Herbarien enthalten Pflanzenproben aus aller Welt, die Wissenschaftler seit Jahrhunderten sammeln. Diese Exemplare erzählen die Geschichte der Pflanzenevolution, geben aber auch Einblicke in die Zukunft der Pflanzenwelt.

Kurz und aktuellen Studie, veröffentlicht in New Phytologisthaben Wissenschaftler gezeigt, dass sich anhand von Herbarbelegen das Wachstum von Gehölzen zerstörungsfrei und virtuell messen lässt – und dass die Ergebnisse mit historischen Wetterdaten korreliert werden können, um die zukünftige Reaktion von Pflanzen auf den Klimawandel besser vorhersagen zu können.

„Indem wir [Exemplare] zur Erstellung von Wachstumsprognosen verwenden, können wir Erkenntnisse darüber gewinnen, welche Pflanzenarten am anfälligsten für Klimaveränderungen sind“, sagt Natalie Iwanycki Ahlstrand, leitende Projektforscherin und Assistenzprofessorin am Naturhistorischen Museum Dänemarks der Universität Kopenhagen. „So können wir sicherstellen, dass unsere Ressourcen dort eingesetzt werden, wo sie am dringendsten benötigt werden.“

Angesichts der weltweit steigenden Temperaturen beschäftigt Wissenschaftler die Frage, wie das Wachstum arktischer Gehölze, wie zum Beispiel Weiden, auf Temperatur- und Niederschlagsänderungen reagiert. Für diese Wachstumsstudien müssen Forscher die Pflanze üblicherweise zerschneiden, um die Jahresringe im Stamm zu erreichen und zu vermessen. Diese Methode ist zwar präzise, aber destruktiv und nur dann sinnvoll, wenn Wissenschaftler durch Feldstudien direkten Zugang zu den untersuchten Pflanzen haben.

Blatt aus einem Herbarium mit markiertem Wachstumsmaß. Bild: Ahlstrand et al. 2025. CC-BY

Ahlstrand und ihre Kollegen konnten jedoch anhand ausschließlich digitaler Proben aus arktischen Regionen Grönlands das Zuwachswachstum der Stämme von vier verschiedenen Baumarten messen. Salix, oder Weidenarten, und beurteilen Sie, wie sich die Wachstumsmuster dieser Sträucher im Laufe der Zeit verändern.

Ahlstrand und ihr Team maßen 482 Salix Herbarbelege von: S. arctica, S. glauca, S. herbacea, und S. arctophila, Die Forscher wählten diese Gruppe aus, da sie in arktischen Regionen weit verbreitet ist und sich ihr Wachstum in digitalen Herbarbelegen leicht messen lässt. Obwohl die Anzahl der Exemplare je nach Art variierte, stellte das Team fest, dass ein einzelnes Exemplar zwischen einem und neun Jahren gewachsen war.

Mithilfe digitaler Messinstrumente stellten sie fest, dass es zwar Unterschiede im Wachstumsmuster der Arten gab, in historisch wärmeren Jahren und in den Jahren nach den 1950er Jahren jedoch signifikante Unterschiede in der Stammlänge bei allen vier Arten auftraten. Höhere Sommertemperaturen wirkten sich negativ auf alle Arten aus, mit Ausnahme einer. S. glauca. Ahlstrand stellt fest, dass dies mit Feldbeobachtungen übereinstimmt von S. glauca wird mit dem Grün der Arktis immer häufiger.

Ein Exemplar von Salix glauca, auf ein weißes Blatt gepresst.
Salix glauca Herbariumblatt bereitgestellt von Ahlstrand et al.

„Es ist spannend zu sehen, dass diese leichter zugängliche und zerstörungsfreie Methode mit Klimadaten korreliert“, sagte Ahlstrand. „Ich hoffe, diese Forschung ausweiten zu können, indem ich mehr arktische Arten in verschiedenen Regionen untersuche, damit wir diese Wachstumsänderungen mit einer zerstörungsfreien Messmethode besser verstehen können.“

Diese Machbarkeitsstudie zeigt, dass eine solche Erweiterung realisierbar sein sollte. Wenn Wissenschaftler digitalisierte Herbarbelege verwenden, wie es in diesem Weidenexperiment der Fall war, steht ihnen die ganze Welt für Studien zur Verfügung. Forscher können Online-Herbariumsressourcen nutzen, um die Wachstumsrate einer Pflanze zu messen. Diese Daten lassen sich dann mit historischen Wetterdaten vergleichen und liefern neue Erkenntnisse darüber, wie verschiedene Pflanzenarten reagieren. Die Ergebnisse können anschließend verwendet werden, um Vorhersagen über das zukünftige Verhalten dieser Pflanzen zu treffen.

Besonders wichtig ist, dass diese Methode zerstörungsfrei ist und eine historische Chronologie der Reaktionen ermöglicht. Die Methode eignet sich besonders für die Untersuchung arktischer Gehölzarten, da diese langsam wachsen und ein einzelnes Herbarexemplar mehrere Wachstumsjahre umfasst. Messungen können entlang des Stängels des Exemplars durchgeführt werden, entweder persönlich im Herbarium oder über eine digitale Online-Bibliothek. Mit dem Ausbau der digitalen Sammlungen in Herbarien werden diese zerstörungsfreien Messungen immer leichter zugänglich und leistungsfähiger, um die Geschichte des Pflanzenwachstums besser zu verstehen.

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Ahlstrand, NI, Panchen, ZA, Bjorkman, AD und Speed, JDM (2025) „Herbarexemplare enthüllen Treiber des arktischen Strauchwachstums“, New Phytologist. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1111/nph.70285

Titelbild: Salix arctica in Kanada. Foto von treeological / iNaturalist.