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„Nature“-Studie: Aussehen von Pflanzen verrät nichts über ihre Wurzeln

Von Martin‐Luther‐Universität Halle‐Wittenberg
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    Die große oberirdische Vielfalt der Pflanzen spiegelt sich nur bedingt im Aussehen ihrer Wurzeln wider. Während es oberhalb der Erde sehr viele verschiedene Pflanzenmerkmale und charakteristische Muster gibt, ähneln sich die meisten Arten im Boden stark.

    Mehr noch: Es gibt offenbar keinen Zusammenhang zwischen „oben“ und „unten“, wie ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Tartu und Beteiligung der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in der Fachzeitschrift „Nature“ schreibt. Die Studie wurde als Titelgeschichte veröffentlicht.

    Alle Pflanzenarten haben dieselben Aufgaben und Probleme zu lösen: Sie müssen zum Beispiel aus Sonnenlicht Energie gewinnen, Wasser sowie Nährstoffe aufnehmen und sie müssen sich vermehren. „Jede Pflanzenart hat ihre eigene Antwort auf diese unterschiedlichen Anforderungen gefunden. Das können wir heute an der unglaublichen Vielfalt von Pflanzenmerkmalen beobachten“, sagt die Biologin Dr. Sabrina Träger von der MLU, Co-Autorin der neuen Studie. Ein Beispiel: Die Samen einiger Orchideen wiegen weniger als ein Mikrogramm, Kokosnüsse hingegen kommen auf bis zu 15 Kilogramm.

    Pflanzenmerkmale werden in der Forschung genutzt, um zu untersuchen, wie sich Pflanzen an veränderte Umweltbedingungen angepasst haben und wie gut sie auf künftige Änderungen – zum Beispiel den Klimawandel – reagieren können. „Pflanzen bestehen aber nicht nur aus dem Teil über der Erde. Auch den Wurzeln, speziell den Feinwurzeln, kommen wesentliche Aufgaben zu: Sie nehmen etwa Wasser und Nährstoffe aus dem Boden auf. Bislang wurden diese bei der Forschung aber zu wenig betrachtet,“ sagt Dr. Carlos Carmona von der Universität Tartu, der die „Nature“-Studie leitete.

    Gemeinsam mit Forschenden aus Argentinien und Kanada verknüpfte das Team Daten tausender Pflanzenarten aus der ganzen Welt zu oberirdischen Pflanzenmerkmalen, wie Höhe und die Samengröße, mit denen von Feinwurzeln, zum Beispiel Durchmesser und Stickstoffgehalt. Die Analyse zeigte, dass es keinen Zusammenhang zwischen Merkmalen über und unter der Erde gibt. So ähneln sich zum Beispiel Sonnenblumen und Kiefern in Bezug auf ihre Feinwurzeln, obwohl sie oberirdisch sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Pastinaken und Glockenblumen sind sich oberirdisch recht ähnlich, haben aber sehr unterschiedliche Feinwurzeln.

    „Das Ergebnis hat uns überrascht, weil es einer gängigen These widerspricht, dass alle Merkmale einer Pflanze aufeinander abgestimmt sind. Es gibt offenbar keinen universalen, einfachen Zusammenhang zwischen allen ober- und unterirdischen Pflanzenmerkmalen“, erklärt Carmona. Die Forschenden regen an, ihre Erkenntnisse als Grundlage für neue Forschungen zu Pflanzen als Ganzes zu nutzen. Sie fordern, die Merkmale von Feinwurzeln bei Vorhersagen über die Entwicklung von Pflanzenarten stärker zu berücksichtigen, um diese verlässlicher zu machen.

    Studie: Carmona C.P. et al. Fine-root traits in the global spectrum of plant form and function. Nature (2021). doi: 10.1038/s41586-021-03871-y

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