Wenn Sie ein High-Tech-Gewächshaus betreten, werden Sie oft bemerken, dass die Pflanzen in ein jenseitiges rotstichiges Licht getaucht sind. Dieses tiefrote Leuchten dient nicht der Stimmungsbeleuchtung, sondern ist Teil einer Strategie zur Steigerung der Tomatenerträge. Durch die Optimierung des Lichtspektrums mit dunkelroten LEDs können Züchter Tomatenpflanzen höher in die Höhe schießen lassen und schneller Früchte produzieren. Aber wie wirkt sich das Baden von Tomaten in tiefrotem Licht auf die fleißigen Hummeln aus, die die Gewächshauskulturen bestäuben? Das wollten Davy Meijer und Kollegen herausfinden. Sie führten ein Experiment durch, bei dem Tomatenpflanzen unter normalen Bedingungen und bei stark rotverstärktem Licht gezüchtet wurden. Dann verglichen sie wie sich die Beleuchtung auf die Blütenchemie und das Futtersuchverhalten der Bienen auswirkte. Die Ergebnisse offenbaren neue Erkenntnisse darüber, wie Bemühungen zur Optimierung des Pflanzenwachstums mit maßgeschneidertem Licht auch die ökologischen Beziehungen im Gewächshaus beeinflussen können, in diesem Fall indem sie mehr Bestäuber anlocken, wenn Pflanzen um Sonnenlicht konkurrieren.
Rot sehen für schnellere Früchte
Die Forscher mussten zunächst einige Pflanzen züchten, um zu verstehen, wie sich fernes rotes Licht auswirkt Bienenbestäubung. Sie kultivierten Tomaten unter normalen Gewächshausbedingungen und verglichen sie mit Tomaten, die besonders tiefrotem Licht ausgesetzt waren. Dieser tiefrote Boost ahmt ein konkurrenzfähiges Wachstumsumfeld nach und bringt die Pflanzen dazu, sich nach oben zu strecken Beschleunigung der Blüte und Fruchtbildung Produktion.
Pflanzen spüren die Anwesenheit von Nachbarn durch ein Eintauchen in das Wasser Rot-zu-Far-Rot-Lichtverhältnis. Blattpflanzen absorbieren rote Wellenlängen, während sie Fernrot reflektieren, sodass ein niedriges Rot-/Farrot-Verhältnis auf Konkurrenz hinweist. Tomatenpflanzen reagieren darauf, indem sie das Schattenvermeidungssyndrom auslösen – indem sie höhere Stängel wachsen lassen, um ihre Konkurrenten zu überragen, und die Fortpflanzung beschleunigen, bevor sie überschattet werden.
Die zusätzlichen dunkelroten LEDs reproduzieren dieses leichte Wettkampf-Queue. Und tatsächlich wuchsen die tiefrot gefärbten Tomaten im Experiment deutlich höher und trieben früher mehr Blüten als die normalen Pflanzen. Aus diesem Grund setzen Landwirte auf dunkelrote Gewächshausbeleuchtung: Es handelt sich um eine bewährte Strategie, um den Tomatenanbau produktiver zu machen.
Dunkelrote Tomaten auf die Probe stellen
Um zu sehen, wie sich fernrotes Licht auf Bestäuber auswirkt, holten die Forscher einige Fuzzy-Spezialisten hinzu – Hummelstöcke. Sie führten ein Experiment in einem Gewächshausraum durch, der in zwei Seiten geteilt war – eine mit normalen Tomatenpflanzen und eine mit tiefrot gewachsenen Tomaten.
Sorgfältige Kontrollen beseitigten jegliche Voreingenommenheit. Reflektierende Folien blockierten Tageslichtunterschiede zwischen den Seiten. Meijer und Kollegen haben die Blütenzahl vor der Freilassung der Bienen ausgeglichen, damit die Blütenverfügbarkeit die Ergebnisse nicht verfälscht.
Mit dem Bühnenbild konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich die verschiedenen Lichter auf die Futtersuche und das Verhalten der Bienen auswirkten. Sie beobachteten einzelne Bienen, um zu sehen, wo sie sich am liebsten aufhielten, und zählten, wie viele Blüten besucht wurden. Das Team analysierte den Pollen chemisch und Blumendüfte um ansprechende Verbindungen zu identifizieren.
Durch die sorgfältige Kontrolle von Variablen wie Tageslicht und Blütenreichtum konnten die Forscher genau bestimmen, ob tiefrotes Licht die Tomate gezielt veränderte Pflanzen auf eine Weise, die die Anziehungskraft von Bienenbestäubern veränderte und Aktivität.
Dunkelrote Blüten bergen bienenverführerische Geheimnisse
Die Hummeln schienen die dunkelroten Tomaten auf jeden Fall zu mögen. Sie bevorzugten deutlich die Nahrungssuche auf den rot beleuchteten Pflanzen im Vergleich zu den normalen Tageslichtpflanzen. Die Bienen verbrachten deutlich mehr Zeit damit, im Zickzack durch das tiefrote Laub zu wandern und besuchten mehr Blumen.
Was machte die dunkelroten Pflanzen so viel attraktiver? Chemische Analysen der Blüten ergaben einige Hinweise. In frühen Wachstumsstadien verströmten die tiefroten Tomaten reichhaltige Aromen, die einen höheren Anteil vieler Verbindungen enthielten, die Bienen attraktiv finden. Auch die Zuckerkonzentration war im dunkelroten Pollen höher.
Durch die Beschleunigung der Blüte und die Verstärkung von Blumendüften und nektarähnlichem Pollen sorgte das tiefrote Licht dafür, dass die Tomatenpflanzen ihren Bestäubern lautere und süßere Rufe zuriefen. Und die Bienen reagierten positiv auf die verstärkte Werbung.
Es ist Chemie, nicht Kosmetik, die hinter der Bienenpräferenz steckt
Aber könnten die Bienen die tiefrot getauchten Blüten einfach optisch auffälliger finden, so wie ein Mensch bestimmte farbige Blumen anderen vorzieht? Zusätzlich Experimente enthüllt Andernfalls.
Als die Bienen die Wahl zwischen normalen und dunkelrot beleuchteten Kunstblumen mit gleichem Futtergehalt hatten, zeigten sie keine Präferenz. Und den Bienen fehlt die Empfindlichkeit gegenüber den von ihnen getesteten roten/dunkelroten Lichtfarben.
Anstatt die Blumen auffälliger zu machen, übte das tiefrote Licht seinen Einfluss indirekt aus chemische Veränderungen in den Pflanzen hervorrufen. Die angereicherten Düfte und Aromen, nicht das veränderte Aussehen, fielen den Bestäubern auf.
Dieses Ergebnis zeigt, dass kommerzielle Gewächshausbeleuchtung mit dunkelrotem Licht im Einklang mit der Seh- und Sinneswelt der Bienenbestäuber funktioniert und nicht gegen diese. Der Die Chemie der Blumen verändert sich zog mehr Nahrungssuche an.
Die Grenzen dessen, was wir mit tiefrotem Licht sehen
Obwohl die Experimente positiv erscheinen, bleiben einige Fragen offen. Zunächst einmal die Das Team musste die Pflanzen ausgleichen um das Kontrolllicht mit dem Far-Red-Licht zu vergleichen. Aber wie sie schreiben, wird die Beleuchtung möglicherweise von Natur aus ungleiche Pflanzen hervorbringen.
In der aktuellen Studie wurde beispielsweise die Anzahl der Blüten vor der Freilassung von Hummeln ausgeglichen, um eine Verzerrung aufgrund der Blütenpracht zu verhindern und den Fokus auf die chemischen Blütenmerkmale zu legen. Dunkelrotes Licht erhöht die Anzahl der Blüten pro Blütenstand und kann dadurch die Blütenpracht in nicht manipulierten Baumkronen beeinträchtigen. Darüber hinaus haben wir nicht gemessen, ob tiefrotes Licht die morphologischen Eigenschaften einzelner Blüten wie Blütengröße oder Reflexionsvermögen beeinflusst. Beide Aspekte der Blütenpracht könnten auch die Präferenz der Bestäuber beeinflussen.
Meijer et al. 2023
Es liegt auf der Hand, diese nun weiterzuverfolgen Experimente mit etwas roheren Behandlungen der Tomatenpflanzen. Auf diese Weise lässt sich testen, ob dieselben Prozesse, die das Wachstum und die Blüte beschleunigen, einen Einfluss auf die Qualität der Blüten haben.
Farnrotes Licht erstrahlt für Blumen und Bienen
Trotz der Einschränkungen darüber hinaus Förderung des PflanzenwachstumsDiese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Eintauchen in eine Beleuchtung im fernen Rotspektrum auch zusätzliche Vorteile für die Bestäubung mit sich bringt. Die bienenverlockende Wirkung kann die Fruchterträge steigern, verglichen mit der alleinigen Abhängigkeit von zusätzlicher Beleuchtung für Veränderungen der Pflanzenmorphologie.
Es bedarf noch weiterer Forschung, um zu untersuchen, wie sich eine längere Exposition gegenüber dunklem Rot auf die Blütenchemie und das Bienenverhalten im Laufe der Zeit auswirkt. Bisher deuten die Ergebnisse jedoch darauf hin, dass kommerzielle dunkelrote LEDs gut mit der Bestäubung von Hummelgewächshäusern harmonieren.
Auf einer breiteren Ebene ist die Studie zeigt, wie Pflanzen Lichtsensormechanismen, die sich für den Wettbewerb entwickelt haben, können wiederum die Beziehungen zwischen mehreren Arten beeinflussen. Far-Red löste Veränderungen aus, die die Tomaten produktiver und attraktiver für ihre Bestäubungspartner machten. Das Verständnis dieser komplexen ökologischen Zusammenhänge wird von entscheidender Bedeutung sein, da die Landwirte weiterhin das Licht manipulieren, um mehr aus jedem Strahl herauszuholen.
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Meijer, D., van Doesburg, F., Jungerling, L., Weldegergis, BT, Kappers, IF, Van Oystaeyen, A., van Loon, JJA und Dicke, M. (2023) „Zusätzliches Fernrotlicht beeinflusst die Blüheigenschaften und die Interaktionen mit Bestäubern bei Tomatenpflanzen.“" Umwelt- und experimentelle Botanik, 213(105438), p. 105438. Erhältlich unter: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105438.
Titelbild: Biene auf einer Tomatenpflanze. Bild: canva.
