Einige Pflanzen haben sich Fleischfressern zugewandt, um Stickstoff und andere Nährstoffe zu erhalten. Während Botaniker untersucht haben, wie Pflanzen ihre Beute fangen, um diese Nährstoffe zu erhalten, war es viele Jahre lang ein Rätsel, zu wissen, was die Pflanzen mit ihnen machen, wenn sie sie haben. Sebastià Capó-Bauçà und Kollegen haben genau hingeschaut wie sich der Beutefang auf die Grenzen der Photosynthese für die Pflanzen auswirkt.
„Die Auswirkungen von Fleischfressern in Pflanzen, zum Beispiel auf die Photosynthese, haben viel weniger Aufmerksamkeit erhalten als die Mechanismen, mit denen die verschiedenen Fallenformen ihre Beute fangen. N aus der Beute erhöht die Produktion von Chlorophyll und Rubisco und verbessert so die photosynthetische Assimilation – dies wurde bei fleischfressenden Pflanzen gut dokumentiert. Aber wir tappen immer noch im Dunkeln darüber, wie sich dieses Zusammenspiel von Nährstoffaufnahme und Photosynthese in natürlichen Systemen abspielt“, sagte Chris Thorogood, Co-Autor von ein Kommentar zum Papier.
Capó-Bauçà und Kollegen studierten Nepenthes × ventrata, eine natürliche Hybride von N. alata und N. ventricosa, gefunden auf den Philippinen. Das Team wollte herausfinden, wie unterschiedliche Arten der Ernährung, wie beispielsweise Nährstoffe, die aus Fallen gewonnen werden, im Vergleich zu Nährstoffen, die durch die Wurzeln aufgenommen werden, die Photosynthese beeinflussen.
Zu diesem Zweck züchteten die Botaniker einige Kannenpflanzen und verhungerten sie dann, indem sie ihre Fallen mit Watte verstopften, um versehentliche Mahlzeiten zu vermeiden. Sie sorgten dafür, dass die Pflanzen gut mit destilliertem Wasser bewässert wurden, sodass auch die Wurzeln keine Nährstoffe aufnehmen. Sobald die Pflanzen gestresst waren, wurden sie mit vier verschiedenen Arten von Insekten, Wespen, Ameisen, Käfern oder Fliegen gefüttert. Anschließend maßen sie die Photosynthese mithilfe von Gasaustausch, Chlorophyllfluoreszenz und Immundetektion von Photosynthese-verwandten Proteinen. Eine andere Charge von Pflanzen bekam keine Insekten, aber Dünger in ihr Wasser.
Wie erwartet konnten Pflanzen, wenn sie Nährstoffe hatten, diese in ihre Blätter investieren. Das Team stellte auch fest, dass die Methode zur Gewinnung der Nährstoffe von Bedeutung war. Wurzelgedüngte Pflanzen stecken vergleichsweise mehr ihres Stickstoffs in photosynthetische Blätter, während die mit Insekten gefütterten Pflanzen vergleichsweise mehr Stickstoff in ihre Fallen lenken. Das Team fand auch heraus, dass die Bioverfügbarkeit von N in der Beute nicht immer gleich war, ein Ergebnis, das Chris Thorogood interessierte.
„Es ist bekannt, dass der N-Gehalt von pflanzenfressenden Insekten variiert, aber die Gründe für diese Variation sind nicht vollständig geklärt. Außerdem gibt es Unterschiede im Beutespektrum zwischen Nepenthes in der Natur; eine Art zieht fast ausschließlich Termiten an, andere spezialisieren sich auf Ameisen oder Fluginsekten – und einige sogar auf Säugetierkot (die Tiere koten in die Krüge, während sie sich vom Nektar ernähren). Daher war ich daran interessiert, dass diese neue Forschung Unterschiede in der N-Bioverfügbarkeit zwischen den vier verschiedenen Insektenarten identifizierte, die an die Kannen verfüttert wurden. Es unterstreicht auch, wie wichtig es ist, eine Reihe von Beutearten zu untersuchen, um diejenigen zu replizieren, die in natürlichen Systemen gefunden werden – oder noch besser, Arbeiten direkt unter Verwendung natürlicher Systeme durchzuführen.“
Das Team merkt an, dass seine Forschung eine Hypothese aus dem Jahr 1984 bestätigt hat: Karnivore Pflanzen nutzen Beute als Stickstoffquelle, um die Rubisco-Produktion anzuregen und so die Photosynthese zu fördern. Obwohl damit ein 35 Jahre altes Problem gelöst wurde, betont Thorogood, dass es in Zukunft noch viel zu erforschen im Bereich des Pflanzenkarnivorismus geben wird. „Fast jede neue Nepenthes-Art wird in Südostasien beschrieben. Wir wissen nichts über die Fangstrategien oder das Beutespektrum dieser Arten – geschweige denn über die Auswirkungen dieser Beute auf die Pflanzenphysiologie. Die Untersuchung verschiedener Arten und die Dokumentation ihrer Beute werden Pflanzenphysiologen eine reichhaltige, lebendige Artenbibliothek zur Verfügung stellen.“
„Die Bau- und Wartungskosten von Fallen variieren erheblich zwischen den Arten, ebenso wie die Art der Beute, die sie in ihren verschiedenen Lebensräumen anlocken. Wissenschaftler sollten die Auswirkungen von Beute und Nährstoffaufnahme in einer Reihe natürlicher Systeme untersuchen, um unser Verständnis der Auswirkungen von Fleischfressern auf die Photosynthese zu festigen.“
