Vom Aussterben bedrohter Guam-Baum trägt zur globalen Blattforschung bei

Das komplexe Blattmuster des Baums Serianthes nelsonii auf Guam wurde als Modell verwendet, um zum globalen Ziel beizutragen, die Funktionsweise eines Pflanzenblattes zu verstehen. Die Ergebnisse waren veröffentlicht in der Märzausgabe der Zeitschrift Stickstoff.

Dieser vom Aussterben bedrohte Hülsenfruchtbaum bildet ein aufwendiges Blattmuster, das Biologen als doppelt gefiedert bezeichnen. Die Tausenden von Blättchen, aus denen ein einzelnes ausgewachsenes Blatt besteht, ermöglichen dem Baum die Herstellung höchst unterschiedlicher Blattmotive.

Die Studie der University of Guam nutzte die Erkenntnis, dass die Lichteinwirkung während der Blattbildung das Blattdesign maßgeblich beeinflussen kann.

„Wir wussten vor dieser Studie, dass die Blätter dieses seltenen Baumes im tiefen Schatten aus weniger, aber größeren Blättchen bestehen, während sie im direkten Sonnenlicht eine größere Anzahl kleinerer Blättchen aufweisen“, sagte Autor Thomas Marler, emeritierter Professor der Universität von Guam. „Was wir nicht wussten, war, wie die einfallende Lichtstärke die tatsächlichen Blattbildungskosten beeinflusst.“

Pflanzen bestehen aus drei vegetativen Organen: Die Wurzeln dienen der Verankerung und Aufnahme von Wasser und lebenswichtigen Elementen, die Stängel bieten mechanischen Halt und Transport mobiler Ressourcen und die Blätter sind der Ort, an dem Pflanzenzucker hergestellt wird. Dieser Prozess nimmt die ungezähmte Energie der Sonne auf und wandelt sie in eine nutzbare Energieform um.

Die weltweite Nahrungsmittelversorgung wird durch die Nutzung dieser einfachen Zucker, die Pflanzenblätter täglich produzieren, als Bausteine ​​ermöglicht. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahrzehnten ein umfangreiches Forschungsprogramm entwickelt, um zu verstehen, wie dieses Pflanzenorgan funktioniert.

„Wenn irgendein Organ des menschlichen Körpers aus der Welt verschwinden würde, würde die Natur weiter gedeihen“, sagte Marler. „Wenn aber das Blatt einer Pflanze verschwinden würde, würden die lebenden Organismen der Welt rasch implodieren und verhungern.“

Die zur Durchführung der Studie eingesetzten analytischen Ansätze quantifizierten die Mengen an essentiellen Mineralien, die zum Aufbau der Blättchen erforderlich waren, in denen die Photosynthese stattfand, im Vergleich zu den Stützgeweben, die dazu bestimmt waren, die Blättchen dort zu platzieren, wo sie das vorhandene Licht maximal ausnutzen konnten.

Als Gruppe wurden die Mineralien, die als Hauptnährstoffe für Pflanzen dienen, durchweg in höheren Konzentrationen in den Blättchen gefunden, was darauf hindeutet, dass der Aufbau des photosynthetischen Gewebes teurer ist als der des Stützgewebes. Der Einfluss des einfallenden Lichts während der Blattbildung hatte einen erheblichen Einfluss auf die Kosten der Blättchenbildung, aber nur einen minimalen Einfluss auf die Kosten des Aufbaus des Stützgewebes.

Blätter, die unter hellen Bedingungen gebaut wurden, benötigten mehr Baumaterial als Blätter, die unter schattigen Bedingungen gebaut wurden.

Die in einem Pflanzenorgan enthaltene Kohlenstoffmenge ist ein Indikator für die Menge an Nahrung, die zum Aufbau dieses Organs verwendet wurde.

Die Studie der University of Guam ergab, dass für die Bildung der Blättchen mehr Kohlenstoff erforderlich war als für das Stützgewebe. Für die Bildung eines Blattes in der vollen Sonne war mehr Kohlenstoff erforderlich als für die Bildung eines Blattes im Schatten. Außerdem änderte sich das Verhältnis von Kohlenstoff in den Blättchen zu dem im Stützgewebe als Reaktion auf die einfallende Lichtbelastung während der Bildung nicht.

Die Ergebnisse liefern wichtige Informationen, die Entscheidungen zum Schutz dieses vom Aussterben bedrohten Baumes beeinflussen. So sind die Waldböden, in denen die Bäume natürlich wachsen, nährstoffarm, und diese Mängel können die Bemühungen der Naturschützer, gesunde Setzlinge in der natürlichen Umgebung heranzuziehen, zunichte machen.

Ein Ansatz zur Milderung dieses Nährstoffstresses wäre, für ein angemessenes Maß an Schatten zu sorgen, da für die Bildung von Blättern, die der vollen Sonne ausgesetzt sind, mehr Nährstoffe aus dem Boden erforderlich sind.

Die Studie der Universität von Guam ergänzt eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten darüber, wie Licht die Blattfunktion von Serianthes nelsonii beeinflusst. Frühere Studien zeigten, dass Veränderungen in der Blattanatomie vorteilhaft für die Nutzung eines breiten Spektrums an einfallender Lichtbelastung sind und dass schnelle Flugblattbewegung bot eine Möglichkeit, hohen Lichtstress zu vermeiden.