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Eiszeit-Klimawandel verändert Form und Lebensweisen von Alpenpflanzen

17.10.2013
Alpenpflanzen, welche die Eiszeiten an verschiedenen Orten überstanden haben, weisen heute noch Unterschiede in Aussehen und Eigenschaften auf.

Dies konnten Botaniker der Universität Basel am Beispiel zweier Pflanzenarten nachweisen. Bisher war einzig bekannt, dass sich die eiszeitlichen Klimaveränderungen als «genetischer Fingerabdruck» im Erbgut dieser Arten auswirkten.


Straussblütige Glockenblume
Jürg Stöcklin


Kriechende Nelkenwurz mit Ausläufern
Jürg Stöcklin

Während der Eiszeiten lagen die europäischen Alpen unter einer dicken Eisschicht. Klimaschwankungen führten zu grossen Veränderungen im Vorkommen der Pflanzen: Sie überlebten die Kälteperioden in Refugien am Rand der Alpen, die sie nach dem Rückgang des Eises erneut besiedelten.

Solche Prozesse der Erdgeschichte lassen sich mit molekularen Analysen als «genetische Fingerabdrücke» nachweisen: Refugialräume und Besiedlungsrouten sind erkennbar als genetische Gruppen innerhalb der Pflanzenarten. In ihrem heutigen Vorkommen spiegelt sich also heute noch die nacheiszeitliche Besiedlungsgeschichte der Alpenpflanzen.

Glockenblume und Nelkenwurz
Nicht bekannt war bisher aber, ob sich die Eiszeiten auch auf die Strukturen und Lebensweisen von Alpenpflanzen ausgewirkt haben. Prof. Jürg Stöcklin und seine Mitarbeitenden am Fachbereich Botanik und Ökologie der Universität Basel konnten dies jetzt in zwei Publikationen nachweisen. Bei der Straussblütigen Glockenblume und der Kriechenden Nelkenwurz haben die Kältezeiten auch von Auge sichtbare Spuren hinterlassen. Diese Pflanzen, deren Vorfahren die Eiszeiten in unterschiedlichen Refugien überlebten, zeigen genetisch fixierte Unterschiede in ihrer äusseren Morphologie und in wichtigen funktionellen Eigenschaften.

So sind bei der Straussblütigen Glockenblume die Morphologie des Blütenstands und der Blühverlauf bei Pflanzen aus den Ostalpen anders als jene in den Zentral- und Westalpen. Bei der Kriechenden Nelkenwurz haben Pflanzen aus den Westalpen deutlich mehr Ausläufer, dafür aber weniger Blüten als in den Ostalpen, während die Gliederung der Blätter von Westen nach Osten zunimmt.

Pflanzen flexibler als angenommen
Die Basler Botaniker stellten weiter fest, dass die Unterschiede innerhalb einer Art zum Teil eine Folge der natürlichen Selektion sind. Zum Beispiel lässt sich der Blühverlauf bei der Straussblütigen Glockenblume als Anpassung an die unterschiedliche Dauer der Vegetationszeit erklären, mit kurz blühenden Pflanzen in den höheren Lagen mit kürzerer Vegetationszeit.

«Die Ergebnisse sind wichtig, um die Auswirkungen von Klimaveränderungen auf Pflanzen zu verstehen», sagt Stöcklin. «So haben sich die Eiszeiten positiv auf die innerartliche Biodiversität ausgewirkt.» Ausserdem konnten die Forschenden zeigen, dass Pflanzen flexibler sind, als meistens angenommen wird. Klimaveränderungen wirken sich zwar auf die Verbreitung der Arten aus, aber Alpenpflanzen besitzen beträchtliche Fähigkeiten, sich genetisch an die sich ändernden Umweltbedingungen anzupassen.

Originalbeiträge
Scheepens JF, Frei ES, Stöcklin J (2013)
Glacial history affected phenotypic differentiation in the Alpine plant, Campanula thyrsoides

PLOS ONE: doi: 10.1371/journal.pone.0073854

Eva S. Frei, J. F. Scheepens, Georg F. J. Armbruster, Jürg Stöcklin
Phenotypic differentiation in a common garden reflects the phylogeography of a widespread Alpine plant

Journal of Ecology, Volume 100, Issue 2, pages 297–308, March 2012 | doi: 10.1111/j.1365-2745.2011.01909.x

Reto Caluori | Universität Basel
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch
http://www.unibas.ch/index.cfm?uuid=DDF7CB29FC9D9267594BDF07F206A705&type=search&show_long=1

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