Wasserabweisende Blattoberflächen von Johanniskraut, Hypericum, mit konvexen Epidermiszellen und dichten epikutikulären Wachsen
Wasserabweisende Blattoberflächen von Johanniskraut, Hypericum, mit konvexen Epidermiszellen und dichten epikutikulären Wachsen

Einer der am häufigsten zitierten Artikel aller Zeiten Annals of Botany handelt von einer erstaunlichen Nanotechnologie, die Pflanzen „eingebaut“ haben. Seien Sie nicht frustriert, wenn jede Oberfläche mit Staub und Schmutz bedeckt ist – meine klebrige Tastatur nervt mich in diesem Moment, ich weiß, dass das Auto gewaschen werden muss, und es ist nicht nur das trübe Wetter, das mich daran hindert, durch die Fenster zu sehen, während jemand Ich dachte, mein gerade gereinigtes und poliertes Fahrrad (Dawes Karakum-Seriennummer J20400801, falls Sie es finden) sah letzte Woche so schön aus, dass sie beschlossen, das Schloss aufzuschneiden und es von der Vorderseite der Biologieabteilung zu stehlen.

Die Nullhypothese lautet also, dass „Pflanzen täglich Diener haben, die nachts herauskommen und sie polieren“, damit sie die Sonne einfangen können und keine schmutzigen, klebrigen Blätter bekommen, die mit fiesen Pilzsporen und Bakterien bedeckt sind. Stehen Sie in einer Stadtstraße oder schauen Sie aus einem Hotelzimmer im dritten Stock, wie ich es letzte Woche bei #Solo10 Science Online getan habe, und die Blätter der Londoner Platanen werden so frisch sein wie bei ihrer Eröffnung vor sechs Monaten. Die Nullhypothese ist falsch!

Neinhuis und Barthlott leisteten Pionierarbeit bei der Untersuchung der Mechanismen der Nichtbenetzbarkeit von Pflanzenblattoberflächen und ihr klassisches Papier in Annals of Botany (kostenloses PDF doi: 10.1006/anbo.1997.0400) zeigt, wie die Oberflächenmerkmale die Oberflächenspannung des Wassers nutzen, um nicht nur nicht benetzbar, sondern auch selbstreinigend zu sein, sodass Regenwasser Staub, Sporen oder andere Ablagerungen mit sehr hoher Effizienz von der Blattoberfläche entfernt.

Sowohl die Annalen-Autoren, Christoph Neinhuis und Wilhelm Barthlot ihre Forschungsarbeiten zu den Selbstreinigungseigenschaften von Pflanzen fortsetzen. Wilhelm Barthlott hat den Handelsnamen Lotus-Effect® für die selbstreinigenden, superhydrophoben, mikro- bis nanostrukturierten Produkte übernommen, den Begriff 1997 urheberrechtlich geschützt und seitdem ein Portfolio von Patenten entwickelt. Im letzten Jahr, als die Unternehmens-Website zeigt, eine Produktpalette von Dachziegeln bis hin zu Wandfarben. In jüngerer Zeit veröffentlichten Barthlott und seine Kollegen ein Artikel in der Zeitschrift Advanced Materials

Wasser auf einem Pflanzenblatt - Titelblatt der Zeitschrift Advanced Materials
Wasser auf einem Pflanzenblatt - Titelblatt der Zeitschrift Advanced Materials

zeigt, dass Schiffe, die mit einer blattähnlichen Oberflächenbeschichtung beschichtet sind, die Luft einschließt, 10 % weniger Treibstoff verbrauchen – siehe  http://www.lotus-effekt.de/en/news/Salvinia.pdf zur Pressemitteilung.

Für visuelle Demonstrationen des Phänomens schauen Sie sich einfach an youtube über diesen Link oder nach 'Lotus-Effekt' suchen

Lotusblattoberfläche. Jede Zelle hat eine Papille, auf der Wassertröpfchen mit nur 0.6 % ihrer Kontaktfläche schwimmen.
Lotusblattoberfläche. Jede Zelle hat eine Papille, auf der Wassertröpfchen mit nur 0.6 % ihrer Kontaktfläche schwimmen.

Wie Enten und Schafe überwinden Waschmittel die wasserabweisenden Eigenschaften von Pflanzen, und auch organische Lösungsmittel mit niedriger Oberflächenspannung benetzen die gesamte Oberfläche. Aber im Gegensatz zu den Tieren können Waschen oder Regen die Oberfläche wiederherstellen – obwohl die Wachse und Öle eine gewisse Rolle spielen, sind die physikalischen Oberflächeneigenschaften viel wichtiger und erfordern keine Absonderungen wie die Wachse und Öle der Tiere. Das bedeutet natürlich auch, dass die Pflanzen im Vergleich zu Tieren widerstandsfähiger gegen Verschmutzung sind, sei es auf den Straßen der Stadt in der Luft oder Öl im Wasser.

Forschung an Pflanzenblattoberflächen ist ein fester Bestandteil von Annals of BotanyObwohl in letzter Zeit wenig über die wasserabweisenden Eigenschaften berichtet wurde. Tatsächlich befassten sich Uwe Winkler und Gerhard Zotz in einem Artikel der Juli-Ausgabe 2010 nicht mit der Abweisung, sondern mit der Anziehungskraft von Wasser. „'Und dann waren da noch drei': hocheffiziente Aufnahme von Kalium durch Blatttrichome von epiphytischen Bromelien Ann Bot (2010) 106(3): 421-427.

Andere neuere Arbeiten diskutieren die Rolle der Blattoberflächen in den Wasserbeziehungen – Aufnahme und Regulierung von Wasser in der Pflanze – und natürlich in der Photosynthese. Ich möchte hier anmerken, dass es sich um meine eigene erste Einreichung handelt Annals of Botany's Schwester Journal AoB Pflanzen wird wahrscheinlich ein Papier sein, das die kontrastierenden Blattoberflächenwachse in einer Reihe verschiedener Bananen (

Musa

) Genotypen – ein gutes Beispiel für wasserabweisende Blätter, aber auch, wo Akzessionen in Bezug auf Wasserverbrauch und Anfälligkeit für Blattkrankheiten variieren, Eigenschaften, die sich auf die Oberflächen beziehen.