Robert Klatt
Leonardo da Vincis „Regel der Bäume“ beschreibt die Größenverhältnisse der Äste und des Stammes sowie der Gefäße, die das Wasser durch einen Baum transportieren. Eine neue Methode hat die sogenannte „metabolische Skalentheorie“ nun widerlegt.
Bangor (Wales). Leonardo da Vinci war eine der bedeutendsten Universalgelehrten aller Zeiten. Zu seinen Interessen gehörte neben der Bildhauerei, Architektur, Anatomie, Mechanik, Ingenieurswissenschaften und der Naturphilosoph auch die Malerei und das Zeichnen. Er studierte deshalb die Größenverhältnisse unterschiedlicher Objekte, einschließlich Bäume, um sie genauer darzustellen zu können. Dabei entwickelte er seine sogenannte „Regel der Bäume“, laut der alle Äste eines Baumes in jeder Höhe sind in ihrer Dicke zusammengenommen gleich dem Stamm sind.
In der Wissenschaft wurde bisher angenommen, dass sich die „Regel der Bäume“ auch auf die Gefäße, die das Wasser durch einen Baum transportieren, anwenden lässt. Laut der sogenannten „metabolischen Skalentheorie“ würden die einzelnen Gefäßgrößen im gleichen Verhältnis abnehmen, wie die Äste schmaler werden, und dennoch dem Volumen des Stammes entsprechen.
Forscher der Bangor University haben nun untersucht, ob die metabolische Skalentheorie tatsächlich zutrifft. Laut ihrer Publikation im Fachmagazin PNAS haben sie dazu eine innovative Methode entwickelt, um den Kohlenstoffaufnahmeprozess in Bäumen zu messen, die zeigt, wie anfällig große Bäume unter Dürrebedingungen sein können. Sie konnten dadurch belegen, dass die metabolische Skalentheorie nicht ganz korrekt ist.
Laut den Forscher muss das Gefäßsystem eines Baumes einen gewissen hydraulischen Widerstand aufrechterhalten, um Wasser und Nährstoffe effizient zu transportieren. Die aktuelle Berechnung zeigt, dass ein Punkt im Gefäßsystem existiert, ab dem die „Regel der Bäume“ von Leonardo da Vinci nicht mehr zutrifft.
Dies liegt daran, dass die Gefäßkanäle des Baumes bestimmte Dimensionen aufweisen müssen, um den hydraulischen Widerstand zu erhalten, der nötig ist, um Flüssigkeiten effizient von den Wurzeln zu den Blattspitzen zu transportieren. Pflanzen müssen deshalb das Volumen der Gefäßkanäle reduzieren, je näher sie ihren Endpunkten kommen. Wie Ruben Valbuena erklärt, trifft die „Regel der Bäume“ auf mikroskopischer Ebene deshalb nicht zu.
„Während es ein großartiger Tipp für Künstler ist, was Da Vinci beabsichtigte, gilt die Regel von Leonardo für Bäume nicht auf mikroskopischer Ebene. Wir glauben, dass unsere Berechnungen die metabolische Skalentheorie verfeinern und unser Verständnis für das Pflanzensystem insgesamt verbessern. Unsere Neuberechnungen könnten auch erklären, warum große Bäume anfälliger für Dürre sind und möglicherweise auch stärker vom Klimawandel betroffen sind.“
PNAS, doi: 10.1073/pnas.2215047120
