Bäume scheinen ihre Form weitgehend unkontrolliert zu entwickeln. Doch Forschungsergebnisse zeigen, dass sie über einen erstaunlich effektiven Mechanismus verfügen, um sich selbst aufrecht zu halten.

Beginnt ein junger Baum schief zu wachsen, kann er die Entwicklung seines Holzes gezielt anpassen. Dabei entstehen Kräfte, die seinen Stamm nach und nach wieder in eine gerade Position bringen.

Wissenschaftler haben nun genauer herausgefunden, wie dieser Prozess funktioniert. Dabei entdeckten sie ein natürliches System, das gewisse Ähnlichkeiten mit der Art und Weise aufweist, wie Muskeln bei Tieren für eine aufrechte Körperhaltung sorgen.

Die von Wissenschaftlern des französischen Nationalen Forschungsinstituts für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt (INRAE) geleitete Studie beschäftigt sich mit einer besonderen Fähigkeit von Pflanzen: der Propriozeption.

Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse darüber, wie Bäume ihr Wachstum regulieren, und könnten langfristig auch Verbesserungen in der Forst- und Landwirtschaft ermöglichen.

Wie Bäume ihre eigene Position wahrnehmen

Propriozeption bezeichnet die Fähigkeit, die eigene Körperposition und Körperform wahrzunehmen, ohne dafür ausschließlich auf Informationen aus der Umgebung angewiesen zu sein. Bei Tieren hilft diese innere Wahrnehmung dabei, Bewegungen zu koordinieren und das Gleichgewicht zu halten.

Lange Zeit ging man davon aus, dass Pflanzen zu einer solchen Wahrnehmung nicht fähig sind. Frühere Untersuchungen von INRAE-Wissenschaftlern konnten jedoch zeigen, dass auch Pflanzen ihre eigene körperliche Position erfassen können.

Bäume reagieren bereits auf bekannte Umwelteinflüsse. Die Schwerkraft beeinflusst ihre Wuchsrichtung, während das Sonnenlicht bestimmt, in welche Richtung sich Stämme und Äste entwickeln.

Die Forscher wollten jedoch herausfinden, ob Bäume ihre Haltung auch mithilfe von Informationen über ihre eigene Form korrigieren können, anstatt sich ausschließlich an der Schwerkraft oder dem Licht zu orientieren.

Um das zu untersuchen, entwickelten sie ein Experiment, bei dem der Einfluss beider Faktoren möglichst gering gehalten wurde. Junge Bäume wurden auf einer rotierenden, waagerechten Plattform innerhalb einer Kugel platziert, die aus allen Richtungen gleichmäßig beleuchtet wurde.

Durch diesen Versuchsaufbau konnten sich die Pflanzen kaum an einer konstanten Schwerkraftrichtung oder einer einzelnen Lichtquelle orientieren.

Das Holz, das wie ein Muskel arbeitet

Für das Experiment verwendeten die Wissenschaftler junge Pappeln, die zunächst waagerecht ausgerichtet waren. Während sie weiterwuchsen, begannen sich ihre Stämme nach oben zu biegen, sodass sich die Spitzen zunehmend einer senkrechten Position näherten.

Eine wichtige Rolle spielt dabei ein besonderes Holzgewebe, das als Zugholz bezeichnet wird. Anders als gewöhnliches Holz kann es während seiner Entwicklung Zugkräfte erzeugen.

Zunächst ließen die Forscher die jungen Bäume eine deutlich erkennbare Krümmung entwickeln. Nach etwa zehn Tagen brachten sie die Pflanzen in das speziell entwickelte Versuchssystem.

In den darauffolgenden Wochen veränderten die Stämme allmählich ihre Form und richteten sich zunehmend gerade aus.

Ein flexibleres Wachstumssystem

Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass Zugholz hauptsächlich auf der Oberseite eines schiefen Stammes entsteht und dabei hilft, den Baum wieder aufzurichten.

Die neuen Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass seine Funktion wesentlich flexibler ist als bisher angenommen. Wo es entsteht, kann nämlich davon abhängen, wie der Baum seine eigene Form wahrnimmt.

Indem ein Baum auf unterschiedlichen Seiten Zugholz bildet, kann er die Richtung der Kräfte beeinflussen, die auf seinen Stamm wirken.

Dadurch erhalten Pflanzen eine weitere Möglichkeit, ihr Wachstum gezielt zu steuern. Sie reagieren also nicht nur auf äußere Einflüsse, sondern können auch Informationen über ihre eigene Struktur nutzen, um ihre Entwicklung zu regulieren.

Die in der Fachzeitschrift New Phytologist veröffentlichte Studie beschreibt, wie die Propriozeption die Bildung von Zugholz beeinflusst und dadurch den natürlichen Prozess der Aufrichtung unterstützt.

Warum diese Erkenntnisse wichtig sind

Ein besseres Verständnis dieses Vorgangs könnte angesichts zunehmend schwieriger Wachstumsbedingungen in Wäldern von praktischem Nutzen sein. Starke Witterungseinflüsse und andere Umweltbelastungen können dazu führen, dass Bäume schief wachsen oder aus ihrer ursprünglichen Position gedrückt werden.

Wenn Forscher besser verstehen, wie Bäume ihre Haltung wieder korrigieren, könnten sie gezielt Baumarten und Sorten identifizieren, die über besonders wirksame natürliche Regenerationsmechanismen verfügen.

Auch für die Landwirtschaft könnten die Ergebnisse interessant sein. Einige Getreidearten können umknicken oder zu Boden fallen, bevor sie erntereif sind. Dieses Problem wird als Lagerbildung bezeichnet.

Wenn Getreidepflanzen umknicken, wird die Ernte schwieriger und die Erträge können sinken. Erkenntnisse darüber, wie Pflanzen ihre körperliche Struktur regulieren, könnten Forschern dabei helfen, Sorten auszuwählen oder zu entwickeln, die während ihres Wachstums stabiler bleiben.

Auch die Holzqualität spielt eine wichtige Rolle. Wenn sich Zugholz auf ungleichmäßige oder schlecht koordinierte Weise bildet, können innere Spannungen entstehen, die die Eigenschaften des Holzes beeinträchtigen.

Ein besseres Verständnis dieses Mechanismus könnte dazu beitragen, künftig geradere Baumstämme und gleichmäßigeres Nutzholz zu gewinnen.

Die Studie zeigt, dass Bäume über ein wesentlich ausgeklügelteres System zur Kontrolle ihrer eigenen Form verfügen, als es ihr scheinbar unbewegliches Erscheinungsbild vermuten lässt. Mithilfe innerer Wahrnehmungsmechanismen und einer gezielten Holzbildung erzeugen sie Kräfte, die ihre Stämme nach und nach wieder aufrichten können.

Bis diese Erkenntnisse umfassend in der Forst- und Landwirtschaft eingesetzt werden können, sind zwar noch weitere Untersuchungen erforderlich. Dennoch liefert die Forschung eine wertvolle Erklärung dafür, wie Bäume ihre aufrechte Haltung bewahren.

Gleichzeitig macht sie deutlich, dass das Wachstum von Pflanzen weit mehr umfasst als die bloße Reaktion auf Sonnenlicht und Schwerkraft: bäume können auch Informationen über ihre eigene Struktur nutzen, um ihre Entwicklung gezielt zu steuern.