Obwohl erwartet wird, dass die negativen Auswirkungen von Pflanzenfressern auf die Pflanzenfitness denen von oberirdischen Pflanzenfressern ähnlich sind, ist die Untersuchung der unterirdischen Pflanzenabwehr im Vergleich zur reichhaltigen Literatur zu oberirdischen Abwehrkräften begrenzt. Die aktuelle Theorie sagt voraus, dass die Konzentrationen von Abwehrchemikalien über und unter der Erde korrelieren sollten, da die evolutionären Treiber, die die Pflanzenabwehr prägen, in der gesamten Pflanze ähnlich sind. Um diese Theorie zu verifizieren, sind weitere empirische Daten erforderlich, die Wurzel- und Triebabwehrmerkmale in einzelnen Pflanzen charakterisieren. Kondensierte Tannine wurden als wichtige Abwehrchemikalien identifiziert und kommen sowohl in Blättern als auch in Wurzeln vor, was sie zu einem idealen Ziel macht, um diese Theorie zu testen.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in AoBP, Dettlaff et al. Untersuchen Sie die Beziehung zwischen Blatt- und Wurzeltanningehalt in reifer, natürlich vorkommender Espe (Populus tremuloides). Sie befassten sich mit drei Hauptforschungsfragen: (1) Korrelieren innerhalb einer einzelnen Person die Tanninspiegel in der Wurzel mit den Tanninspiegeln in den Blättern? (2) Wie verändern sich Wurzel- und Blatttannine mit der Zeit, der Standposition (Rand gegenüber dem Inneren) und dem Stammdurchmesser? (3) Ist das Verhältnis von Wurzel- zu Blatttanninen innerhalb eines einzelnen Stiels über die Zeit konstant?

Insgesamt waren die Tanninkonzentrationen in der Wurzel wesentlich niedriger als die Tanninkonzentrationen in den Blättern. An einzelnen Probenahmestellen waren die Tanninkonzentrationen in Wurzel und Blättern nicht miteinander korreliert, jedoch zeigten die Tanninkonzentrationen in Wurzel und Blättern während der Vegetationsperiode ähnliche Trends (am höchsten im Frühsommer und abnehmend bis zum Hochsommer und Herbst). Dies deutet darauf hin, dass die Faktoren, die die Blatt- und Wurzeltanninspiegel in Espen beeinflussen, unabhängig von einzelnen Stängeln sind, möglicherweise aufgrund unterschiedlicher evolutionärer Belastungen, denen die verschiedenen Gewebetypen ausgesetzt sind, oder als Reaktion auf lokalisierte (Wurzeln vs. Blätter) Stressoren. Die ähnlichen Muster bei der chemischen Abwehr im Laufe der Zeit deuten darauf hin, dass Prozesse in größerem Maßstab konsistente Auswirkungen auf Individuen innerhalb einer Population haben können, wie z. B. die relativen Investitionen in die Abwehr von Geweben im Frühjahr gegenüber dem Herbst. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass die Verwendung von Theorien, die auf der oberirdischen Verteidigung basieren, zur Vorhersage der unterirdischen Verteidigung möglicherweise kein gültiger Ansatz ist, bis weitere Studien zur Untersuchung der unterirdischen Verteidigung durchgeführt wurden.

Forscher-Highlight

Margarete Dettlaff erhielt 2014 einen BSc in Forstwissenschaften (Hons) von der University of British Columbia. Margarete arbeitet derzeit an ihrer Promotion in Ökologie unter der Leitung von James F. Cahill Jr. und Nadir Erbilgin an der University of Alberta.

Margarete ist Waldökologin und interessiert sich dafür, wie die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern die Waldstruktur und -funktion prägen. Ihre Doktorarbeit konzentriert sich darauf, wie die sekundäre chemische Abwehr in Zitterpappeln aufgrund von Stressoren, Zeit und Geographie variiert und wie sich diese Variation auf die Dynamik von Espenwäldern auswirkt. Folgen Sie Margarete und ihrer Recherche auf Twitter (@MADaboutforests).