Trockene Gefäßwände schwingen 26.07.2014, 08:13 Uhr

Bäume schreien bei Durst im Ultraschallbereich

Bäume senden bei Wassermangel Ultraschallwellen aus – jedes Mal, wenn der Wassernachschub abreißt. Dieses Geräusch und somit der Grad des Wassermangels ist mit feinen Mikrophonen messbar, wie französische Forscher nachgewiesen haben – ein wichtiger Beitrag zum Kampf gegen die Folgen des Klimawandels.

Schon seit 30 Jahren ist bekannt, dass Bäume Ultraschallwellen erzeugen. Die Ursache war bislang jedoch ein Rätsel. Die Lösung: Bei Wassermangel geraten die trockenen Gefäßwände der Bäume für Millisekunden in Schwingung. 

Schon seit 30 Jahren ist bekannt, dass Bäume Ultraschallwellen erzeugen. Die Ursache war bislang jedoch ein Rätsel. Die Lösung: Bei Wassermangel geraten die trockenen Gefäßwände der Bäume für Millisekunden in Schwingung. 

Foto: dpa/Tobias Kleinschmidt

Wenn der Mensch ein feineres Gehör hätte, wäre es in Dürreperioden nicht auszuhalten in manchen Wäldern: überall Klagen und Schreien wegen akuten Wassermangels, und all das im Ultraschallbereich. Es sind aber keine Tiere, die diese Laute höchster Not von sich geben, sondern Bäume. Das haben französische Forscher jetzt bewiesen.

Im Fachblatt Journal of the Royal Society Interface beschreiben der Physiker Alexandre Ponomarenko vom Laboratoire Interdisciplinaire de Physique in Grenoble und sein Team, wie es zu den Ultraschallwellen kommt, die mit feinen Mikrophonen messbar sind. Ursache ist ein Abreißen des Wasserfadens, den der Baum nach oben saugt, und die daraus resultierende Bläschenbildung.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
NORD-MICRO GmbH & Co. OHG-Firmenlogo
Service Ingenieur - Fans (m/w/d) NORD-MICRO GmbH & Co. OHG
Frankfurt am Main Zum Job 
DIgSILENT GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Elektrotechnik (w/m/d) Power System Modelling DIgSILENT GmbH
Gomaringen Zum Job 
Steigerwald Strahltechnik GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur für Schweißtechnik (m/w/d) Steigerwald Strahltechnik GmbH
Maisach Zum Job 
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Planungsingenieur*in Siedlungswasserwirtschaft (w/m/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Kölner Verkehrs-Betriebe AG-Firmenlogo
Leitung Technisches Gebäudemanagement (m/w/d) Kölner Verkehrs-Betriebe AG
Köln Innenstadt Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Elektrotechnik-Ingenieur Projektmanagement im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Maschinenbau-Ingenieur Krantechnik im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Maschinenbau-Ingenieur Projektmanagement im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Mauser Packaging Solutions-Firmenlogo
Instandhalter Elektrik/Elektronik (m/w/d) Mauser Packaging Solutions
Brühl bei Köln Zum Job 
Salzgitter Flachstahl GmbH-Firmenlogo
Versorgungstechnik-Ingenieur Projektmanagement im Transformationsprojekt SALCOS (w/m/d) Salzgitter Flachstahl GmbH
Salzgitter Zum Job 
Stadt Kempten (Allgäu)-Firmenlogo
Sachgebietsleitung (m/w/d) für den Bereich Bauunterhalt Stadt Kempten (Allgäu)
Kempten (Allgäu) Zum Job 
EWR Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Mitarbeiter Geschäftsfeld-Owner "Lösungen elektrischer Energie" (m/w/d) EWR Aktiengesellschaft
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Landespflege im Projektteam Straßenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Netphen Zum Job 
GINO AG Elektrotechnische Fabrik-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für den Vertrieb GINO AG Elektrotechnische Fabrik
Grundbau GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur oder -geologe (m/w/d) Spezialtiefbau Grundbau GmbH
Kaufbeuren, Memmingen Zum Job 
ELE Verteilnetz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur:in / Mitarbeiter:in Einspeisemanagement im Bereich Regulierung / Netzwirtschaft ELE Verteilnetz GmbH
Gelsenkirchen Zum Job 
LR Pure Systems GmbH-Firmenlogo
Leiter (m/w/d) Industrielle Feinstreinigung LR Pure Systems GmbH
Ditzingen-Heimerdingen Zum Job 
Essex Furukawa Magnet Wire Germany GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Essex Furukawa Magnet Wire Germany GmbH
Bad Arolsen Zum Job 
LR Pure Systems GmbH-Firmenlogo
Prozessingenieur (m/w/d) LR Pure Systems GmbH
Ditzingen-Heimerdingen Zum Job 
Griesemann Gruppe-Firmenlogo
Lead Ingenieur MSR (m/w/d) Griesemann Gruppe
Köln, Wesseling Zum Job 

Phänomen war 30 Jahre unerklärt

Dass Bäume Ultraschallwellen erzeugen, ist schon seit den 1980er Jahren bekannt. 20 Jahre zuvor hatten Forscher sogar Klicklaute im hörbaren Bereich registriert. Sie bemerkten, dass diese Wellen besonders bei Wassermangel auftraten – die Ursache allerdings konnten sie damals nicht feststellen. Diese liefern die Grenobler Physiker jetzt nach. Für ihre Forschung lagerten sie fünf Zentimeter dicke Scheiben der Waldkiefer in Hydrogel. Das lässt Wasser, aber keine Luft durch. In trockener Umgebung verdunstete die Flüssigkeit aus dem Gel – die Kiefer-Stücke litten an Wassermangel.

Sie reagierten, wie auch vollständige Bäume reagieren: Bei starker Verdunstung in den oberen Bereichen der Pflanze entsteht Unterdruck. Über feine Gefäße saugt die Pflanze so Flüssigkeit nach oben. Auf diese Weise kann das Wasser nicht nur fünf Zentimeter in einer Holzscheibe überwinden, sondern von den Wurzeln eines ausgewachsenen Baums bis in die äußersten Spitzen gelangen. Problematisch wird es, wenn der Wassernachschub ausbleibt – es kommt zu Spannung in der Flüssigkeit und in den Gefäßen. Schließlich reißt die dünne Wassersäule ab. Es entsteht ein Vakuum, das sich mit Wasserdampf oder Luft füllt, die im Wasser gelöst war.

Zusammenhang zwischen Bläschenbildung und Geräuschentwicklung

Diesen Vorgang beobachteten die französischen Forscher mit einer hoch auflösenden Kamera. Zusätzlich verwendeten sie Mikrophone, fein genug, um die von Bäumen ausgesandten Ultraschallwellen zu registrieren. Das Ergebnis: Bis auf wenige Ausnahmen konnten die Forscher einen Zusammenhang zwischen der Bläschenbildung und den Geräuschen nachweisen. Wie die akustischen Signale entstehen, erklären sie so: In dem Moment, in dem die Wassersäule abreißt und sich das Bläschen bildet, geraten die dünnen Gefäßwände der Wasserbahn für Millisekunden in Schwingung: Ultraschallwellen entstehen.

Infolge des Klimawandels kämpfen immer mehr Wälder mit Trockenheit. Wie es um die Bäume steht, können Forscher dank der neuen Erkenntnisse zukünftig auch mit Mikrofonen prüfen. 

Infolge des Klimawandels kämpfen immer mehr Wälder mit Trockenheit. Wie es um die Bäume steht, können Forscher dank der neuen Erkenntnisse zukünftig auch mit Mikrofonen prüfen. 

Quelle: dpa/Nicolas Armer

Wie stark die Wellen sind, hängt davon ab, wie groß die Gefäße sind und wie trocken es ist. Der Baum – oder in diesem Fall die Versuchs-Kieferscheibe – schreit mit fortschreitender Trockenheit also stärker: unhörbar für Menschen, aber durchaus wahrnehmbar für feine Mikrophone. Die Ausnahmen, bei denen einem Bläschen kein Ton zugeordnet werden konnte, erklären die Forscher damit, dass das Signal selbst für diese zu schwach war.

Wichtige Erkenntnisse für den Schutz der Wälder

Die Ergebnisse der Grenobler Physiker tragen viel zum Schutz der Wälder bei, die wegen des fortschreitenden Klimawandels zunehmend von Trockenheit bedroht sind. „Es gibt nun ein großes Potenzial, mit einem einfachen und nicht invasiven Ultraschallsensor die Auswirkungen schwerwiegender Trockenperioden auf das Überleben der Wälder zu verfolgen“, erklären Alexandre Ponomarenko und seine Kollegen im Journal of the Royal Society Interface. 

Ein Beitrag von:

  • Judith Bexten

    Judith Bexten ist freie Journalistin. Ihre Schwerpunkte liegen in den Bereichen Technik, Logistik und Diversity.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.