Wie sich die phytochemische Vielfalt auf Schäden durch Pflanzenfresser in einer tropischen Baumgemeinschaft auswirkt

Jüngste Fortschritte in der Metabolomik verbessern unser Verständnis der ökologischen Auswirkungen der chemischen Vielfalt von Pflanzen. Allerdings haben nur wenige Studien untersucht, wie sich die phytochemische Vielfalt auf die Schädigung von Pflanzenfressern auf Gemeinschaftsebene in tropischen Baumgemeinschaften auswirkt.

In einer Studie veröffentlicht in ÖkologiebriefeForscher des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften untersuchten den Zusammenhang zwischen der phytochemischen Vielfalt der Gemeinschaft und der durch Pflanzenfresser verursachten Blattschädigung, indem sie ungezielte Metabolomik, eine plastombasierte Phylogenie und eine Langzeitüberwachung des Tropenwaldes integrierten von 358 Arten.

Mithilfe ungezielter Metabolomik untersuchten die Forscher sekundäre Metaboliten und maßen die Pflanzenfresserschaft von 358 Pflanzenarten in einem 20 Hektar großen Walddynamik-Parzelle im tropischen Regenwald von Xishuangbanna im Südwesten Chinas.

Die Forscher unterteilten das Grundstück in 20 × 20 m große Quadrate (insgesamt 500) und nutzten Metabolom- und Pflanzenfresserbeobachtungen auf Artenebene, um die phytochemische Vielfalt und Unähnlichkeit sowie Pflanzenfresser in lokalen Baumgemeinschaften zu berechnen, und untersuchten deren Beziehungen zur Lichtumgebung und zu Bodennährstoffen räumlicher Maßstab.

Sie berichteten über kein phylogenetisches Signal in den meisten Verbindungsklassen, was auf eine schnelle Diversifizierung der Baummetabolome hinweist. Sie fanden heraus, dass lokal gleichzeitig vorkommende Arten sich chemisch eher unterscheiden als zufällig vorkommende Arten und dass die lokale chemische Streuung und Metabolitenvielfalt mit einer geringeren Pflanzenfresserhaltung, insbesondere der von spezialisierten Insektenpflanzenfressern, verbunden ist.

Die Ergebnisse zeigten einen Rückgang der Pflanzenfresser insgesamt, da die Metabolitenvielfalt innerhalb der Gemeinschaft zunahm. Pflanzennachbarn mit vielfältigen Sekundärmetaboliten reduzierten den Schaden an Pflanzenfressern, insbesondere bei spezialisierten Pflanzenfressern mit begrenztem Wirtsspektrum und der Möglichkeit dichteabhängiger Auswirkungen auf Pflanzen.

Die Rolle spezialisierter Pflanzenfresser bei der Förderung lokaler Nachbarschaften chemisch unterschiedlicher und vielfältiger Bäume legt nahe, dass chemisch vermittelte Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern eine Schlüsselkomponente der Nische darstellen und das Potenzial haben, zur Erhaltung der Baumartenvielfalt in tropischen Wäldern beizutragen.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Rolle von Sekundärmetaboliten bei der Vermittlung von Interaktionen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern und ihr Potenzial, die Nischendifferenzierung auf eine Weise zu erleichtern, die zur Koexistenz der Arten beiträgt“, sagte Yang Jie von XTBG.