Für Moose ist Stickstoff für das Wachstum unerlässlich, wie für jede andere Pflanze auch. In Ökosystemen abseits von Umweltverschmutzung wie der subarktischen Tundra können sie dieses Element in Partnerschaft mit Cyanobakterien erhalten, die sie besiedeln können. Aber nicht alle Moose sind gleich. Die Stickstofffixierung kann zwischen den Moosen erheblich variieren, und warum, ist nicht klar. Also untersuchten Xin Liu und Kathrin Rousk die Merkmale von Moosen, um es herauszufinden warum einige Moose attraktiver für Cyanobakterien sind als andere. Wenn sie bakterielle Aktivität mit einer Reihe von Merkmalen in Verbindung bringen könnten, könnten sie Vorhersagen über die Stickstofffixierung in allen Arten von Moosen treffen.
Obwohl es sich definitiv um Pflanzen handelt, stellen Moose viele Ideen auf den Kopf, die Sie als Kind über Pflanzen gelernt haben. Ein wichtiges Merkmal ist, dass sie nicht vaskulär sind. Typischerweise würde man an eine Pflanze denken, die Wurzeln, einen Stängel und einige Blätter hat. Röhren von den Wurzeln würden Wasser und Nährstoffe aus dem Boden zum Rest der Pflanze transportieren. Moose haben diese Röhren nicht und haben auch einen anderen Körperbauplan. Sie haben keine Wurzeln als solche. Sie haben Rhizoide, dessen Aufgabe es ist, das Moos an einer Oberfläche zu verankern, aber diese Rhizoide bringen kein Wasser oder Nährstoffe für den Rest der Pflanze ins Innere. Stattdessen saugen die Moose diese ein wenig wie ein Schwamm auf.
Liu und Rousk wussten aus früheren Forschungen, dass Wasser hilft, die Stickstofffixierung für Moose zu erhöhen, wussten aber nicht warum. Ein Grund könnte sein, dass Wasser es Cyanobakterien ermöglicht, in die Moose einzudringen, um sie zu besiedeln. Eine andere Möglichkeit ist, dass die Cyanobakterien keine Probleme haben, Moose zu besiedeln, sondern das Wasser für ihre eigene Aktivität benötigen. Die Moose, die Wasser am besten über ihre Oberfläche transportieren, haben möglicherweise die beste Stickstofffixierung.
Es könnte andere Merkmale geben, die die bakterielle Besiedelung beeinflussen, sagen Liu und Rousk. Beispielsweise verändert die Blattform, wie Moose Bakterien schützen können. Oder vielleicht sind es die chemischen Eigenschaften der Blätter, auf die es ankommt. Könnte der pH-Wert des Wassers auf den Blättern eine Rolle spielen? Oder sind es die pflanzlichen Abwehrkräfte der Moose, die auch die Cyanobakterien hemmen, wobei manche Pflanzen freundlicher zu ihren Gästen sind als andere?
Um festzustellen, ob es Merkmale gibt, die für Cyanobakterien wichtig sind, untersuchten Lin und Rousk vier verschiedene Moosarten mit unterschiedlicher Stickstofffixierung. Dann maßen sie die Moose, um zu sehen, worauf es ankam. In ihrem Artikel schreiben Liu und Rousk: „Um dies zu erreichen, haben wir die Acetylen-Reduktionsrate als Maß für N gemessen2 Fixierungsaktivität und bewertete die Besiedelung und Häufigkeit von Cyanobakterien auf der Ebene der Sprossen und Kolonien (Gruppe von Sprossen) und verknüpfte dies mit Wasserhaushaltsmerkmalen (maximaler Wassergehalt, Wasserabsorptionsrate und Wasserverlustrate von Mooskolonien), chemischen Merkmalen (pH-Wert, Gesamtphenole). ), koloniestrukturelle Merkmale (Häufigkeit der Triebe und Höhe) und morphologische Merkmale (Trieblänge, Häufigkeit der Blätter, Blattfläche usw.) sowohl auf Trieb- als auch auf Blattebene der vier in der subarktischen Region gesammelten Moosarten.“
Die Botaniker fanden heraus, dass die Hydratationsrate des Wirtsmooses nicht der Wassergehalt ist an sich, kontrollierte Besiedelung mit Cyanobakterien. Je höher die Hydratationsrate, desto mehr Cyanobakterien könnte ein Moos beherbergen. Moose mit größeren Blättern hatten langsamere Hydratationsraten, also hatten sie eine geringere Besiedelung. Moose mit mehr Blättern hatten eine stärkere Besiedlung. Liu und Rousk argumentieren, dass Moose Menge und Größe für Blätter abwägen, sodass die Moose mit mehr Blättern auch kleinere Blätter haben, was sich auf die Hydratationsrate auswirkt.
Die chemischen Ergebnisse waren interessant. Lin und Rousk schreiben: „In unserem Experiment beeinflussten Phenole die Cyanobakterienaktivität negativ, aber nicht die Cyanobakterienbesiedlung. Dies passt zu früheren Erkenntnissen, die zeigen, dass der Phenolgehalt von Moos nicht mit der Besiedlung durch Cyanobakterien korreliert.“ Sie fanden auch heraus, dass der pH-Bereich der am stärksten besiedelten Moose im Großen und Ganzen der gleiche war wie der der am wenigsten besetzten Moose, was darauf hinweist, dass der Säuregehalt der Blätter kein signifikantes Problem war.
Die Botaniker fanden auch heraus, dass Paraphyllien von Cyanobakterien besiedelt wurden. Paraphylien sind haarartige Strukturen an Moosstielen zwischen Blättern gefunden. Liu und Rousk fanden heraus, dass Cyanobakterien etwa 20 % bis 30 % der Paraphyllia besiedeln.
Liu und Rousk schlussfolgern: „Angesichts der Tatsache, dass Moose eine wichtige N-Quelle für Ökosysteme sind, in denen sie die Bodenbedeckung dominieren, wird die Aufdeckung der Beziehung zwischen Moosmerkmalen und der Besiedlung durch Cyanobakterien letztendlich zu einer besseren Schätzung der Menge des N-Eintrags führen – in Abhängigkeit von Eigenschaften von Moosen – und kann neue Perspektiven und Informationen für das Verständnis der Beziehung zwischen Moosen und Cyanobakterien liefern.“
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Liu, X. und Rousk, K. (2021) „Die Moosmerkmale, die die Kolonisierung von Cyanobakterien bestimmen“ Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcab127
