Warum können Victoria-Regia-Blätter Menschen unterstützen? Tatsächlich wurde „hinter den Kulissen“ hart gearbeitet

„Ein Lotusblatt schwimmt auf dem Wasser, und der Unsterbliche sitzt fest auf dem Boot für ein Festmahl.“ Als ich dieses Gedicht als Kind sah, fragte ich mich immer, wie ein Lotusblatt so groß sein kann, dass ein Mensch darauf sitzen kann. Dies muss das rhetorische Mittel der „Übertreibung“ sein, das der Lehrer im Unterricht erwähnt hat. Bis ich eines Tages die Victoria amazonica im Botanischen Garten sah.

Obwohl es sich bei der Pflanze, an der sich die Unsterblichen im Gedicht laben, definitiv nicht um die in Südamerika heimische Victoria amazonica handelt, sind ihre riesigen Blätter tatsächlich groß genug, dass Kinder und sogar Erwachsene darauf sitzen könnten.

Ein Kind sitzt auf einem Blatt der Victoria amazonica. Bildquelle: kew.org

Was also ist das Geheimnis der Blätter der Victoria amazonica, die solch unerwartetem Gewicht standhalten können?

Das Geheimnis hinter den Blättern der Victoria amazonica

Die Victoria amazonica fasziniert Wissenschaftler, Architekten und Künstler seit jeher mit ihren riesigen Blättern und ihrer außergewöhnlichen Tragfähigkeit. Wie die Blätter der Victoria amazonica eine Breite von 2–3 Metern erreichen und groß genug sein können, um das Gewicht eines Kindes oder sogar eines Erwachsenen zu tragen, ist jedoch bis heute ein Rätsel.

Eine kürzlich in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie beantwortete diese Frage. Forscher haben herausgefunden, dass das Geheimnis der extrem starken Tragfähigkeit der Victoria amazonica auf der Rückseite ihrer riesigen Blätter verborgen sein könnte.

Wenn Menschen Victoria amazonica in botanischen Gärten oder in den Nachrichten sehen, sehen sie meist die Vorderseite ihrer Blätter. Von vorne sehen die Blätter der Victoria amazonica wie ein riesiger Essteller mit nach oben gebogenen Rändern aus. Während der Wachstumsperiode dehnen sich die Blätter der Victoria amazonica jeden Tag schnell aus, bis sie ausgewachsen sind. Laut China Flower News kann eine einzelne Victoria amazonica-Pflanze bei ausreichend Platz eine Wasserfläche von 20 bis 50 Quadratmetern bedecken.

Foto: Fotografiert vom Autor

Wenn wir den Blattstiel der Victoria amazonica abschneiden und das Blatt umdrehen, bietet sich uns ein völlig anderes Bild. Im Gegensatz zur smaragdgrünen Vorderseite des Blattes ist die Rückseite des Blattes der Victoria amazonica purpurrot mit vielen harten Dornen und strahlenförmig verlaufenden netzartigen Adern.

Die Vorder- und Rückseite des Victoria amazonica-Blattes. Bildquelle: kew.org

Wie Sie vielleicht schon erraten haben, sind die sich kreuzenden Adern auf der Rückseite der Blätter der Victoria amazonica das Geheimnis ihrer Fähigkeit, Menschen zu tragen, ohne einzusinken. Stellen Sie sich vor: Wenn ein Blatt ein bestimmtes Gewicht tragen soll, ohne zu sinken, dann muss das Blatt eine gewisse mechanische Festigkeit aufweisen und die Biomasse darf nicht zu groß sein (wenn es zu schwer ist, sinkt es direkt). Die Adern der Victoria amazonica lösen die beiden oben genannten Probleme perfekt.

Die Struktur der Blattadern von Victoria amazonica. Bildquelle: Referenzen

Anders als bei vielen Pflanzen, die wir im Alltag sehen, sind die Blattadern auf der Rückseite der Blätter der Victoria amazonica sehr dick, weisen plattenartige Rippen auf und kreuzen sich, sodass kleine quadratische Gitter entstehen. Darüber hinaus verlaufen die plattenartigen Adern aus der Gesamtperspektive strahlenförmig vom Blattstiel in die Umgebung, sind in einem Netzwerkmuster verteilt und bedecken das gesamte Blatt gleichmäßig, sodass es wie ein sehr solides Skelett aussieht.

Tatsächlich ist genau dies der Fall. Wissenschaftler führten Feldversuche und mathematische Modellanalysen an solchen Strukturen durch und fanden heraus, dass die besondere Struktur der Blätter der Victoria amazonica ihnen im Vergleich zu den Blättern von Seerosen eine höhere strukturelle Festigkeit bei gleichem Gewicht ermöglicht.

Mathematische Modellierung der Blattstruktur von Victoria amazonica Bildquelle: Referenzen

Neben der hohen strukturellen Festigkeit weist die Victoria amazonica in ihren dicken Blattadern zahlreiche Lücken auf, die mit Gas gefüllt sind und für einen enormen Auftrieb sorgen. Die Kombination dieser beiden Eigenschaften verleiht der Victoria amazonica die Fähigkeit, Menschen zu tragen und auf dem Wasser zu schwimmen.

Die großen Blätter dienen nicht dazu, Menschen zu tragen, sondern zum Überleben.

Angesichts dessen frage ich mich, ob Sie sich über eines wundern werden: Warum hat die Victoria regia so große Blätter? Obwohl die großen Blätter der Victoria amazonica Menschen tragen können, hat die Victoria amazonica mit Sicherheit keine so großen Blätter entwickelt, dass Menschen darauf sitzen können.

Wie also wurde Victoria amazonica zu einem Riesen im Wasser? Dies muss mit der Umgebung beginnen, in der sie leben.

Wie bereits erwähnt, ist Victoria amazonica in Südamerika heimisch. In tropischen Regionen ist die Artenvielfalt extrem hoch und auch die interspezifische Konkurrenz zwischen den verschiedenen Arten ist relativ stark. Wenn Sie in einem solchen Umfeld hervorstechen möchten, müssen Sie etwas Einzigartiges haben.

Victoria amazonica und andere Pflanzen ergänzen sich gegenseitig. Bildquelle: powo.science.kew.org

Wie wir alle wissen, sind Pflanzen für die Photosynthese auf Blätter angewiesen, doch die Blätter von Pflanzen können sich nicht endlos vermehren. Ihre Größe wird durch die mechanische Festigkeit der Blätter begrenzt. Es hat keinen Sinn, groß zu werden. Wenn ihnen die Kraft fehlt, werden sie irgendwann von Regen und Wind weggeweht.

Wissenschaftler vermuten, dass die Struktur der Victoria amazonica es ihr ermöglicht, große und sehr starke Blätter mit einer kleinen Biomasse auszubilden und dadurch mehr Sonnenlicht für die Photosynthese einzufangen, was das Geheimnis ihres Erfolgs sein könnte.

Stellen Sie sich vor, in einem Teich in der freien Natur würden die riesigen Blätter der Victoria amazonica schnell wachsen und sich auf der Wasseroberfläche ausbreiten. Sie würden um wertvollen Platz auf der Wasseroberfläche konkurrieren und das Licht blockieren, so dass keine andere Pflanze unter den Blättern eine Möglichkeit hätte, sich zu bewegen. Haben Sie dabei nicht das Gefühl, einen „Pflanzentyrannen“ zu haben?

Junge Blätter der Victoria amazonica Bildquelle: BBC

Tatsächlich lässt ihn neben seiner „Bully“-ähnlichen Größe auch die „Ausrüstung“ an seinem Körper nicht gerade freundlich aussehen. Wie bereits erwähnt, ist die Rückseite seiner Blätter mit Dornen bedeckt. Diese Dornen lassen die jungen Blätter der Victoria amazonica, die gerade aus dem Wasser kommen, wie „Igel“ aussehen, von denen Fremde Abstand halten sollten. Sie können wirksam verhindern, dass Fische die Blätter fressen. Diese Dornen „schlagen“ beim Blattwachstum auch in die umliegenden Bereiche und zwingen die umliegenden Pflanzen zum Rückzug.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Victoria amazonica aufgrund ihrer hohen Intensität und niedrigen Kosten einen Vorteil im „Krieg“ mit anderen Pflanzen um Platz und Licht hat. Vielleicht ist dies die Weisheit der Pflanzen.

Die Blätter der Victoria amazonica wachsen allmählich. Bildquelle: plantwerkz.blogspot.com

Erkenntnisse aus der Weisheit der Pflanzen gewinnen

Tatsächlich geht die Funktion der Victoria amazonica weit über das bloße Tragen von Menschen hinaus. Von der Struktur seiner Blätter haben die Menschen viel gelernt, insbesondere Architekten.

Im Jahr 1851 sorgte ein hohes Gebäude im englischen Hyde Park für Staunen: „Mit Stahlstangen und Glas kann man so ein schönes Haus bauen.“ Noch überraschender war, dass der Designer dieses Gebäudes tatsächlich ein Gärtner war – Joseph Paxton. Paxton war normalerweise für den Anbau von Victoria amazonica verantwortlich. Es wurde berichtet, dass Paxton seine Tochter einmal auf die Blätter der Victoria amazonica setzte und feststellte, dass die Blätter intakt waren. Dies gab ihm Inspiration und er vervollständigte den Entwurf des Veranstaltungsortes.

Paxtons Tochter steht auf einem Blatt der Victoria amazonica. Bildquelle: virtualherbarium.org

Als Veranstaltungsort der ersten Weltausstellung erlangte dieser Ort den Ruf eines „Kristallpalastes“. Königin Victoria schrieb in ihr Tagebuch: „Durch das Eisentor kam der Blick auf das oberste Stockwerk der Kirche, auf zahllose winkende Hände, Blumen, Statuen und Gänge voller Menschen. Als wir die Halle betraten, hörten wir laute Trompeten. Dieses Gefühl ist wirklich unvergesslich. Ich war äußerst aufgeregt. Soweit ich sehen konnte, war der wunderschöne Kristallbrunnen so magisch, so gewaltig, so strahlend und so schockierend. Da ich seitdem oft von diesem Gefühl gesprochen habe, war mein Herz an diesem Tag voller Frömmigkeit. Es ist schwierig für eine andere Zeremonie, den Menschen dieses Gefühl zu vermitteln.“ (Hinweis: Der Tagebuchinhalt ist aus dem Bericht von Phoenix TV zitiert)

Es besteht kein Zweifel, dass die Struktur der Blätter der Victoria amazonica Architekten viel Inspiration bieten kann. Die bionische Tragstruktur, die in Anlehnung an die Blattstruktur konzipiert wurde, weist einen höheren Widerstand gegen Verformungen auf und hält auch höheren Gewichten stand.

Bionische Tragstruktur nach Vorbild der Blätter der Victoria amazonica. Bildquelle: Referenzen

Möchten Sie nach diesem Anblick den Charme der Victoria amazonica aus nächster Nähe erleben? Da die Blüten der Victoria amazonica sich abends öffnen und morgens schließen, sollten Touristen, die sie bewundern möchten, auf die Blütezeit achten. Die Sommerhitze erreicht ihren Höhepunkt, daher kann man Victoria amazonica am besten abends genießen. Vielleicht lässt es Sie ja inspirieren!

Quellen:

Box, F., Erlich, A., Guan, JH, & Thorogood, C. (2022). Riesige Schwimmblätter beanspruchen eine große Oberfläche bei geringem Materialaufwand. Wissenschaftliche Fortschritte, 8(6), eabg3790.

Produziert von: Science Popularization China

Autor:EVEE

Hersteller: China Science Expo