Bäume wachsen üblicherweise gerade nach oben. Werden sie jedoch durch einen Erdrutsch oder einen starken Sturm in eine schiefe Lage gebracht, beginnen sie schon bald, sich wieder nach oben zu biegen und sich so erneut in eine möglichst gute Position für die Photosynthese zu bringen. Dabei wirken zwei Prozesse zusammen: Bestimmte Pflanzenhormone, die sogenannten Auxine, verteilen sich als Reaktion auf Licht und Schwerkraft innerhalb der Zellen in unterschiedlicher Konzentration und sorgen dafür, dass die untere, lichtabgewandte Seite, stärker wächst als die obere. Zugleich bildet sich auf der oberen Seite sogenanntes Zugholz, das den Baum in die richtige Richtung zieht.
Schwerelosigkeit für Bäume
Aber woher wissen die Bäume, wie sie wachsen müssen? Eine Studie zeigt nun, dass sie sich nicht nur an Licht und Schwerkraft orientieren, sondern auch ihre eigene Form erspüren. „Wir haben einen neuartigen Versuchsaufbau entwickelt, der es uns ermöglicht, den Einfluss von Licht und Schwerkraft nach Bedarf auszuschalten“, berichtet ein Team um Alexandre Caulus vom französischen nationalen Forschungsinstitut für Landwirtschaft, Lebensmittelwesen und Umwelt (INRAE).
Für ihre Experimente legten Caulus und seine Kollegen zunächst junge Pappeln in ihren Pflanztöpfen auf die Seite und ließen sie zehn bis zwölf Tage wachsen, während sie von allen Seiten gleichmäßig beleuchtet wurden. Erwartungsgemäß bogen sich die kleinen Stämme bereits nach kurzer Zeit nach oben, orientierten sich also an der Schwerkraft. Dabei bildeten sie an der verkürzten Seite Zugholz.
Um den Einfluss der Schwerkraft auszuschalten, befestigten die Forschenden die Pflanztöpfe mit den nach oben gekrümmten Pappeln im nächsten Schritt in horizontaler Ausrichtung auf einer Scheibe, die die liegenden Bäumchen dauerhaft langsam um ihre eigene Achse drehte. Auf diese Weise änderte sich die Richtung der Schwerkraft ständig – eine Simulation der Schwerelosigkeit.
Zugholz arbeitet wie Muskeln
Wie würden sich die kleinen Pappeln unter diesen Bedingungen verhalten? „Kurz nach Beginn der Rotation begannen die Bäume, ihre Krümmung zu reduzieren und sich aktiv zu begradigen“, berichtet das Forschungsteam. Obwohl sich die Bäumchen auf keine äußeren Hinweise verlassen konnten, „merkten“ sie offenbar, dass sie krumm waren, und arbeiteten dagegen. Dieses Ergebnis bestätigt, dass auch Pflanzen einen Sinn für die eigene Körperhaltung haben, also zur Propriozeption in der Lage sind.
Eine genaue Untersuchung des Stamms enthüllte, dass das Zugholz bei der Haltungskorrektur auf eine unerwartete Weise zum Einsatz kommt: Bisher ging man davon aus, dass es sich stets nur an einer Seite bildet, um diese zusammenzuziehen und die Krümmung zu fördern. Doch wie Caulus und seine Kollegen feststellten, wuchs es bei den krummen Pappeln in der simulierten Schwerelosigkeit auch auf der entgegengesetzten Seite und half dabei, den Stamm wieder gerade zu ziehen. Es kann demnach auch eine antagonistische Funktion übernehmen, fast so wie die Muskeln bei Menschen und Tieren.
Die Ergebnisse könnten auch für die Holzwirtschaft relevant sein: „Eine schlechte Koordination bei der aufeinanderfolgenden Aktivierung des Zugholzes führt zu übermäßiger innerer Spannung, was die Holzqualität beeinträchtigen kann“, erklärt Caulus‘ Kollege Bruno Moulia. „Diese Erkenntnisse geben daher der anwendungsorientierten Forschung neue Impulse, die darauf abzielt, die Holzqualität zu verbessern – und Bäume zu erhalten, die so gerade und so entspannt wie möglich sind.“
Quelle: Alexandre Caulus (Universit´e Clermont Auvergne, INRAE, Frankreich) et al., New Phytologist, doi: 10.1111/nph.71238
