Die meisten Menschen verbinden den globalen Klimawandel mit steigenden Temperaturen, wie beispielsweise den Hitzewellen in Europa in diesem Sommer. Doch das ist nur ein Teil der Wahrheit. Auch die Böden werden salziger – und das kann die Keimungsraten weltweit beeinträchtigen.
„Eine der wachsenden Sorgen im Zusammenhang mit dem Klimawandel, dem Erhalt der Biodiversität und der landwirtschaftlichen Produktion ist die zunehmende Bodenversalzung in vielen Regionen weltweit, verursacht durch Faktoren wie Salzwasserintrusion, steigende Grundwasserspiegel und nicht nachhaltige Wassernutzungspraktiken“, schreiben Maleki und Kollegen in ihrer Studie. Krepppapier veröffentlicht Annals of Botany.
In salzhaltigen Gebieten wie Wüsten, Küstenmarschen und Mangroven herrschen häufig hohe Temperaturen in Verbindung mit hohem Salzgehalt, was die Auswirkungen von Salz auf keimende Samen verstärken kann. Dieser Selektionsdruck hat zu vielfältigen Anpassungsstrategien geführt, die den in diesen Gebieten heimischen Pflanzenarten unterschiedliche Grade an Salztoleranz verleihen.
In ihrer Studie untersuchten Maleki und Kollegen, wie Pflanzen unter diesen extremen Umweltbedingungen ihre Samen für eine erfolgreiche Keimung anpassen. Mithilfe der verfügbaren Literatur trugen die Wissenschaftler Daten zur Samenkeimung entlang von Salzgradienten von 327 Arten aus 70 Familien weltweit zusammen. Sie extrahierten, soweit verfügbar, Daten zu Samenmasse, -form, -schale, -dicke, -breite und Embryogröße, um festzustellen, ob diese Merkmale mit der Keimungsrate zusammenhängen. Außerdem erfassten sie Daten zum Pflanzentyp (Baum, Strauch oder Kraut; einjährig oder mehrjährig) und ordneten jeder Art einen Biom-Lebensraum zu. Anschließend analysierten sie die Daten, um mögliche Zusammenhänge mit der Evolutionsgeschichte (Phylogenie) oder dem Wachstumsumfeld (ökologische Nische) zu finden.
Auf Grundlage ihrer Daten identifizierten Maleki und Kollegen drei verschiedene Keimungstypen: „hypersensitive“ Arten, die nur eine begrenzte Salztoleranz aufweisen und mit zunehmendem Salzgehalt ihre Keimfähigkeit verlieren; „salztolerante“ Arten, die in einer Vielzahl von Umgebungen mit hohem Salzgehalt keimen können; und salztolerante Arten „mit einer alternativen Reaktion“, die in der Lage sind, in Umgebungen mit schwankendem Salzgehalt zu keimen.
Bei der Untersuchung des Einflusses der Evolutionsgeschichte stellten die Wissenschaftler fest, dass sich Salztoleranz innerhalb von Pflanzenfamilien mehrfach unabhängig voneinander entwickelt hat, was ein Beispiel für konvergente Evolution darstellt. Sie weisen darauf hin, dass auch andere Forscher herausgefunden haben, dass sich Salztoleranz in vielen Abstammungslinien unabhängig voneinander und erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt hat.
„Ein Grund für dieses Muster könnte die adaptive Divergenz sein, bei der sich die Arten an lokale Bedingungen anpassen, die innerhalb ihres Verbreitungsgebiets erheblich variieren“, vermuten Maleki und Kollegen.
Die Daten bestätigten jedoch nicht andere etablierte Erkenntnisse. Laut Maleki und Kollegen ist bekannt, dass Pflanzenarten, die in salzhaltigen Böden wachsen, große Samen besitzen. Dies führte in der Literatur zu der Arbeitshypothese, dass große Samen einen Keimungsvorteil in diesen Umgebungen bieten. Ihre Daten zeigen jedoch das Gegenteil: Pflanzenarten mit größeren Samen weisen bei der Keimung eine geringere Salztoleranz auf.
Darüber hinaus fanden die Forscher keinen Zusammenhang zwischen Salztoleranz und Lebensdauer der Pflanzen (einjährig oder mehrjährig). Hinsichtlich Wuchsform (z. B. Baum, Strauch, Kraut) und Lebensraum stellten sie komplexe Unterschiede in der Salztoleranz fest, während die Evolutionsgeschichte (Phylogenie) nur einen geringen Einfluss hatte. Dies deutet darauf hin, dass sich die Salztoleranz wahrscheinlich „mehrfach unabhängig voneinander als Reaktion auf lokale Umweltbedingungen“ entwickelt hat.
Die Vorstellung, dass Salztoleranz ein „labiles“ Anpassungsmerkmal ist, das sich als Reaktion auf die Umwelt entwickeln kann, ist vielversprechend. Sie legt nahe, dass Pflanzenarten, die aufgrund des Klimawandels einer höheren Bodenversalzung ausgesetzt sind, auf diesen Umweltdruck reagieren und sich anpassen können.
LESEN SIE DEN ARTIKEL: Maleki, K., Vandelook, F., Maleki, K. und Soltani, E.(2025) Die Rolle der ökologischen Nische und der Samenmasse bei der Makroevolution der Keimungstoleranz gegenüber Salzgehalt. Annals of Botany, 137(2), S. 499–516. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf199.
WEITERLESEN: de Ocampo, M., Tam, B., Egdane, J., Tschebotarow, D., Doi, K., Yamauchi, A., Ismail, A., Henry, A. und Mitsuya, S.(2024) Blatt-Na+-Effekte und Multi-Trait-GWAS weisen auf den Salzausschluss als Schlüsselmechanismus für die Salztoleranz im reproduktiven Stadium von Reis hin. Annals of Botany, 135(5), S. 949–962. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcae227.
Liu X., Elzenga, J., Venema, J. und Tiedge, K.(2024) Gedeihen in einer salzigen Zukunft: morpho-anatomische, physiologische und molekulare Anpassungen an Salzstress bei Luzerne (Medicago Sativa L.) und andere Nutzpflanzen. Annals of Botany, 134(7), S. 1113–1130. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aob/mcae152.
Titelfoto: Atriplex portulacoides, eine salztolerante Art, die an der Küste von Northumberland, Vereinigtes Königreich, wächst (via iNaturalist) / McMillanteaghlach / CC BY-NC 4.0
