Während kleine Laubbäume eine breite Palette an Blattgrößen aufweisen, zeigen die großen Exemplare alle ungefähr dieselbe Blattlänge – etwa 10 bis 20 Zentimeter. Der Grund dafür könnte in den Fließeigenschaften des verzweigten Gefäßsystems der Pflanzen liegen, berichten Kaare Jensen von der Harvard University in Cambridge und Maciej Zwieniecki von der University of California in Davis. Die beiden Forscher entwickelten ein theoretisches Modell für den Zuckertransport in Bäumen und glichen dieses schließlich mit realen Daten ab.

Ein komplexes Kanalsystem liefert den durch Fotosynthese erzeugten Zucker von den Blättern in die übrigen Pflanzenteile, also etwa in die Wurzeln oder Früchte. Jensen und Zwieniecki interessierte nun, wie sich die Blattgröße auf die Effizienz des Nährstofftransports innerhalb eines Baums auswirkt. Dafür schauten sie sich die einzelnen Stationen des Lieferwegs genauer an: Zunächst strömt die Zuckerlösung in den verzweigten Blattgefäßen von den Randgebieten gen Stängel. Hierbei nimmt die Fließgeschwindigkeit immer weiter zu, da immer mehr Wasser durch Osmose in die Transportkanäle gelangt. Je länger nun das Blatt, so die Forscher, desto schneller fließe der Nährstoffstrom, wenn er das Blatt verlässt. Im Stamm wird die zuckerhaltige Flüssigkeit dagegen allmählich abgebremst – umso mehr, je höher der Baum ist. Denn die Reibungsverluste steigen mit der Stammlänge an.

In einem Computermodell imitierten die beiden Forscher das pflanzliche Kanalsystem mit seinen unterschiedlichen Rahmenbedingungen durch ein Netzwerk aus durchlässigen und undurchlässigen zylindrischen Röhren. Mit Hilfe dieser Simulation konnten sie dann untersuchen, wie sich Blattlänge und Baumhöhe auf die Fließgeschwindigkeit und damit auf die Effizienz des Zuckertransports im gesamten System auswirken. Mit zunehmender Baumhöhe wachse die "Bremskraft" des Stamms, argumentieren Jensen und Zwieniecki, was sich zunächst durch eine steigende Blattgröße kompensieren ließe. Ab einer gewissen Höhe habe die Blattgröße jedoch nur noch einen geringen Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit. Für den Baum wird es somit unwirtschaftlich, noch größere Blätter hervorzubringen. Andererseits würde auch die minimale Blattgröße durch das Fließverhalten festgelegt: Sind die Blätter zu klein, wird die Strömung zu langsam, um den Baum effektiv mit den Fotosyntheseprodukten zu versorgen.

Die theoretisch vorhergesagten Blattgrößen stimmen tatsächlich mit denjenigen von vielen Baumarten in der freien Wildbahn überein, berichtet das Forscherduo. Zudem seien die höchsten Bäume um 100 Meter groß, was sich ebenfalls mit den Modellvorhersagen deckt. Andere Studien machen zum Beispiel auch Ventileigenschaften für die maximale Baumhöhe verantwortlich.