Gesundheit : Grenzen des Wachstums

Bäume können höchstens 130 Meter hoch werden

Paul Janositz

Die Giganten übertreffen den 80 Meter hohen Turm der Budapester Matthiaskirche und auch den rund 105 Meter zählenden Dresdner Rathausturm. Doch auf die 150 Meter, die der Berliner Funkturm misst, können es die Mammutbäume, die höchsten Bäume der Welt, nicht bringen. Und ehrgeizige Baumzüchter, die ins Guinness-Buch der Rekorde kommen wollen, brauchen sich gar nicht erst anzustrengen.

Denn einer Studie der Universität von Nord-Arizona im amerikanischen Flagstaff zufolge können Bäume höchstens 130 Meter hoch werden. Wie ein Team um den Biologen George Koch in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature“ (Band 428, Seite 851) berichtet, ist der Wassertransport von den Wurzeln zu den Blättern der wichtigste begrenzende Faktor.

Es gab schon Bäume, die um die 125 Meter hoch waren. Sie sind aber gefällt worden. Der derzeitige Rekordhalter ist ein knapp 113 Meter hoher Mammutbaum der Art „Sequoia sempervirens“ im kalifornischen „Humboldt Redwoods State Park“. Auf diesen und auf vier weitere der acht höchsten Bäume der Welt sind die Forscher mit ihren Apparaturen geklettert. Zusätzlich haben sie Modellrechnungen durchgeführt.

Dass Bäume nicht in den Himmel wachsen können, erklärt Paul Hoffmann, Pflanzenphysiologe an der Berliner Humboldt-Universität, mit dem Zusammenspiel von Wasserversorgung und dem Aufbau organischer Substanz, das für das Wachstum entscheidend ist. „Es bildet sich eine zusammenhängende Wassersäule von der Wurzel bis in die einzelnen Blätter“, sagt Hoffmann.

Das funktioniere nach dem Prinzip kommunizierender Röhren, in denen die Wassermoleküle durch Kohäsionskräfte zusammengehalten werden. Die Blätter sind mit Spaltöffnungen ausgestattet, aus denen die Wassermoleküle verdampfen.

Für das aus den Blättern in die Umgebung abgegebene Wasser muss stets Nachschub geliefert werden. Die Wissenschaftler sprechen vom „Transpirationssog“, der die Wassersäule entgegen der Schwerkraft nach oben zieht. Je höher der Baum wächst, umso länger ist diese Säule. Irgendwann ist die physikalische Grenze erreicht, ab der das System instabil wird, sagt Hoffmann. Die Säule zerreißt, Luftblasen dringen ein, der Wassertransport ist gestoppt.

Doch warum lässt es der Baum überhaupt zu, dass das mühsam nach oben geschaffte Wasser verdunstet? Warum macht er nicht die Schotten dicht? „Die Photosynthese würde sonst nicht funktionieren“, erklärt Hoffmann. Bei diesem Prozess wird Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen, Sauerstoff wird freigesetzt, Kohlenhydrate werden aufgebaut. Für Letzteres benötigt die Pflanze Wasserstoff, und dieser wird aus dem Wasser gewonnen. „Wasserstoff lagert sich zwischenzeitlich an das Kohlendioxid an“, sagt Hoffmann. Das ermöglicht die Spaltung der Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff.

Damit dies funktioniert, muss Kohlendioxid ins Innere gelangen. Deshalb öffnen die Blätter ihre Spalten und nehmen in Kauf, dass Wasser verloren geht. „Verhungern oder Verdursten,“ sei das Dilemma, in dem die Pflanzen stehen, sagt der Berliner Forscher. Die Optimierung des Prozesses führe dazu, dass die oberen Blätter immer kleiner und dicker würden und die Spaltöffnungen immer tiefer nach innen gelegt würden.

So herrschen an den Baumkronen „wüstenähnliche Bedingungen“, wie es im „Nature“-Artikel heißt. Die kalifornischen Forscher haben das Verdienst, erstmals die komplizierten Bedingungen in den Wipfeln direkt vermessen zu haben. Die Verknüpfung dieser Feldstudien mit Laboruntersuchungen weise auf die Wasserversorgung der Baumkrone als grundlegenden Faktor für die maximale Baumhöhe, sagt der britische Pflanzenforscher Ian Woodward von der Universität Sheffield in einem Begleitkommentar in „Nature“.

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