Mehrgleisig gegen Trockenheit: Sukkulente Pflanzen schützen sich durch vielfältige Anpassungsstrategien
Wie passen sich Pflanzen an Trockenheit und Hitze an? Neue Studien zu
Pflanzen der Kanarischen Inseln zeigen, dass Anpassung nicht durch ein
einzelnes Merkmal bestimmt wird, sondern durch das Zusammenspiel ganzer
Eigenschaftspakete. Selbst nahverwandte Pflanzen können dabei sehr
unterschiedliche Wege einschlagen.
Offenbar sind die Überlebensstrategien sukkulenter Pflanzen deutlich
vielfältiger als nur ein an Wassermangel angepasster Photosynthese-
Mechanismus. Vielmehr entwickeln Pflanzen in Trockengebieten ein ganzes
Bündel an zusätzlichen Eigenschaften, um optimal an ihre Umwelt angepasst
zu sein. In Klimakammer-Versuchen im Botanischen Garten München-
Nymphenburg fanden Forschende nun heraus, dass selbst nahverwandte
Pflanzen vom selben Standort teilweise sehr unterschiedliche Eigenschaften
und Merkmale kombinieren.
Zwei Forschungsteams um Prof. Dr. Gudrun Kadereit, Dr. Thibaud
Messerschmid und Dr. Jessica Berasategui an den Staatlichen
Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB) untersuchten die
Dickblattgewächs-Gattungen Aeonium und Aichryson, beide heimisch auf den
Kanarischen Inseln. Beide Pflanzengattungen nutzen die wassersparende
sogenannte CAM-Photosynthese (Crassulaceen-Säure-Stoffwechs
auch von Kakteen kennt. Dabei schließen die Pflanzen die Spaltöffnungen
ihrer Blätter am trocken-heißen Tag und „atmen“ nur nachts.
Die Versuche zeigten nun, mit welchen zusätzlichen Anpassungen sich die
Pflanzen vor Austrocknung schützen. So verfügen Aeonium-Pflanzen über
einen ausgeprägten Schutzmechanismus: Je stärker die CAM-Photosynthese in
diesen Pflanzen abläuft, desto stärker schützt die dünne wachsartige
Schicht auf ihren Blattoberflächen, die Kutikula, vor Wasserverlust.
„Unsere Vergleiche von 80% aller Aeonium-Arten haben den Zusammenhang
zwischen diesen scheinbar unabhängigen Merkmalen offengelegt. Ganz
offensichtlich hat sich diese Anpassungsstrategie im Lauf der Evolution
bereits etabliert und stabilisiert“, so Dr. Thibaud Messerschmid, Experte
für Kakteen und Sukkulenten im Botanischen Garten.
Pflanzen der ebenfalls kanarischen Gattung Aichryson variieren ihren
Umgang mit Trockenheit je nach Standort: Manche Arten sind an feuchtere,
andere an trockenere Regionen angepasst. Gewächse aus feuchten Klimaten
haben stets einen kurzen Lebenszyklus und manche davon verloren gar ihre
Fähigkeit, die CAM-Photosynthese optional einzuschalten. Aichryson-
Pflanzen in trockenen Regionen haben hingegen – neben einer stärkeren CAM-
Photosynthese – zusätzlich eine mehrjährige Lebensweise, strauchförmigen
Wuchs sowie einen starken Transpirationsschutz durch ihre Kutikula.
„Inselgruppen wie die Kanaren sind für uns optimale ‚natürliche Labore der
Evolution‘. Wir beobachten ganz verschiedene Überlebensstrategien unter
den Pflanzenarten, die dort entstanden sind, als Anpassung an sehr diverse
Umweltbedingungen. Unsere Ergebnisse sind im Kontext des Klimawandels
besonders relevant. Sie verdeutlichen, dass die Widerstandsfähigkeit von
Pflanzen gegenüber Trockenheit und Hitze nicht nur von extremen
Anpassungen abhängt, sondern auch von Flexibilität. Wir sehen, dass es
mehrere evolutionäre Wege gibt, um Umweltveränderungen zu begegnen“, so
Dr. Jessica Berasategui, Erstautorin der Aichryson-Studie.
