Wenn die meisten Menschen (mich eingeschlossen) den Begriff „Pflanzenvielfalt“ hören, denken sie wahrscheinlich hauptsächlich an die Vielfalt, die sie oberirdisch sehen können. Dies ist jedoch nur die halbe Wahrheit, da Pflanzen eine ebenso vielfältige Anordnung von Strukturen haben, die unter der Erde wachsen. Einige unterirdische Merkmale, die bisher quantifiziert wurden, wie z. B. Wurzelmasse zu Wurzelvolumen und Feinwurzeldurchmesser, variieren zwischen verschiedenen Pflanzenarten um das 20-fache, was unterstreicht, wie vielfältig selbst einfache Aspekte von Wurzelstrukturen sein können. Es wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, wie ein Teil dieser Vielfalt entstanden ist. Eine prominente Hypothese ist, dass die klimatischen Bedingungen während der Kreidezeit (etwa 145-65 MYA) die Assoziation mit Mykorrhiza-Pilz-Symbionten förderten, die die Evolution verschiedener Wurzelformen vorantrieben, um diese Assoziationen bestmöglich aufzunehmen.
Eine alternative Hypothese ist, dass Veränderungen in der Wurzelform durch historisch sinkende CO-Konzentrationen verursacht wurden2, was die Notwendigkeit eines größeren Gasaustauschs und einer dichteren Blattaderung und folglich Änderungen der Wurzelmorphologie zur Erfüllung der Anforderungen an die Wasseraufnahme verursachte. Es fehlen jedoch groß angelegte Untersuchungen, ob diese oder andere evolutionäre Einflüsse die große Vielfalt der Pflanzenwurzelmorphologie untermauern könnten. Um dieses Ungleichgewicht auszugleichen, stellen Oscar Valverde-Barrantes und Kollegen aus den USA und Kanada Datensätze zahlreicher Pflanzenarten zusammen, die Informationen zu ihrer Feinwurzelmorphologie, ihrem Blattaderstatus und Mykorrhizapilz-Assoziationen enthalten. In ihrem Arbeitszimmer, raus jetzt rein New Phytologist, Sie untersuchten die phylogenetischen Muster zwischen den in diesen Datensätzen aufgezeichneten Merkmalen, um festzustellen, welche evolutionären Einflüsse wahrscheinlich wichtig waren, um die Vielfalt der Wurzelmorphologie hervorzubringen, die man heute in Pflanzen findet.
Valverde-Barrantes und Kollegen stellen fest, dass die wesentlichsten Veränderungen in der Wurzelmorphologie mit der wesentlichen Verschiebung der Wachstumsform zu krautigem Wachstum (allgemein gemeint sind Pflanzen ohne holzige Stängel) in der mittleren bis späten Kreidezeit einhergingen. Sie finden heraus, dass krautige Pflanzen tendenziell längere und feinere Wurzeln haben als holzhaltige Pflanzen, und dass dies unabhängig von Assoziationen mit symbiotischen Mykorrhizapilzen ist. Trotz umfangreicher Diskussionen in der Vergangenheit, dass Mykorrhizapilze einen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung der Feinwurzelmorphologie in Pflanzen haben, stellen die Autoren fest, dass dies nur für einige Pflanzengruppen gilt und keinen breiten Einfluss auf Blütenpflanzen zu haben scheint. Dies deutet darauf hin, dass Wurzelmerkmale, die manchmal zuvor Veränderungen in den Assoziationen mit Mykorrhizapilzen zugeschrieben wurden, vorhanden waren, bevor solche Veränderungen auftraten, eine Idee, die kürzlich in einigen anderen Studien Unterstützung gefunden hat. Darüber hinaus hielten Assoziationen zwischen Blattaderdichte, Wurzelmerkmalen und Mykorrhizastatus nicht stand, wenn phylogenetische Informationen einbezogen wurden.
Wenn große Veränderungen in der Pflanzenwurzelmorphologie von Blütenpflanzen wesentlich durch das Auftreten von krautigen Wuchsformen vorangetrieben wurden, wirft dies die Frage auf, warum bestimmte Wurzelmerkmale gleichzeitig mit krautigem Wachstum auftreten. Es wird angenommen, dass die Entstehung und Ausbreitung des krautigen Wachstums selbst weitgehend als Strategie zur Vermeidung von Klimaextremen vorangetrieben wurde, was gleichzeitig die Entwicklung schnellerer Lebenszyklen vorangetrieben hat. Zu den Merkmalen der Wurzelmorphologie, die mit dem krautigen Lebensstil verbunden sind, gehören dünnere Wurzeln, eine große Wurzellänge und dichte Feinwurzeln. Solche Wurzelmerkmale sind förderlich für einen schnell wachsenden Lebensstil mit schneller Nährstoffaufnahme, aber geringeren langfristigen Investitionen in unterirdisches Gewebe, was den schnelleren Lebenszyklen entspricht, die sich wahrscheinlich entwickelt haben, um Klimaextreme zu vermeiden.
Valverde-Barrantes und Kollegen argumentieren daher, dass der Übergang zu einer krautigen Lebensweise ein wichtiger Treiber für die Veränderung der Wurzelmorphologie in der Evolution der Blütenpflanze war, was anderen früheren prominenten Vorschlägen entgegensteht. Die Autoren räumen jedoch ein, dass ihre Analyse einige Lücken aufweist, insbesondere bei überlebenden Verwandten der frühesten Blütenpflanzen. Zukünftige Arbeiten werden sich hoffentlich mit den Faktoren befassen, die die Entwicklung der Wurzelmorphologie in diesen Pflanzen vorangetrieben haben könnten. Abschließend weisen die Autoren darauf hin, dass ihre Analysen eine genaue Vorhersage zukünftiger Veränderungen der Pflanzenwurzelmerkmale als Reaktion auf anhaltende Klimaveränderungen ermöglichen könnten, und schlagen vor, dass Pflanzen mit dickeren Wurzeln in Zukunft besonders davon profitieren könnten, wenn ein wärmeres Klima die Mineralisierung erhöht. Die Vergangenheit ist also vielleicht nicht nur um ihrer selbst willen interessant, sondern kann uns etwas über die Zukunft verraten!
