Wassertransport in Nadelbäumen und sogenannte Embolien

Holz ist für uns ein unersetzbares Naturprodukt, für Bäume ein lebenswichtiges Gewebe. Die Zusammenhänge zwischen dem Aufbau des Holzes und seinen physiologischen Funktionen sind erst teilweise verstanden und deshalb Inhalt intensiver Forschungen.

Das Projekt "Embolien | Woody Woodpecker - Holzanatomische Analysen von Nadelbäumen der alpinen Waldgrenze" beschäftigt sich mit holzanatomischen und funktionellen Aspekten von Bäumen an der alpinen Waldgrenze. Es wird in Kooperation mit BORG Dornbirn, School of Education Innsbruck, Natura 2000 Klostertaler Bergwälder, WSL Birmensdorf Schweiz und Universität Wien durchgeführt.

Die Schülerinnen und Schüler werden in Probennahme, Mikroskopie und Bildanalyse sowie Datenauswertung eingebunden. Forschungsziele sind Analysen der Holzanatomie verschiedener Waldgrenzarten, ein Vergleich entlang von Höhentransekten und die Analyse der Tüpfelarchitektur sowie funktioneller Aspekte des Holzes.

HIER geht es zur Website des Projekts

• Embolien: Der Wassertransport in Pflanzen basiert auf der Sogwirkung, die durch die Transpiration hervorgerufen wird. Dadurch entstehen im Wassertransportsystem negative Drücke, die z.B. durch Trockenstress verstärkt werden können. Die negativen Drücke sind enorm und erreichen z.B. in Nadelbäumen an der alpinen Waldgrenze bis zu -40bar (zum Vergleich: ein Autoreifen hat einen positiven Druck von 2-3 bar). Bei zu negativen Drücken kann es jedoch zum Abreißen der Wasserfäden und in der Folge zu Lufteinbrüchen in das Leitsystem kommen. Durch Leitsysteme mit luftgefüllten Bereichen kann jedoch kein Wasser mehr gesogen werden (ähnlich einem beschädigten Strohhalm). Diese luftgefüllten Bereiche werden als Embolien bezeichnet. Sie schränken die Wasserversorgung der Pflanze ein und können zu deren Tod führen. Pflanzen müssen deshalb ihr Wassertransportsystem so bauen, dass Embolien möglichst verhindert werden können.

• Choat et al. (2012) Global convergence in the vulnerability of forests to drought. Nature 491, 752-756
• Hacke UG, Sperry JS (2001) Functional and ecological xylem anatomy. Perspectives in Ecology, Evolution and Systematics 4/2
• Lambers H, Chapin FS, Pons TL (2008) Plant Physiological Ecology, Springer Lüttge, Kluge M, Thiel G (2010) Botanik, Die umfassende Biologie der Pflanzen, Wiley-VCH
• Mayr S (2010) Trockenstress produziert Ultraschall. Durstige Pflanzen senden Signale. Biologie in unserer Zeit 6, 396-402
• Mayr S, Gufler T, Kapelari S (2008) Wie kommt das Wasser in die Kronen der Bäume? Bioskop 2, 26-31
• Mayr S, Zeilinger D (2005) Wenn Bäume Embolien bekommen. Spektrum der Wissenschaft
• Mayr S, Hacke U, Schmid P, Schwienbacher F, Gruber A (2006) Frost drought in conifers at the alpine timberline: xylem dysfunction and adaptations. Ecology 87, 3175-3185
• Roth-Nebelsick A (2006) Die Prinzipien der pflanzlichen Wasserleitung. Nach oben gezogen. Biologie in unserer Zeit 36, 110-118
• Tyree MT, Davis SD, Cochard H (1994) Biophysical perspectives of xylem evolution: is there a tradeoff of hydraulic efficiency for vulnerability to dysfunction? IAWA Journal 15, 335-360