Hölzerne Uhrwerke – oder Bäume erahnen die Dämmerung



Bäume nutzen ein internes System, das von einem molekularen Zeitgeber kontrolliert wird, um das Öffnen und Schließen ihrer Spaltöffnungen an den Blättern und damit ihren gesamten Wasserverbrach während der Nacht zu kontrollieren. Ein internationales Forscherteam um Victor Resco de Dios von der University of Western Sydney hat dieses Phänomen an einer Eukalyptus-Art beobachtet und in die Ergebnisse in der Fachzeitschrift New Phytologist veröffentlicht.

Um tagsüber optimal Photosynthese betreiben zu können, sind die Spaltöffnungen (Stomata) der Blätter von Bäumen tagsüber geöffnet. Durch die Stomata dringt CO2 aus der Atmosphäre in die Blätter ein und wird dort durch den photosynthetischen Apparat in Kohlenhydrate umgewandelt. Gleichzeitig verlieren die Pflanzen über die geöffneten Spaltöffnung aber auch Wasser. Dies ist zum einen ein gewünschter Effekt, da die Verdunstung die Blätter kühlt und über den Wasserstrom auch wichtige Nährstoffe in die Baumkrone transportiert werden. Auf der anderen Seite kann der Wasserverlust in die Atmosphäre gerade unter trockenen Bedingungen aber auch schädlich für die Pflanzen sein und zu Welke und Tod führen. Nachts, wenn die Photosynthese nicht aktiv ist und kein CO2 benötig wird, schließen Bäume ihre Stomata deshalb weitgehend, um unnötigen Wasserverlust zu vermeiden.

Nach Sonnenuntergang werden die Stomata geschlossen, doch bereits vor Sonnenaufgang – also noch in der Nacht – öffnen sie sich wieder und treiben den Wassertransport aus dem Boden durch die Pflanzen hindurch an. Es ist lange bekannt, dass viele zelluläre Prozesse in Pflanzen genauso wie in Tieren von einem internen Zeitgeber auf molekularer Ebene in einem rund 24 Stunden dauernden (circadianen) Rhythmus reguliert werden. In ihrer Arbeit hat das Team um Resco de Dios jedoch zum ersten Mal gezeigt, dass solche molekularen Taktgeber den Wasserhaushalt eines ganzen Baumes beeinflussen können.

„Bäume berechnen mit Hilfe ihres internen Weckers den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs im Voraus. So können sie sich optimal vorbereiten, um bereits mit den ersten Sonnenstrahlen eine effiziente Photosynthese zu betreiben,“ sagt Arthur Gessler, Co-Autor der Studie vom Leibniz Zentrum für Agrarlandschaftsforschung.

Die Tatsache, dass nicht nur äußere Faktoren, sondern auch die interne Uhr die Öffnung der Stomata und damit den Wasserverbrauch von Bäumen und Wäldern steuert, hat auch weitgehende Implikationen für Modelle, die den Wasserhaushalt von Ökosystemen und damit auch ihre Einflüsse auf das Klima beschreiben. Gerade wenn sich die Umweltbedingungen langfristig verändern, sind die aktuellen Modelle, die eine solche interne Regulation nicht berücksichtigen, möglicherweise nicht in der Lage, den Wassererbrauch und –Bedarf von Wäldern korrekt abzuschätzen.

Der Artikel Woody clockworks: circadian regulation of night-time water use in Eucalyptus globulus wird in der Oktober-Ausgabe des New Phytologist erscheinen.

Autor:
Holzi am 07. Aug. 2013 um 12:45 Uhr
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