Schwingende Gefäße Durst lässt Bäume aufschreien

Kurz bevor sie verdursten, geben Bäume Laute im Ultraschallbereich von sich. Die Rufe entstehen durch schwingende Gefäßwände und unterscheiden sich je nach Bewässerungsstatus. Sensoren könnten die Hilferufe künftig aufzeichnen.
Buchen: Ultraschallsensoren könnten vor dem Austrocknen warnen

Buchen: Ultraschallsensoren könnten vor dem Austrocknen warnen

Foto: Stefan Sauer/ dpa

Bei Wassermangel stoßen Bäume Laute aus, allerdings sind diese so hoch, dass der Mensch sie nicht hören kann. Französische Wissenschaftler haben nun herausgefunden, woher die Töne kommen: Demnach entstehen Ultraschallwellen, wenn bei Trockenheit der Wasserstrang in den Gefäßen der Bäume abreißt, die von den Wurzeln in den Baumwipfel zu den Blättern führen.

Was genau im Baum passiert, wenn er nach Wasser dürstet, untersuchten Alexandre Ponomarenko vom Laboratoire Interdisciplinaire de Physique in Grenoble mithilfe von 50 Millimeter dicken Holzscheiben der Waldkiefer, die die Forscher in ein Hydrogel einbetteten. Das Material lässt Wasser durch, aber keine Luft. Kiefernprobe und Hydrogel brachten sie in eine trockene Umgebung, in der Wasser aus dem Hydrogel verdunstete. Dadurch entstand für das eingebettete kleine Stück Kiefer ein Wassermangel.

Ton abhängig vom Wasserstatus

Die Beobachtung: Bei starker Verdunstung über Nadeln oder Blätter entsteht ein Unterdruck, der die Flüssigkeit in den Gefäßen nach oben saugt. Bei ausbleibendem Nachschub steigt die Spannung in der Flüssigkeit und in den Gefäßen. Irgendwann reißt der Wasserstrang, es entsteht eine winzige Vakuumblase, die sofort durch Wasserdampf und im Wasser gelöste Luft gefüllt wird. Wenn die Wassersäule abreißt, schwingen die Gefäßwände ein paar Mal hin und her und erzeugen die Ultraschallwellen.

Ponomarenko und Kollegen überwachten das Kiefernstück optisch mit einer vergrößernden und hoch auflösenden Kamera und akustisch mit sehr empfindlichen Mikrofonen. Mit wenigen Ausnahmen konnten sie jedes akustische Signal im Bereich von Millisekunden einer per Kamera beobachteten Bläschenbildung zuordnen. Allerdings führten nicht alle Bläschen zu einem Ultraschallsignal. Die Autoren vermuten, dass möglicherweise manche akustischen Signale jenseits der Auflösung der Mikrofone lagen.

Ultraschallsensoren als Durstmesser

Die Stärke der Wellen hänge mit der Größe der Gefäße, durch die der Pflanzensaft läuft, und dem Grad der Trockenheit zusammen, schreiben Ponomarenko und Kollegen im Fachmagazin "Journal of the Royal Society Interface" . Demnach könnten künftig Ultraschallsensoren erfassen, wie sehr Bäume unter Wassermangel leiden. "Es gibt nun ein großes Potenzial, mit einem einfachen und nicht invasiven Ultraschallsensor die Auswirkungen schwerwiegender Trockenperioden auf das Überleben der Wälder zu verfolgen." Auch durch den Klimawandel ist Trockenheit zunehmend eine Bedrohung für Wälder weltweit.

Wald-Quiz

Schon in den Sechzigerjahren hatten Forscher Klicklaute von Bäumen im hörbaren Frequenzbereich aufgenommen, schreiben Ponomarenko und Kollegen. In den Achtzigerjahren wurden dann Ultraschallemissionen erfasst. Als gesichert galt, dass diese Emissionen bei Wassermangel gehäuft auftreten. Unklar war jedoch ihre Ursache.

jme/dpa
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