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Botanik: Tüpfeltypisch

Stabil und trotzdem durchlässig, ein solcher Kompromiss ist nicht leicht zu realisieren. Die Pflanzenwelt hat sich verschiedene Lösungen einfallen lassen, ihre Wasserleitung von der Wurzel in die Krone zu sichern - und dabei raffiniert an den jeweiligen Lebensraum angepasst.
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Hundert Meter und mehr erreichen die Mammutbäume in den Küstenwäldern Kaliforniens. Allein die Schwerkraft verlangt von ihnen, dass sie das Wasser für ihre obersten Blätter entgegen eines Drucks von einem Megapascal nach oben pumpen müssen. Doch stimmt diese Rechnung noch nicht ganz, denn die Leitbahnen der Pflanzen sind keine reinen Rohre, sondern als Abfolge einzelner, wenn auch sehr lang gestreckter Zellen immer wieder durch gelöcherte Wände unterbrochen. Und die Reibung an diesen Hindernissen bringt an Widerstand zwei weitere Megapascal dazu. Harte Arbeit also, das Verdorren zu vermeiden.

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normale Tüpfel | Tüpfel, wie hier bei Maesa rufescens, verbinden nebeneinander liegende Wasserleitbahnen in Bäumen.
Außerdem führt nicht jeweils nur eine Röhre nach oben, sondern benachbart liegen mehrere Gefäße, die auch noch untereinander über die so genannten Tüpfel in Verbindungen stehen. Hier fehlt auf beiden Seiten jeweils eine Wandschicht, wodurch sich die Leitung am Kontaktpunkt trichterförmig erweitert und nur noch durch die poröse Schließhaut getrennt ist. Bei Nadelbäumen und anderen Gymnospermen funktionieren diese Durchlasseinrichtungen sogar als raffinierte Rückschlagventile: Die meist etwas verdickte Schließhaut wird beim Eindringen einer unerwünschten Luftblase in das System gegen die etwas wulstigen umgrenzenden Wandschichten gedrückt und macht damit dicht – ungestört kann der Wassertransport in der angrenzenden Leitung weitergehen.

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skulpturierte Tüpfel | Die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme zeigt skulpturierte Tüpfel in Galpinia transvaalica aus der Familie der Weiderichgewächse (Lythraceae). Der laubabwerfende, bis zu acht Meter hohe und weiß blühende Baum wächst nur in bestimmten Regionen Südafrikas.
In einigen Pflanzengruppen stießen Botaniker zudem auf eine weitere Besonderheit dieser so genannten Hoftüpfel: In ihren Trichter ragen kurze, verzweigte Fortsätze der zurückgewichenen Sekundärzellwand, sie werden daher als "skulpturiert" bezeichnet. Eigentlich ein weiteres, bremsendes Hindernis auf dem Weg – was also hat sich Mutter Natur nur wieder dabei gedacht?

Steven Jansen von der Katholischen Universität Leuven und seine Kollegen hatten eine Idee. Sie wälzten Pflanzenbeschreibungen quer durch alle Gruppen und Lebensräume nach dem Auftreten dieser speziellen Hoftüpfel und anderer Durchlassvarianten. Für beinahe 12 000 Arten aus über 6000 Gattungen erstellten sie so eine Tüpfelgeografie – und fanden ein recht eindeutiges Muster: Hoftüpfel mit Fransen gibt es vor allem in Gebieten, in denen es relativ regelmäßig oder ständig unangenehm trocken wird – den Wüsten und Savannen. In den kühlen Regionen der höheren Breiten hat sich diese Erfindung dagegen kaum durchgesetzt.

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Cerrado in Brasilien | Vochysia haenkeana wachsen in den Cerrados Brasiliens, offenen, mit einzelnen Bäumen oder kleinen Waldinseln bestandenen Flächen, die an Savannen erinnern. Auch sie besitzen skulpturierte Tüpfel.
Eine auffällige Verteilung. Denn gerade in den warmen, trockenen Gebieten müssen Pflanzen viel stärker mit dem Problem eindringender Luftblasen kämpfen, die ihnen den ganzen Wassertransport durcheinander bringen. Die stabilen Anhängsel aus der Zellwand könnten wertvolle Dienste leisten, indem sie sich schlicht hinter der Schließhaut Halt bringend dem zerstörerischen Druck der Gasblase entgegen stemmen und so das Reißen der dünnen Trennwand verhindern. Und ihre verfransten Arme könnten verhindern, dass sich zu große Blasen bilden beziehungsweise sich umfangreichere Exemplare in kleinere zerteilen – beides Wege, um den Luftstress im System zu mindern und auch die normale Funktion schnell wiederherzustellen. Ob dem aber wirklich so ist, das sagen selbst die Forscher, muss die Idee noch experimentell überprüft werden.

In den kühleren Regionen stießen die Wissenschaftler noch auf ein weiteres Muster: Hier traten die speziellen Tüpfel immer in den besonders engen Gefäßen auf, zusammen mit anderen Baumerkmalen, welche die entsprechenden Leitbahnen verfestigen. Es könnte sich um eine Art Sicherheitseinrichtung handeln, spekulieren Jansen und seine Kollegen – die normalerweise für die Wasserleitung verwendeten Gefäße sind deutlich weiter, aber anfälliger für eindringende Luft. Ist genau das passiert, schaltet die Pflanze die Sicherheitsrohre zu, bis in den üblichen Wegen wieder für freie Fahrt gesorgt ist.
25.05.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 25.05.2004

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