Wasser- und Nährstoffhaushalt der Torfe und der Sphagnen:


Das stagnierende Hochmoorwasser steht einige cm unter der Hochmoordecke, auch dann, wenn sich diese einige Meter über den Mineralboden erhebt. Dies kommt durch die Eigenschaften des Torfes und die Gestalt der Sphagnen zustande.

Bei Torfen ist das Gesamtvolumen der Hohlräume zwischen den festen Partikeln im Vergleich zu Mineralböden sehr hoch. Sie machen bei Hochmoortorfen ca. 90% des Trockenvolumens aus. Bei Mineralböden nehmen sie dagegen nur ca. 40% ein. Da in den Hohlräumen Wasser über Kapillarkräfte festgehalten werden kann, haben Torfe eine weitaus bessere Wasserspeicherkapazität als Mineralböden. Torfböden können im feuchten Zustand zu ca. 95 Vol.% aus Wasser bestehen GÖTTLICH (1976).

Auch die Moospolster speichern Wasser über Kapillarkräfte. Hierzu tragen drei verschiedene Strukturen bei, welche das Wasser kapillar anziehen und festhalten. Zum einen stehen die Stämmchen der Moose sehr dicht beieinander, zum anderen liegt bei den Sphagnen ein Teil der Äste dem Stämmchen eng an. Hierdurch entsteht ein Kapillarnetz, welches sich durch das ganze Moospolster zieht. Die dritte Struktur wird durch die Hyalocyten gestellt. Die Hyalocyten ziehen das Wasser kapillar durch die Poren in ihren Innenraum und halten es dort, ebenfalls durch Kapillarkräfte fest. Torfmoose können auf diese Weise das Zwanzigfache ihres Eigengewichtes an Wasser speichern (Sitte et al.1998).

Die Hyalocyten vergrössern die Oberfläche für die Wasser- und die Nährstoffaufnahme der lebenden Zellen. Ein weiterer Faktor, welcher die Wasser- und Nährstoffaufnahme im Vergleich zu den höheren Pflanzen erleichtert, ist die Tatsache, dass die Sphagnen keine Cuticula besitzen MALMER (1993). Die Cuticula ist eine wachshaltige Schicht auf den Blättern und den jungen Sprossen der an Land lebenden, höheren Pflanzen, welche diese vor zu hohem Wasserverlust durch Verdunstung und vor schadhaften Einflüssen aus der Umgebung schützt. Diesen Schutz haben die Sphagnen nicht. Hierdurch verlieren sie leicht Wasser über Verdunstung und sind schutzlos Umwelteinflüssen ausgesetzt.

Alle Pflanzen, so auch Sphagnum, binden Ionen über das Ionentauscherprinzip. Sie besitzen kovalent gebundene negativ geladene Polygalakturonsäuren in den Zellwänden, welche Kationen über Ionische Wechselwirkungen binden. Hierbei binden sie bevorzugt zweiwertige Kationen wie Ca2+ oder Mg2+. Die Polygalakturonsäuren besitzen einen pK-Wert zwischen 3 und 4. Dies bedeutet, dass bei einem pH-Bereich zwischen 3 und 4 in etwa die Hälfte der Säuren in Form von Anionen vorliegen und somit Kationen binden können. Bei den Sphagnen ist der Anteil an Polygalakturonsäuren in den Zellwänden höher als bei den meisten anderen Pflanzen, wodurch sie eine höhere Kationentauscherkapazität als diese besitzen. Neben den Polygalakturonsäuren befinden sich auch kovalent gebundene positiv geladene Proteine in der Zellwand, welche Anionen binden DAINTY & RICHTER (1993). Auch das Verhältnis von Zellwand zu lebenden Protoplasten ist bei den Sphagnen durch die Ausbildung der Hyalocyten höher als bei den anderen Moosen oder den höheren Pflanzen DAINTY & RICHTER (1993). Hierdurch ist es ihnen möglich, trotz der geringen Konzentration an essentiellen Ionen im Niederschlagswasser genügend dieser Elemente aufzunehmen. Die Konzentration an Makroelementen ist in den Sphagnen dennoch deutlich geringer, als in den beblätterten Sprossen der Zwergsträucher, welche in denselben Mooren vorkommen. Dies lässt darauf schliessen, dass die Sphagnen geringere Mengen dieser Elemente benötigen MALMER (1993).

Pflanzen sondern H+-Ionen in ihre Umgebung ab, um Kationen aus dem Boden herauszulösen und somit für die Pflanze verfügbar zu machen bzw. um Anionen, welche nur in Kombination mit H+-Ionen aufgenommen werden können, aufzunehmen. Pflanzen, bei denen die H+-Abgaberate die H+