Klimaextreme Hungernde Bäume verdauen sich selbst

Welche Strategien nutzen Bäume, um Klimaextreme zu überleben? Experimente aus Jena zeigen: Kiefern stoppen ihr Wachstum und verdauen sich selbst, behalten aber einige Zuckerreserven.

Experimenteller Aufbau des CO2-Hungerexpriments an den jungen Fichten.
Für ihre Untersuchung entzogen die Forscher den jungen Fichten im Labor das CO2 in der Luft. Bildrechte: MPI-BGC

In den drei Dürrejahren 2018 bis 2020 sind in deutschen Wäldern zahlreiche Bäume abgestorben, entweder, weil sie im Trockenstress verhungert sind oder weil sie sich nicht mehr verteidigen konnten gegen Borkenkäfer. Forscher wissen allerdings noch immer wenig darüber, wie Bäume eigentlich auf solche Extrembedingungen reagieren, beziehungsweise welche Strategien sie auf zellulärer Ebene wählen, um Klimaextreme möglichst lange zu überleben. Ein Team vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena hat das mit Hilfe von Experimenten an jungen Fichten untersucht. Die Ergebnisse sind jetzt im Fachjournal PNAS erschienen.

Weiteres Wachstum erscheint nicht sinnvoll

Die Wissenschaftler um Jianbei Huang und Henrik Hartmann setzten die Fichten im Labor über mehrere Wochen einem CO2-Mangel aus. Wie alle Pflanzen spalten die Bäume das CO2 eigentlich, um daraus den Kohlenstoff für ihre Strukturen und ihren Energiehaushalt zu gewinnen. Müssen die Bäume ihre Photosynthese stoppen – etwa, weil sie ihre Poren schließen müssen, um nicht auszutrocknen und dadurch aber auch nicht mehr an CO2 gelangen – so dachten Wissenschaftler bisher, dass die Pflanzen zuerst ihre Energiereserven völlig aufbrauchen, bevor sie ihr Wachstum stoppen. Huang und Hartmann wollten diese Hypothese kritisch überprüfen.

"Das macht aus Sicht der Evolution aber keinen Sinn. Bäume müssen Jahrzehnte überleben, bevor sie sich fortpflanzen können, und schnell verfügbare Reserven spielen dabei eine enorm wichtige Rolle. Warum sollte also ein Baum in Wachstum investieren, anstatt das Überleben zu sichern und vielleicht sogar noch weitere Reserven anzulegen?", fragte sich Henrik Hartmann.

Selbstverdauung statt Verbrauch der Energiespeicher

Beim Experiment zeigte sich: Wurde das CO2 in der Luft reduziert, zapften die Bäume zunächst ihre Energiespeicher an. Erreichten diese Zucker- und Kohlenhydratlager ein geringes Niveau, stabilisierten sie sich plötzlich. Dafür stoppten die Bäume ihr Wachstum. Als die Forscher nun die genetische Aktivität der Zellen untersuchten, stellten sie fest: Nach längerem Hungern produzierten Bäume eher Enzyme, die für den Aufbau der Kohlestoffreserve sorgten als Enzyme, die das Wachstum ankurbelten. Zudem wurden Enzyme hergestellt, die komplexe Fette aus den Zellen in energiereiche Kohlenhydrate umwandelten.

"Die Pflanzen scheinen lieber nicht benötigte Moleküle zu opfern und sich sozusagen selbst zu verdauen, als auf schnell verfügbare Speicherstoffe zu verzichten. Die Strategie zur Energiegewinnung und -speicherung bei gleichzeitigem Abschalten unnötigen Energieverbrauchs für das Wachstum wird also konsequent umgesetzt", sagt Hartmann.

Auch äußerlich gesunde Bäume bereits im Notfallmodus?

In nun folgenden Projekten wollen die Wissenschaftler unter anderem untersuchen: Wie lange können Bäume mit dieser Strategie Klimaextreme überleben und befinden sich auch äußerlich gesund aussehende Bäume bereits in diesem Notfallmodus der Selbstverdauung?

(ens/idw)

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1 Kommentar

part am 10.08.2021

Dieser Winter war ein sogenannter Notfallmodus, tiefe Temperaturen örtlich, viel Schnee und sehr lange und ein Frühlingsbeginn der sich weit nach hinten verschob. Walnussbäume, bestimmte Weinreben, Brombeeren und Pinien erfroren fast oder vollständig und bildeten nur eine Notbelaubung, während Maulbeerbäume und Himbeeren sowie Artischocken volle Erträge lieferten. Komisch das Ganze ??? Das wichtigste für Bäume sind aber Pilze, mit denen sie interagieren, immer mehr Fungizide in der Landwirtschaft oder die Veränderung von PH-Werten, lassen dann auch Bäume und Sträucher absterben oder die Fauna merkt einfach in diesem Jahr, hat es keinen Zweck sich auf Vermehrung zu konzentrieren, der Lebenserhalt hat Vorrang.