Große Nachbarn schlecht für kleine Blümchen

Der Stoffwechsel von Pflanzen reagiert auf andere Pflanzen in der Nachbarschaft. Ein neues Analyseverfahren zeigt, wie sich die Artenvielfalt auf der Wiese auf die Stoffwechselprodukte einer Pflanze auswirkt.

Ob Pflanze, Tier oder Mensch, der Stoffwechsel eines Organismus wird von Faktoren wie Umwelt, Ernährung, Tag-Nacht-Rhythmus oder Krankheiten beeinflusst. Diese Zusammenhänge werden im Rahmen der Metabolomik erforscht. Wissenschaftler haben nun untersucht, wie sich die Artenvielfalt einer Wiese auf den Stoffwechsel verschiedener Pflanzenarten auswirkt. Hierfür haben sie mittels hochtechnisierter Verfahren (dem Einsatz chromatographischer Trennverfahren zusammen mit Massenspektrometern) entsprechende Stoffwechselproben wie Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren oder organische Säuren, analysiert. 

Die Proben für die Metabolomanalyse stammen aus dem sogenannten Jena-Experiment zur Biodiversität. Dort wurden Wiesen als Versuchsflächen mit bis zu 60 unterschiedlichen Pflanzenarten angelegt: Gräser, Hülsenfrüchtler (Leguminosen) und hoch wachsende sowie kleinwüchsige krautige Pflanzen. Durch das Vergleichen von Stoffwechselproben der gleichen Pflanzen von Versuchsflächen mit unterschiedlich großer Biodiversität konnten die Wissenschaftler feststellen, wie sich die Artenvielfalt auf den Metabolismus und somit die Leistungsfähigkeit der jeweiligen Pflanzen auswirkt. 

Gänseblümchen und Löwenzahn sind lieber für sich 

Der Versuch hat gezeigt, dass die Stoffwechselprofile hoch wachsender Pflanzen wie Luzerne und Witwenblume keine Veränderungen in Abhängigkeit von der sie umgebenden Artenvielfalt aufweisen. Hingegen waren im Stoffwechsel kleinwüchsiger Pflanzen bei hoher Biodiversität signifikante Auswirkungen auf die Zusammensetzung bzw. den Gehalt der Metaboliten zu verzeichnen. Diese unterschieden sich jedoch zwischen Leguminosen und anderen Pflanzen. Der Metabolismus von Hornklee, einem kleinwüchsigen Hülsenfrüchtler, stieg an wenn der Anteil anderer Leguminosen auf der Versuchsfläche zunahm. Anders bei Gänseblümchen und Löwenzahn. Der Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt dieser Pflanzen war eingeschränkt, wenn die Artenvielfalt auf den Versuchsflächen größer wurde. Das heißt, bei manchen kleinwüchsigen Gewächsen sinkt die Leistungsfähigkeit bei zunehmender Biodiversität. Die Wissenschaftler deuteten diese Einschränkung als negative Auswirkung des Wettstreits der verschiedenen Pflanzen um Nährstoffe. 

Insgesamt hat die Studie gezeigt, dass die individuelle phänotypische Ausprägungen des Metabolismus einer Pflanze in einem komplexen Wechselspiel mit ihrer Umwelt steht. Das Habitat, die Lebensgemeinschaft mit anderen Pflanzen und die dort herrschende Artenvielfalt, hat einen Einfluss auf die qualitative und quantitative Zusammensetzung der Stoffwechselprodukte von Pflanzen. Die Wirkung der Pflanzen in der Nachbarschaft kann darin bestehen, Stoffwechselprodukte zu erhöhen aber auch zu reduzieren. Damit hat die Biodiversität in der Umgebung auch Einfluss auf den Nährwert einer Pflanze. Die Erstellung von Stoffwechselprofilen kann helfen, solche Zusammenhänge besser zu verstehen.