Wie können Gärtner und Landwirte Unkraut am besten in Schach halten? Für diejenigen, die ihre Gärten nicht durch Chemikalien schädigen möchten, scheint das Abholzen die beste Lösung zu sein. Leider wurde eine Studie von Alejandro Vasquez und Kollegen veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte, findet, dass für ein Unkraut, Silberblättriger Nachtschatten, Schneiden macht es stärker.

Silberblättriger Nachtschatten, Solanum elaeagnifoliumkommt von Südtexas bis Südafrika und Griechenland vor. Es befällt Felder und saugt wertvolle Nährstoffe auf, die für den Nutzanbau bestimmt sind. Das Unkraut mit violetten Blüten hat stachelige Stacheln und giftige Beeren.

Rupesh Kariyat, außerordentlicher Professor für Entomologie und Pflanzenpathologie an der Arkansas Agricultural Experiment Station, erforscht seit mehr als einem Jahrzehnt den Silbernen Nachtschatten. Kariyat begann die Studie während seines Studiums an der University of Texas Rio Grande Valley, als er und sein Doktorand Alejandro Vasquez eine fünfjährige, zweiteilige Studie in Angriff nahmen, um die Auswirkungen von häufig gemähtem Silbernen Nachtschatten zu beobachten.

Obwohl Studien häufig die Fitness- und Abwehreigenschaften von Unkräutern hervorgehoben haben, die aus Störungen wie dem Mähen resultieren, beschränkten sich die meisten auf Blatt- oder Blattabwehrmaßnahmen, sagte Kariyat. Das änderte sich, als Vasquez und andere Biologiestudenten des Masterstudiengangs Felder mit gemähtem, ungemähtem und häufig gemähtem Nachtschattengewächs überwachten.

„Alejandros Frage war: ‚Wie unterscheiden sich diese Blumen zwischen gemähten und ungemähten Pflanzen?‘“, sagte Kariyat. in einer Pressemitteilung. „‚Und hat das Konsequenzen für die Insekten, die sich tatsächlich von ihnen ernähren?‘“

Das Mähexperiment

Das Wissenschaftlerteam untersuchte gemähte und unbewegte Flächen im Rio Grande-Tal Edinburgh, Texas. Die Grundstücke im Süden von Texas lagen alle im Umkreis von 16 Meilen voneinander und waren daher ähnlichen Klima- und Wetterbedingungen ausgesetzt.

An jedem Standort sammelte das Team Blumen sowohl von gemähten als auch von ungemähten Pflanzen. Sie haben sorgfältig eine Reihe von Blütenmerkmalen gemessen, darunter die Größe und Masse der Blüten. Größere, schwerere Blüten können für Bestäuber attraktiver sein und Pflanzen einen Fortpflanzungsvorteil verschaffen. Die Forscher untersuchten die Blüten auch auf Anzeichen von Schäden durch Pflanzenfresser, wie Bissspuren oder fehlende Blütenblätter, um herauszufinden, ob das Mähen einen Einfluss darauf hatte, wie stark die Pflanzen angefressen wurden.

Aber das Team hörte hier nicht auf. Sie wollten wissen, wie sich die Unterschiede zwischen gemähten und ungemähten Pflanzen auf die Pflanzenfresser auswirken könnten, die sich von ihnen ernähren. Um dies zu testen, führten sie Fütterungsexperimente mit Raupen des Tabakschwärmers durch, einem häufigen Schädling vieler Solanaceae-Pflanzen, einschließlich des Silbernen Nachtschattens.

Die Forscher fügten getrocknete, zerkleinerte Blüten in die künstliche Ernährung der Raupen ein und simulierten so den natürlichen Nahrungsaufnahmevorgang. Einige Raupen erhielten Futter, das Blüten von gemähten Pflanzen enthielt, während andere mit Blüten von ungemähten Pflanzen gefüttert wurden. Anschließend beobachtete das Team sorgfältig das Wachstum der Raupen im Laufe der Zeit, um zu sehen, wie sich die verschiedenen Ernährungsweisen auf ihre Entwicklung auswirkten.

Das Paradox der gemähten Pflanze

Die Ergebnisse dieser Experimente waren verblüffend und etwas kontraintuitiv. Anstatt die Pflanzen zu schwächen, schien das Mähen den Silbernen Nachtschatten robuster und verteidigungsfähiger zu machen. Die Blüten gemähter Silberblatt-Nachtschattengewächse waren tatsächlich größer als die ihrer ungemähten Gegenstücke. Allerdings gab es einen Haken: Die Blüten der gemähten Pflanzen waren zwar größer, aber heller.

Interessanterweise spielte auch die Häufigkeit des Mähens eine Rolle. Pflanzen, die häufiger gemäht wurden, produzierten im Vergleich zu Pflanzen, die seltener gemäht wurden, noch größere und schwerere Blüten. Es schien, dass die Reaktion der Pflanze umso stärker ausfiel, je intensiver die Störung war.

Aber damit waren die Überraschungen noch nicht zu Ende. Als das Team die Abwehrkräfte der Pflanzen untersuchte, stellte es fest, dass gemähter Nachtschattengewächs deutlich mehr Stacheln aufwies als ungemähte Pflanzen. Diese dienen als mechanische Abwehr gegen Pflanzenfresser und halten sie davon ab, sich von den Blättern und Stängeln der Pflanze zu ernähren. In Übereinstimmung damit beobachteten die Forscher weniger Schäden durch Pflanzenfresser an Blüten gemähter Pflanzen.

Die Raupenfütterungsexperimente fügten der Geschichte eine weitere Ebene hinzu. Raupen, die mit einer Nahrung aufgezogen wurden, die Blüten von gemähten Pflanzen enthielt, wuchsen langsamer als Raupen, die mit ungemähtem Pflanzenmaterial gefüttert wurden. Dieser Effekt war in späteren Entwicklungsstadien besonders ausgeprägt, was darauf hindeutet, dass die Abwehrstoffe in gemähten Blüten umso wirksamer werden, je größer die Raupen werden und mehr Pflanzengewebe verbrauchen.

Zusammengenommen zeichnen diese Ergebnisse das Bild eines Unkrauts, das auf die Belastungen durch das Mähen mit einer Verdoppelung seiner Abwehrkräfte reagiert. Durch die stärkere Investition in Stacheln und chemische Abwehrmittel scheint gemähtes Silberblatt-Nachtschatten besser gerüstet zu sein, Pflanzenfresser abzuwehren und seinen Fortpflanzungserfolg aufrechtzuerhalten.

Rasenmäher sind ein zweischneidiges Schwert

Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass das Mähen im Garten das Äquivalent zu „Wenn man daran kratzt, wird es nur noch schlimmer“ ist, wenn es um die Pflege des Silbernen Nachtschattens geht. Während es wie eine wirksame Methode erscheint, das Unkraut unter Kontrolle zu halten, löst das Mähen tatsächlich eine Reihe von Abwehrreaktionen aus, die die Pflanze widerstandsfähiger und schwerer zu kontrollieren machen.

Kontinuierliches Mähen wirkt als chronischer Stressfaktor und veranlasst den Silbernen Nachtschatten, stärker in physikalische und chemische Abwehrmaßnahmen zu investieren. Die erhöhte Stacheldichte gemähter Pflanzen dient als beeindruckende mechanische Barriere gegen Pflanzenfresser, während die erhöhte Wirksamkeit der Abwehrstoffe in ihren Blüten die Nahrungsaufnahme verhindert und das Wachstum von Raupen verlangsamt.

Diese Anpassungen verschaffen gemähtem Silberblatt-Nachtschatten wahrscheinlich einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Pflanzen in gestörten Umgebungen. Durch die Abschreckung von Pflanzenfressern und die Aufrechterhaltung seiner Fortpflanzungsleistung kann sich das Unkraut auch bei regelmäßiger Mahd weiter ausbreiten und gedeihen.

Darüber hinaus scheint die Häufigkeit des Mähens ein Schlüsselfaktor für diese Anpassungen zu sein. Pflanzen, die häufiger gemäht wurden, zeigten im Vergleich zu Pflanzen, die seltener gemäht wurden, noch größere Investitionen in Verteidigungsmerkmale. Dies legt nahe, dass die Intensität der Störung eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Evolutionsbahn des Unkrauts spielt.

Überdenken der Unkrautbekämpfung im Lichte der Auswirkungen des Mähens

Tatsächlich kann es sein, dass wir durch das wiederholte Mähen des Silbernen Nachtschattens versehentlich Pflanzen auswählen, die diesem Stressor besser standhalten können. Im Laufe der Zeit könnte dies zur Entwicklung immer widerstandsfähigerer und schwerer zu kontrollierender Populationen führen, da die wehrhaftesten Individuen überleben und sich vermehren.

„Sie versuchen, diese Pflanzen zu mähen, damit sie beseitigt werden“, sagte Kariyat. „Aber was Sie hier tatsächlich tun, macht sie viel schlimmer, viel stärker.“

Durch die Bodenbearbeitung von Flächen mit Silberblatt-Nachtschatten wird die Pflanze auch ausgebreitet, da sich die Rhizomwurzeln, wie viele Unkräuter, über mehrere Jahre und Vegetationsperioden ungeschlechtlich vermehren können.

Die Beobachtungen von gemähten, nicht gemähten und häufig gemähten Flächen mit Silbernem Nachtschatten liefern Beweise, die weitere Studien von Unkrautwissenschaftlern zu besten Managementpraktiken anregen könnten, sagte Kariyat.

Da sich die Studien ausschließlich auf Silberblatt-Nachtschatten konzentrieren, könnten andere Unkräuter – sogar die Verwandten der Pflanze – auf häufiges Mähen auf die gleiche Weise reagieren, sagte Kariyat. In ihrer Arbeit schreiben die Autoren:

[Zusätzliche Experimente sollten auch untersuchen, wie sich das Mähen auf den Blumenduft auswirkt, was möglicherweise Konsequenzen für die Bestäubung hat, da die meisten summbestäubenden Arten eine multimodale Wirtsauswahl (Blütengröße, Farbe, Blütendichte und Duft in der Gattung Solanum) nutzen.

Vasquez et al. 2024

„Dies sollten wir berücksichtigen, wenn wir Managementpläne erstellen“, sagte Kariyat über die Verteidigungsanlagen der Anlage. „Managementpraktiken müssen anhand der Ökologie und Biologie der Arten und der anderen Arten, die mit ihnen interagieren, besser verstanden werden.“

LESEN SIE DEN ARTIKEL

Vasquez, A., Alaniz, A., Dearth, R. und Kariyat, R. (2024) „Kontinuierliches Mähen wirkt sich unterschiedlich auf die Blütenabwehr des schädlichen und invasiven Unkrauts aus Solanum elaeagnifolium in seinem heimischen Verbreitungsgebiet" Wissenschaftliche Berichte, 14(1). Verfügbar um: https://doi.org/10.1038/s41598-024-58672-w.