Schnelle Evolution unter Klimawandel

Dienstag, 25. August 2020 um 13:50 Uhr

盈球体育steam zeigt, wie sich bestimmte Pflanzen schnell an geringere Niederschl?ge anpassen

Das Brillensch?tchen (Biscutella didyma). Fotos: Martina Petru

Bestimmte Pflanzenarten k?nnen unter Dürrebedingungen sehr schnell evolvieren. Das zeigt eine neue Studie mit Beteiligung von Johannes Metz, Professor für Vegetations?kologie und Naturschutz an der Universit?t Hildesheim, und geleitet von Katja Tielb?rger, Professorin an der Universit?t Tübingen. Das bedeutet, dass die Pflanzen ver?nderte Eigenschaften entwickeln und in ihren Genen festschreiben und sich so an die neuen Bedingungen anpassen k?nnen. Diese schnellen evolutiven Anpassungen k?nnen die Gef?hrdung von Pflanzenarten durch den Klimawandel reduzieren.

Allerdings waren die Pflanzen im Experiment nicht in der Lage, alle wichtigen Merkmale schnell und dauerhaft an den Wassermangel anzupassen. Die Studie erscheint in der Fachzeitschrift Ecology Letters.

Trockenheit im Langzeitexperiment

Für die Untersuchung nutzte das 盈球体育steam ein au?ergew?hnliches Langzeitexperiment in Israel, das von Tielb?rger geleitet wurde. ?ber zehn Jahre wurden dort auf 40 gro?en Versuchsfl?chen mit natürlichen Pflanzengemeinschaften im Freiland die Niederschl?ge manipuliert, also entweder zus?tzlich bew?ssert oder der Regen mit Hilfe von speziellen D?chern reduziert. ?Solche gro?en Langzeitexperimente sind weltweit etwas Besonderes, denn sie sind schwer zu finanzieren und dauerhaft durchzuführen. Sie sind aber wichtig, um Evolution von Pflanzen unter naturnahen Bedingungen erforschen zu k?nnen“, sagt Metz. Er hat viele Jahre in dem Projekt mitgearbeitet und ist Erstautor der neuen Studie. Eine zus?tzliche St?rke des Langzeitexperiments war, dass es in verschiedenen Klimaregionen Israels durchgeführt wurde. ?So konnten wir die Reaktion der Pflanzen auf die Regenmanipulationen im Experiment mit Anpassungen an ihr natürliches Klima vergleichen“.

Zunehmende Trockenheit aufgrund des vorangetriebenen Klimawandels ist ein wichtiges Thema im Nahen Osten. W?hrend die Region bereits heute durch Wasserknappheit gepr?gt ist, sagen Klimamodelle für die kommenden Jahrzehnte noch weniger Niederschlag vorher – bei steigenden Temperaturen. Viele Trockengebiete der Erde erwarten ?hnliche Szenarien.

Im Fokus der neuen Studie steht das Brillensch?tchen (Biscutella didyma), eine für die Region typische, kurzlebige Art, die von mediterranen Gebieten bis hin zu Wüsten vorkommt. ?Wir haben hier eine gro?e Zahl von Eigenschaften betrachtet, deren genetische Informationen gut erforscht sind und die gro?en Einfluss auf die ?berlebensf?higkeit der Pflanze haben“, erkl?rt der Wissenschaftler. Beobachtet wurde, dass ursprünglich an feuchtere Bedingungen gew?hnte Pflanzen unter künstlicher Dürre innerhalb von nur zehn Jahren einen früheren Blühzeitpunkt entwickelten und mehr Ressourcen in die Samenproduktion steckten. ?Das sind typische Anpassungen an trockene Bedingungen, wie wir sie z.B. bei Wüstenpflanzen finden“, erkl?rt er. ?Das Experiment liefert uns so einen starken Hinweis darauf, dass die Evolution dieser Eigenschaften tats?chlich eine Anpassung an den reduzierten Regen darstellte.“

Interessanterweise gab es aber auch mehrere überlebenswichtige Eigenschaften, die im Experiment nicht evolvierten, wie zum Beispiel die Effizienz der Wassernutzung oder die L?nge der Samenruhe. ?Die Botschaft unserer Studie ist daher nur bedingt optimistisch“, erl?utert Metz. ?Zwar konnten wir belegen, dass eine schnelle Evolution bei wichtigen Pflanzeneigenschaften m?glich ist; daneben gibt es aber auch Eigenschaften, bei denen die Anpassungsprozesse wom?glich zu langsam ablaufen, um mit dem Klimawandel Schritt zu halten.“

Publikation:

Johannes Metz, Christian Lampei, Laura B?umler, Herve Bocherens, Hannes Dittberner, Lorenz Henneberg, Juliette de Meaux, and Katja Tielb?rger (2020). Rapid adaptive evolution to drought in a subset of plant traits in a large-scale climate change experiment. Ecology Letters, doi: 10.1111/ele.13596


Langzeitexperiment im Freiland in einer israelischen Halbwüstenlandschaft: ?ber zehn Jahre hinweg wurde das Wachstum und Gedeihen von Pflanzengemeinschaften bei experimentell ver?nderten Niederschl?gen untersucht. Zu sehen sind D?cher, die 30 Prozent des Niederschlags abhalten. Fotos: Johannes Metz