Strukturanalyse von Baumrinde Stoßdämpfer und Brandschutz: die Rinde des Mammutbaums

Der Riesenmammutbaum hat eine außerordentlich widerstandsfähige Rinde. Forscher der Universität Freiburg haben nun herausgefunden, warum: Das Geheimnis der besonderen Schutzwirkung ist ein dreidimensionales Fasernetz.

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Freiburg – Er wird über 80 Meter hoch und mehr als 3000 Jahre alt: der Riesenmammutbaum (Sequoiadendron giganteum) trägt seinen Namen zurecht. Um diese Superlative in Größe und Alter zu erreichen, muss er möglichst gegen alle Widrigkeiten geschützt sein, die ihm in seinem natürlichen Verbreitungsgebiet der Sierra Nevada drohen. Eine seiner effektiven Strategien ist seine Rinde: Sie sorgt dafür, dass der Baum Waldbrände und Steinschlag nahezu unbeschadet übersteht.

Prof. Dr. Thomas Speck von der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg hat erstmals detailliert die strukturellen Eigenschaften der Mammutbaum-Rinde untersucht. Gemeinsam mit Dr. Georg Bold und Max Langer vom Institut für Biologie und einem Forscherteam zeigte er, dass die Fasern der Rinde ein dreidimensionales Netz mit Hohlräumen bilden. Über diese Struktur verteilt sich einwirkende Energie besonders gut im Gewebe.

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Rinde als Pufferzone gegen Steinschlag und Hitze

Mit Mikroskopieaufnahmen analysierten die Forscher die Rinde des Mammutbaums. Die Aufnahmen zeigen, dass die äußere Rinde reich an Fasern ist, die in Bündeln organisiert sind. Diese überkreuzen sich und lagern zudem in Schichten übereinander, wodurch eine dreidimensionale Struktur entsteht. Zwischen den Faserbündeln befinden sich luftgefüllte Hohlräume. Wenn ein Stein auf die Rinde schlägt, werden diese Hohlräume zusammengedrückt und federn den Einschlag ab. Gleichzeitig dehnt sich das Fasernetzwerk. So wird die Energie gleichmäßig über die Rinde verteilt und das Innere des Baums mit dem sensiblen Kambium, das Holz und Rinde bildet, wird geschützt.

Nach einem solchen Einschlag geht die Rinde wieder fast vollständig in ihren ursprünglichen Zustand zurück, fast wie ein Schwamm, der nach dem Eindrücken seine ursprüngliche Form wieder annimmt. Die Hohlräume isolieren den Baum zudem, sodass er auch widerstandsfähig gegen die bei Waldbränden entstehende Hitze ist.

Vom Baumschutz zum Gebäudeschutz?

Aufgrund ihrer Struktur verhält sich die Rinde des Mammutbaums wie ein offenporiger Schaum, wie er auch im technischen Bereich beim Bau von Autos und Häusern verwendet wird. Auf Basis der Ergebnisse könnten die Forscher beispielsweise eine neue Art von Beton entwickeln, der mit Bündeln aus hohlen Fasern versehen ist. Er ließe sich einsetzen, um Gebäude besser gegen Erdbeben zu schützen und um sie zu isolieren.

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Originalpublikation: Bold, G.; Langer, M.; Börnert, L.; Speck, T.: The Protective Role of Bark and Bark Fibers of the Giant Sequoia (Sequoiadendron giganteum) during High-Energy Impacts, Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 3355; DOI: 10.3390/ijms21093355

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