Küstenpflanzen stehen an vorderster Front des Klimawandels. Sie haben nicht nur die steigenden Temperaturen und die damit verbundenen Störungen, denen andere Pflanzen ausgesetzt sind. Sie sind auch vom Anstieg des Meeresspiegels bedroht. Das sieht eine neue Studie von Tiffany Lum und Kasey Barton aus wie zwei Pflanzen aus Hawaii, Jacquemontia sandwicensis (Convolvulaceae) und Sida fallax (Malvaceae), kommen mit erhöhtem Salzgehalt zurecht.
Dr. Kasey Barton sagte, dass dies für Hawaii zwei offensichtliche Pflanzen seien, um sie auf Salztoleranz zu testen. „Wir haben diese Arten ausgewählt, weil sie zwei der häufigsten und am weitesten verbreiteten Dünenpflanzen auf Hawaii sind. Aus diesem Grund bilden sie die Grundlage der Küstendünenökosysteme und bieten Lebensraum für nistende Seevögel, einheimische Bienen und andere einheimische Pflanzen.“
Zu verstehen, wie Pflanzen auf einen erhöhten Salzgehalt reagieren, ist in Gebieten wichtig, in denen Überschwemmungen aus dem Meer häufiger werden. Auch wenn Pflanzen dasselbe Ufer bewohnen können, reagieren sie nicht auf dieselbe Weise auf Salz. Dies mag offensichtlich erscheinen. Was Lum und Barton zu ihrem Experiment hinzufügten, war die Beobachtung, dass dieselbe Pflanze reagiert je nach Lebensphase auch unterschiedlich.
Die Forschung zielte darauf ab, die beiden Pflanzen in vier ontogenetischen Stadien zu untersuchen. Samen, Sämlinge, Jungpflanzen und reife Pflanzen. Dr. Barton erklärte, dass die Pflanzen in jeder der vier Phasen alle unterschiedlich sind. „Die Ontogenese ist ein genetisch regulierter Entwicklungsweg. Daher gibt es genetische Schwellenwerte, obwohl es in der Praxis nicht immer einfach ist, diese Schwellenwerte anhand von Pflanzen zu identifizieren. Technisch gesehen sind Sämlinge Pflanzen, die noch auf Samenreserven der Mutterpflanzen angewiesen sind. Zu erkennen, wann Sämlinge zu Jungpflanzen werden, kann schwierig sein. Die Identifizierung des Übergangs von juvenilen zu reifen ontogenetischen Stadien ist einfacher, da er mit dem Beginn der Blüte zusammenfällt. Alle blühenden Pflanzen sind ausgewachsen.“
Lum und Barton setzten Pflanzen in den verschiedenen ontogenetischen Stadien in das Gewächshaus und bewässerten einige von ihnen mit Wasser mit hohem Salzgehalt. Sie konnten dann beobachten und sehen, wie die Pflanzen reagierten. Unglücklicherweise stellte Dr. Barton fest, dass jemand anderes eines der Experimente beobachtete. „Leider haben wir im Sommer weiße Fliegen im Gewächshaus bekommen, die uns befallen haben S. fallax und veranlasste uns, die Pflanzen früh zu ernten. Wir haben normalerweise nicht viele Schädlingsprobleme im Gewächshaus, daher war dies eine Überraschung, und wir konnten es nicht in den Griff bekommen.“
Dr. Barton fand auch heraus, dass ein Teil des Experiments dazu neigte, unter dem Glas zu welken, aber nicht der Pflanzenteil. „Unsere Gewächshäuser sind sehr heiß, weil sie keine guten Kühlsysteme haben, obwohl Küstenpflanzen an sehr sonnige und heiße Bedingungen angepasst sind, also waren hohe Temperaturen kein Problem für die Pflanzen, nur für uns, die in den Gewächshäusern arbeiteten.“
Als die Ergebnisse eintrafen, stellten Lum und Barton fest, dass die Küstenpflanzen auf unerwartete Weise auf Salz reagierten. Dr. Barton erklärte: „Unser wichtigster Befund ist auch einer, der uns wirklich überrascht hat, und zwar, dass diese beiden Arten tatsächlich nicht sehr tolerant gegenüber hohem Salzgehalt sind. Da sie in Dünenhabitaten wachsen, in denen es häufig zu Salzsprühnebel und Sturmfluten kommt, erwarteten wir, dass sie an den Salzgehalt angepasst sein würden. Allerdings schnitten sie bei hohem Salzgehalt sehr schlecht ab und sind daher wahrscheinlich auf häufigen Regen angewiesen, um den Salzgehalt aus dem sandigen Boden zu entfernen.“
Das könnten schlechte Nachrichten für die Naturschutzbemühungen sein, sagte Dr. Barton. „Die Widerstandsfähigkeit unserer Küstenstrände hängt von der Beständigkeit einheimischer Küstenpflanzen ab. Küstendünen und Strände sind wichtige Erholungsgebiete und kulturelle Aktivitäten, und mit dem Anstieg des Meeresspiegels erfahren die Dünenpflanzen einen höheren Salzgehalt. Wenn Pflanzen diesen erhöhten Salzgehalt nicht tolerieren können, sterben die Pflanzen ab und die Strände erodieren.“
„Diese Arten bilden die Grundlage der Küstendünenökosysteme und bieten Lebensraum für nistende Seevögel, einheimische Bienen und andere einheimische Pflanzen. Sie treten auch bei anderen, selteneren Küstenpflanzen auf, die von diesen Küstendünengemeinschaften abhängen. Wir würden ganze Ökosysteme und die Strandstabilität verlieren, wenn diese beiden Arten aufgrund des Klimawandels verschwinden würden.“
Das Ziel ist nun, mehr über die Salztoleranz von Pflanzen zu erfahren. Dt Barton sagte, das Experiment habe gezeigt, dass es keine einfache Aufgabe sei, Reaktionen zu modellieren. „Eine weitere überraschende Entdeckung aus dieser Forschung war, dass die beiden Arten, die in Form, Lebensdauer und Samengröße ähnlich sind, sehr unterschiedlich auf die Salzbehandlungen reagierten. Dies deutet darauf hin, dass es schwierig sein wird, unsere Studie auf alle anderen Arten zu verallgemeinern, die in den Lebensräumen der Küstendünen wachsen.“
„In Zukunft müssen wir ähnliche Experimente an mehr Arten durchführen, um besser zu verstehen, warum sich Arten unterscheiden, welche ontogenetischen Stadien am anfälligsten für Salzgehalt sind und wie wir diese Bedrohung bewältigen können. Wir würden gerne zusätzlich zu den Experimenten im Gewächshaus einige Feldexperimente durchführen, damit wir testen können, wie sich der Salzgehalt auf Pflanzen unter dem zusätzlichen Stress von viel Licht, hohen Temperaturen und Wind auswirkt. Das wird uns wirklich eine bessere Vorstellung davon geben, wie diese Pflanzen in Zukunft auf den Anstieg des Meeresspiegels reagieren werden.“
