In einer aktuellen Studie des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie und der Universität Kiel wurde der Einfluss der Pflanzenartenvielfalt auf die chemische Kommunikation innerhalb von Ökosystemen untersucht. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass eine Abnahme der Pflanzenvielfalt nicht nur die chemischen Signale innerhalb von Pflanzengemeinschaften verändert, sondern auch die Interaktionen zwischen Pflanzen und anderen Organismen beeinflusst.
Die Forschung zeigt, dass ein höherer Artenreichtum in einer Pflanzengemeinschaft zu komplexeren und reichhaltigeren Duftsignalen führt. Diese Erkenntnis basiert auf experimentellen Felduntersuchungen in einem Grasland, die verschiedene Grade der Pflanzenvielfalt berücksichtigten. Die Wissenschaftler entdeckten, dass die chemischen Signale, die von Pflanzen ausgesendet werden, nicht isoliert betrachtet werden können. Vielmehr sind sie Teil eines vielschichtigen Kommunikationsnetzwerks, das durch einen Rückgang der Artenvielfalt empfindlich gestört werden kann.
Die chemische Kommunikation von Pflanzen erfolgt durch die Abgabe flüchtiger organischer Verbindungen, die über Blätter, Wurzeln oder Blüten in die Umwelt freigesetzt werden. Diese Moleküle erfüllen eine Vielzahl von Funktionen, wie das Anlocken von Bestäubern oder das Abwehren von Fressfeinden. Darüber hinaus kommunizieren Pflanzen auch miteinander, was ihre Fähigkeit beeinflusst, in einem komplexen Ökosystem zu überleben und zu gedeihen. Ein Forschungsteam, geleitet von Sybille Unsicker, hat sich intensiv mit der Frage beschäftigt, wie die Artenvielfalt in Pflanzengemeinschaften die chemische Kommunikation von Pflanzen beeinflusst.
Um diese Fragen zu beantworten, konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Pflanze des Spitzwegerichs (Plantago lanceolata), da bereits zahlreiche Studien seine ökologischen Wechselwirkungen erforscht haben. Im Rahmen des „Jena Experimentes“, einer langfristigen Studie, die sich mit der Biodiversität in Grasländern beschäftigt, wurden die Auswirkungen der Nachbarpflanzen auf die chemische Kommunikation des Spitzwegerichs untersucht. Anders als in kontrollierten Laborbedingungen, wo oft nur eine oder zwei Pflanzen betrachtet werden, beinhalteten die Freilandexperimente eine Vielzahl von Pflanzen, was zu realistischeren Ergebnissen führte.
Ein zentrales Element der Studie war die Entwicklung innovativer Methoden zur Messung der von Pflanzen abgegebenen Düfte im Freien. Die Wissenschaftler konzipierten ein System, das es ermöglichte, die flüchtigen Verbindungen auf Gemeinschaftsebene zu erfassen. Dazu wurde ein transparenter Kasten über die Vegetation gelegt, um die Duftstoffe zu konzentrieren. Für die Messungen auf der Ebene einzelner Pflanzen wurden kleine transparente Beutel verwendet, um die Proben zu isolieren.
Die Resultate der Experimente zeigten deutlich, dass Pflanzen in artenreichen Gemeinschaften komplexere chemische Signale abgeben. Diese Vielfalt an flüchtigen Verbindungen ist entscheidend für die Kommunikation zwischen Pflanzen, Insekten und Mikroorganismen. Ein einzelner Spitzwegerich wird durch die Duftstoffe seiner Nachbarpflanzen beeinflusst, was die Wechselwirkungen innerhalb der gesamten Gemeinschaft neu gestaltet. Dies hat weitreichende Implikationen für die Stabilität und die Funktionsweise der Ökosysteme.
Die Studie hebt hervor, dass eine hohe Pflanzenvielfalt nicht nur die direkte Kommunikation zwischen Arten beeinflusst, sondern auch die Koevolution von Arten und die Stabilität der Ökosysteme fördert. Der Verlust der Biodiversität könnte demnach nicht nur sichtbare Auswirkungen auf die Artenvielfalt haben, sondern auch die unsichtbaren Kommunikationsnetzwerke zwischen Pflanzen erheblich stören.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, könnten Ansätze wie die Förderung von Blumenstreifen in der Landwirtschaft, die Diversifizierung von Nutzpflanzen und der Verzicht auf chemische Herbizide zur Wiederherstellung dieser natürlichen Kommunikationssysteme beitragen. Diese Maßnahmen könnten nicht nur die Abwehrmechanismen der Pflanzen verbessern, sondern auch die Anziehung von Bestäubern fördern.
Insgesamt zeigt die Forschung, dass das Verständnis der chemischen Kommunikation in Ökosystemen eine neue Perspektive auf die Bedeutung der Biodiversität eröffnet. Zukünftige Studien sollen weiter untersuchen, wie Veränderungen in der chemischen Kommunikation durch Artenzusammensetzung die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und anderen Organismen beeinflussen. Ziel ist es, die komplexen Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen besser zu verstehen und geeignete Schutzmaßnahmen zu entwickeln.
