Grasland nimmt bis zu 40 % der Landfläche der Erde ein und repräsentiert riesige Temperatur- und Niederschlagsbereiche. Insbesondere die nordamerikanischen Great Plains umfassen beträchtliche Temperatur- und Niederschlagsgradienten. Arten, die in den Great Plains weit verbreitet sind, haben oft morphologische, physiologische und strukturelle Eigenschaften Anpassungen die es ihnen ermöglichen, auf eine abwechslungsreiche Umgebung zu reagieren. Das Verständnis dieser Merkmale kann dabei helfen, die Empfindlichkeit und Robustheit eines Ökosystems gegenüber zukünftigen Klimaveränderungen einzuschätzen.
In einem neuen Artikel, erschienen in Annals of Botany, untersuchten die Autoren Seton Bachle und Jesse B. Nippert die Beziehung zwischen Umweltvariabilität und Blattmerkmale mit dem weit verbreiteten Gras der Great Plains, Andropogon gerardii, eine Art, die über 70 % der jährlichen Biomasse in der Tallgrass-Prärie ausmacht. Die Autoren verwendeten konfokale Fluoreszenzmikroskopie, um Blätter von vier verschiedenen Standorten zu untersuchen und mikroanatomische Blattmerkmale mit Klimadaten von jedem Standort zu vergleichen. Zu den untersuchten Merkmalen gehörten unter anderem der Xylemdurchmesser, die Bündelhüllendicke, die Mesophyllfläche und die Xylemwanddicke.
Die untersuchten mikroanatomischen Merkmale zeigten große Unterschiede sowohl innerhalb als auch zwischen den Standorten, obwohl sie keine klaren Breitentrends zeigten. Der beste Prädiktor für die Variabilität war die Wechselwirkung von Temperatur und Niederschlag innerhalb einer bestimmten Vegetationsperiode. Für mehrere Merkmale im Zusammenhang mit der Kohlenstoffassimilation, wie z. B. der Mesophyllfläche, fanden die Forscher eine direkte Korrelation zur durchschnittlichen Jahrestemperatur. Keine solche Beziehung galt für Niederschlag. Messungen in Bezug auf die Wassernutzungseffizienz der Pflanzen waren nicht unabhängig voneinander, sondern kovariierten miteinander und zeigten eine höhere regionale Variabilität.
„Wenn Personen von A. gerardii Die in der gesamten Region gemessenen funktionellen Reaktionen auf Wassernutzungsstrategien zeigen ein klares Muster der Maximierung des Wassertransports oder der Wasserspeicherung“, schreiben die Autoren. „Die höhere regionale Variabilität mikroanatomischer Merkmale im Zusammenhang mit der Wassernutzung könnte Populationen begünstigen, die …“ A. gerardii um Trockenperioden zu überstehen, die andernfalls eine verringerte Kohlenstoffassimilation aufgrund von Stomataschluss, Abbau der Photosyntheseapparatur und erhöhtem Wasserstress erfordern würden, was zum Verlust der Gefäßintegrität oder zu Kavitation führen könnte.“
Insgesamt zeigen die Ergebnisse, wie die Variation der mikroanatomischen Merkmale innerhalb der Art die Variation der über Temperaturgradienten berichteten Merkmale auf Blattebene erklären kann.
