Banksia attenuata

Samen hinter verholzten Klappen

Banksia attenuata wächst im Südwesten Westaustraliens auf sandigen Ebenen und Dünen. Sie kann als niedrigerer Strauch oder als Baum auftreten; eine regionale Artbeschreibung nennt Wuchshöhen von etwa vierzig Zentimetern bis zehn Metern. Aus den auffälligen Blütenständen entstehen feste Fruchtstände mit einzelnen verholzten Balgfrüchten. Die zapfenartige äußere Form macht sie botanisch nicht zu den Zapfen eines Nadelbaums.

Jede dieser Balgfrüchte enthält zwei Samen und eine dazwischenliegende Trennplatte. Zwei gekrümmte Klappen umschließen den Inhalt. Manche Samen können über Jahre am Gehölz gespeichert bleiben. Wie lange die Früchte geschlossen bleiben und wann sich Samen lösen, ist jedoch nicht überall gleich. Hitze ist ein wichtiger Zusammenhang, aber die Art lässt sich nicht auf die Regel reduzieren, dass ausschließlich ein Feuer ihre Samen freisetzt.

Der vermeintliche Wachsschalter passt nicht zu den Messungen

Für geschlossene Banksia-Früchte liegt eine zunächst plausible Erklärung nahe: Ein klebriger Stoff verbindet die Klappen, schmilzt bei Wärme und gibt die gespeicherte Spannung frei. Huss und Kollegen prüften dieses Bild an Banksia attenuata. Ihre Proben stammten von fünf Standorten zwischen Perth und Geraldton entlang eines etwa 350 Kilometer langen Klimagradienten. Nach Norden wird es dort im Sommer wärmer und im Jahresmittel trockener.

Die Forschenden erhitzten reife Fruchtstände schrittweise im Ofen. Jede Stufe dauerte vierundzwanzig Stunden; als erste Öffnung galt eine sichtbare Trennung an der Verbindung zwischen den Klappen. Parallel blieben Vergleichsfruchtstände unter kühlen, trockenen Bedingungen. Die nördlichen Proben benötigten im Versuch höhere Temperaturen für den Öffnungsbeginn als die südlichen.

Raman-Spektroskopie zeigte in der Verbindungszone eine dünne Wachsschicht. Ihr Übergang in den geschmolzenen Zustand lag bei den untersuchten Herkünften ähnlich, ungefähr zwischen 45 und 51 Grad Celsius. Die Unterschiede der Fruchtöffnung ließen sich damit nicht erklären. Wachs konnte bereits flüssig sein, während eine Frucht weiterhin geschlossen blieb. Die Aussage betrifft den kontrollierten Heizversuch; seine langen Temperaturstufen bilden keinen vorbeiziehenden Waldbrand nach.

Gekrümmte Wände geben bei Wärme leichter nach

Die Fruchtwand besteht aus unterschiedlich aufgebauten Schichten. Deren mechanisches Zusammenspiel erzeugt Spannungen, während die gekrümmte Geometrie das Aufbiegen erschwert. Ein gewölbtes Stück Material kann sich gegen Biegung anders verhalten als ein flaches Stück gleicher Zusammensetzung. In den nördlichen Proben waren die Fruchtklappen stärker gekrümmt. Diese Formunterschiede passen zu den höheren Öffnungstemperaturen.

An herausgeschnittenen Streifen der inneren Fruchtwand prüfte das Team außerdem die Biegsamkeit bei verschiedenen Temperaturen. Beim Erwärmen gaben die Proben leichter nach; nach dem Abkühlen stellte sich der ursprüngliche Widerstand weitgehend wieder ein. Das Material wurde also vorübergehend weicher. Der genaue Vergleich der Erwärmung auf sechzig beziehungsweise achtzig Grad war wegen der Streuung der Werte jedoch nicht statistisch eindeutig.

Die Forschenden erklären die wärmebedingte Nachgiebigkeit unter anderem mit Veränderungen im ligninreichen Material. In der ganzen Frucht können dadurch vorhandene Spannungen die Verbindung lösen und weitere Gewebebereiche aufreißen. Die Öffnung selbst bleibt bestehen, auch wenn sich die Frucht später abkühlt. Reversible Materialerweichung und irreversible Trennung sind deshalb zwei Teile desselben Vorgangs. Die Unterschiede entlang des Klimagradienten belegen allerdings noch nicht, welcher Anteil genetisch festgelegt und welcher durch die Wachstumsumwelt entstanden ist.

Flüssiges Wachs könnte zugleich abdichten

Wenn das Wachs nicht allein als Öffnungsschalter genügt, wozu könnte es dann dienen? Eine weitere Arbeit desselben Forschungsumfelds untersuchte die Verbindung und schlug eine Abdichtungsfunktion vor. Bei warmem Wetter könnte flüssiges Wachs in kleine Risse gelangen und nach dem Abkühlen wieder fest werden. Das wäre gerade für Früchte interessant, die ihren Inhalt lange aufbewahren.

Den direkten Reparaturversuch führten die Forschenden an einem technischen Modell aus: kleinen Kiefernholzplättchen mit Carnaubawachs. Sie schnitten die Plättchen ein, erwärmten einen Teil und prüften anschließend, wie weit ein Farbstoff in die Einschnitte eindrang. Nach der Wärmebehandlung drang der Farbstoff deutlich weniger ein. Das Modell zeigte somit, dass Wärme einen solchen Abdichtungsprozess ermöglichen kann. Es war kein Versuch mit verletzten natürlichen Banksia-attenuata-Früchten und deren späterer Samenkeimung.

Die mögliche natürliche Abdichtung bleibt deshalb eine begründete Funktionshypothese. Für die erste Fruchtöffnung ist die Beweislage anders: Gemessene Temperaturabhängigkeit, gekrümmte Klappen und nachgiebiger werdende Fruchtwand erklären gemeinsam, weshalb flüssiges Wachs allein nicht genügt. Eine verholzte Frucht kann auf Wärme reagieren, obwohl die bewegten Wandteile keinen aktiven Stoffwechsel mehr betreiben.