Pflanzen verbringen zwar den Großteil ihres Lebens an einem Ort, doch ihre Samen können erstaunlich weite Strecken zurücklegen. Dieser Prozess, die sogenannte Samenverbreitung, mag wie ein kurzer Abschnitt im Leben einer Pflanze erscheinen, ist aber alles andere als unbedeutend. Für einen Samen kann diese Reise bedeuten, der Konkurrenz seiner Geschwister zu entkommen, einen sichereren Standort zum Wachsen zu erreichen oder Orte zu finden, an denen das Klima auch bei sich ändernden Bedingungen geeignet bleibt.

Blütenpflanzen, auch Angiospermen genannt, haben im Laufe der Evolution vielfältige Verbreitungsmechanismen entwickelt. Manche Samen werden von fruchtfressenden Tieren transportiert, andere vom Wind verweht, wieder andere schwimmen auf dem Wasser, und manche werden aus Samenkapseln geschleudert, die wie kleine Katapulte aufplatzen. Diese Strategien werden als Ausbreitungsarten bezeichnet und beeinflussen, wo Pflanzen vorkommen, wie Populationen miteinander verbunden bleiben und wie Arten auf zukünftige Klimaveränderungen reagieren.

Wissenschaftler vermuten schon lange, dass die Verbreitung durch Tiere maßgeblich zum Erfolg der Blütenpflanzen beigetragen und sie zur artenreichsten und dominantesten Pflanzengruppe der Gegenwart gemacht hat. Fossilien deuten darauf hin, dass frühe Angiospermen-Samen und -Früchte oft klein waren und die tiervermittelte Verbreitung erst später, insbesondere in der Kreidezeit ab etwa 105 Millionen Jahren, häufiger wurde. Dieser Zeitraum fällt mit der Zeit zusammen, in der sich Wälder veränderten und Vögel und Säugetiere eine wichtigere Rolle im Ökosystem spielten. Frühere Studien legten zudem nahe, dass die Windverbreitung in trockenen, offenen Lebensräumen begünstigt sein könnte, während die Verbreitung durch Tiere in warmen, feuchten Tropenwäldern häufig vorkommen sollte. Viele dieser Annahmen basierten jedoch auf Fossilien, lokalen Studien oder bestimmten Pflanzengruppen. Was fehlte, war eine umfassende Untersuchung an Tausenden von Arten, die die Verbreitungsmechanismen mit der Pflanzenentwicklung, der Klimageschichte und der heutigen Geografie verknüpft.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in New PhytologistEin Forschungsteam unter der Leitung von Lu Jin schließt diese Forschungslücke, indem es die weltweite Verbreitung und Evolutionsgeschichte verschiedener Samenverbreitungsmechanismen untersucht. Dazu kombinierte das Team Informationen zur Samenverbreitung aus unterschiedlichen Quellen mit Daten zu Artenverbreitung, Verwandtschaftsverhältnissen und Klima und ordnete jede Art einer von vier Kategorien zu: Tier-, Wind-, Wasser- oder Selbstverbreitung. Schließlich erstellten sie einen Datensatz mit 35,131 Blütenpflanzenarten aus 297 Familien – das entspricht mehr als 70 % aller lebenden Angiospermenfamilien.

Im nächsten Schritt wurden diese Arten in den Stammbaum der Blütenpflanzen eingeordnet. Dadurch konnte das Team nicht nur untersuchen, welche Pflanzen heute welche Ausbreitungsmechanismen nutzen, sondern auch, wie sich diese Strategien im Laufe der Evolution verändert haben könnten. Durch den Vergleich heutiger Ausbreitungsmechanismen mit den Verwandtschaftsverhältnissen zwischen den Arten rekonstruierte die Studie wahrscheinliche Vorfahrenzustände und schätzte, wann Abstammungslinien von einem Ausbreitungsmechanismus zum anderen wechselten. 

Anschließend kartierten sie die Arten und berechneten, wie häufig die einzelnen Ausbreitungswege weltweit vorkamen. Diese geografischen Muster wurden dann mit dem heutigen Klima, den Windverhältnissen, der Höhenlage und Schätzungen der Klimaveränderungen seit dem letzten glazialen Maximum verglichen, der Kaltzeit vor etwa 21,000 Jahren, als die Eisschilde ihre größte Ausdehnung erreichten.

Schließlich nutzten sie verschiedene statistische Modelle, um zu prüfen, ob ein Zusammenhang zwischen der Ausbreitungsart und einer schnelleren Artenbildung oder geringeren Aussterberaten besteht. Mit diesen Werkzeugen konnte die Studie von globalen Karten und Stammbäumen zur übergeordneten Frage übergehen: Welche Rolle spielten die Ausbreitungsarten von Samen tatsächlich in der Evolution der Blütenpflanzen?

Jin und Kollegen stellten fest, dass die Geschichte der Samenverbreitung bei Blütenpflanzen alles andere als statisch war. Die frühesten Angiospermen wurden höchstwahrscheinlich entweder durch Tiere oder durch Selbstverbreitung verbreitet, doch ihre Nachkommen wechselten im Laufe von Millionen von Jahren wiederholt die Verbreitungsart. Die Verbreitung durch Wasser war selten und erwies sich als besonders instabil, da sie oft anderen Verbreitungsarten wich.

Eine bedeutende Veränderung begann vor etwa 105 Millionen Jahren, als die Ausbreitung durch Tiere zunahm und vor etwa 85 Millionen Jahren sprunghaft anstieg – etwa zur gleichen Zeit, als Blütenpflanzen viele terrestrische Ökosysteme umgestalteten. Dieser Wandel war mit frühen Temperaturveränderungen verknüpft, jedoch nicht auf einfache Weise. Zunächst ging ein wärmeres Klima mit einer stärkeren Umstellung der Tierausbreitung auf diese Methode einher. Diese Übergänge setzten sich jedoch auch bei sinkenden globalen Temperaturen fort, was darauf hindeutet, dass andere Faktoren, wie die Veränderung von Wäldern und die Zunahme fruchtfressender Vögel und Säugetiere, ebenfalls eine entscheidende Rolle gespielt haben könnten.

Überraschenderweise bestätigte die Studie nicht die langjährige Annahme, dass die Verbreitung durch Tiere die Diversifizierung von Blütenpflanzen beschleunigte. Die Verbreitungsart mag zwar in bestimmten Pflanzengruppen weiterhin eine Rolle spielen, scheint aber kein alleiniger Motor der Artenbildung bei allen Angiospermen zu sein.

Die globalen Muster traten deutlicher hervor. Tierische Ausbreitung war in warmen tropischen Regionen, insbesondere in Südamerika und im tropischen Asien, am häufigsten. Selbstausbreitung nahm in Richtung kälterer, höherer Breitengrade zu. Die Windausbreitung erreichte ihren Höhepunkt in mittleren Breitengraden und war stärker mit den Niederschlägen als mit der Windgeschwindigkeit selbst verknüpft. Regionen, die seit dem letzten glazialen Maximum größere Klimaveränderungen erlebt hatten, wiesen tendenziell auch mehr Arten auf, die sowohl durch Tiere als auch durch Wind verbreitet wurden.

Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Samenverbreitung nicht durch eine einzige universelle Regel, sondern durch eine lange Evolutionsgeschichte, das heutige Klima und vergangene Klimaveränderungen geprägt ist. Es geht nicht einfach darum, dass eine Strategie besser als die andere ist, sondern vielmehr darum, wie Pflanzen auf sich verändernde Wälder, wechselnde Klimazonen und die Tiere, Winde und Gewässer in ihrer Umgebung reagieren. Eine Pflanze mag zwar an einem Ort verwurzelt sein, doch ihre Zukunft hängt davon ab, wohin ihre Samen gelangen und wie sie dorthin gelangen.

DER ARTIKEL::

Jin L, Li M, Wang Z, et al.. 2026 Evolutionsgeschichte und globale Verbreitung der Samenverbreitungsmechanismen bei Angiospermen. New Phytologist 250: 1217-1230. https://doi.org/10.1111/nph.70967

Spanische und portugiesische Übersetzung von Erika Alejandra Chaves-Diaz

Titelbild: Calotropis gigantea by Dinesk Valke (Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0).