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02.01.2018

Wie Pflanzen um Licht kämpfen

Im Kampf um ausreichend Licht sind Pflanzen erstaunlich flexibel. Sie orientieren sich dabei jeweils an Höhe und Wuchsdichte der Konkurrenz, wie Tübinger Biologen herausfanden.

Potentilla reptans (Kriechendes Fingerkraut) in der Simulation mit dichtwachsenden Nachbarn.
Potentilla reptans (Kriechendes Fingerkraut) in der Simulation mit dichtwachsenden Nachbarn.
Quelle: 
Udi Segev

Pflanzen brauchen Licht zum Wachsen. Dabei konkurrieren sie jedoch oft mit Nachbarn, die größer sind und sie somit in den Schatten drängen. Um dennoch ausreichend Licht einzufangen, haben Pflanzen verschiedene Strategien entwickelt, zwischen denen sie je nach Konkurrenzsituation wählen, wie Forscher der Universität Tübingen herausfanden. Wie das Team im Fachjournal „Nature Communications“ berichtet, orientieren sich die Pflanzen dabei jeweils an Höhe und Wuchsdichte der Konkurrenz.

Pflanzen und ihre Ausläufer im Visier

So erkennen Pflanzen beispielsweise die Anwesenheit anderen Pflanzen an einer reduzierten Lichtmenge oder an den veränderten Anteilen von hellroten zu dunkelroten Wellenlängen, wenn Licht durch die Blätter gefiltert wird. Sie reagieren darauf entweder mit Konfrontation, indem sie über ihre Konkurrenten hinauswachsen und diese beschatten oder mit Toleranz, welche erlaubt auch im Schatten zu gedeihen. Klonale Pflanze, die sich über Ausläufer fortpflanzen können, zeigen noch eine weitere Reaktion: Sie wachsen seitlich aus dem Umfeld der Nachbarn und gehen so Konkurrenz ums Licht buchstäblich aus dem Weg.  „Wir haben nun untersucht, ob Pflanzen zwischen diesen Reaktionsmöglichkeiten wählen und damit passend auf Größe und Dichte der Konkurrenz reagieren können,“ sagt die Tübinger Biologin Michal Gruntman.

Pflanzen passen sich Konkurrenz an

Die Studienergebnisse offenbaren, dass Pflanzen die Dichte und die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Nachbarpflanzen einschätzen und ihre Reaktionen entsprechend anpassen können. Die Fähigkeit, je nach Ergebnis zwischen verschiedenen Reaktionen zu wählen, könnte den Forschern zufolge vor allem in einem heterogenen Umfeld wichtig sein. Denn hier wachsen Pflanzen möglicherweise neben Nachbarn, die sich in Größe, Alter oder Dichte unterscheiden, und sollten deshalb in der Lage sein, die angemessene Strategie zu wählen.

Wettbewerb ums Licht simuliert

Im Rahmen der Studie simulierte das Team um Gruntman für das Kriechende Fingerkraut Potentilla reptans verschiedene Szenarien eines Wettbewerbs um Licht. Sie verwendeten Hochkantstreifen als transparente Grünfilter, die sowohl Lichtmenge als auch das Verhältnis von hellroten zu dunkelroten Wellenlängen veränderten und somit Konkurrenz mit Nachbarn um Licht realistisch simulierten. Ferner variierten sie in einigen Fällen Höhe und Dichte der vermeintlich konkurrierenden Nachbarn.

Optimale Reaktion gewählt

Die Versuche der Tübinger zeigen: Das Fingerkraut kann tatsächlich die optimal angepasste Reaktion wählen. Die Pflanze investierte ins Längenwachstum, wenn die Simulation kurz- und dichtwachsende Nachbarspflanzen vorgab. Wurden dagegen hoch- wie auch dichtwachsende Nachbarspflanzen simuliert, bei denen weder Flucht noch Konfrontation möglich war, entwickelten sie die höchste Schattentoleranz. Bei hohen aber licht wachsenden Vegetationen reagierte das Fingerkraut stattdessen mit seitwärts gerichteten Ausläufern. Die Studie der Tübinger Forscher zeigt einmal mehr, welche Fähigkeiten Pflanzen besitzen, um komplexe Informationen über ihre Umgebung zu integrieren und darauf optimal zu reagieren.

bb

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