Minibohrer transportiert Samen in die Erde

Von der Linde bis zum Löwenzahn verteilen viele Pflanzen ihre Samen mit dem Wind. Manche von ihnen, die krautigen Pflanzen der Reiherschnäbel, nutzen dabei einen besonderen Trick: Nachdem der Wind ihre Samen verteilt, bohren sich jene wie von selbst in die Erde. Nach diesem Vorbild entwickelten Wissenschaftler nun einen bionischen Samentransporter. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature“ berichten, lassen sich damit kleine Samen beliebiger Pflanzen auf einer Fläche verteilen. Dadurch gelang es, die Pflanzensamen erfolgreicher keimen zu lassen.

Wenn der Wind Pflanzensamen verteilt, bleiben viele von ihnen ungeschützt am Boden liegen. Häufig trocknen sie dann aus oder werden von Tieren gefressen. Gelangen sie jedoch nur ein bis zwei Zentimeter tief in den Boden, sind sie geschützt und können eher keimen. Diesen Vorteil nutzt ein Samentransporter, den Lining Yao und ihre Kollegen von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh entwickelt haben.

Für ihren gut drei Zentimeter langen Transporter konstruierten die Forscher kleine Spiralen aus dünnen Eichenholzspänen. Sie bogen die anfangs flachen und feuchten Späne und verdrillten sie mehrmals möglichst eng zu einer Spirale. Danach trockneten sie die Holzstruktur, ohne dass sie ihre Form verlor. Jeweils drei ineinander verdrillte Spiralen bildeten das obere Ende des Transporters. An das untere Ende befestigten die Forscher eine bis zu 75 Milligramm schwere Fracht – Baumsamen etwa.

Fiel der Transporter auf einen Pflanzboden, blieb er zunächst ungeschützt liegen. Doch bei Regen nahmen die getrockneten Holzspiralen Wasser auf und quollen auf. Dabei entrollten sich die Spiralen und verursachten eine Drehbewegung. Mit dieser gelang der mitgeführte Samen ein bis zwei Zentimeter tief in den Grund. Trockneten die Holzspäne daraufhin, verdrillten sie sich abermals und bohrten den Samen noch etwas tiefer in die Erde. Kraftmessungen ergaben, dass sich der bionische Samentransporter sogar 34 Prozent kräftiger in den Boden bohrte als das natürliche Vorbild der Reiherschnabelsamen.

Wie effektiv die Transporter bei unterschiedlichen Boden- und Wetterbedingungen sind, belegten fünf Keimexperimente mit insgesamt 136 Samen der Weißrindenkiefer. Auf feuchtem Boden verankerten sich nach leichtem Regen bis zu 95 Prozent der Samen – auf trockenen Böden etwas weniger. Insgesamt keimten knapp 40 Prozent der Samen. So könnten diese bohrenden Samentransporter beispielsweise die Aufforstung von Flächen nach Waldbränden deutlich erleichtern. Doch zuvor braucht es noch ein günstiges und automatisiertes Verfahren, um Abertausende von Samentransportern herzustellen.

So funktioniert der bionische Minibohrer