Wie Bäume Hitzewellen überstehen

Immer häufigere und extremere Hitzewellen treffen unseren Planeten. Auch für die Pflanzenwelt stellt das eine Herausforderung dar. Nun hat eine Forschungsgruppe analysiert, wie Bäume ihre Blätter während einer Hitzewelle kühlen und hohe Temperaturen überstehen. Im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences” berichten die Forschenden, dass es dabei auf die Wasserzufuhr und die Herkunft der Bäume ankommt.

Fremont-Pappeln

Das Team um Bradley C. Posch vom Desert Botanical Garden in Phoenix hat für ihre Studie an zwei Jahre alten Fremont-Pappeln verschiedener Herkunft geforscht. Die Bäume sind im Südwesten der USA heimisch, kommen aber auch in nördlicheren Bundesstaaten vor. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben analysiert, wie die Pappeln sich während einer Rekord-Hitzewelle im Jahr 2023 in Arizona verhalten haben. In jenem Sommer war die Lufttemperatur auf über 48 Grad Celsius angestiegen.

Trotz dieser enormen Hitze gelang es den Bäumen, die Temperatur ihrer Blätter um zwei bis fünf Grad Celsius zu senken. Das funktioniert, indem die Blätter aus sogenannten Stomata – kleinen porenartigen Öffnungen, mit denen die Blätter übersät sind – Wasserdampf abgeben, vergleichbar mit menschlichem Schwitzen. Auf diese Weise blieben die Blätter unter der kritischen Temperatur von 45 Grad, ab der sie Schaden nehmen – allerdings nur bei ausreichender Wasserversorgung über den Boden.

Trockenheit hat langfristige Folgen

Im nächsten Schritt haben die Forschenden für 72 Stunden die Wasserversorgung aus dem Boden leicht reduziert. Obwohl der Wassergehalt in den Blättern dabei kaum gesunken ist, konnten die Bäume ihre Blätter nun nicht mehr kühlen. Dabei gelangte Luft ins System oder die Druckverhältnisse im Inneren der Blätter veränderten sich. Somit erreichte weniger Wasser in die Blätter. Das ließ sie drei Grad Celsius heißer werden als die Luft – mit langfristigen Folgen: Auch Wochen nach dem Wasserentzug gelang es den Bäumen nicht, ihre Blätter wieder wie zuvor zu kühlen.

Zudem ist Posch und seinem Team aufgefallen, dass die einzelnen Pappeln aus ihrer Studie unterschiedlich auf die Hitzewelle reagierten: Bäume aus wärmeren Gebieten kühlten ihre Blätter stärker und reagierten zugleich empfindlicher auf Wasserentzug als Bäume aus kühleren Gebieten.

Über die Wasserzufuhr ihre Blätter zu kühlen, lässt Pappeln Hitzewellen zwar effektiv kompensieren. Doch der Mechanismus hat offenbar seine Grenzen: Wenn nämlich die weltweiten Temperaturen wie vorhergesagt ansteigen, wird es immer häufiger zu Hitzewellen kommen. Mit neuen Rekordtemperaturen und gleichzeitig extremer Trockenheit werden die Pflanzen dann wohl nicht umgehen können.