Stoffaustausch
Darunter versteht man Diffusionsprozesse über eine Grenzfläche hinweg.
Über die Stomata tauscht die Pflanze Wasser in Form von Dampf und Kohlendioxid sowie Sauerstoff mit der Atmosphäre aus. Die passive Wasserabgabe am Blatt fördert die Wasseraufnahme (und damit die Aufnahme von Nährstoffen) in der Wurzel durch einen Unterdruck.
Gleichzeitig verhindert die Transpiration das Überhitzen der Blätter in voller Sonne und sorgt so für ein Temperaturoptimum, in dem die Photosynthese-Enzyme gut arbeiten können. Reguliert wird die Wasserabgabe durch das Öffnen und Schließen der Stomata.
Durch die geöffneten Stomata diffundiert tagsüber gleichzeitig Kohlendioxid in die Pflanze, wo sie für die Photosynthese gebraucht wird. Da im Blatt ständig CO2 fixiert wird, ist die Konzentration an CO2 in den Interzellularen geringer als in der Atmosphäre, so dass von außen ständig CO2 nachströmt. Der durch die Photosynthese freiwerdende Sauerstoff ist wiederum in den Interzellularen in höherer Konzentration vorhanden als in der Außenluft und strömt daher beständig nach außen.
Nachts kehrt sich der Prozess um. Die Photosynthese kommt zum Erliegen, durch die sich weiter fortsetzende Dunkelatmung der Blätter strömt CO2 nach außen und der zur Atmung benötigte Sauerstoff diffundiert in das Blatt. In der Bilanz Tag - Nacht wird allerdings mehr CO2 verbraucht als produziert. Gleichzeitig wird mehr Sauerstoff produziert als von den Pflanzen nachts verbraucht wird.
Wichtig ist es für die Pflanze, die Öffnung der Stomata so zu steuern, dass nicht zuviel Wasser durch Transpiration verloren geht und gleichzeitig genug CO2 hineinkommt, um die Photosynthese am Laufen zu halten. Daher sind die Stomata mittags bei Sonnenhöchststand und hohen Temperaturen häufig geschlossen, die Photosynthese wird kurzzeitig geringer (Mittagsdepression). Nachts sind sie dagegen häufig weit geöffnet. Um diesem Dilemma zu entgehen, haben sich bei vielen Pflanzen ausgehend von der C3-Photosynthese weitere spezielle Photosynthese-Wege (C4, CAM) entwickelt.