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100 Liter am Tag

Der Wassertransport im Baum

Rupert Wimmer
Erschienen in
Zuschnitt 22: Wasserkontakt
Juni 2006

Der Baum ist Teil eines Kontinuums von Boden, Pflanze und Atmosphäre und braucht sowohl für das Wachstum als auch für den Transport lebenswichtiger Stoffe viel Wasser. Sein Kühlsystem beruht auf dem Vorhandensein von Wasser, denn durch die laufende Verdunstung werden Blätter bzw. Nadeln vor Überhitzung geschützt und auch für die Photosynthese wird Wasser benötigt, denn die Bäume wandeln mit Hilfe von Sonnenlicht Kohlendioxid aus der Luft und dem Wasser in Zucker und Stärke um, die sie zur eigenen Ernährung und Energiegewinnung brauchen, und geben dabei Sauerstoff ab.

Das Wasser wird im Baum über »Gradienten« in Wurzeln, Ästen und Stamm – hier nur im äußeren, lebenden Teil, dem Splintholz – transportiert. Die Gradienten selbst bilden sich hauptsächlich durch Transpiration, bei der der größte Teil des Wassers über die Spaltöffnungen bzw. die Schutzschicht (Cuticula) der Blätter sowie über Rinde, Stamm und Äste abgegeben wird. Besteht die Gefahr von Austrocknung, dann schließt der Baum seine Spaltöffnungen und kann sich dadurch schützten.

Wie kommt es, dass Wasser bei einigen Bäumen bis über 100 Meter aufsteigen kann?

Durch die Transpiration in Nadeln bzw. Blättern besteht ein stetiger Sog und die Wurzeln stehen unter Druck, was vor allem im Frühjahr, bei frisch angeschnittenen Bäumen leicht festzustellen ist, wenn die austreibenden Knospen versorgt und die Wasserreserven aufgefüllt werden müssen, wobei der Wurzeldruck allein jedoch für den Wassertransport in größere Höhen nicht ausreicht. Dafür ist die Unterstützung durch Kapillarkräfte (in engen Gefäßen steigt die Oberflächenspannung der Wassersäule), Kohäsionskräfte (innere Kräfte der Wassermoleküle) sowie Adhäsionskräfte (Haftkräfte zwischen Wassermolekülen und Gefäßwänden) nötig. Die Wasseraufnahme selbst erfolgt fast ausschließlich über die Wurzel, deren feine Haare trockener sind als der Boden und daher das Wasser aufnehmen. Bei einsetzender Transpiration wird das Wasser jedoch zuerst aus den leicht zugänglichen »elastischen« Geweben von Nadeln/ Blättern und Rinde abgezogen, bevor es aus dem Boden geholt wird. Die Entleerung der internen Wasserspeicher erfolgt dabei in »peristaltischen Wellen«, die sich vor allem im Schrumpfen der Rinde äußern, das im Bereich der Krone einsetzt und sich wellenartig nach unten bis zur Wurzel fortsetzt. Das Leeren und Wiederauffüllen der inneren Wasserspeicher des Baumes geschieht täglich, auch wenn der Boden mit Wasser gesättigt ist, und hängt mit dem Tagesverlauf der Transpiration zusammen.

Die Höchstgeschwindigkeit des aufsteigenden Wasserstroms beträgt bei Laubbäumen je nach Leitungsdurchmesser 1 (Buche) bis 44 Meter (Eiche) in der Stunde, bei Nadelbäumen ein bis zwei Meter, da diese weniger Wasser verdunsten als Laubbäume (Fichten ca. 10 Liter, Buchen 30 Liter, Eichen 40 Liter und Birken bei großer Hitze weit über 100 Liter pro Tag).

Die Entleerung und Wiederauffüllung der internen Wasserspeicher ermöglichen dem Baum, seinen Wasserverbrauch zu optimieren, und sind von großer Bedeutung, um Trockenperioden zu überleben. Dabei kann das Speichergewebe erst dann wieder aufgefüllt werden, wenn Niederschlag das Wasserpotenzial im Boden erhöht. Abgesehen vom leicht zugänglichen Wasser in Nadeln/ Blättern und Rinde, wird das meiste Wasser im Holz, insbesondere im Splintholz gespeichert, wo der Wassergehalt, etwa bei der Fichte, auf das Doppelte des Wassergehalts der Trockenmasse ansteigen kann. Auch bei starker Transpiration kommt es normalerweise zu keiner Änderung des Wassergehaltes im Holz, da es unmittelbar durch Bodenwasser bzw. Wasser aus den »elastischen Geweben« ersetzt wird. Nur bei extremer Trockenheit sinkt der Wassergehalt im Holz merklich ab, die Aktivität des Kambiums, der »Zellfabrik« des Baumes, deren Wasserpotenzial über Zellteilung und Zellstreckung entscheidet, wird praktisch eingestellt, bei Wassermangel werden nicht nur kleinere, sondern auch weniger Zellen gebildet.

Untersuchungen haben übrigens ergeben, dass Bäume »Nachtarbeiter« sind: Wachstum findet bevorzugt nachts statt und zwar bei aufgefüllten Wasserspeichern.

Zellstruktur, Schnittdarstellung

Text
Univ.-Prof. DI Dr. Rupert Wimmer
geboren 1960 in Hallein
1979 Matura am Holztechnikum Kuchl
1984 Abschluss des Studiums der Holzwirtschaft an der Universität für Bodenkultur in Wien
Doktoratsstudium und Habilitation für das Fach »Holzwissenschaften« an der BOKU
mehrjährige Auslandsaufenthalte in den USA und Australien
gewähltes Mitglied der »International Academy of Wood Science«
seit 1984 an der BOKU Wien tätig, zwei Jahre Forschungsleiter in der Industrie
2003 Berufung zum Professor für »Naturfaserwerkstoffe« an der BOKU Wien
rupert.wimmer@boku.ac.at

Text

Rupert Wimmer
Professor für Holzwissenschaften an der BOKU Wien

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