Autor

Dr. Peter Heinig
Dr. Peter Heinig

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation, Göttingen

Dr. Peter Heinig (31 Jahre) studierte Physik in Leipzig und promovierte am MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. Nach Postdoc-Aufenthalten in den USA (Florida State University, Tallahassee) und Frankreich (Laboratoire de Physique des Solides, Orsay) arbeitet er seit September 2005 am MPI für Dynamik und Selbstorganisation in der Abteilung „Dynamik komplexer Fluide“.

Frage:

Wie versorgen Bäume das letzte Blatt selbst in 100 Metern Höhe?

Antwort:

Der physikalische Effekt, den die Pflanzen hier ausnutzten, ist die Kapillarität: Bringt man ein dünnes Röhrchen (Kapillare) in Kontakt mit einer Flüssigkeit, steigt die Flüssigkeit in dem Röhrchen gegen die Schwerkraft an, und zwar um so höher, je kleiner der Durchmesser der Kapillare ist. Entscheidend dabei ist, dass die Flüssigkeit die Kapillare benetzt - dass also eine flüssigkeitsgefüllte Kapillare gegenüber einer luftgefüllten energetisch bevorzugt wird. In Bäumen wird die gesamte Flüssigkeitssäule durch die Kapillarität an den Spaltöffnungen der Blätter „getragen“, wobei der Druck einer Wassersäule von 350 Meter Höhe entspricht. Um den Strömungswiderstand zu minimieren, haben die Gefäße in den Leitbündeln relativ große Durchmesser (0,02 bis 0,3 mm) und tragen damit praktisch nichts zum Heben des Wassers bei. In den Blättern der Pflanze verdunstet nun ständig Wasser bzw. wird bei der Photosynthese verbraucht. Von unten aus den Wurzeln steigt neue Flüssigkeit nach oben, und mit ihr die Nährstoffe. Theoretisch funktioniert der Stofftransport bis zu einer Höhe von etwa 150 Metern. Noch nicht vollständig verstanden ist, warum die Flüssigkeitssäule in den Gefäßen des Baumes zusammenhängend bleibt und nicht abreißt - stellenweise treten große negative Drücke auf! Bei Experimenten an Bäumen wurden tatsächlich Gasembolien beobachtet – die konnten aber vom Baum wieder „repariert“ werden.

 
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