Zehn-Jahres-Experiment zeigt Umgang von Pflanzen mit Klimawandel
Eine Pflanzenart kann sich im Laufe der Evolution weiterentwickeln und ihren Umgang mit Wassermangel an neue Umweltbedingungen anpassen, diese Aussage belegt eine Studie der Universität Köln. Über einen Zeitraum von insgesamt zehn Jahren wurde im Rahmen dieses Experiments der Niederschlag für ganze Pflanzengemeinschaften manipuliert. Entweder wurde zusätzliche Bewässerung hinzugeführt, oder der Niederschlag mit speziellen Regenschutzanlagen reduziert. Vier Standorte in Israel entlang eines sehr steilen Niederschlagsgradienten wurden dabei in das Experiment eingebunden. Das Forschungsteam untersuchte immer wieder die Pflanzenmerkmale, die sich entlang des Gradienten veränderten, und verglich sie mit der Reaktion der natürlichen Pflanzenpopulationen auf die experimentellen Behandlungen. „Solche Langzeitversuche werden selten durchgeführt. Deshalb gibt es auch kaum Studien, in denen die Evolution der Pflanzen unter naturnahen Bedingungen untersucht werden kann", erklärt Studienleiterin Professorin Dr. Katja Tielbörger aus Tübingen die Besonderheit der vorliegenden Daten.
Studie mit Biscutella didyma
Die Pflanze, die bei der Studie zum Einsatz kam war der einjährige Kreuzblütler, Biscutella didyma, der in extremen Wüsten, aber auch in feuchten Mittelmeerregionen wächst. Die Forscher beobachteten, dass innerhalb von neun Jahren Pflanzen, die ursprünglich an feuchtere Bedingungen angepasst waren, eine frühere Blütezeit entwickelten, wenn sie eine geringere Wasserversorgung hatten. Mit dem Fokus auf die Blüte investierte die Pflanze ihre knappen Ressourcen also verstärkt in die Saatgutproduktion. Dies sei eine klassische Anpassung an sehr trockene Bedingungen, wie man sie auch bei Wüstenpflanzen findet, erklärt das Forscherteam. Professorin Dr. Juliette de Meaux und Hannes Dittberner von der Universität zu Köln bewerteten in dem Experiment die Dichte der Spaltöffnungen, bei der die Anpassung weniger typisch ausfiel. „Es hat uns erstaunt, dass die in der Studie untersuchten Kreuzblütler Biscutella didyma in der Anpassung an trockene Bedingungen eine geringere Spaltöffnungsdichte aufweisen. Denn wir haben zuvor bei einem anderen Kreuzblütler, der Acker-Schmalwand Arabidopsis thaliana, das umgekehrte Muster beobachtet“, so de Meaux. „Für uns deutet dies darauf hin, dass das lebenswichtige Merkmal der Spaltöffnung je nach Ökologie der Pflanzenart unterschiedlich anpassungsfähig ist.“
Teilweise optimistische Bilanz
Das Forscherteam kommt daher nur zu einer teilweisen optimistischen Bilanz für die Robustheit von Pflanzen gegenüber dem Klimawandel. Obwohl gezeigt werden konnte, dass sich Pflanzen in wichtigen Merkmalen zügig an Wassermangel anpassen, gibt es ebenso Merkmale, die nicht mit dem Klimawandel Schritt halten und somit eine vollständige Anpassung bremsen können. Daher sehen es die Forscher als notwendig an, genetische Grundlagen für pflanzliche Anpassungen an Umweltveränderungen intensiver zu erforschen, um damit besser verstehen zu können, warum manche Merkmale sich schneller anpassen können als andere.
