Für die Wasseraufnahme trotzen Pflanzen der Schwerkraft. Diesen «erstaunlichen Umstand», wie es die Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) in einem Bericht schreibt, nennt die Wissenschaft das «negative Wasserpotential». Dabei handelt es sich um eine Art Unterdruck, der es Pflanzen erlaubt, Wasser aus dem Boden herauszuziehen. Nun haben neuste Erkenntnisse aus der Forschung ergeben, dass die Intensität der Saugkraft der Pflanzen, weniger stark von den Eigenschaften der Pflanzen selbst abhängt, sondern vielmehr von der Art und Weise, wie das Wasser im Boden fliesst.

«Den Pflanzen fällt es immer schwerer, das Wasser aus dem Boden zu ziehen»

Die Poren im Boden, in denen sich das Wasser befindet, üben sogenannte Kapillarkräfte aus. Diese Kräfte halten das Wasser im Boden zurück. «Wenn der Boden austrocknet, nehmen die Kapillar- und Viskositätskräfte in den Poren zu. Den Pflanzen fällt es immer schwerer, das Wasser aus dem Boden zu ziehen», erklärt Andrea Carminati, Professor für Bodenphysik an der ETH Zürich.

Aber wie nehmen die Pflanzen das Wasserpotential im Boden wahr – und wie passen sie ihren eigenen Unterdruck daran an? Das wollten die Forschenden im Rahmen einer Studie herausfinden.

Mitverantwortlich für das «Erahnen» des Wasserpotenzials im Boden sind die Stomata, also die Spaltöffnungen an der Blattunterseite der Pflanze, die den Gasaustausch ermöglichen. Die Pflanze steuert das Öffnen und Schliessen der Stomata; Sind sie offen, strömt Kohlendioxid aus der Luft ins Blatt, gleichzeitig entweicht Wasser als Dampf in die Atmosphäre.

Ist mehr Salz in der Zelle die Lösung?

Die ETH erklärt: «Wenn eine Pflanze ihre Spaltöffnungen schliesst, spart sie Wasser ein. So verdurstet sie nicht. Aber bei geschlossenen Stomata muss die Pflanze hungern, weil weniger Kohlendioxid in die Blätter gelangt und die Pflanze damit weniger neue Zuckermoleküle herstellen kann: Sie wächst langsamer.»

Die Autoren der Studie fassen zusammen: Die Agrarindustrie versuche seit Langem, Pflanzen zu züchten, die mehr Salz in ihren Zellen speichern – in der Hoffnung, dass die Pflanzen dadurch mehr Wasser aus dem Boden aufnehmen können und besser mit Dürre auskämen. 

Obwohl sehr viel Geld in solche Züchtungsprogramme geflossen sei, hätten sich die Hoffnungen aber nie verwirklicht. Die Resultate aus der Studie erklärten diesen Misserfolg, denn laut der Autorenschaft liegt der Flaschenhals nicht in den Pflanzen, sondern im Boden.