{"id":12264,"date":"2017-02-08T14:46:45","date_gmt":"2017-02-08T13:46:45","guid":{"rendered":"http:\/\/www.biosphaere-alb.com\/wordpress\/?p=12264"},"modified":"2017-02-08T14:47:56","modified_gmt":"2017-02-08T13:47:56","slug":"12264","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.biosphaere-alb.com\/wordpress\/?p=12264","title":{"rendered":"Pflanzen geben Lebenserfahrung weiter"},"content":{"rendered":"

Wie Pflanzen ihre Nachkommen vor k\u00fcnftigen Gefahren sch\u00fctzen<\/em><\/p>\n

T\u00fcbinger Biologen weisen den \u201eparentalen Umwelteffekt\u201c in der Praxis nach \u2013 und wie dieser evolution\u00e4r entsteht.<\/p>\n

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Pflanzen k\u00f6nnen nicht nur Genvarianten an ihre Nachkommen weitergeben, sondern auch Informationen \u00fcber Umwelterfahrungen, die sie selber gemacht haben. Dieses Ph\u00e4nomen wird als \u201eparentaler Umwelteffekt\u201c bezeichnet, er wird sowohl von Klimabedingungen als auch von der Pflanzendichte beeinflusst, also dem Ma\u00df, in dem Pflanzen um Ressourcen konkurrieren. In einer neuen Studie best\u00e4tigen Vegetations\u00f6kologen der Universit\u00e4t T\u00fcbingen nun, dass diese F\u00e4higkeit zur Anpassung von Arten an ihre Umwelt beitr\u00e4gt. In Gew\u00e4chshaus- und Feldstudien zeigten sie dabei erstmals, wie sich der parentale Umwelteffekt selbst ver\u00e4ndern kann, also evolution\u00e4r durch nat\u00fcrliche Selektion entsteht. Die Studie zeigte zudem, dass die F\u00e4higkeit, Nachkommen auf eventuelle Umweltbedingungen \u201evorzubereiten\u201c, sogar zwischen Populationen innerhalb einer Art variieren kann.<\/p>\n

Die Studie erschien k\u00fcrzlich in der Zeitschrift New Phytologist: hier >><\/a><\/p>\n

Parentale Umwelteffekte setzen voraus, dass die Eltern die Umweltbedingungen ihrer Nachkommen \u201evorhersagen\u201c und sie entsprechend ausr\u00fcsten k\u00f6nnen. Dies ist vor allem in einer variablen Umwelt von Vorteil, beispielsweise in W\u00fcstenregionen mit stark schwankenden Regenmengen. Das Forscherteam aus T\u00fcbingen und Hohenheim hatte sich deshalb die Frage gestellt, wie sehr schon die Vorhersagbarkeit k\u00fcnftiger Umweltbedingungen selbst die Evolution des parentalen Effekts beeinflusst.<\/p>\n

Untersucht wurde dies an einj\u00e4hrigen Pflanzen trockener \u00d6kosysteme: Hier k\u00f6nnen viele Arten nur \u00fcberleben, wenn sie eine Samenreserve im Boden anlegen. \u201eEin Teil der Samen ruht \u201aschlafend\u2018 im Boden\u201c, sagt Dr. Christian Lampei, Erstautor der Studie. \u201eWenn bereits in der Elterngeneration festgelegt werden kann, wann ein g\u00fcnstiger Zeitpunkt f\u00fcr die Keimung ist, kann dies Verluste durch Auskeimen in einem schlechten Jahr minimieren.\u201c In einer fr\u00fcheren Studie hatte die Arbeitsgruppe der T\u00fcbinger Vegetations\u00f6kologin Katja Tielb\u00f6rger bereits festgestellt, dass der parentale Umwelteffekt bewirkt, dass nach trockenen Jahren viele Samen auskeimen und nur wenige Samen als Reserve im Boden bleiben. Nach regenreichen Jahren hingegen keimen weniger Samen aus, es bleiben mehr Reserven im Boden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten geschlussfolgert, dass der Grund hierf\u00fcr die zu erwartende Konkurrenz war: Nach einem regenreichen, produktiven Jahr ist eine h\u00f6here Pflanzendichte zu erwarten, also st\u00e4rkere Konkurrenz um Ressourcen. Durch die verst\u00e4rkte Anlage von Reserven (mehr Samen, die nicht keimen) k\u00f6nnen Pflanzen dies umgehen und ihren Nachkommen durch sp\u00e4teres Auskeimen g\u00fcnstigere Bedingungen verschaffen.<\/p>\n

Dieses theoretische Modell zum parentalen Umwelteffekt konnten die Wissenschaftler nun in der aktuellen Studie praktisch nachweisen: Die Autoren untersuchten zwei einj\u00e4hrige Pflanzen, einen Kreuzbl\u00fctler (Biscutella didyma) und ein Gras (Bromus fasciculatus), und verglichen, wie stark der parentale Umwelteffekt in vier Populationen von Nord- bis S\u00fcdisrael ausgepr\u00e4gt war, die unterschiedlichen Klimabedingungen ausgesetzt sind. Zu diesem Zweck zogen sie Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen und mit unterschiedlicher Bew\u00e4sserungsintensit\u00e4t gro\u00df, um dann die Keimung der produzierten Samen zu vergleichen. Zus\u00e4tzlich verwendeten sie Langzeit-Regendaten, Daten zu Pflanzendichten und zur durchschnittlichen Samenproduktion: Mit diesen berechneten sie, wie gut sich anhand der Regenmenge eines Jahres die Anzahl konkurrierender Pflanzen im Jahr danach vorhersagen lie\u00df, und welche Auswirkungen die zu erwartende Konkurrenz auf die Samenproduktion hatte.<\/p>\n

Mit den Ergebnissen konnten sie f\u00fcr eine der Pflanzen,\u00a0Biscutella didyma\u00a0bzw. das\u00a0Brillensch\u00f6tchen, den parentalen Umwelteffekt nachweisen. Dieser wurde von der regenreichsten bis zur trockensten Population stetig st\u00e4rker \u2013 je trockener die Umgebung, desto mehr bildeten die Pflanze ihre \u201eVorsorge\u201c f\u00fcr den Nachwuchs aus. Parallel dazu wuchs der Zusammenhang zwischen der Regenmenge des Vorjahres und\u00a0der Pflanzendichte: Je besser sich die Konkurrenzsituation im kommenden Jahr vorhersagen lie\u00df, desto st\u00e4rker war der parentale Umwelteffekt ausgepr\u00e4gt. In den Jahren mit hoher Pflanzendichte produzierten Pflanzen im Schnitt weniger Samen \u2012 dies best\u00e4tigt die Vermutung, dass es einen Vorteil bringt, in solchen Jahren die Auskeimung durch viele Reserven zu verz\u00f6gern.<\/p>\n

Sehr zum Erstaunen der Autoren zeigte das Gras nicht den erwarteten parentalen Umwelteffekt. Dies best\u00e4tigt wiederum die Beobachtung fr\u00fcherer Studien, dass einj\u00e4hrige Pflanzen noch weitere Strategien nutzen k\u00f6nnen, um in variablen \u00d6kosystemen zu \u00fcberleben. \u201eTats\u00e4chlich zeigt\u00a0Bromus fasciculatus\u00a0eine hohe Trockenresistenz. Das k\u00f6nnte eine Samenreserve \u00fcberfl\u00fcssig machen“, vermutet Lampei.<\/p>\n

W\u00e4hrend fr\u00fchere Studien zeigten, dass parentale Umwelteffekte bei bestimmten Arten zu beobachten sind, zeigt die vorliegende Studie, wie der parentale Umwelteffekte auch innerhalb von Arten zwischen Populationen variiert \u2012 und, dass diese Unterschiede nicht zuf\u00e4llig entstanden sind, sondern sehr wahrscheinlich durch nat\u00fcrliche Selektion.<\/p>\n

Publikation:\u00a0Lampei, C., Metz, J. and Tielb\u00f6rger, K. (2017), Clinal population divergence in an adaptive parental environmental effect that adjusts seed banking.\u00a0New Phytologist. doi:\u00a010.1111\/nph.14436<\/em><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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