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Forschung & Technik
27.10.2022

Gemeinsam sind wir stark

Das Jena Experiment ist das größte und mittlerweile „dienstälteste“ Biodiversitäts-Forschungsvorhaben Europas. Seit 2002 wachsen auf über 600 Versuchsflächen Gräser, Kräuter und Leguminosen. Foto: Jena Experiment

Biodiversität erhöht die Dürreresistenz

Wenn biologisch vielfältige Pflanzengemeinschaften unter Trockenstress leiden, kommen ihre Nachkommen besser mit Wassermangel zurecht – allerdings nur dann, wenn sie ebenfalls in Mischkulturen wachsen.

Wissenschaftler der Universitäten Zürich und Leipzig sowie des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung haben herausgefunden, dass eine evolutionäre Anpassung an Umweltbedingungen nicht nur für einzelne Pflanzenarten möglich ist, sondern auch in ihren Beziehungen zueinander stattfindet. Angesichts der Tatsache, dass sich klimawandelbedingt künftig extreme Wetterereignisse wie Dürren häufen werden, ist die Erkenntnis besonders interessant: Je höher die Biodiversität, desto widerstandsfähiger sind die Ökosysteme.

Die Mischung macht’s: Höhere Trockenresistenz in Mischkulturen

Das Forscherteam hatte untersucht, wie sich Trockenstresserfahrungen von Pflanzen auf deren Nachkommen auswirken und welche Rolle die Biodiversität dabei spielt. Dafür nutzte es das Jena Experiment, einen seit 2002 laufenden Versuch zu Biodiversität und Ökosystemen.

In einem Langzeitversuch innerhalb des Jena Experiments wurde auf mehreren Versuchsflächen ein artenreicher Wiesenpflanzen-Mix kultiviert. Teile der Flächen wurden anschließend acht Sommer lang von Niederschlägen abgeschirmt und damit starkem Trockenstress ausgesetzt. Auf der Kontrollfläche wuchsen die Pflanzen unter natürlichen Bedingungen. Samen von zwölf Pflanzenarten beider Flächen wurden schließlich einzeln, als Monokultur und in Mischkultur mit zwei weiteren Arten angebaut und erneut in einen Dürrezustand versetzt – dieses Mal im Gewächshaus.

Pflanzen merken sich Trockenstress

Dabei zeigt sich ein evolutionärer Effekt: Pflanzen, deren Vorgängergeneration bereits Trockenstress erlebt hat, kommen besser mit Dürre zurecht – allerdings nur in Mischkulturen. Projektleiter Professor Bernhard Schmid schlussfolgert daraus, 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.

Die Ursache für dieses Verhalten sehen die Wissenschaftler in einem Phänomen, das Komplementarität genannt wird. Bei begrenzten Ressourcen sind die Chancen für das gleichzeitige Überleben mehrerer Arten höher, wenn die intraspezifische Konkurrenz, also die Konkurrenz innerhalb der Art um Wasser oder Nährstoffe, größer ist als die interspezifische Konkurrenz, also die Konkurrenz zwischen den Arten. Die Nachkommen der Pflanzen, die starkem Trockenstress ausgesetzt waren und sich evolutionär daran angepasst haben, weisen eine stärker ausgeprägte Komplementarität auf als die Nachkommen der Kontrollgruppe.

Nach Überzeugung der Wissenschaftler beweist diese Erkenntnis, dass die Erhaltung und Förderung artenreicher Pflanzengemeinschaften höchste Priorität haben müssen. Denn das steigert nicht nur die Leistungsfähigkeit wertvoller Ökosysteme, sondern ist gleichzeitig der Schlüssel zu ihrem langfristigen Schutz.

In einem vorangegangenen Versuch hatten Wissenschaftler vor einigen Jahren auf derselben Versuchsfläche ermitteln können, dass Pflanzen in Gemeinschaften besser in der Lage waren, mit Überschwemmungen fertig zu werden. Der Boden unter artenreichen Gemeinschaften war poröser, somit konnte Wasser schneller versickern und im Boden befand sich mehr Sauerstoff.

Quelle: pflanzenforschung.de

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