Durch die Blattporen (hier im Elektronenmikroskop) atmen die Pflanzen – und verlieren Wasser. | Bild: Wikimedia Commons

Die Temperaturen steigen und die Böden trocknen aus. Dies frühzeitig zu erkennen ist für viele Landwirtschaftsbetriebe zentral. Die Nanotechnologie könnte ihnen ein nützliches Tool liefern – lässt eine Studie des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hoffen. Der vom Schweizerischen Nationalfonds unterstützte Erstautor Volodymyr Koman hat einen Sensor entwickelt, der eine Warnung absetzt, sobald die physiologischen Reaktionen einer Pflanze auf einsetzende Dürre hinweisen. Das Gerät überwacht die winzigen Poren auf der Blattoberfläche (Stomata), durch die Wasser verdunstet. Sie öffnen sich bei Sonneneinstrahlung und schliessen sich, wenn es dunkel wird. Bei Trockenheit öffnen sie sich langsamer und schliessen sich schneller, damit die Pflanze Wasser spart. Dem Forschungsteam ist es gelungen, einen Streifen mit Tinte auf ein einzelnes Stoma zu drucken. Er ist weniger als zehn Mikrometer breit und enthält Kohlenstoff- Nanoröhrchen, durch die Strom fliesst.

Wenn sich das Stoma öffnet, unterbricht das den Stromkreis. Die Forschenden druckten Sensoren auf Dutzende Blätter und überwachten ihr Verhalten etwas mehr als eine Woche lang. Ergebnis: Unter trockenen Bedingungen öffneten sich die Stomata dreimal langsamer. Volodymyr Koman versichert, dass dieses Echtzeit-Monitoring den Blättern nicht schade und gegenüber älteren Methoden einen «substanziellen Fortschritt» bedeute. Die Forschungsgruppe arbeite derzeit mit einem Palmölhersteller zusammen, um den Zustand der Bäume des Unternehmens zu überwachen. Michael McAlpine von der University of Minnesota in den USA begrüsst diesen «vielversprechenden Ansatz». Abzuwarten bleibt seines Erachtens, wie effizient die Technik im grossen Massstab, für mehrere Arten und über grosse Landflächen ist. Die Anbringung der einzelnen Sensoren ist relativ zeitaufwändig.