Kraftwerk Pflanze...

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Geräuschlos und energiesparend saugen Pflanzen Wasser bis zu einer Höhe von 150 Metern. Der Mensch kann dagegen mit Hilfe von Saugpumpen gerade acht Meter überwinden.

Sie ziehen nämlich das Wasser mit Hilfe von Unterdruck hoch. Bei einer Saugpumpe wird der Druck ab acht Metern aber so niedrig, dass das Wasser schon bei Zimmertemperatur zu sieden beginnt. Das Wasser verdampft.


Da Sauerstoff leichter ist als Wasser, steigt er, wie beim Öffnen einer Sektflasche, nach oben. Die Pumpe saugt nur noch Luft und der Wassertransport wird unmöglich. Der Mensch muss deshalb auf elektrische Druckpumpen ausweichen, wenn er Flüssigkeiten über größere Distanzen transportieren möchte.

Membranen sichern Wasserweg

Aufgeschnittene Zellen Pflanzen transportieren das Wasser luftblasenfrei. Siebartige Membranen trennen bereits in den Wurzeln Wasser und Gase. Weitere Sicherheitsmechanismen sorgen in Stamm, Zweigen und Blättern dafür, dass das System selbst dann gasfrei bleibt, wenn ein Specht ein Loch in den Baum hackt. Die für den Wassertransport zuständigen kleinen Röhrchen, die Kapillare sind zudem so eng, dass sich darin nur schwer Luftblasen bilden können.

Blätter ziehen am Wasser

Zeichnung: Baum und in Vergrößerungsglas die KapillarenErst dieses Sicherheitssystem garantiert, dass das Wasser den Weg von der Wurzel bis zur Krone findet. Denn wenn in einer Wassersäule keine Gase gelöst sind, verhält sie sich wie ein fester Körper zum Beispiel Kaugummi. Drückt man es auf einen Tischplatte, übt man einen positiven Druck (Überdruck) aus, zieht man danach an dem Kaugummi, erzeugt man einen negativen Druck, eine Zugspannung. Diese Kraft nutzt auch der Baum. In seinen Wasserkanälen herrscht ein Druck unter Vakuum, der durch den ständigen Sog der Blätter erzeugt wird. Sie ziehen an der Wassersäule im Stamm, weil bei der Photosynthese Wasser in den Blättern verdunstet. Die Zellen müssen den Druckverlust ausgleichen und produzieren die Zugspannung, mit der die Blätter mit einem Minimum an Energie, das Wasser von den Wurzeln bis in die Krone transportiert.

Pumpen ohne Pumpe

Befestigtes langes Reagenzglas mit kleiner Quecksilbersäule Am Hahn-Meitner-Institut in Berlin versuchen Forscher das Prinzip nachzubauen. Der Versuchsaufbau wirkt eher schlicht. Kein Blatt, sondern eine Stoffmembran dient als Verdunstungskörper. Ein Fön ersetzt die Sonne und produziert die Zugspannung, mit der Quecksilber in einer kleinen Glasröhre vom Boden aus empor gesaugt wird. Den Forschern gelang es bereits, die kritische Höhe von acht Metern zu überwinden und das Quecksilber umgerechnet bis auf 17 Meter empor zu ziehen.

Ein Erfolg, der bei Biotechnologen Hoffnungen weckt. Forscher vom Deutschen Institut für Textil- und Faserforschung Denkendorf wollen nämlich nach dem Vorbild der Bäume Saugfasern entwickeln, die zum Beispiel in der Landwirtschaft eines Tages die Wasserversorgung revolutionieren könnten.

Mit neuen Fasern gegen die Wassernot

weißen Stück Stoff vor Pflanze Mehr als zwei Drittel unseres Trinkwassers benötigt die Landwirtschaft. Wenn Bauern bei großer Hitze ihre Felder und Plantagen bewässern, verdunstet bei zu 95 Prozent des Wassers ungenutzt an der Oberfläche oder versickert im Boden, bevor es die Wurzel erreicht.

Die Textilforscher aus Denkendorf wollen deshalb eine Faser entwickeln, die genauso wie die pflanzlichen Kapillaren innen hohl ist und deren Wände Löcher haben, die so winzig sind, dass nur Wasser, aber keine Luft eindringen kann. Webt man diese Fasern dann zu Matten, legt diese um die Wurzeln und verbindet das Geflecht mit einem Wassertank, könnten sich die Pflanzen über große Entfernungen unterirdisch selbsttätig mit Wasser versorgen. – ohne das kostbares Nass verdunstet.


(Quelle: hr/werg)

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