Wenn sich eine Pflanze auf etwas anderes stützen kann, muss sie dann wirklich so viel in ihre Wurzeln investieren, um sie zu unterstützen? Könnten Ressourcen, die normalerweise für Wurzeln verwendet werden, zu Stängeln und Blättern umgeleitet werden? In einer neuen Arbeit untersuchen Tomasz Wyka und Kollegen dies das Wachstum von Lianen und stellen fest, dass sie anders wachsen als selbsttragende Pflanzen.

Die Studie verwendet Lianen aus gemäßigten Klimazonen. Weit entfernt von tropischen Kletterpflanzen, die von Baum zu Baum schwingen, hat der Begriff „Liane“ für Botaniker eine eindeutige Bedeutung. Tomasz Wyka erklärt: „Lianen sind eine breite Kategorie von Kletterpflanzen (d. h. Pflanzen, die andere Pflanzen als Stütze für ihr vertikales Wachstum nutzen) mit verholzten Stängeln (d. h. Stängeln, die hart sind, jahrelang halten und jedes Jahr dicker werden). Daher sind nicht alle Kletterpflanzen Lianen, aber alle Lianen sind Kletterpflanzen. Wie bei den meisten Begriffen ist diese Definition an manchen Stellen etwas ungenau, aber sie ist in den meisten Fällen zutreffend.“

Lianen wurden bei der Ressourcenallokation übersehen. Es ist eine Lücke, auf die es ankommt, wie Dr. Wyka erklärte: „Um die Evolution vollständig zu verstehen, muss man Kosten und Nutzen der einzelnen Formen berücksichtigen, einschließlich der Art und Weise, wie Pflanzen Biomasse zwischen photosynthetisch produktiven Teilen (Blättern) und Zubehörteilen (Stängel und Wurzeln) aufteilen. Während sich für viele selbsttragende Arten relevante Daten angesammelt haben, gibt es nur sehr wenige Informationen über Lianen, insbesondere über größere Individuen. Den bisherigen Stand der Wissenschaft haben wir in unserem früheren zusammengefasst Annals of Botany Krepppapier. Unsere aktuelle Studie füllt die Datenlücke und liefert einen unerwarteten Einblick in die Struktur des Lianenkörpers. Darüber hinaus erwies sich unser Ansatz, den Pflanzengrößeneffekt statistisch aus Vergleichen der Biomasseverteilung zu entfernen, als nützlich und einer breiteren Anwendung würdig.“

Die Auswahl von Lianen für unsere Studie beschränkt sich nicht darauf, einfach zehn häufig vorkommende Arten zu finden, da dies die Ergebnisse verfälschen könnte. Dr. Wyka erklärte: „Wir wollten vermeiden, dass mehrere verwandte Lianenarten (z. B. Geißblatt oder Waldrebe) als identische Beispiele für den Lianenwuchs betrachtet werden, da es in ihrer Evolutionsgeschichte möglicherweise nur ein einziges Ereignis gab, bei dem sich Lianen entwickelt haben. Stattdessen verwendeten wir Lianen aus entfernt verwandten Familien, um sicherzustellen, dass wir tatsächlich mehrere evolutionäre Ereignisse untersuchen, die zur Entstehung von Lianen aus selbsttragenden Pflanzen geführt haben.“

Um eine Mischung aus Lianen und einen geeigneten Vergleich zu erhalten, verwendeten Wyka und Kollegen einen dreistufigen Prozess. Dr. Wyka sagte: „Zuerst haben wir Lianen aufgelistet, die in botanischen Gärten in Polen als winterhart bekannt sind. Aus diesen wählten wir botanische Familien aus, die sowohl Lianen als auch robuste selbsttragende Arten umfassten, aber Familien mit nur Lianen ausschlossen, wie z. B. Traubengewächse. Schließlich wurde die Wahl der Lianen- und Straucharten innerhalb jeder Familie durch die Verfügbarkeit von Samen, die Leichtigkeit der Keimung und die Toleranz beim Anbau bestimmt. Letztendlich war es unser Ziel, eine Reihe von Arten zu verwenden, die sowohl morphologisch vielfältig als auch taxonomisch ausgewogen sind.“

Nachdem das Team Vergleichspflanzen gefunden hatte, baute es sie über drei Saisons hinweg an. Die Ergebnisse waren eindeutig, die Gründe für die Ergebnisse jedoch weniger. Dr. Wyka sagte: „Es scheint, dass Lianen, die kurze Haftwurzeln zum Klettern verwenden („Wurzelkletterer“), auch eine besonders geringe Investition in das gesamte Wurzelsystem aufweisen, wodurch mehr Biomasse für oberirdische Teile verwendet werden kann. Eine Erklärung für dieses Muster ist, dass die Stängel dieser Lianen so fest an der Baumrinde haften, dass sie keine eigene starke Bodenverankerung benötigen. Eine andere Erklärung ist, dass sie in der Regel an fruchtbaren Standorten vorkommen, ohne dass große Bodenvolumina nach Nährstoffen oder Wasser erkundet werden müssen. Wie üblich sind weitere Untersuchungen zu den Ursachen dieses Musters erforderlich.“

Jetzt hat das Team eine Basislinie und kann erwägen, einige Faktoren zu ändern, um zu sehen, wie sich dies auf das Lianenwachstum auswirkt. Dr. Wyka sagte: „Da unsere Studie unter wachstumsfördernden Bedingungen durchgeführt wurde, wäre der offensichtliche nächste Schritt, die Reaktion von Lianen auf reduzierte Ressourcen, insbesondere Wasser und Nährstoffe, zu untersuchen. Werden ihre Verteilungsmuster stärker verändert als bei selbsttragenden Arten, und werden sie ihre Wachstumsvorteile behalten können?“

Die Forschung mag zwar in Europa begonnen haben, ist aber von globaler Bedeutung. Dr. Wyka schlussfolgerte: „Obwohl unsere Lianen repräsentativ für die gemäßigten Zonen sind, findet sich die wahre Vielfalt der Lianen in den Tropen, wo sie einen wesentlichen Bestandteil der Waldvegetation bilden (beispielsweise machen sie in manchen Gebieten bis zu 25 % aller Blütenpflanzenarten aus!). Es wäre interessant zu erfahren, ob sich unsere Ergebnisse auch auf tropische Lianen übertragen lassen und worauf etwaige Unterschiede beruhen. Bislang fehlt uns ein umfassendes Verständnis der Unterschiede zwischen tropischen und gemäßigten Lianen.“