Wie Menschen und Tiere, Auch Pflanzen stehen vor der Herausforderung des Klimawandels. Während das Klima wärmer und trockener wird, suchen Pflanzen nach Möglichkeiten, sich an diese neuen extremen Bedingungen anzupassen. A Forschung veröffentlicht in Global Change Biology von einem Team der University of Liverpool und der Syracuse University in den USA, zeigt, wie Pflanzen ihre DNA verändern, um in einer sich verändernden Umwelt zu überleben.
In den letzten 15 Jahren haben Forscher untersucht, wie verschiedene Pflanzenarten in einem Grasland in der Nähe von Buxton, Großbritannien, auf extreme Wetterereignisse reagieren, wie zum Beispiel intensive Dürren y starker Regen. Die Ergebnisse waren überraschend: Diese veränderten Bedingungen haben genetische Veränderungen in den Pflanzen hervorgerufen, ein Phänomen, das Wissenschaftler als „evolutionäre Rettung«.
Dr. Raj Whitlock, Professor für Ökologie am Institut für Integrative Biologie der Universität Liverpool, betonte die Tatsache, dass Pflanzen Veränderungen in ihrem genetische Vielfalt Angesichts der Tatsache, dass Pflanzen üblicherweise viel länger brauchen, um sich an Klimaschwankungen anzupassen, ist dies eine erstaunliche Entdeckung in einem so kurzen Zeitraum. Dies könnte die Fähigkeit der untersuchten Arten erklären, unter anspruchsvollen Umweltbedingungen zu gedeihen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu verstehen, wie sich Pflanzen an den Klimawandel anpassen.
Die Forschung wurde durchgeführt in der Buxton-Labor für Auswirkungen des Klimawandels (BCCIL), wo seit 1993 das Klima experimentell manipuliert wird, um zu beobachten, wie Pflanzen auf solche Veränderungen reagieren.
Trotz der faszinierenden Erkenntnisse Der Klimawandel bleibt eine gewaltige Herausforderung für die meisten Pflanzenarten der Welt. Sie alle müssen sich an ein Klima anpassen, das sich ständig verändert. Angesichts steigender Temperaturen, Salzgehalt, anhaltender Dürreperioden und anderer Belastungen nutzen Pflanzen eine Vielzahl von Mechanismen, um ihr Überleben zu sichern. Dies lässt sich auch in den besonders anfälligen Ökosystemen des Mittelmeerraums beobachten.
Zu den Mechanismen, die Pflanzen zur Anpassung nutzen, gehören Veränderungen in ihrem Wachstum und Stoffwechsel, die Regulierung von Stomata, die Poren, die den Austausch von Gasen und Wasser ermöglichen, und Veränderungen in der Expression von Genen, die schützende und antioxidative Proteine kodieren. Jeder dieser Mechanismen wirkt sich spezifisch auf die Vitalfunktionen der Pflanzen aus und ist entscheidend für ihr Überleben unter widrigen Bedingungen.
Kürzlich wurden folgende Punkte identifiziert: Zyklische Freiheitsgrade (CDFs), eine Gruppe essentieller Transkriptionsfaktoren, die die Reaktionen von Pflanzen auf verschiedene abiotische Stressbedingungen regulieren. Diese Faktoren modulieren grundlegende Aspekte wie Blütezeit und Wurzelwachstum sowie die Toleranz gegenüber verschiedenen Arten von Umweltstress. Neuere Forschungsergebnisse lassen darauf schließen, dass die Funktionen der CDFs auch bei anderen Arten erhalten bleiben, darunter auch bei Nutzpflanzen von landwirtschaftlichem Interesse. Dies ist wichtig für das Verständnis der Anpassung der Pflanzen an den Klimawandel.
Anpassung an Umweltstress
Pflanzen sind einer Reihe von Umweltbelastungen ausgesetzt, deren Häufigkeit und Intensität aufgrund des Klimawandels zugenommen haben. Der Dürreist beispielsweise einer der Faktoren, die das Pflanzenwachstum am stärksten beeinflussen. Bei starker Dürre müssen Pflanzen ihre Stomata schließen, um den Wasserverlust zu verringern, was wiederum ihre Fähigkeit zur Photosynthese einschränkt.
Bei hohen Temperaturen kann das Schließen der Stomata jedoch schädlich sein. Eine aktuelle Studie hat einen molekularen Mechanismus identifiziert, der das Öffnen und Schließen der Stomata steuert und Pflanzen dabei hilft, Transpiration und Wasserspeicherung im Gleichgewicht zu halten. Dieses Signalsystem ist für Pflanzen, die extremen Bedingungen ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung und ermöglicht ihnen, schnell und effizient auf Veränderungen in ihrer Umgebung zu reagieren. Um mehr darüber zu erfahren, wie Pflanzen unter rauen Bedingungen überleben, können Sie unseren Artikel über das Überleben der Pflanzen in der Wüste.
Wenn Pflanzen Stress ausgesetzt sind, epigenetisches Gedächtnis ermöglicht es ihnen, sich an diese Bedingungen zu erinnern und in Zukunft effektiver zu reagieren. Dieses Gedächtnis kann an die Nachkommen weitergegeben werden und erhöht so die Überlebenschancen in einer sich verändernden Umgebung. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass sich Bäume an vergangene Hitze- oder Dürreperioden erinnern können, was ihre Fähigkeit beeinflusst, mit neuen Stressperioden umzugehen.
Pflanzen nutzen mehrere biochemische und physiologische Mechanismen um ihr Wachstum aufrechtzuerhalten und ihre Zellintegrität vor ungünstigen Bedingungen zu schützen. Diese Mechanismen werden normalerweise durch einen umfangreichen Satz von Stressreaktionsgenen und komplexen Netzwerken von Transkriptionsfaktoren organisiert. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Konzentration von Pflanzenhormonen wie Abscisinsäure und Salicylsäure für die Regulierung dieser Anpassungsreaktionen von entscheidender Bedeutung ist und es Pflanzen ermöglicht, in Echtzeit auf Umweltveränderungen zu reagieren, die sie betreffen.
Das Verständnis der Anpassung von Pflanzen an den Klimawandel ist auch für die Entwicklung von Strategien zur Sicherung ihres langfristigen Überlebens und zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktion von entscheidender Bedeutung. Neue Pflanzensorten müssen widerstandsfähiger gegenüber extremen Wetterbedingungen sein, um die Ernährungssicherheit der Zukunft zu gewährleisten, wie im Artikel über Konservierende Landwirtschaft als Maßnahme gegen den Klimawandel.
Allerdings erfolgt die Anpassung der Pflanzen nicht isoliert. Er Klimawandel Es wirkt sich auf die Ökosysteme als Ganzes aus, was wiederum Auswirkungen auf die Artenvielfalt und Widerstandsfähigkeit hat. Daher ist es zwingend erforderlich, die kombinierten Auswirkungen des Klimawandels und der menschlichen Aktivitäten auf die Artenvielfalt und die Fähigkeit der Pflanzen, sich an diese neuen Herausforderungen anzupassen, zu berücksichtigen.
Pflanzen verfügen über eine bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit, doch schnelle Klimaänderungen und andere Faktoren stellen eine ständige Bedrohung dar. Es ist wichtig, weiterhin zu erforschen und zu verstehen, wie Pflanzen auf diese Veränderungen reagieren und wie wir ihnen helfen können, sich anzupassen, nicht nur für ihr Überleben, sondern auch für das Wohlergehen unseres Planeten.
