Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie erfolgreiche Pflanzen andere in den Schatten stellen

16.07.2013
Warum sind manche Pflanzenarten selten, andere häufig? Warum werden einige wenige exotische invasiv, andere nicht? Berner Forschende haben nun herausgefunden, welche Arteigenschaften und Umweltbedingungen wichtig sind, damit sich Pflanzen erfolgreich in neuen Gebieten etablieren können.

Schnell keimen und wachsen, Konkurrenten trotzen sowie Frassfeinde abwehren – all dies, so vermuteten Ökologen bereits seit langer Zeit, seien wichtige Eigenschaften erfolgreicher Pflanzen.


In Gewächshausexperimenten werden die individuellen Eigenschaften der verschiedenen Pflanzenarten genau unter die Lupe genommen.
Anne Kempel, Institut für Pflanzenwissenschaften, Universität Bern

Allerdings galten diese Charakteristika als weniger bedeutend als andere Erfolgsfaktoren wie der Anzahl eingesäter Samen und der vorgefundenen Umweltbedingungen – etwa der Dichte der bestehenden Vegetation.

In Bern konnten jetzt Forschende des Instituts für Pflanzenwissenschaften und der Universität Konstanz zeigen, dass die erstgenannten Pflanzenmerkmale stärker als bisher angenommen über Erfolg und Misserfolg von Arten entscheiden.

Feld- und Gewächshausexperimente kombiniert

Die hohe Anzahl untersuchter Pflanzenarten und die ausgeklügelte Kombination mehrerer Experimente ist eine Besonderheit dieser Berner Studie. In einem umfangreichen Feldexperiment säten die Ökologen mehr als 90 verschiedene heimische und exotische Pflanzenarten in 16 verschiedene Wiesen im Kanton Bern.

Dabei variierten sie die eingesäte Samenmenge und manipulierten die Störung und die Dichte der vorhandenen Vegetation. Sie dokumentierten, welche der gesäten Pflanzenarten sich schliesslich im Feld etablieren konnten.

Parallel dazu führten die Forschenden mehrere Gewächshausexperimente durch, um die Eigenschaften jeder Art möglichst genau zu charakterisieren – von der Samengrösse, der Keimungsrate, der Wachstumsgeschwindigkeit und der Konkurrenzstärke bis zur Abwehr gegenüber Frassfeinden, wie zum Beispiel Schmetterlingsraupen.

«Obwohl man weiss, dass pflanzenfressende Tiere und Konkurrenz für die Etablierung von Arten von Bedeutung sind, werden bisher die Reaktionen von vielen verschiedenen Pflanzen darauf wegen des grossen Arbeitsaufwands kaum gemessen», erläutert Markus Fischer, Professor für Pflanzenökologie an der Uni Bern.

Kombiniert man nun die Ergebnisse aus Feld- und Gewächshaus, lassen sich die für den Erfolg wichtigsten Eigenschaften und Umweltbedingungen bestimmen.

Sieger ist, wer Frassfeinde am besten abwehren kann

Die Berner Pflanzenwissenschaftler konnten zeigen, dass sich am Anfang der Studie vor allem Arten mit einem besonders grossen Samengewicht in den Wiesen etablierten und entsprechend erfolgreich auskeimten. Auch eine grössere Samenzahl verbesserte ihre Situation.

Allerdings veränderte sich die Wichtigkeit der Faktoren im Verlauf der Studie: «Gegen Ende waren interessanterweise vor allem Eigenschaften von Bedeutung, welche die Wechselbeziehung von Pflanzen mit anderen Pflanzen oder Tieren charakterisieren», berichtet Anne Kempel, die Erstautorin der Studie. So waren Pflanzenarten, welche besonders gut gegen gefrässige Insekten geschützt sind, langfristig am erfolgreichsten.

«Unsere Ergebnisse decken sich mit den Theorien aus der Invasions- und Pflanzengemeinschaftsbiologie», erklärt Studienleiter Mark van Kleunen. Zunächst verhindere die unbelebte Umwelt, der sogenannte «abiotische Filter», die frühe Etablierung von Arten, denen gewisse physiologische Anpassungen fehlen.

Einmal gekeimte Arten müssten dann den sogenannten «biotischen Filter» passieren – das heisst sie müssen Frassfeinden, Pathogenen und Konkurrenten trotzen, um sich in einer Pflanzengemeinschaft zu behaupten. «Unsere Studie verdeutlicht, dass dieser zweite Filter von sehr grosser Bedeutung ist und zudem im Lauf der Zeit wichtiger wird», so van Kleunen.

Die jetzt in den «Proceedings of the National Acadamy of Sciences» veröffentlichte Studie ermöglicht es, die Entstehung der Artenzusammensetzung von Pflanzengemeinschaften besser zu verstehen. Die Ergebnisse können laut den Forschenden auch dazu beitragen, potentielle neue invasive Arten frühzeitig zu erkennen – etwa indem als Gartenpflanzen vorgesehene Arten vor der Zulassung zum Verkauf zunächst auf ihre Eigenschaften untersucht werden. «Durch eine solche Prävention können sich in Zukunft einige Pflanzeninvasionen in der Schweiz womöglich vermeiden lassen», so Kempel.

Bibliographische Angaben:
Anne Kempel, Thomas Chrobock, Markus Fischer, Rudolf Philippe Rohr, Mark van Kleunen: Determinants of plant establishment success in a multispecies introduction experiment with native and alien plant species. PNAS, 15. Juli 2013, doi:10.1073/pnas.1300481110/-/DCSupplemental.

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Diabetesforschung: Neuer Mechanismus zur Regulation des Insulin-Stoffwechsels gefunden
06.12.2016 | Universität Osnabrück

nachricht Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert
06.12.2016 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weiterbildung zu statistischen Methoden in der Versuchsplanung und -auswertung

06.12.2016 | Seminare Workshops

Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen

06.12.2016 | Förderungen Preise

Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft

06.12.2016 | Agrar- Forstwissenschaften