Wie schlafen Bäume?

Wenn sich die Birke schlafen legt…

Natürlich haben auch Pflanzen einen Tag-Nacht-Rhythmus. Blumen öffnen morgens ihre Blüten und manche Pflanzen klappen nachts die Blätter zu. Schon Carl von Linné hat Blumen bobachtet, die in einem dunklen Raum ihre Blüten öffnen und schließen und Charles Darwin hat die Beobachtung, dass Pflanzen in der Nacht Blätter und Stengel hängen lassen, als „Schlaf“ bezeichnet.

Die Chronobiologie ist bis auf den genetischen Hintergrund des pflanzlichen Tageszyklus vorgedrungen. András Zlinsky von der Ungarischen Akademie der Wissenschaften weiß, dass Pflanzenbewegungen mit dem Wassergehalt einzelner Zellen zusammenhängen, der unter anderem von der Photosynthese, also der Verfügbarkeit des Lichtes abhängt. Dadurch ändert sich die Pflanzenform, was bei kleinen Kräutern nur sehr schwer zu belegen ist. Ein Team aus Wissenschaftlern in Ungarn, Finnland und Österreich hat jetzt das „Schlafverhalten“ einer Birke mit einem Laser exakt vermessen.

Blätter hängen im „Schlaf“

Um störende Effekte auszuschließen, die vom Wetter oder vom Ort abhängen, wurde das Experiment zweimal mit zwei verschiedenen Bäumen durchgeführt. Der eine Baum wurde in Finnland beobachtet, der andere in Österreich. Beide Tests fanden nahe an der Tag-Nacht-Gleiche statt, unter ruhigen Wetterbedingungen, ohne Wind und Tau. Es zeigte sich, dass die Blätter und Zweige kontinuierlich nach unten sinken, ihre tiefste Position erreichen sie einige Stunden vor Sonnenaufgang. Am Morgen kehren sie zu ihrer ursprünglichen Position zurück. Ob sie von der Sonne „aufgeweckt“ wurden oder durch ihren eigenen internen Rhythmus, ist noch nicht geklärt.

Um die Effekte zu beobachten wurden Laserscans mit Millionen von Messpunkten erstellt. Gegenüber normalem Licht stört der Laser die Pflanze nicht. Einzelne Punkte werden nur für einen Sekundenbruchteil angestrahlt. Für die Vermessung eines voll ausgewachsenen Baumes brauchten die Wissenschaftler lediglich einige Minuten und konnten die Veränderung der Gestalt bis auf einen Zentimeter genau erkennen.

„Die Änderungen waren nicht groß, bis zu zehn Zentimeter bei einem Baum mit einer Höhe von fünf Metern, aber sie waren systematisch und eindeutig innerhalb der Genauigkeit unserer Messinstrumente“, erklärte Eetu Puttonen von Finnish Geospatial Research Institute.

„Wir glauben, dass die Punktwolken aus den Laserscans uns ein tieferes Verständnis vom Schlafmuster der Pflanzen ermöglichen. Wir können damit unsere Messungen von einzelnen Pflanzen zu größeren Bereichen, zu ganzen Gärten oder Wäldern, ausweiten“, ergänzt Norbert Pfeifer vom Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien.

Als nächstes wollen die drei ihre Punktwolken mit dem Wasserhaushalt der Pflanzen in Verbindung bringen, um den täglichen Wasserverbrauch und ihren Einfluss auf das lokale und regionale Klima zu verstehen.

Lesestoff:

Puttonen, E. et al.(2016). “Quantification of Overnight Movement of Birch (Betula pendula) Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning”. Frontiers in Plant Science, 7:222. doi:10.3389/fpls.2016.00222

roRo; Grafik: Eetu Puttonen