Ein Samen ist ein kleines Paket, mit dem eine Pflanze neues Leben beginnt. Im Inneren hat es alles, was es braucht, um an einem neuen Ort zu gedeihen. Dieser Schatzspeicher ist auch eine schmackhafte Mahlzeit für manche Tiere, die die Pflanze schützen muss. Eric LoPresti und Kollegen untersuchten, wie einige Samen ihren Inhalt mit Klebrigkeit verteidigen. Im nassen Zustand kann ein klebriger Samen an bestimmten Gegenständen wie Felsen oder dem Boden haften bleiben, und wenn seine Beschichtung zu trocknen beginnt, verankert er sich selbst, um zu verhindern, dass er gestohlen wird. Aber vielerorts wird es immer heißer und trockener. In einem im Journal of Ecology veröffentlichten Artikel fragen LoPresti und Kollegen Was passiert mit diesen Verteidigungsanlagen, wenn die Welt wärmer wird?
Es ist hart, ein Same zu sein. Als kleine, lebende Organismen ohne die Fähigkeit, sich selbst fortzubewegen, müssen Samen in der Lage sein, rauen Wetterbedingungen standzuhalten, Bewegungen durch Wind oder Tiere zu widerstehen und sich selbst vor dem Verzehr zu schützen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Samen das Erwachsenenalter erreicht, ist gering, manchmal sogar eins zu einer Million. Angesichts ständig drohender Bedrohungen haben Pflanzen eine Vielzahl von Taktiken und Abwehrmechanismen entwickelt, um ihre Samen in die Welt zu tragen und ihnen die besten Erfolgschancen zu geben.
Die meisten Pflanzen versuchen zu vermeiden, ihre Samen in der Nähe zu halten, damit die natürlichen Feinde, die die Mutterpflanze befallen, so weit wie möglich vom Samen entfernt sind. Da Pflanzen sich physisch nicht alleine bewegen können, nutzen sie die Natur um sie herum, um ihre Samen zu verbreiten und zu schützen. Leichte Samen können vom Wind getragen werden. Harte Außenschalen können Samen vor dem Verzehr schützen. In Früchte eingebettete Samen können durch tierischen Verzehr verschleppt und an anderer Stelle abgelagert werden. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler wie LoPresti und Kollegen damit begonnen, einen wenig untersuchten und ungewöhnlichen Mechanismus des Überlebens von Samen zu untersuchen, der in zahlreichen Pflanzen wie Chia, Basilikum, Salbei und Rosmarin zu finden ist: Klebrigkeit.
In bestimmten Landschaften wie Wüsten sind Samen warmen, trockenen Temperaturen und Angriffen von samenfressenden Organismen, den sogenannten Granivores, ausgesetzt. Ohne viele Versteckmöglichkeiten haben einige Samen eine „klebrige“ äußere Beschichtung entwickelt, um zu verhindern, dass sie weggenommen und gegessen werden. Wenn die Beschichtung nass wird und dann trocknet, bewirkt sie, dass das Saatgut fest an Oberflächen haftet, genau wie Klebstoff. Da der Kleber trocknet, ist es fast unmöglich, ihn wieder zu befeuchten. Sobald der Samen also feststeckt, steckt er für immer fest. Dieser klebrige Klebstoff, den Forscher als „Schleim“ bezeichnen, hilft nicht nur den Samen, ihren Boden zu erhalten, sondern hält auch Granivore wie Ernteameisen davon ab, sie zu entfernen und zu fressen.
Ernteameisen, einer der Hauptfeinde von Samen in Wüstengebieten, lösen mit ihren Kiefern die Samen an der Oberfläche und schleppen sie zum Verzehr zurück in ihr Nest. Ernteameisen hacken den Kleber Stück für Stück ab, um einen Samen zu entfernen. Je stärker der Kleber eines Samens ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass eine Ameise ihn entfernt, da die Mühe die Belohnung zu überwiegen beginnt. Viele Faktoren können beeinflussen, wie gut ein Klebstoff an seiner Oberfläche haftet, insbesondere Hitze und Feuchtigkeit.
In einer Welt, die wärmer und trockener wird, versuchten LoPresti und Kollegen besser zu verstehen, wie erhöhte Temperaturen und Trocknungsgeschwindigkeiten das Überleben eines klebrigen Samens gegen Ernteameisen beeinflussen. Im Labor benetzten die Botaniker Samen von zehn verschiedenen Pflanzenarten und trockneten sie bei unterschiedlichen Temperaturen und Geschwindigkeiten. Anschließend testeten sie die Stärke des Schleims gegen das Ablösen von einer Oberfläche und die Wahrscheinlichkeit, dass er von Ernteameisen auf dem Feld entfernt wird.
Die Studie ergab, dass mit steigenden Temperaturen die zum Lösen der Samen erforderliche Kraft abnahm. Obwohl die Reaktionen zwischen den zehn Samenarten variierten, erforderten die bei den höchsten Temperaturen getrockneten Samen im Durchschnitt nur etwa 30 % Kraft, um entfernt zu werden, verglichen mit denen, die bei Raumtemperatur getrocknet wurden. Die Studie ergab ähnliche Ergebnisse bei den Trocknungsgeschwindigkeiten. Die Samen mit Schleim, die schneller trockneten, wurden leichter entfernt als die, die normal trockneten. Als Forscher diese Samen einem Test gegen Ernteameisen unterzogen, war es nicht überraschend, dass die Samen, die einer beschleunigten Trocknung unterzogen wurden, mit größerer Wahrscheinlichkeit von Ernteameisen aufgenommen wurden.
Mit zunehmender Temperatur und Trocknungsgeschwindigkeit stellte sich heraus, dass die Samen sich nicht ausreichend mit der Oberfläche verbinden konnten, um die Ameisen davon abzuhalten, sie wegzustemmen, was zu einer allgemeinen Abnahme des Überlebens der Samen führte. LoPresti und Kollegen erwähnen auch, dass die Zusammensetzung des Schleims selbst ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung einer Ameise sein kann, einen Entfernungsversuch zu unternehmen, was darauf hindeutet, dass der Schleim eine noch größere Rolle bei der Samenabwehr spielt, als derzeit bekannt ist.
Obwohl diese Studie nur ein Teil des „klebrigen Samen“-Puzzles untersucht, unterstreicht sie die Bedeutung der Anpassungsfähigkeit in einer sich verändernden Welt. Da viele Regionen heißer und trockener werden, müssen klebrige Samen möglicherweise stärkere Schleimanhaftungen entwickeln, um gegen Granivore-Angriffe zu überleben.
Diese Studie ist nur der Anfang. LoPresti und sein Team planen, andere Faktoren zu untersuchen, wie die chemische Zusammensetzung des Samenschleims und die Oberfläche und das Volumen der Samen, die die Schleimstärke und die Wahrscheinlichkeit der Entfernung durch Granivore beeinflussen können, in der Hoffnung, die Zukunft dieser unglaublichen besser zu verstehen kleine, klebrige Samen.
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LoPresti, EF, Stessman, ME, Warren, SE und Toll, K. (2022) „Trocknungsbedingungen verändern die Abwehrfunktion von Samenschleim gegen Granivore" Das Journal of Ecology. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1111/1365-2745.14044.
Gina Errico ist Masterstudentin an der Oklahoma State University und untersucht die Auswirkungen von Pilzausbreitung von Kaffeeplantagen auf Baumsetzlinge in nahe gelegenen Wäldern. Gina interessiert sich für die Schnittstelle zwischen menschlichem Handeln und Ökosystemfunktionen und verbringt ihre Tage als Forscherin und Nächte als Wissenschaftskommunikatorin, um die Lücke im ökologischen Wissen in der Gesellschaft zu schließen. Sie plant, nach ihrem Abschluss eine Karriere in der Wissenschaftskommunikation zu verfolgen, aber im Moment schreibt sie ihre Abschlussarbeit, arbeitet an Initiativen zur Wissenschaftskommunikation oder pflegt ihre Zimmerpflanzen.
