DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Einleitung

Das auf dem Foto ist die erste Blume, die auf der Internationalen Raumstation ISS gewachsen ist. Ein Astronaut hat sie vor der Fensterscheibe fotografiert – mit der Erde im Hintergrund. Und damit willkommen auf einer Reise ins All und in die faszinierende Welt der Pflanzen! Du fragst dich jetzt vielleicht, was das miteinander zu tun hat und was Pflanzen im Weltraum zu suchen haben. Wir erklären’s dir! Aber fangen wir erst mal so an: Pflanzen sind wirklich ganz erstaunliche Lebewesen! Nur ein paar Beispiele: Wenn Giraffen in Afrika an einem Akazienbaum knabbern, sendet er bittere Duftstoffe aus, die den Tieren den Appetit verderben. Und das Verrückte daran: Auch die Bäume in der Umgebung machen das dann. Oder wusstest du, dass es auch bei uns fleischfressende Pflanzen gibt? Etwas gruselig, oder? Na ja, man muss vor ihnen natürlich keine Angst haben – sie fressen nur kleine Fliegen und Insekten. Auch total spannend: Falls du mal auf einem Waldspaziergang – oder sonst halt auf Fotos im Internet – diese abgesägten Baumstämme liegen siehst, achte mal auf die Jahresringe. Da erkennt man, wie alt ein Baum geworden ist: Jedes Jahr bildet ein Baum einen solchen Ring. Und die Ringe sagen sogar etwas darüber aus, ob es warme oder kältere Jahre waren. Noch eine letzte komische Sache gefällig? Wie schaffen Bäume es eigentlich, das Wasser aus den Wurzeln viele Meter hoch nach oben in die Blätter zu transportieren? Da ist ja schließlich keine Pumpe im Stamm. Seltsam, oder? So, das waren einfach mal ein paar Pflanzen-Geschichten, um dich neugierig auf das Thema zu machen. Hat geklappt? Prima! Denn hier kommen noch ein paar aufregende Geschichten aus der Pflanzenwelt – und dabei heben wir sogar ab, fliegen zum Mond und zum Mars und züchten dort Pflanzen in einem Gewächshaus. Los, anschnallen! Der Countdown läuft! Ach ja: Am Ende folgen noch einige kurze Erklärungen zu den Pflanzen-Geschichten aus dieser Einleitung.

Wichtig für das Leben auf der Erde und im All

Die NASA-Astronautin Jessica Meir auf der Internationalen Raumstation: Auf diesem Foto ist sie gerade mit den Pflanzen beschäftigt, die dort angebaut werden. Bild: NASA

Pflanzen ermöglichen unser Leben auf der Erde: Sie liefern uns Nahrung und den lebenswichtigen Sauerstoff, reinigen die Luft und filtern Wasser. Auch in der Raumfahrt können Pflanzen nützlich sein, insbesondere wenn sich in Zukunft Menschen für längere Zeit im Weltall aufhalten. Denk mal an künftige Forschungsstationen auf dem Mond oder Mars: Da würde der Anbau von Pflanzen eine wichtige Rolle spielen, um die Crew mit Nahrung zu versorgen. Allerdings herrschen auf diesen Himmelskörpern extreme Umweltbedingungen, sodass Pflanzen dort nur in speziellen Gewächshäusern wachsen könnten. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt forscht an solchen Gewächshäusern. Sie lassen sich auch auf der Erde einsetzen – und zwar überall dort, wo es Pflanzen sonst schwer haben zu gedeihen. So wird ein derartiges Gewächshaus seit 2017 in der Antarktis eingesetzt, um die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor Ort mit frischem Gemüse zu versorgen. Außerdem wurden Pflanzen bereits auf der Internationalen Raumstation ISS in Schwerelosigkeit angebaut. Dabei will man erforschen, wie sich die fehlende Erdanziehungskraft auf das Pflanzenwachstum auswirkt. Über all diese Projekte erfährst du hier mehr. Zuerst gehen wir aber mal der Frage nach, wie Pflanzen überhaupt wachsen.

Wie wachsen Pflanzen?

Es beginnt mit einem Samen – einem kleinen unscheinbaren Körnchen. Aber wie können daraus eine große Eiche, eine schöne Rose oder ein leckerer Salatkopf heranwachsen? Damit der Samen zu keimen beginnt, müssen die Umweltbedingungen günstig sein. Am wichtigsten sind Wasser und eine für die Pflanze günstige Temperatur. Nährstoffe für die ersten Keimphasen – beispielsweise Zucker und Eiweiße – sind im Samenkorn vorhanden. So bildet sich ein Spross, der nach oben zum Licht hin wächst, und eine Wurzel, die sich nach unten in den Boden hinein orientiert. Wie das genau funktioniert, erklären wir später. Die Wurzel verzweigt sich immer feiner und versorgt die junge Pflanze mit Wasser und Mineralstoffen, die sie über die sogenannten Wurzelhärchen aufnimmt.

Hier siehst du eine Pflanze in Nahaufnahme. Die Zellen enthalten das grüne Chlorophyll. Bild: Wikipedia/Kristian Peters

Am Spross bilden sich die ersten grünen Blätter. Die Grünfärbung wird durch den Farbstoff Chlorophyll hervorgerufen. Er erscheint grün, weil er nur den grünen Anteil des Sonnenlichts reflektiert, also zu unseren Augen zurückwirft. Die anderen Farben, aus denen das Sonnenlicht besteht, werden „verschluckt“ – man sagt auch absorbiert. Wie das mit den Lichtfarben genau funktioniert und wie sich das weiße Licht der Sonne aus verschiedenen Farben zusammensetzt, kannst du im Lernmodul Licht auf diesen Seiten nachlesen. Das Chlorophyll befindet sich in speziellen Bereichen der Zelle, den sogenannten Chloroplasten. Im Winter zieht die Pflanze das grüne Chlorophyll aus den Blättern zurück, um es für das kommende Jahr zu speichern. Daher verliert das Laub im Herbst seine grüne Farbe und wird so schön bunt. Und im Frühling kommen dann wieder neue grüne Blätter.

Die Photosynthese

Bei dem komplizierten Prozess der Photosynthese nutzen Pflanzen das Sonnenlicht. Bild: K.-A.

In den Zellen der Pflanzen läuft ein erstaunlicher Vorgang ab, die Photosynthese. Sie ist ein sehr komplizierter biochemischer Vorgang. Es gibt ganze Bücher darüber. Wir fassen das hier nur ganz vereinfacht zusammen:

Die Pflanze entnimmt der Luft das Gas Kohlenstoffdioxid. Es besteht aus zwei chemischen Elementen: nämlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff.

Außerdem braucht die Pflanze zur Photosynthese Wasser, das aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht.

Jetzt hat die Pflanze also drei verschiedene Elemente aufgenommen – Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Das sind praktisch die „Bausteine“, die die Pflanze nun neu zusammenfügt. In einer komplizierten Kette von Reaktionen wird daraus der Zucker Glucose gebildet. Glucose ist für die Pflanze ein wichtiger Rohstoff. Daraus kann z.B. Zellulose entstehen, aus der die Zellwände aufgebaut sind. Auch wenn du in eine süße Birne beißt, schmeckst du verschiedene Zucker-Arten, die die Pflanze aus Glucose hergestellt hat.

Der Antrieb der „biochemischen Fabrik“ in den Pflanzenzellen ist Lichtenergie, die das Chlorophyll in chemische Energie umwandelt. Bei der Photosynthese entsteht als „Abfallprodukt“ Sauerstoff, den die Pflanze „ausatmet“.

Nebenbei: Das Wort „Photosynthese“ besteht aus zwei Teilen: „Photo“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet Licht, das ja bei dem Prozess eine große Rolle spielt. Und „Synthese“ heißt so etwas wie „zusammensetzen“.

Weil Pflanzen das Gas Kohlenstoffdioxid aus der Luft herausfiltern und Sauerstoff in die Luft abgeben, sind sie so wichtig für das Leben auf unserem Planeten: Denn wenn zu viel Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre ist, ist es ein schädliches Treibhausgas, das zur Erwärmung des Klimas beiträgt. Und den Sauerstoff brauchen wir Menschen zum Atmen. Gut also, dass Pflanzen das schädliche Gas aus der Luft filtern und das nützliche Gas in die Luft abgeben! Eine einzelne Pflanze leistet dabei natürlich nur einen winzigen Beitrag. Aber denk mal an die Regenwälder: Sie haben für unser Klima eine sehr wichtige Funktion. Abgesehen davon sind Pflanzen natürlich auch die Grundlage für unsere Ernährung und auch deshalb unverzichtbar für das Leben.

Wie Pflanzen Schwerkraft wahrnehmen

Der NASA-Astronaut Shane Kimbrough auf der ISS: In dem Behälter werden in Schwerelosigkeit verschiedene Salatpflanzen angebaut. Bild: NASA

Natürlich gibt es beim Pflanzenwachstum außer der Photosynthese noch viele andere wichtige Vorgänge. Woher weiß eine Pflanze zum Beispiel, in welche Richtung sie wachsen muss? Oder anders gefragt: Warum wächst der Spross nach oben und die Wurzel nach unten? Der obere Teil der Pflanze – also alles über dem Erdboden – wächst zum Licht hin. Bleibt die Frage, wie die Wurzeln ihre Richtung nach unten finden. Das geht so: In den Wurzeln und im Spross befinden sich bestimmte Zellen, die vereinfacht gesagt kleine Stärkekörnchen enthalten. Diese Körnchen werden durch die Schwerkraft nach unten gezogen. Das kannst du dir wie kleine Sandkörnchen in einem Glas Wasser vorstellen: Da sinken die Körnchen ja auch von der Schwerkraft angezogen zu Boden. Wenn die Stärkekörnchen bestimmte Bereiche der Zellmembran berühren, wird ein chemisches Signal erzeugt, dass die Wachstumsrichtung der Wurzel beeinflusst. Also: Die Körnchen sinken nach unten, treffen auf den „Boden“ der Zelle, lösen da ein Signal aus – Ping! Und das gibt dann die Richtung an, in die die Wurzeln wachsen.

Jetzt gehen wir von der Erde ins All! Was passiert wohl mit einer Pflanze in Schwerelosigkeit? In welche Richtung wachsen da ihre Wurzeln?

Vergleiche mal die beiden Fotos und achte auf die Richtung, in der die Wurzeln gewachsen sind: Oben siehst du den Versuch auf der Erde, das untere Bild zeigt denselben Versuch auf der ISS in Schwerelosigkeit. Bilder: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Scherer.

Ohne die Erdanziehung sinken die Körnchen nicht mehr nach unten. Die Pflanze verliert dadurch gewissermaßen die Orientierung. Daher wachsen die Wurzeln jetzt nicht mehr in eine bestimmte Richtung, sondern ganz zufällig in alle möglichen Richtungen. Das erkennst du gut an den Fotos von einem Experiment, das im Jahr 2008 in einem Labor auf der Erde und zum Vergleich auch auf der ISS durchgeführt wurde. Beim Versuch auf der Erde (oberes Bild) wachsen die Wurzeln der Pflanze namens „Acker-Schmalwand“ wie üblich schön gerade nach unten, in Schwerelosigkeit (unteres Bild) in alle Richtungen.

Doch auch wenn die Pflanzen in Schwerelosigkeit anders wachsen als auf der Erde: Immerhin wachsen sie auch dort! Mit entsprechenden Nährstoffen und ausreichendem Licht versorgt wurde so auch schon Salat auf der ISS gezüchtet. Warum das wichtig ist? Dass Pflanzen in Schwerelosigkeit gut gedeihen können, ist für lange Flüge durchs All von Bedeutung. Bis zum Mond sind es zwar nur drei oder vier Tage, aber wenn eine Crew von der Erde bis zum Mars fliegt, dauert das rund ein halbes Jahr. Da herrscht an Bord andauernd Schwerelosigkeit und in dieser ganzen Zeit sollten sich die Astronautinnen und Astronauten auch mit frischer Kost wie Salat oder Tomaten ernähren können. Schauen wir uns als nächstes die Situation nach der Ankunft am Ziel an.

Gewächshäuser auf Mond und Mars

So wie in dieser künstlerischen Darstellung kannst du dir ein Gewächshaus auf dem Mond oder Mars vorstellen. Bild: NASA, SAIC

Ohne Pflanzen wären künftige Langzeitmissionen nur schwer möglich. Man kann zwar Nahrungsmittel lange haltbar machen: Du kennst vielleicht diese Nudelgerichte, die luftdicht in Plastikfolie eingeschweißt sind. Da wurde der Nahrung vorher das Wasser entzogen – man sagt dazu dehydriert – und danach wird alles vakuumverpackt. Solche dehydrierten Lebensmittel sind auch in der Bordküche der Internationalen Raumstation ISS und sie würden sicher auch in einer Mond- oder Mars-Station zu den Essensvorräten gehören. Aber daneben muss eine Crew auch frische Nahrung anbauen – und zwar aus mehreren Gründen. Zunächst einmal sind Obst und Gemüse für unsere körperliche Gesundheit wichtig. Außerdem wäre frisches Essen bei Aufenthalten fern der Erde sicher auch für das psychische Wohlbefinden der Crew gut. Und schließlich würden Pflanzen in einer Mond- oder Mars-Station lebenswichtigen Sauerstoff produzieren, indem sie das von der Mannschaft ausgeatmete Kohlenstoffdioxid aufnehmen und umwandeln – wie wir ja oben schon erklärt haben.

Beim Mars käme noch ein weiterer Grund hinzu: Eine Mission zu unserem Nachbarplaneten würde mindestens zwei Jahre dauern. Und so viele Konservendosen und eingeschweißte Nudelgerichte passen in kein Raumschiff. Daher muss man Pflanzen mitnehmen, die unterwegs nachwachsen und dadurch immer wieder neuen Nachschub liefern.

DLR-Forscherin Lucie Poulet während einer simulierten Mars-Mission. Bei diesem Test befanden sich mehrere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf einem Vulkan auf Hawaii. Dort wohnten sie in einer nachgebauten „Mars-Station“ und spielten alle Abläufe durch, als ob sie wirklich auf unserem Nachbarplaneten wären. Lucie untersuchte dabei unter anderem, wie man Pflanzen in einem speziellen Gewächshaus anbaut. In Videokonferenzen erzählte sie Schulklassen aus Deutschland immer wieder von ihrer Arbeit. Bild: Lucie Poulet

In der lebensfeindlichen Umgebung auf dem Mond und dem Mars muss für den Anbau von Pflanzen ein „Habitat“ – also ein künstlicher Lebensraum – geschaffen werden. In speziellen Gewächshäusern könnten die Pflanzen mit allem Notwendigen versorgt werden, damit sie gedeihen. Unsere DLR-Kollegin Lucie Poulet hat das schon einmal getestet, als sie an einer Simulation teilgenommen hat: auf der Pazifikinsel Hawaii in einem ganz abgelegenen Gebiet. Dort wurde eine „Mars-Station“ aufgebaut und das internationale Team spielte mehrere Wochen lang alle Abläufe wie bei echten Mars-Mission durch. Lucie war vor allem mit Experimenten zur Aufzucht von Pflanzen beschäftigt. In diesem Video hat sie die ganze Station und ihre Arbeit vorgestellt:

Aber was genau brauchen Pflanzen, damit sie gut wachsen und frische Nahrungsmittel und Sauerstoff produzieren können? Pflanzen benötigen neben einer günstigen Temperatur und Luftfeuchtigkeit vor allem vier Dinge: Nährstoffe, Licht, Wasser und die richtige Atmosphäre.

Auf der Erde ist das alles vorhanden: Die Nährstoffe – genauer gesagt sind es Mineralien, die wichtige chemische Elemente enthalten – entnimmt die Pflanze dem Boden. Das Licht kommt von der Sonne. Es regnet und damit gibt es ausreichend Wasser. Und die Luft ist geeignet, um Photosynthese zu betreiben.

Auf dem Mond und dem Mars sieht das ganz anders aus. Auf dem Mond gibt es keine Atmosphäre, es ist kalt, staubig und auch flüssiges Wasser fehlt. Auf dem Mars, wo es ebenfalls kalt und trocken ist, gibt es zwar eine Atmosphäre – aber sie ist extrem dünn.

Die richtige Luft und auch entsprechende Temperaturen – dafür kann man in einem Gewächshaus sorgen. Aber ob Mond oder Mars: Auf beiden Himmelskörpern gibt es noch ein anderes Problem: Im Boden fehlen die richtigen Nährstoffe. Was tun? Man kann ja schließlich nicht endlos viele Säcke Blumenerde mit auf die Mission nehmen: Das wäre zu schwer und würde zu viel Platz im Raumschiff beanspruchen. Aber Pflanzen brauchen zum Wachstum gar keine Erde! Da sie die gelösten Mineralstoffe mit dem Wasser aufnehmen, kann man Pflanzen auch gleich in die Mineralstofflösung stellen. Vielleicht hast du schon einmal Pflanzen in Hydrokultur gesehen, wo das auch so gemacht wird. Also: Man lässt die Erde einfach weg und mischt die Nährstoffe direkt ins Wasser. Diese Nährstoff-Lösung wird den Pflanzen dann über die Wurzeln zugeführt.

Das Gewächshaus in der Antarktis. Bild: DLR

Wie das genau funktioniert, kannst du dir hier in einem Video anschauen. Dabei geht es um das Forschungsprojekt EDEN ISS in der Antarktis, das wir schon weiter oben erwähnt haben. Da hat unser Kollege Paul Zabel bei einem Forschungsaufenthalt viele Monate lang getestet, wie man in einem Gewächshaus Pflanzen anbauen kann: eben mit einer Nährstoff-Lösung statt Erde, mit dem richtigen Licht und so weiter. Schau es dir einfach an – er erklärt das alles in dem kurzen Clip.

Mitmach-Experimente mit Licht und ohne Erde

Wie Pflanzen ohne Erde wachsen, kannst du auch ganz einfach zuhause selbst ausprobieren. Dabei pflanzt du Kresse auf Watte an. Die Kresse hat wie andere kleine Pflanzen den Vorteil, dass die nötigen Nährstoffe für die erste Wachstumsphase schon im Samen enthalten sind. Du brauchst also nicht einmal zusätzliche Nährstoffe, sondern es genügt ein wenig Wasser. Und hier findest du außerdem eine Bauanleitung für eine sogenannte „Bottle Crop“ (das englische Wort „Bottle“ heißt übersetzt Flasche und „Crop“ bedeutet Ernte). Auch damit kannst du Pflanzen zuhause ohne Erde anpflanzen. Die Wurzeln hängen dabei im Wasser – in diesem Falle mit einer Nährstoff-Lösung. In Bottle Crops kann man alle möglichen Pflanzen tun. Besonders auf der Fensterbank in der Küche kann man sich so einen schönen kleinen Kräutergarten anbauen. Übrigens: Bei unserem „Bottle-Crop-Experiment“ geht es um einen „Flaschensalat“, den du nach der Anleitung mit oder auch ohne Erde anpflanzen kannst.

Wir hatten zu Beginn schon gesagt, dass Pflanzen das grüne Licht reflektieren und alle weiteren Lichtfarben – insbesondere das rote und das blaue Licht – aufnehmen. In den Gewächshäusern einer Mond- oder Mars-Station würde man deshalb vor allem rotes und blaues Licht nutzen, da die Pflanzen mit diesen Lichtfarben besonders schnell und gut wachsen. Ein Versuch, bei dem du das selbst auch ausprobieren kannst, ist das folgende Wasserpest-Experiment. Ein kleiner Tipp: Während andere Mitmach-Experimente auch klappen, wenn man sie alleine zu Hause durchführt, macht ihr diesen Versuch besser in der Klasse zusammen mit einer Lehrerin oder einem Lehrer, weil es schon etwas komplizierter ist. Und so geht’s:

Wie gut die verschiedenen Lichtfarben beim Pflanzenanbau funktionieren, kann man leicht mit Hilfe von Wasserpest herausfinden. Das ist eine Wasserpflanze – und an ihr lässt sich sehr gut erkennen, wie sie bei der Photosynthese den Sauerstoff produziert. Denn dieses Gas tritt in Form von kleinen Gasbläschen aus ihr heraus – und unter Wasser sieht man das eben besonders gut. Wenn man Wasserpest mit unterschiedlichen Lichtfarben bestrahlt, bemerkt man sogar, dass sie bei manchen Lichtfarben mehr Gasbläschen produziert als bei anderen Lichtfarben. Je mehr Gasbläschen produziert werden, desto besser ist das Licht für die Pflanze. Aber Achtung: Für einen guten Vergleich solltest du darauf achten, dass die unterschiedlichen Lichtquellen auch gleich stark leuchten (beispielsweise mit einer Smartphone-App, die die Beleuchtungsstärke messen kann). Am besten versucht man das in einem dunklen Karton, in den man hineinleuchtet. Nimm dir für das Experiment mehrere Gläser und auch mehrere Kartons. Stell jedes Glas in einen Karton hinein. Vorher füllst du in die Gläser gleich viel Wasser und setzt jeweils eine Wasserpest hinein. Achte darauf, dass alle Wasserpest-Pflanzen etwa gleich groß sind. Beleuchte nun die Pflanzen im Karton gleich lange mit den unterschiedlichen Lichtfarben – in den einen leuchtest du beispielsweise mit weißem Licht, in einen anderen mit grünem Licht, in einen weiteren mit blauem und in einen letzten mit rotem Licht hinein. Um die Lichtfarben zu erzeugen, kannst du zum Beispiel farbige LEDs verwenden. Nach einigen Minuten kannst du zählen, wie viele Gasbläschen sich bei den unterschiedlichen Lichtfarben gebildet haben. Wenn alles geklappt hat, wird die Wasserpest im grünen Licht weniger Gasbläschen bilden als die Pflanzen bei den anderen Lichtfarben. Welche Lichtfarbe hat bei dir die meisten Luftbläschen erzeugt?

Verrückte „Pflanzen-Geschichten“ und noch mehr Experimente

Ein Baumstamm mit Jahresringen. Jedes Jahr kommt einer dazu. So kannst du an abgesägten Bäumen erkennen, wie alt sie wurden. Fachleute können an der Breite der Ringe auch ablesen, wie das Wetter in den einzelnen Jahren war. Bild: K.-A.

So, damit ist unser Ausflug ins Weltall bis zu Mond und Mars erst einmal zu Ende. Wir kehren zur Erde zurück – und zu den verrückten Pflanzen-Geschichten vom Anfang dieser Webseite. Hier dazu noch einige kurze Erklärungen.

Da wäre erst einmal die Sache mit den Giraffen. Pflanzen haben ja kein Gehirn und keine Nerven. Trotzdem müssen die einzelnen Zellen des Organismus koordiniert arbeiten. Die Signalübermittlung geschieht fast immer durch chemische Botenstoffe. Bei den Akazien wird durch die Verletzung der Blätter ein bitterer Stoff gebildet, der nicht nur den Giraffen den Appetit verdirbt, sondern sich auch mit dem Wind ausbreitet. Akazien in der Nähe können das feststellen und setzen ebenfalls Bitterstoffe frei, noch bevor eine Giraffe auch ihre Blätter abreißt. Übrigens: Es wird berichtet, dass Giraffen so schlau sind, dass sie beim Anknabbern der Nachbar-Bäume angeblich auf die Windrichtung achten. Denn die Bäume, die in der „falschen“ Richtung stehen, aus der der Wind weht, kriegen die „Duft-Warnung“ natürlich nicht mit. Ein anderes Beispiel ist der Botenstoff Ethylen, der sich ebenfalls über die Luft verbreitet und die Reifung von Früchten beeinflusst. Deshalb soll man reife Bananen in der Küche nicht direkt neben Äpfel legen: Die Äpfel senden den Stoff aus und die Bananen werden dann schnell überreif und braun. Du kannst das ja mal zu Hause in einem Mini-Experiment in zwei Zimmern ausprobieren: einmal mit Bananen direkt neben ein paar Äpfeln und einmal ohne Äpfel. Die Bananen sollten natürlich zu Beginn gleich reif sein. Beobachte die Entwicklung ein paar Tage lang und vergleiche den Reifezustand der Bananen.

Außerdem haben wir fleischfressende Pflanzen erwähnt, die es nicht nur in exotischen Regionen der Welt gibt, sondern auch bei uns. Du kannst ja mal im Internet nach den Pflanzennamen „Sonnentau“ und „Wasserschlauch“ suchen: Diese fleischfressenden Pflanzen wachsen auch in Deutschland.

Kommen wir zu den Jahresringen der Bäume: Sie entstehen, weil Bäume während der warmen Monate wachsen und in der kalten Jahreszeit eine Pause einlegen. Dadurch bildet sich das Ringmuster. Wenn ein Sommer verregnet und kalt war, sieht man das an der Breite des Jahresrings: Er ist dann etwas schmaler als normalerweise. So können Fachleute an den Baumringen ablesen, wie sich das Klima über die Jahrzehnte hinweg entwickelt hat.

Wie transportieren Bäume das Wasser bis nach oben? Bild: K.-A.

Bleibt noch die Sache mit dem Wasser, das Bäume bis hinauf in die Wipfel, also die oberen Äste, Zweige und Blätter transportieren. Stell dazu in einem weiteren Mini-Experiment mal eine weiße Blume in ein Glas mit gefärbtem Wasser (Tinte oder Lebensmittelfarbe) und beobachte, was passiert.

Wasser hat besondere Eigenschaften: Manche Oberflächen sind wasserabstoßend, aber an anderen Oberflächen wie beispielsweise Glas bleibt das Wasser geradezu kleben. Wenn du genau auf den Rand eines Glases mit Wasser schaust, siehst du, dass das Wasser an der Seite ein wenig „hinaufklettert“. Besonders hoch kommt es allerdings wegen der Schwerkraft nicht. Wenn das Wasser aber in einer ganz dünnen Glasröhre ist, siegt die Klebekraft über das Gewicht und das Wasser steigt viel höher. Glasröhren kann man so dünn machen wie ein Haar. Und weil „Haar“ auf Lateinisch „Capillum“ heißt, spricht man vom Kapillareffekt. Und dieser Effekt findet auch in Bäumen statt: Tausende winzige Röhrchen (natürlich nicht aus Glas, aber auch in Bäumen klappt es) durchziehen den Stamm und in ihnen steigt das Wasser nach oben.

Hinzu kommt ein weiterer Effekt: In den Blättern wird das Wasser bei der Photosynthese verbraucht und ein Teil verdunstet auch. Dadurch entsteht dort ein Unterdruck, der den Wassertransport nach oben unterstützt. Das ist ganz stark vereinfacht so, als ob man an einem Strohhalm saugt und die Flüssigkeit dadurch nach oben steigt.

Weil du ja schon das Glas mit dem gefärbten Wasser hast: Roll ein Stück Küchenpapier zusammen (es sollte wie ein dickes Seil aussehen) und stell es neben die Blume ins Wasser. Du wirst sehen, wie das Wasser allmählich aufsteigt. Die kleinen Hohlräume im Papier erzeugen hier den Kapillareffekt. Wie weit das Wasser steigt, kann man besonders gut an der Färbung des Papiers sehen. Du kannst das Experiment auch etwas abwandeln und ein volles und ein leeres Glas nebeneinander stellen. Dann hängst du ein Ende des zusammengerollten Küchenpapiers in das gefüllte Glas und das andere Ende in das leere Glas. Jetzt bildet das Papier mit seinen Hohlräumen so etwas wie eine Leitung. Und durch den Kapillareffekt wird das Wasser aus dem einen Glas ins andere transportiert. Du kannst das auch als „Zaubertrick“ ankündigen und deinen Eltern oder Freunden vorführen: „Wetten, dass ich Wasser aus dem vollen Glas ins leere Glas befördern kann, ohne die Gläser oder das Wasser zu berühren?“ Probiere es aber vorher erst einmal ohne Publikum aus!