5

Botanische Frühaufsteher Die innere Uhr der Bäume

Auch wenn es noch stockfinster ist: In den Blättern von Eukalyptusbäumen regt sich schon Leben. Ein innerer Taktgeber sorgt dafür, dass sie schon beim ersten Sonnenstrahl mit der Fotosynthese beginnen können.

Stand: 15.07.2017

Lichtverhältnisse | Bild: picture-alliance/dpa

Bäume produzieren die Energie, die sie zum Wachsen und Leben brauchen, indem sie Fotosynthese betreiben. Ihre Blätter haben dazu Spaltöffnungen, sogenannte Stomata. Diese sind tagsüber geöffnet, damit Kohlendioxid eindringen kann. Die Blätter wandeln das Gas dann mithilfe von Sonnenlicht in Kohlenhydrate um.

Sonne weg, Klappe zu

Über die geöffneten Stomata entweicht aber auch Wasser. Dieser Effekt ist erwünscht: Die Verdunstung kühlt die Blätter und regt den Wasserstrom im Baum an. Dieser transportiert Nährstoffe in die Krone. Allerdings kann der Wasserverlust auch schädlich für die Pflanzen sein. Bei Trockenheit welken sie dahin und gehen schließlich ein. Die Bäume schließen deshalb nachts, wenn die Fotosynthese ruht, ihre Stomata weitgehend. So vermeiden sie unnötigen Wasserverlust und überstehen auch Zeiten mit wenig Niederschlag.

24-Stunden-Steuerung

Blüten der für die Studie untersuchten Baumart "Eucalyptus globulus"

Die Stomata schließen sich, wenn die Sonne untergegangen ist. Sie öffnen sich aber bereits wieder vor Sonnenaufgang, mitten in der Nacht.
Dieses rätselhafte Verhalten hat folgende Ursache: In den Zellen von Pflanzen und Tieren folgen viele Prozesse einem 24-Stunden-Rhythmus. Dass es auf molekularer Ebene solche Zeitsteuerungen gibt, ist schon längere Zeit bekannt. Ein Wissenschaftler-Team um Resco de Dios von der University of Western Sydney in Australien konnte aber zum ersten Mal zeigen, dass solche molekularen Taktgeber den Wasserhaushalt eines ganzen Baumes beeinflussen können. Dazu beobachteten sie die Blätter von sechs bis acht Meter hohen Eukalyptusbäumen.

"Bäume berechnen mithilfe ihres internen Weckers den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs im Voraus. So können sie sich optimal vorbereiten, um bereits mit den ersten Sonnenstrahlen eine effiziente Fotosynthese zu betreiben."

Arthur Gessler, Co-Autor der Studie vom Leibniz Zentrum für Agrarlandschaftsforschung.

Bedeutsam für ganze Ökosysteme

Nicht nur äußere Faktoren, sondern auch die innere Uhr steuern also den Wasserverbrauch einzelner Bäume und damit auch ganzer Wälder. Diese Tatsache wirkt sich auf die Modelle aus, die den Wasserhaushalt von Ökosystemen und deren Einflüsse auf das Klima beschreiben. Wenn sich die Umweltbedingungen langfristig ändern, sind die aktuellen Modelle möglicherweise nicht in der Lage, den Wasserverbrauch und -bedarf von Wäldern korrekt abzuschätzen. Um realistische Ergebnisse zu liefern, müssten die Berechnungen für die Zukunft auch die bisher unbekannte interne Regulation der Bäume berücksichtigen.


5