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Bild der Woche

Komplexe Leiterbahnen

Leiterbahnen
© Ludwig Luthardt/ Museum für Naturkunde Berlin

Das Leitgewebe, das Wasser bis in die letzte Blattspitze von Pflanzen transportiert, kann sehr komplexe Muster annehmen, wie dieser Querschnitt illustriert.

Durch mehrere Leitungsbündel im Stängel transportiert das sogenannte Xylem lebensnotwendige Mineralien und Flüssigkeiten von den Wurzeln in den Rest der Pflanze. Seit hundert Jahren stellen Botaniker sich die Frage, warum die Evolution von Landpflanzen dabei so unterschiedliche und komplizierte Anordnungen des Wasserleitsystems hervorgebracht hat. Lange herrschte die Meinung vor, dass die komplexen Muster nur eine Art Nebeneffekt der immer größer und verzweigter werdenden Landpflanzen sei.

Diese Annahme wurde nun durch ein Forschungsteam um Martin Bouda von der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik hinterfragt. „Wir waren erstaunt über die Tatsache, dass nur wenige lebende Pflanzen das ursprüngliche Muster des Stängels beibehalten haben, bei dem die Gefäße in einem im Zentrum liegenden Zylinder angeordnet sind“, erklärt Bouda. Um der Sache auf den Grund zu gehen, verglichen die Wissenschaftler Xylem-Fasern von lebenden und versteinerten Pflanzen aus über 400 Millionen Jahren Evolution verglichen.

Die hier abgebildete Aufnahme zeigt den Querschnitt eines versteinerten Stamms einer Farnpflanze. Das Fossil ist etwa 250 bis 300 Millionen Jahre alt. Sehr schön zu erkennen ist das blau gefärbte Wasserleitsystem des Baumfarns. Das komplexe Muster weicht schon deutlich von der einfachen, ursprünglichen Zylinderform ab. Die Analyse dieses und weiterer Fossilien zeigt einen im Laufe der Zeit immer komplexer werdenden Aufbau, parallel zur Ausbreitung der Pflanzen auf dem Festland.

Die Erklärung für die beobachtete Entwicklung liegt nach Angaben der Forscher sehr wahrscheinlich in einer speziellen Anpassung an die trockenen Bedingungen. Denn Trockenheit kann zu zur Bildung von Gasblasen im Leitsystem der Pflanzen führen, die den Transport des Wassers blockieren. Die Anordnung des Xylems in Ringen, Sternen, Ellipsen und Bändern erschwert es solchen Embolien jedoch, sich zwischen einzelnen Leitungssträngen auszubreiten. Dadurch können Teile der Pflanze besser überleben.

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„Da wir jetzt die Zusammensetzung der Gefäßsysteme besser verstehen und wie diese die Fähigkeit der Pflanze beeinflusst, Trockenheit zu tolerieren, könnte dies als Ziel von Züchtungsprogrammen genutzt werden“, ergänzt der Co-Autor Craig Brodersen von der Yale University. Durch die neuen Erkenntnisse ist die Züchtung trockenresistenter Pflanzen einen wichtigen Schritt weitergekommen.

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