Biodiversität macht stark

Artenreichtum erhöht Dürreresistenz

17.06.2022 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Wenn sich Pflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen, betrifft das auch das Ver-hältnis verschiedener Pflanzenarten zueinander. Eine komplementäre Beziehung fördert die Koexistenz mehrerer Pflanzenarten. (Bildquelle: © Jeyaratnam Caniceus / Pixabay)

Wenn sich Pflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen, betrifft das auch das Ver-hältnis verschiedener Pflanzenarten zueinander. Eine komplementäre Beziehung fördert die Koexistenz mehrerer Pflanzenarten. (Bildquelle: © Jeyaratnam Caniceus / Pixabay)

Wenn biologisch vielfältige Pflanzengemeinschaften unter Trockenstress leiden, kommen ihre Nachkommen besser mit Wassermangel zurecht – allerdings nur, wenn sie ebenfalls in Mischkulturen wachsen. Die evolutionäre Anpassung an Umweltbedingungen betrifft also nicht nur einzelne Pflanzenarten, sondern auch deren Beziehungen zueinander. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

Je höher die Biodiversität, desto widerstandsfähiger sind Ökosysteme. In Zeiten, in denen sich durch den Klimawandel extreme Wetterereignisse wie Dürren häufen, ist der Schutz der Artenvielfalt daher wichtiger als je zuvor. Forscher:innen der Universitäten Zürich und Leipzig sowie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung haben nun untersucht, wie sich Trockenstresserfahrungen von Pflanzen auf deren Nachkommen auswirken und welche Rolle die Biodiversität dabei spielt.

Die Mischung macht’s: Höhere Trockenresistenz in Mischkulturen

Dafür führte das Team einen Langzeitversuch als Teil des Jena-Experiments durch: Unter freiem Himmel wurde auf mehreren Versuchsflächen ein artenreicher Wiesenpflanzen-Mix kultiviert. Auf einem Teil dieser Flächen waren die Pflanzen acht Sommer lang starkem Trockenstress ausgesetzt. Auf der Kontrollfläche wuchsen die Pflanzen unter natürlichen Bedingungen, also ohne dass sie von Niederschlägen abgeschirmt wurden. Daraufhin wurden Samen von zwölf Pflanzenarten beider Flächen einzeln, als Monokultur und als Mischkultur mit jeweils zwei Arten gepflanzt und erneut in einen Dürrezustand versetzt – dieses Mal im Gewächshaus.

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Versuchsflächen des 2002 gestarteten Jena Experiments. Es ist eines der am längsten laufenden Biodiversitätsexperimente in Europa.

Versuchsflächen des 2002 gestarteten Jena Experiments. Es ist eines der am längsten laufenden Biodiversitätsexperimente in Europa.

Bildquelle: © Jena Experiment

Dabei zeigt sich ein evolutionärer Effekt: Pflanzen, deren Vorgängergeneration bereits Trockenstress erlebt hat, kommen besser mit Dürre zurecht – allerdings nur in Mischkulturen. Laut Projektleiter Professor Bernhard Schmid zeigen die Ergebnisse, „dass Evolution nicht nur die Arten selbst, sondern auch deren Wechselwirkungen so verändern kann, dass sie sich gegenseitig besser ergänzen und somit nach einem Extremereignis als Gemeinschaft schneller wieder weiterwachsen können.“

Komplementarität schlägt Konkurrenz

Aber warum macht es einen Unterschied, ob eine Pflanzenart allein wächst oder sich eine Fläche mit anderen Arten teilt? Kurz gesagt: Pflanzen konkurrieren um Ressourcen wie Wasser oder Nährstoffe. Sind die Ressourcen begrenzt, ist die Chance für das gleichzeitige Überleben mehrerer Arten höher, wenn die intraspezifische Konkurrenz, also die Konkurrenz innerhalb der Art, größer ist als die interspezifische Konkurrenz, das heißt die Konkurrenz zwischen den Arten.

Dieses Phänomen – Komplementarität genannt – ist bei den evolutionär an Trockenstress angepassten Pflanzen stärker ausgeprägt als bei den Nachkommen der Kontrollgruppe. Hauptautor Dr. Yuxin Chen erläutert: „Evolution von Komplementarität zwischen Arten kann es gemischten Pflanzengemeinschaften ermöglichen, ihre Biodiversität und Ökosystemleistungen unter zukünftigen Bedingungen mit häufiger auftretenden klimatischen Extremereignissen aufrechtzuerhalten.”

Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die Erhaltung und Förderung artenreicher Pflanzengemeinschaften höchste Priorität haben muss. Denn das steigert nicht nur die Leistungsfähigkeit wertvoller Ökosysteme, sondern ist gleichzeitig der Schlüssel zu ihrem langfristigen Schutz.


Quelle:
Chen, Y. et al. (2022): Drought-exposure history increases complementarity between plant species in response to a subsequent drought. In: Nature Communications, 13, 3217, (9. Juni 2022), doi: 10.1038/s41467-022-30954-9.

Zum Weiterlesen:

Titelbild: Wenn sich Pflanzen an sich verändernde Umweltbedingungen anpassen, betrifft das auch das Ver-hältnis verschiedener Pflanzenarten zueinander. Eine komplementäre Beziehung fördert die Koexistenz mehrerer Pflanzenarten. (Bildquelle: © Jeyaratnam Caniceus / Pixabay)