Eine der Kuriositäten der Taxonomie ist, dass Flechten bekommen Spezies Namen, obwohl sie keine Organismen sind. Was aussieht wie ein Pilz, der sich an einen Felsen klammert, ist in Wirklichkeit eine Lebensgemeinschaft von Pilzen und Algen, die in Symbiose leben. Die Alge versorgt ihren Pilzwirt mit Nahrung. Im Gegenzug liefert der Pilz Wasser und Nährstoffe. Aber eine Alge muss nicht als Teil einer Flechte leben. Gibt es also weitere Vorteile? Beatriz Fernández-Marín und Kollegen untersucht die Assoziation zwischen dem flechtenbildenden Pilz Mastodia tessellata (Verrucariaceae) und verschiedene Arten von Prasiola (Trebouxiophyceae). Mastodien ist keine gewöhnliche Flechte, was erklärt, dass das Team in die Antarktis ging, um sie zu untersuchen.

"Mastodien ist ein faszinierender Fall innerhalb der Flechtenarten und konfrontiert seit langem Lichenologen und stellt das 'Konzept der Flechten' selbst in Frage“, sagte Fernández-Marín. „Die Tatsache, dass Makro- (z. B. mit bloßem Auge sichtbar) anstelle von mikroskopisch kleinen Landalgen in der Flechtensymbiose vorhanden sind, ist bei Flechten sehr selten und ermöglicht es uns, sie unter natürlichen Bedingungen leicht zu untersuchen. Darüber hinaus leben sowohl die freilebenden als auch die lichenisierten Formen in derselben Mikroumgebung zusammen. Diese Kreuzung macht die Art zu einer perfekten Fallstudie, um zu verstehen, wie die Zugehörigkeit zu einer Flechte das Leben einer Alge verändert.“

„Die ökologischen Präferenzen von Mastodien sind der zweite bemerkenswerte Grund: Es hat eine bipolare Verbreitung, mit einem alten australischen Ursprung und einer späteren Migration auf die nördliche Hemisphäre (wie schön von zwei unserer Co-Autoren in einer sehr aktuellen Arbeit bewertet) und kommt immer in kalten, nassen Küstenlebensräumen vor. Das war für uns besonders interessant, weil wir versuchen, den Kontext unseres Gesamtprojekts zu verstehen wie Austrocknungs- und Gefriertoleranzen bei einigen photosynthetischen Organismen möglich sind. Eines unserer Ziele war es, unser Verständnis dafür zu vertiefen, wie Flechten bei Nässe eisige Temperaturen überleben können. Unter den verschiedenen Standorten, wo Mastodien gefunden werden können, bietet die Antarktis den zusätzlichen Vorteil, eine ziemlich unberührte natürliche Umgebung zu sein, in der diese Organismen nicht, zumindest nicht wesentlich, unter dem Einfluss des Menschen gelitten haben. So können wir sie studieren, wie sie sich wirklich in freier Wildbahn verhalten.“

Die Feldarbeit fand auf Livingston, einer der Südlichen Shetlandinseln, statt, etwas nördlich des antarktischen Festlandes. Obwohl das Team im Sommer arbeitete, waren die Bedingungen hart, so Fernández-Marín. „Kurz gesagt: ‚Arbeiten in der Antarktis ist anders.‘ Einerseits mussten wir unsere Probenahmen, Experimente, Genehmigungen und andere bürokratische Hürden sowie die Anlieferung unserer Ausrüstung mehrere Monate im Voraus planen. Das war wohl der schwierigste Teil der Forschungsarbeit. Sobald wir uns auf der spanischen Forschungsstation Juan Carlos I eingerichtet hatten, war die Arbeit vergleichsweise einfach.“

„Ein besonderer Dank gilt allen Mitarbeitern der Station, denn sie haben uns die Arbeit sehr erleichtert. Der größte limitierende Faktor war definitiv das Wetter, insbesondere der Wind, der Nebel und der raue Seegang. Aus diesem Grund hatten wir mehrere Standorte mit unterschiedlicher Zugänglichkeit für unsere Messungen ausgewählt. Wir mussten außerdem sehr flexibel und einfallsreich sein, um unsere Planung und Durchführung ständig an die meteorologischen Vorhersagen anzupassen.“

Die Ergebnisse der Studie widerlegten einige bisherige Annahmen. In ihrer Veröffentlichung schreiben Fernández-Marín und Kollegen: „Die Identität des Photobionten von Mastodia tessellata as Prasiola Crispa subsp. Antarktika Das gemeinsame Vorkommen freilebender und lichenisierter Formen dieser Art in der Antarktis gilt seit langem als gesicherte Erkenntnis... In unserer Studie stellten wir fest, dass die beiden gemeinsam vorkommenden Prasiola Formen gehören zu zwei verschiedenen Arten: frei lebende Exemplare entsprachen Prasiola Crispa und lichenisiert zu Prasiola sp. Erstere ist eine nitrophile Art, die normalerweise in der Nähe von Pinguinkolonien wächst (Graham et al., 2009) und ist von beiden Hemisphären bekannt (Moniz et al., 2012). Auf der anderen Seite, Prasiola sp. ist bisher nur in lichenisierter Form und aus der Antarktis bekannt (Garrido-Benavent et al., 2017, 2018). Die Tatsache, dass gleichzeitig auftretende Formen von Prasiola nicht zur selben Art gehören wie bisher angenommen, wirft die Frage auf, was die Nische des Freilebens ist Prasiola sp. ist und ob es tatsächlich als freilebende Alge vorkommt."

„Die Existenz zweier Arten kam für das Team überraschend“, sagte Fernández-Marín. „Basierend auf dem Großteil der verfügbaren Literatur, Prasiola Crispa Man ging davon aus, dass sie sowohl für die freilebenden als auch für die lichenisierten Formen verantwortlich sei. Glücklicherweise überprüften wir die Identität beider Proben genetisch und stellten fest, dass es sich tatsächlich um zwei verschiedene Arten handelte, die jedoch zur selben Gattung gehören und eng verwandt sind. Was uns zunächst als beunruhigende und unerwartete Überraschung erschien, erwies sich schließlich als zweite wichtige Erkenntnis in unserer Publikation: „Algenarten in der Flechte“. Mastodien Sie sind vielfältiger als bisher angenommen, und ihre genetische Identität sollte bei der Untersuchung überprüft werden.“ Dies wurde kürzlich von einigen unserer Co-Autoren gezeigt.

Der Vergleich der Algen zeigte, dass es einige signifikante Unterschiede gab. Insbesondere die Lichenisierung verbesserte die Gefriertoleranz von PrasiolaDie Autoren schreiben: „Während Literatur über die Frosttoleranz von Gezeitenalgen vorliegt, ist viel weniger über die Frosttoleranz von Flechten im hydratisierten Zustand bekannt, und unseres Wissens hat sich praktisch keine Studie mit den Auswirkungen der Flechtenbildung auf die Verbesserung der Fitness der Photobionten bei niedrigen Temperaturen befasst.“

„Insofern ist es bemerkenswert, dass …“ zusammen mit einer anderen neueren Veröffentlichung Wir haben einen der wenigen verfügbaren Datensätze zur molekularen Mobilität in gefrorenem photosynthetischem Gewebe bereitgestellt. Daher ist unsere Arbeit hoffentlich nicht nur für Flechtenkundler, sondern für alle, die sich für Photosynthese, Zellwandeigenschaften, molekulare Mobilität und Glasübergangstemperaturen (z. B. für die Kryokonservierung), Lichtschutz, Frost- und Trockenheitstoleranz sowie Wasserhaushalt interessieren, von Nutzen!“, sagte Fernández-Marín.

Neben der Gegenwart blicken die Autoren auch in die Zukunft und untersuchen, welche Auswirkungen steigende Temperaturen auf die Algen haben könnten. Die Frosttoleranz könnte für das Überleben an Bedeutung verlieren, was laut den Autoren „sehr wahrscheinlich zur Ausbreitung der freilebenden Algen auf Kosten der Flechtenform führen und in der Folge Veränderungen mit unbekannten Konsequenzen in den antarktischen Ökosystemen nach sich ziehen würde.“ Fernández-Marín erklärte, dass die Veränderungen des Ökosystems schwer vorherzusagen seien. „Die entscheidende Antwort auf diese Frage ist der Mangel an ausreichendem Wissen, um vorherzusagen, was tatsächlich passieren könnte, wenn beispielsweise die Temperaturen steigen.“ Mastodien Flechten verschwinden aus den maritimen antarktischen Ökosystemen. Diese Wissenslücke unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschung und Anstrengungen in den Folgejahren. Was wir bereits als einfache Beobachtung sagen können, ist, dass wir Tonnen von Milben in unseren Flechtenproben und keine oder sehr wenige in unseren freilebenden Tieren beobachtet haben Prasiola Proben. Einige Tierarten (und höchstwahrscheinlich auch Mikroorganismen) bevorzugen die Symbiose mit Flechten oder freilebenden Algen. Dabei geht es nicht nur um Algen als Nahrungsquelle. Sie suchen möglicherweise auch nach Vorteilen, wie beispielsweise Schutz.

„Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist, dass wir abiotische Faktoren und deren direkte Auswirkungen auf die Physiologie (z. B. die Funktion) freilebender im Vergleich zu lichenisierten Organismen untersuchten.“ Prasiola. Beide Arten benötigen jedoch hohe Stickstoffkonzentrationen im Boden. Zugänglicher Stickstoff ist in der Antarktis nicht leicht zu finden. Aus diesem Grund sind sie stark mit der Anwesenheit von Fauna verbunden, genauer gesagt mit ihrem Abfall, hauptsächlich von Pinguinen und anderen Vögeln. Jeder andere Faktor, der die Gewohnheiten, die Dichte und die Verteilung der Vögel verändert, könnte die Populationen beider drastisch verändern Prasiola und Mastodien."

„Nicht zuletzt gibt es im Szenario des globalen Wandels nicht nur Hinweise auf steigende Temperaturen insgesamt, sondern auch auf sinkende Temperaturen in bestimmten Regionen der Welt, einschließlich der Antarktischen Halbinsel.“ Dies wurde kürzlich in der Region beobachtet, und die Folgen für einige andere Flechtenarten waren nachteilig, wie kürzlich von einigen unserer Co-Autoren gezeigt wurdeUm es also abschließend zu bekräftigen: Die globale Erwärmung hätte in diesem besonderen Lebensraum der Antarktis unbekannte Folgen… und daher ist weitere Forschung unerlässlich.“