsen von Pisum sativum L.

Summary1.Some in part new definitions and terms which have been used in colloid chemistry have been briefly described and applied to swelling (imbibition) in seeds. Consideration has been given to the terms swelling, degree of swelling, swelling-time-curve, swelling-curve, swelling-pressure and osmotic swelling-equilibrium.2.The first phase of water uptake in the cotyledons and germ axes consists of pure imbibition. Characteristic for the swelling phase is the swelling-time-curve, which has been presented mathematically.3.At the end of the swelling there occurs in the germ-axes a second phase of water uptake which takes place at the onset of germination. The second phase of water uptake is inhibited by poisoning with KCN.4.The maximal measurable degree of swelling in the cotyledons used was found to be 132% H2O; the same value for the germ-axes was 250% H2O. The maximal measurable degree of swelling of the tissues is practically independent of temperature. The observed differences in the maximal measurable degree of swelling between the cotyledons and germ-axes have been attributed to differences in the degree of development of the cell walls.5.When the “swelling-maxima” of the cotyledons and germ-axes have been reached, an osmotic swelling-equilibrium is established, i.e. a condition of equilibrium in which the protoplasmatic gel coexists with the external water but in which the cell walls prevent the protoplast from attaining the maximum possible degree of swelling. Thus a swelling-pressure occurs within the tissues. The relationships between the swelling-pressure, the pressures in the protoplasmatic gel and in the external water, together with the vapour pressures over the protoplasmatic gel and the external water have been presented mathematically.Zusammenfassung1.Einige in der neueren Kolloidchemie für die Quellung verwendeten Definitionen und Begriffe werden kurz erläutert und dann auf die Samenquellung angewandt. Es handelt sich dabei um die Begriffe Quellung, Quellungsgrad, Quellungs-Zeitkurve, Quellungskurve, Quellungsdruck bzw. osmotisches Quellungsgleichgewicht.2.Die Wasseraufnahme der Kotyledonen und Keimachsen kommt in der ersten Phase durch reine Quellung zustande. Charakteristisch für die Quellungsphase ist die Quellungs-Zeitkurve, deren Verlauf mathematisch formuliert wird.3.Bei den Keimachsen tritt am Ende der Quellung eine zweite, zur Keimung gehörende Komponente der Wasseraufnahme auf. Diese zweite Phase der Wasseraufnahme läßt sich durch Vergiften mit KCN unterdrücken.4.Der maximal meßbare Quellungsgrad hat bei den untersuchten Kotyledonen den Wert von 132% H2O, bei den Keimachsen den Wert von 250% H2O. Der maximal meßbare Quellungsgrad des Gewebes ist von der Temperatur nahezu unabhängig. Die Quellungskurve ist also eine gerade Linie parallel zur Temperaturachse. Die Unterschiede im maximal meßbaren Quellungsgrad der Kotyledonen und Keimachsen werden auf Unterschiede im Entwicklungsgrad der Zellwände zurückgeführt.5.Im “Quellungsmaximum” der Kotyledonen und Keimachsen herrscht osmotisches Quellungsgleichgewicht, d. h.: in dem sich am Ende der Quellung einstellenden Gleichgewicht koexistiert das protoplasmatische Gel mit dem reinen Wasser, die maximal mögliche Quellung des Protoplasmas wird jedoch durch die Zellwand verhindert. Dadurch entsteht im Gewebe ein Quellungsdruck. Der Zusammenhang zwischen dem Quellungsdruck, den Drucken und Dampfdrucken im bzw. über dem Wasser und dem protoplasmatischen Gel wird mathematisch dargestellt.

Die Quotienten Calcium/Kalium und Rohlignin/Holocellulose bei Sonnen- und Schattenblttern der Blutbuche

Wie ktirzlich be r i eh te t [1 a] spiegel t s ich die x e r o m o r p h e S t ruk f u r der Sonnenb l~ t f e r ~1 b] der ] 3 h t b u c h e (Fagus sylvatica L. cv. Atropunicea) chemi sch in ei l iem h o h e n Q u o t i e n t e n Rohl ign in /Holocel lu lose (QR= 1,46). ]3ei dell Schat tenbl /~ t te rn h ingegen s ind die Gewich t san te i l e der be iden Subs ta l i zen alisgeg l ichen ( QR = 1,0t). X e r o m o r p h e S t r u k t u r e n k 6 n n e n n a c h ~Llteren Arbe i t en [2~5] d u r c h e inen h o h e n Calciumgehalf i im ]31att, m e s o m o r p h e dagegen du rch e inen h o h e n t~a l iumgeha l t induz ie r t werden . Zus a m m e n h ~ n g e zwischen C a l c i u m a n g e b o t n n d L ign i f i z i e rung s ind b i she r IIur in nega t i ve r R i c h t u n g b e k a n n t , insofe rn nXmlich, als eine s t a rke Ca lc iumgabe im N X h r m e d i u m y o n Gewebek u l t u r e n die L i g n i n b i l d u n g verh i l ider t ~6]. C a l c i u m m a n g e l sell dagegen die L ign i f iz ie rung f6rdern [7]. Auf dieser Grund l age ve rg l i chen wir die Calc iumu n d K a l i m n g e h a l t e u n s e r e r Sonilenu n d Schat tenbl /~ t ter m i t ihreI1 Rohligninlu n d Holocel luloseartteilen. A i i a l y s e n m e t h o d e fiir Ca lc ium u n d K a l i u m : Grav ime t r i s che B e s t i m m u n g des Ca lc iums als CaCaO~ 9 H~O u n d des K a l i u m s als T e t r a p h e n y l o b o r a t [8]. B e s t i m m u n g der Holocel lulosen n d L ign inwer t e s iehe [la~ b], Die Tabel le e n t h ~ l t die Mi t te lwer te a u s je 4 Einzelanla lysen m i t ih ren m i t t l e r e n Fehlern . Die U n t e r sch iede zwischen Sonnena n d Schat tenbl /~ t te rn s ind m i t p ~ = 0,00t seh r s ign i f ikan t (t-Test).

Die Primärwurzel von Zea mays L.

SummaryUntil now it has been presumed that the primary root of Zea mays L. dies very soon after the formation of the seedling. On the basis of this presumption maize root-system development has been used as an example for monocotyledons (z.B. Troll, 1937; Rauh, 1950).After passing the seedling stage, monocotyledons are said to have shoot-born roots only. There are a few hints in the literature of exceptions to this principle known in the case of some palms (Falkenberg, 1876; Fitting, 1954; Kausch, unpublished). In this paper it is shown that the primary root of maize does not die off soon, but remains living during the entire vegetation period. Investigations were made within the greenhouse, where in the stage of flowering of the plants the primary root reached downwards into the soil as far as 1.60 m (see also Fig. 2). There are also some observations in the open field showing that here too the primary root remains living until the plant dies in autumn.Nevertheless Zea mays has “sekundäre Homorhizie” and “heterogene Radication” (Troll, 1949). However, there is surely a large group within the monocotyledons which is capable of keeping the primary root system along with shoot-born roots. Of this group it may be said that it is of the “Mais-Wurzel-Typ.”ZusammenfassungAn Gewächshauskulturen kann gezeigt werden, daß die Primärwurzel von Zea mays L. während der ganzen Lebensperiode der Pflanze perenniert. Da auch bei Phoenix dactylifera L. eine solche Tendenz zu erkennen ist, ist es wahrscheinlich, daß weitere Monocotylen diese Art der Bewurzelung zeigen. Es ließe sich daraus ein „Maiswurzeltyp” der heterogenen Radication bei den Monocotylen ableiten, bei dem primäres und sproßbürtiges Wurzelsystem dauernd nebeneinander bestehen.