Pflanzen brauchen nur Wasser, Licht und Luft,\u00a0um zu gedeihen. Doch wenn sie das Wasser aus dem Boden bis hoch in ihre Bl\u00e4tter bef\u00f6rdern, trotzen Pflanzen der Schwerkraft. Diesen\u00a0erstaunlichen Umstand umschreibt die Wissenschaft mit einem \u00abnegativen Wasserpotential\u00bb: eine Art Unterdruck, der es Kr\u00e4utern,\u00a0Str\u00e4uchern\u00a0und B\u00e4umen erlaubt, das Wasser aus dem Boden herauszuziehen.<\/p>\n
Dennoch saugen Pflanzen nicht st\u00e4ndig Wasser aus dem Boden.\u00a0Seit Jahrzehnten zerbricht sich die Forschung den Kopf, was die\u00a0Saugkraft der Pflanzen\u00a0begrenzt.\u00a0Nun pr\u00e4sentiert das Team\u00a0um Andrea Carminati, Professor f\u00fcr Bodenphysik\u00a0an der ETH Z\u00fcrich, in einer Zusammenarbeit mit\u00a0den Pflanzenphysiologen Tim\u00a0Brodribb\u00a0von\u00a0der University of Tasmania eine verbl\u00fcffend einfache Antwort\u00a0f\u00fcr\u00a0dieses R\u00e4tsel:\u00a0Wie stark die\u00a0Pflanzen\u00a0saugen k\u00f6nnen, h\u00e4ngt weniger von den\u00a0Eigenschaften der Pflanzen selbst\u00a0ab \u2013 als von\u00a0der Art und Weise, wie das Wasser im Boden fliesst. Ihre Erkenntnisse haben die Forschenden soeben in der externe Seite Fachzeitschrift Science<\/a> ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n Kapillarkr\u00e4fte in den Bodenporen <\/p>\n Der Grossteil des Wassers im Boden befindet sich in verschieden grossen Poren. Sie \u00fcben Kapillarkr\u00e4fte aus, die das Wasser zur\u00fcckhalten. \u00abWir Bodenphysiker haben grosse Fortschritte gemacht bei der Bestimmung des besten Zeitpunkts f\u00fcr die Bew\u00e4sserung\u00bb, sagt Carminati. Wenn das Wasserpotential im Boden einen Schwellenwert von -1,5 Megapascal unterschreitet, sind Pflanzen nicht mehr in der Lage, ausreichend Wasser aufzunehmen. Oder in anderen Worten: \u00abWenn der Boden austrocknet, nehmen die Kapillar- und Viskosit\u00e4tskr\u00e4fte in den Poren zu. Den Pflanzen f\u00e4llt es immer schwerer, das Wasser aus dem Boden zu ziehen\u00bb,\u00a0erkl\u00e4rt\u00a0Carminati.<\/p>\n Aber wie nehmen die Pflanzen das Wasserpotential im Boden wahr \u2013 und wie passen sie ihren eigenen Unterdruck daran an? F\u00fcr Antworten auf diese Fragen hat Carminati die Zusammenarbeit mit Tim\u00a0Brodribb\u00a0gesucht. Der Pflanzenphysiologe\u00a0von der University\u00a0of Tasmania\u00a0ist Experte f\u00fcr den pflanzlichen Wasserhaushalt.\u00a0<\/p>\n Empfindliche Klappen <\/p>\n Auf der Blattunterseite besitzen Pflanzen spezielle Strukturen f\u00fcr den Gasaustausch: die sogenannten Spalt\u00f6ffnungen,\u00a0auch\u00a0Stomata\u00a0genannt. Das sind kleine Klappen, die sich von den Pflanzen gesteuert \u00f6ffnen und schliessen. \u00abStomata sind wahnsinnig empfindlich\u00bb, sagt\u00a0Brodribb. Sind sie offen, kann Kohlendioxid aus der Luft ins Blatt hineinstr\u00f6men. Gleichzeitig entweicht Wasser als Dampf in die Atmosph\u00e4re.<\/p>\n Wenn eine Pflanze ihre Spalt\u00f6ffnungen schliesst, spart sie Wasser ein. So verdurstet sie nicht. Aber bei geschlossenen Stomata muss die Pflanze hungern, weil weniger Kohlendioxid in die Bl\u00e4tter gelangt und die Pflanze\u00a0damit\u00a0weniger neue Zuckermolek\u00fcle herstellen kann: Sie w\u00e4chst langsamer. \u00abLetztlich bestimmt das Verhalten dieser winzigen Klappen, wieviel Kohlenstoff aus der Atmosph\u00e4re in die Biomasse von Landpflanzen gelangt\u00bb, sagt\u00a0Brodribb.<\/p>\n Erfolglose Z\u00fcchtungsprogramme <\/p>\n Um das Wasser aus den Bodenporen zu saugen, betreibt die Pflanze einen betr\u00e4chtlichen Aufwand. So sind etwa die Zellw\u00e4nde der R\u00f6hren, durch die das Wasser\u00a0im St\u00e4ngel oder Stamm\u00a0nach oben str\u00f6mt, verdickt. \u00abSo halten sie dem negativen Wasserpotential stand und knicken nicht ein\u00bb, sagt\u00a0Brodribb. Weiter oben in den Bl\u00e4ttern erzeugen gel\u00f6ste Substanzen in den Pflanzenzellen einen osmotischen Druck, der es den Zellen erm\u00f6glicht, trotz dem Unterdruck in den benachbarten Gef\u00e4ssen prall zu bleiben.<\/p>\n Die\u00a0Agrarindustrie versuche seit langem, Pflanzen zu z\u00fcchten, die mehr Salz in ihren Zellen speichern \u2013 in der Hoffnung, dass die Pflanzen dadurch mehr Wasser aus dem Boden aufnehmen k\u00f6nnen und besser mit D\u00fcrre ausk\u00e4men, erz\u00e4hlt\u00a0Brodribb. Obwohl sehr viel Geld in solche Z\u00fcchtungsprogramme geflossen sei, h\u00e4tten sich die Hoffnungen aber nie verwirklicht. \u00abUnsere Resultate erkl\u00e4ren diesen Misserfolg: Der\u00a0Flaschenhals\u00a0liegt nicht in den Pflanzen, sondern im Boden\u00bb, sagt\u00a0Brodribb.<\/p>\n Sich kreuzende Blickwinkel <\/p>\n Carminati betont, wie wichtig die interdisziplin\u00e4re Herangehensweise bei ihrem Forschungsvorhaben war. Als Bodenphysiker h\u00e4tten er und sein Team den Blick zu Beginn unter die Erde und dann in der Zusammenarbeit mit\u00a0Brodripp\u00a0allm\u00e4hlich weiter nach oben gerichtet. \u00abDie Physik der Kapillarit\u00e4t bestimmt nicht nur, wie stark sich die Bodenporen entleeren, sondern auch was hoch oben in den Bl\u00e4ttern geschieht\u00bb, sagt Carminati.<\/p>\n Brodribb\u00a0hingegen verschob seine Sichtweise in die entgegengesetzte Richtung: Ausgehend von Untersuchungen an Pflanzenzellen rutschte der Fokus immer weiter nach unten \u2013 bis ans Ende der Wurzelspitzen. \u00abUnsere Analyse mit den Modellrechnungen des Wasserpotentials tragen in sehr grundlegender Weise zum Verst\u00e4ndnis bei, wie Pflanzen funktionieren\u00bb, sagt\u00a0Brodribb.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Pflanzen brauchen nur Wasser, Licht und Luft,\u00a0um zu gedeihen. 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