Überraschende Doppelstrategie: Wie Orchideen an Nährstoffe kommen

4. März 2016, 14:50
9 Postings

Weit mehr Orchideenarten als bislang angenommen beziehen neben der Photosynthese organischen Kohlenstoff auch von Pilzen

Bayreuth – Kohlenstoff ist für alle Pflanzen ein lebenswichtiges Element. Die meisten grünen Pflanzen sind in der Lage, ihren gesamten Kohlenstoffbedarf aus der Photosynthese zu decken. Sie sind dabei nicht auf andere Organismen angewiesen und ernähren sich "autotroph".

Es gibt aber auch Pflanzen, die "zweigleisig" fahren: Sie versorgen sich einerseits mit Kohlenstoff, den sie durch Photosynthese gewinnen, beziehen aber andererseits auch Kohlenstoff von Pilzen, die an ihrem unterirdischen Wurzelwerk wachsen. Sie leben mit diesen Pilzen in Symbiose und sind, wenn sie sich von ihnen mit Nährstoffen beliefern lassen, "heterotroph".

Bisher ist die Forschung davon ausgegangen, dass nur sehr wenige Pflanzenarten fähig sind, parallel zur eigenen Photosynthese auch andere Organismen zur Kohlenstoffgewinnung zu nutzen. Doch nun konnten Forscher um Gerhard Gebauer an der Universität Bayreuth am Beispiel grüner Orchideen zeigen, dass unter ihnen viel mehr in solchen Symbiosen leben, als bisher angenommen. Denn das Kriterium, mit dem ein Stoffaustausch zwischen grünen Orchideen und Pilzen bisher identifiziert wurde, ist oft zu schwach, um einem derartigen unterirdischen Kohlenstoffgewinn eindeutig auf die Spur zu kommen. Die Ergebnisse erschienen im Fachblatt "New Phytologist".

Verräterische Isotope

Schon seit langem bedient sich die Forschung der Isotopenanalyse, um zu identifizieren, woher Pflanzen ihre Nährstoffe beziehen. Ein zeitgleicher Kohlenstoffgewinn aus zwei unterschiedlichen Quellen wurde bisher vor allem dadurch nachgewiesen, dass unterschiedliche Häufigkeiten der beiden stabilen Kohlenstoffisotope 12C und 13C gemessen wurden. Aber nicht immer unterscheidet sich der Kohlenstoff aus heterotrophen Quellen vom Kohlenstoff aus der Photosynthese so stark, dass man daraus eindeutig auf einen Stoffaustausch mit anderen Organismen schließen könnte.

Gebauer und Kollegen entwickelten aber nun ein weiteres Verfahren, um verschiedene Kohlenstoffquellen zu unterscheiden: Dazu analysierten sie die Häufigkeit der stabilen Wasserstoffisotope 1H und 2H in grünen Orchideen. Denn organische Kohlenstoffquellen, beispielsweise Zucker, enthalten zwangsläufig auch immer Wasserstoff. Und dabei stellte sich heraus, dass das schwerere Wasserstoffisotop 2H umso häufiger in den Orchideen anzutreffen ist, je mehr Kohlenstoff sie von Pilzen gewinnen.

Komplexe Ökosysteme

So konnte nachgewiesen werden, dass weit mehr Orchideenarten als bisher vermutet organischen Kohlenstoff von Pilzpartnern erhalten. "Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein teilweise heterotropher Kohlenstoffgewinn unter grünen Orchideen viel weiter verbreitet ist, als man in der Forschung bislang angenommen hat", so Gebauer. "Wir wollen nun unsere Messungen stabiler Wasserstoffisotope auf weitere Orchideenarten und andere Pflanzengruppen anwenden, die bisher als autotroph gelten." Denn möglicherweise beziehen noch mehr Pflanzen einen Teil ihrer Nährstoffe aus unterschiedlichen Quellen. Das wäre vor allem für die Ökosystemforschung interessant. Gebauer: "Denn das zeigt, dass verschiedenartige Organismen in der Natur nicht selten stärker miteinander vernetzt sind, als es auf den ersten Blick scheint." (red, 4. 3. 2016)

  • Der heimische Frauenschuh (Cypripedium calceolus) galt bisher als autotrophe Orchideenart. Nun wurde er der "zweigleisigen" Ernährung überführt.
    foto: andreas gebauer

    Der heimische Frauenschuh (Cypripedium calceolus) galt bisher als autotrophe Orchideenart. Nun wurde er der "zweigleisigen" Ernährung überführt.

Share if you care.