Zwei amerikanische Wissenschaftler haben ein Miniatursystem gebaut, das den Wassertransport der Pflanzen nachbilden soll. Damit lässt sich ein grundlegender Mechanismus der Pflanzenphysiologie modellieren.

Der pflanzliche Wassertransport von den Wurzeln zu den Blättern beruht auf der so genannten Transpiration: In den Blättern entsteht durch die Verdunstung des Wassers ein Unterdruck, der wiederum über die Wasserleitbahnen der Pflanzen frisches Wasser aus dem Boden nach oben saugt. Treibende Kraft ist die Wasserdampfdruckdifferenz zwischen der trockenen Luft und dem feuchten Boden. Über die Spaltöffnungen der Blätter kann die Pflanze den Transport steuern. Der Mechanismus ist schon seit über einem Jahrhundert bekannt und mathematisch beschrieben.

Der künstliche "Baum", mit dem Tobias Wheeler und Abraham Stroock von der Cornell University in Ithaca dieses Prinzip jetzt nachgebaut haben, bestand aus zwei kreisförmigen, einen Millimeter dicken Hydrogelschichten, die über eine Brücke (dem "Stamm") miteinander verbunden waren. Sobald die beiden Enden unterschiedlich wasserdampfgesättigter Luft ausgesetzt wurden, floss Wasser entlang des Druckgefälles von der feuchten Seite (der "Wurzel") zum Trockenen (dem "Blatt").

Nach Ansicht der beiden Wissenschaftler modelliert das System nicht nur die Transpiration der Pflanzen. Mit ihn sollen sich auch technische Anwendungen, bei denen hohe Druckdifferenzen zum Flüssigkeitstransport genutzt werden, optimieren lassen, wie etwa die in der analytischen Chemie eingesetzte Hochleistungsflüssigchromatografie (HPLC, High Performance Liquid Chromatography) oder die bei der Verdampfung von Gasen verwendeten Wärmerohre (Heatpipes). (aj)