Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Wie schlafen Bäume?

nächste Meldung

Die meisten lebenden Organismen passen ihr Verhalten an den Tag-Nacht-Rhythmus an. Pflanzen sind da keine Ausnahme. Blumen öffnen morgens ihre Blüten, manche Bäume haben Blätter, die sich nachts zuklappen. Wissenschaftlich untersucht wird das schon lange:

Auch Bäume haben einen Tag-Nacht-Rhythmus

Eetu Puttonen

Carl von Linné beobachtete, dass sich Blumen auch in einem dunklen Keller weiterhin öffnen und schließen, Charles Darwin stellte fest, dass Pflanzen über Nacht ihre Blätter und Stängel hängen lassen und nannte diese Bewegung „Schlaf“. Doch bis heute wurden solche Untersuchungen nur mit kleinen, in Töpfen gezogenen Pflanzen durchgeführt.

Niemand wusste, ob auch Bäume dieses Schlafverhalten zeigen. Nun gelang es einem internationalen Forschungsteam aus Österreich, Finnland und Ungarn, das Schlafverhalten ausgewachsener Bäume zu messen, indem sie Zeitserien von Laser-Scanner-Punktwolken aufnahmen, die jeweils aus mehreren Millionen Messpunkten bestehen.

Nachts lassen Bäume ihre Zweige hängen

„Unsere Resultate zeigen, dass der ganze Baum in der Nacht zusammensinkt, was man als Positionsänderung der Blätter und Äste messen kann“, sagt Eetu Puttonen (Finnish Geospatial Research Institute). „Die Änderungen waren nicht groß, bis zu 10 cm bei einem Baum mit einer Höhe von fünf Metern, aber sie waren systematisch und eindeutig innerhalb der Genauigkeit unserer Messinstrumente.“

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.

„Auf molekularer Ebene hat sich das wissenschaftliche Feld der Chronobiologie schon weit entwickelt, und besonders der genetischen Hintergrund des Tageszyklus von Pflanzen ist gut untersucht“, sagt András Zlinszky (Centre for Ecological Research, Ungarische Akademie der Wissenschaften).

„Pflanzenbewegung hängt immer eng mit dem Wasserhaushalt einzelner Zellen zusammen, der unter anderem auch davon abhängt, ob Licht für die Photosynthese zur Verfügung steht. Aber Änderungen der Pflanzenform sind selbst bei kleinen Kräuterpflanzen schwer zu dokumentieren, weil man für klassische Fotografie sichtbares Licht benötigt, das einen Einfluss auf den ‚Schlaf‘ der Pflanzen haben kann.“

Mit Laserscans hingegen stört man die Pflanze nur minimal. Die Scanner verwenden Infrarotlicht, das von den Blättern reflektiert wird. Einzelne Punkte auf der Pflanze werden bloß für Sekundenbruchteile angestrahlt. Mit dieser Laserscan-Technik kann ein voll ausgewachsener Baum innerhalb von Minuten abgebildet werden, mit einer Auflösung von weniger als einem Zentimeter.

„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“, sagt Norbert Pfeifer vom Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien.

„In einem nächsten Schritt werden wir wiederholt Punktwolken von Bäumen sammeln und die Ergebnisse mit Messungen über den Wasserhaushalt der Bäume in Verbindung setzen“, sagt Eetu Puttonen. "Das wird uns ermöglichen, den täglichen Wasserverbrauch der Bäume und ihren Einfluss auf das lokale oder regionale Klima besser zu verstehen.“

Die Studie wurde im Fachjournal “Frontiers in Plant Science“ (open access) veröffentlicht:
Puttonen, E., Briese, C., Mandlburger, G., Wieser, M., Pfennigbauer, M., Zlinszky, A., Pfeifer N. (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

Graphikdownload: http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2016/sleepingtrees

Rückfragehinweis:
Norbert Pfeifer
Department für Geodäsie und Geoinformation
TU Wien, Österreich
T: +43-1-58801-12219
norbert.pfeifer@tuwien.ac.at

Eetu Puttonen,
Finnish Geospatial Research Institute (FGI)
National Land Survey of Finland, Finnland
eetu.puttonen@nls.fi

András Zlinszky
Centre for Ecological Research,
Ungarische Akademieder Wissenschaften
zlinszky.andras@okologia.mta.hu

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

nächste Meldung

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...