Die Pando-Klon bestehend aus einer einzigen Zitterpappel (Populus tremuloides)-Klon im südlichen Utah hat die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Es ist der schwerste lebende Organismus der Welt, der sich über 100 Hektar erstreckt und 6,615 Tonnen wiegt. Jedoch, ein Forschungsteam im Jahr 2018 gefunden dass der Pando-Klon mit der Selbstersetzung nicht mithalten konnte und in Gefahr ist.
Während Bäume sich ziemlich ähnlich sehen, gibt es innerhalb einer Art große Unterschiede in ihren Blättern, Zweigen und Stammmerkmalen. Diese intraspezifische Variation ist auf unterschiedliche Genexpression und Umwelt- und Entwicklungsfaktoren zurückzuführen. Um zu verstehen, wie einzelne Pflanzen mit der gleichen genetischen Ausstattung auf unterschiedliche Weise wachsen können, haben Wissenschaftler früher mit schnell wachsenden Pflanzen experimentiert und viele Baumarten weggelassen, da sie langsam wachsen.
Cole und Kollegen an der University of Wisconsin-Madison, der University of Maine at Ft. Kent und am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie verfolgte ein Jahrzehnt lang das Wachstum von Tausenden sich klonal reproduzierender Zitterpappeln. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die intraspezifische Variation zwischen verschiedenen Genotypen am stärksten variierte und es Kompromisse zwischen Baumwachstum, Verteidigung und Fortpflanzung gab.
Zitterpappel ist eine Grundbaumart, sie spielt eine starke Rolle bei der Gestaltung des lokalen Lebensraums. Er wächst von Alaska bis Zentralmexiko und seine weiße Rinde kann Photosynthese betreiben. Der leitende Wissenschaftler, Dr. Christopher Cole, hat zuvor recherchiert die molekulare Evolution der Produktion von kondensiertem Tannin zur Verteidigung in Zitterpappel und fand auch, dass die Espe schneller gewachsen ist da der atmosphärische CO2-Gehalt in der Vergangenheit gestiegen ist.
Cole und Kollegen richteten Feldversuche ein Wisconsin-Aspen (WisAsp) Gemeinschaftsgarten im Jahr 2010 mit 1,788 Espen aus 510 Ginsterkatzen. Sie maßen das Wachstum der Bäume, die Abwehrchemie, die Blattmorphologie, die Blütenproduktion, die Blattfläche, die durch Herbivoren und Krankheiten vom Jugendstadium bis zum Fortpflanzungsstadium verloren ging. Mikrosatellitenmarker identifizierten unterschiedliche Genotypen (dh Gene) und die Vererbbarkeit der intraspezifischen Variabilität wurde untersucht.
Alle gemessenen Merkmale variierten zwischen 2014 und 2018 stark. Die Vererbbarkeit von Merkmalen änderte sich im Laufe der Zeit und es wurde festgestellt, dass Ramets (dh einzelne Bäume) einander ähnlicher wurden. Die Anzahl der blühenden Zweige an sich vermehrenden Bäumen schwankte bei Geneten um das 1,300-fache, während die durch Herbivoren und Krankheiten verlorene Blattfläche bei Geneten 13- bzw. 43-fach war. Die Wissenschaftler fanden eine Verschiebung von Resistenz zu Toleranz in Bezug auf den Gehalt an Phenolglykosiden und kondensierten Tanninen. Es gab keine direkten Kompromisse zwischen Verteidigung und Reproduktion – im Widerspruch zu ihrer ursprünglichen Hypothese.
Cole und Kollegen erklären: „Eine vorherrschende Botschaft, die sich aus unserer Arbeit ergibt, ist, dass Espe ein enormes Maß an genotypbasiertem ITV [intraspezifische Variation] besitzt, selbst nach Berücksichtigung der Rolle der Ontogenese und der Kompromisse zwischen Wachstum, Verteidigung und Reproduktion“. Die Forscher fügen hinzu: „Trotz dieser Fülle an phänotypischen Variationen bilden die hohen Heritabilitäten von Merkmalen, die eng mit anderen Arten verbunden sind – insbesondere Verteidigungsmerkmale – die Grundlage für die Verbindung dieser Merkmale mit anderen Organismen in der Espengemeinschaft sowie mit den prägenden Genen ihnen".
Diese Studie zeigt, dass langfristige Forschung einzigartige Prozesse in Bäumen aufdecken kann. Durch das Verständnis, wie Bäume Wachstum, Verteidigung und Reproduktion ausgleichen, können Erhaltungsbemühungen und Waldbewirtschaftungspraktiken informiert werden. Hoffentlich die Pando-Klon auch weiterleben werden und menschliche Eingriffe nicht zum Absterben eines über 80,000 Jahre alten Baumes führen werden.
