Sapstroom wordt door onderdruk omhoog getrokken

Hoe komt het water bovenin een boom? Een vaak gehoorde verklaring is, dat het opstijgt onder invloed van de capillaire krachten in de nauwe zeefvaten, die verticaal door de plant heen lopen. Volgens deskundigen moet dat echter een misvatting zijn, want de zeefvaten zijn daar eenvoudig veel te wijd voor. De doorsnee van de houtvaten in coniferen bedraagt 10 tot 20 micrometer (een micrometer is een duizendste millimeter), en die van loofbomen vaak wel meer dan 100 micrometer. In een zeefvat van 10 micrometer doorsnee zal het water onder invloed van capillaire krachten hooguit drie meter stijgen.

Als alternatief wordt al meer dan honderd jaar de cohesietheorie van het watertransport in stelling gebracht. Het idee is, dat het water door de stengel van de plant (of de stam van de boom) wordt aangetrokken door een onderdruk, die ontstaat doordat bovenin water verdampt uit de huidmondjes van de bladeren. Hiervoor is nu het eerste experimentele bewijs geleverd (Nature 14 dec.).

Zo'n mechanisme heeft voordelen voor de plant, want het betekent, dat er geen stofwisselingsenergie nodig is om het water op te pompen. Bovendien worden mèt het water ook de voedingsstoffen gemakkelijk vervoerd. De waterstroom wordt aangedreven door het verschil in vrije energie tussen grond en droge lucht (de waterpotentiaal). De verdamping wordt actief gereguleerd doordat de plant zijn huidmondjes kan openen of sluiten.

Een theoretisch probleem blijft, dat water bij onderdruk, net als oververhitte of onderkoelde vloeistof verdampt tot een evenwichtssituatie is bereikt, waarbij een positieve druk heerst: bijvoorbeeld 23 millibar bij 20 graden.

Bovendien was de onderdruk in de houtvaten tot nog toe moeilijk te meten. Plaatst men een sensor, dan beschadigt men het vat. Daarom kon de cohesietheeorie tot nog toe niet bewezen worden. Onderzoekers van de Universiteit van Utah slaagden er met een ingewikkelde nieuwe techniek, waarbij een glazen capillair in het houtvat wordt gebracht, in om het experimentele bewijs toch te leveren. Ze maten de vloeistofspanning in wilg, populier, esdoorn en andere bomen en ontdekten dat die wel 3,5 megapascal kan bedragen zonder dat het vat breekt. (Een pascal is de eenheid van druk, ofwel een newton per vierkante meter, en mega is een miljoen). Daarmee wordt het water tot in de hoogste boom omhoog getrokken.