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Karnivoren

Neuer Fall von pflanzlicher Fleischfresserei

Klebrige Blütenstängel: Wie bringt dieses rabiate Gewächs Beutefang und Bestäubung unter einen Hut? (Bild: Danilo Lima)

Neuzugang in der Gemeinde der fleischfressenden Pflanzen: Forscher berichten über einen bisher unentdeckten Fall von Karnivorie bei einem nordamerikanischen Sumpfgewächs: Triantha occidentalis bezieht mehr als die Hälfte ihres Stickstoffs aus gefangenen Insekten, zeigen die Untersuchungen. Das Besondere ist dabei: Die Pflanze muss den Beutefang und die Bestäubung unter einen Hut bringen, denn sie fängt und verdaut Insekten mit ihren klebrigen Blütenstängeln.

In der Regel sind Pflanzen die Opfer – doch einige skurrile Gewächse haben den Spieß umgedreht: Mit raffinierten Fallensystemen machen die etwa 600 Vertreter der Karnivoren Jagd auf Insekten. Dadurch haben sie Wachstumsvorteile an Standorten, wo der Boden nur wenig Nährstoffe bietet, denn die Beutetiere wirken auf sie wie „Düngertabletten“. Um Insekten zu fangen, haben diese rabiaten Gewächse unterschiedliche Strategien entwickelt: Einige stellen Fallgruben auf, andere schnappen nach ihrer Beute und die dritte Gruppe fängt Insekten durch klebrige Strukturen. Bei den Fangorganen handelt es sich dabei in der Regel um spezielle Blattstrukturen. Nach einem Jagderfolg verleiben sich die Karnivoren die Nährstoffe ihrer Opfer ein, indem sie diese durch Verdauungsflüssigkeiten zersetzen oder diese Aufgabe von symbiotischen Mikroben erledigen lassen.

Gelegentlich entdecken Forscher auch neue Karnivoren – meist handelt es sich dabei allerdings um Arten aus bereits bekannten Familien wie etwa den Sonnentaugewächsen (Droseraceae). Bei der Pflanze, die Qianshi Lin von der University of British Columbia in Vancouver und seine Kollegen nun präsentieren, handelt es sich aber um die Vertreterin einer Pflanzenfamilie, von der bisher keine Karnivorie bekannt war und auch ihr Beutefang-Konzept ist besonders. Triantha occidentalis gehört zu den Simsenliliengewächsen (Tofieldiaceae), die wiederum den einkeimblättrigen Froschlöffelartigen (Alismatales) zugeordnet werden. Die weißblühende Staude ist in Feuchtgebieten im Nordwesten Nordamerikas weit verbreitet. Es war bereits bekannt, dass ihre hohen Blütenstängel von klebrigen Haaren bedeckt sind. Doch solche Merkmale können auch etwa dem Schutz vor Feinden dienen.

Beute-Stickstoff auf der Spur

Ins Visier der Forscher rückte die Art erst durch Hinweise aus einer genetischen Untersuchung von verschiedenen Vertretern der Froschlöffelartigen – einschließlich T. occidentalis. Dabei zeigte sich, dass dieser Spezies eine spezielle Erbanlage fehlt, die typischerweise fleischfressende Pflanzen im Lauf ihrer Evolution verloren haben. Dieser Spur gingen die Wissenschaftler anschließend durch eine systematische Untersuchung nach. Zunächst konnten sie zeigen, dass an den klebrigen Haaren der Blütenstängel der Pflanze tatsächlich kleine Mücken hängenbleiben. Doch verleibt sich die Pflanze deren Nährstoffe auch tatsächlich ein?

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Dieser Frage gingen die Forscher durch eine experimentelle Fütterung der Pflanzen mit speziellen Fruchtfliegen nach. Bei einem Teil des Stickstoffs in diesen Insekten handelte es sich um ein spezielles stabiles Isotop, das sich leicht nachweisen lässt. Nach den Fütterungen konnten die Wissenschaftler den Weg des Stickstoffisotops somit in den Versuchspflanzen verfolgen. Die Ergebnisse verglichen sie dann mit den Werten bei einer bekanntermaßen fleischfressenden Pflanze sowie bei einem „normalen“ Gewächs, die im gleichen Lebensraum wie T. occidentalis vorkommen.

Durch die Untersuchungsdaten und Berechnungen bestätigte sich: Der Stickstoff aus den Beutetieren wird von der Pflanze tatsächlich aufgenommen und verlagert. Unterm Strich bezieht T. occidentalis über die Hälfte seiner Stickstoffversorgung aus dem Insektenfang – ähnlich wie es von anderen Karnivoren bekannt ist, sagen die Wissenschaftler. Es handelt sich somit um die erste bekannte Fleischfresserin aus der Gruppe der Froschlöffelartigen und auch den erst vierten Fall einer Karnivore aus der Gruppe der einkeimblättrigen Pflanzen (Monokotyledonen). Durch weitere Untersuchungen konnten die Wissenschaftler zudem nachweisen, dass T. occidentalis zu den Vertretern gehört, die ihre Beute direkt verdauen und dazu nicht Mikroben als Helferlein nutzen: Die Pflanze produziert ein Enzym namens Phosphatase, das die Nährstoffe in ihrer Beute abbauen kann, zeigten die Analysen.

Bestäuber werden verschont

„Besonders interessant ist an dieser Pflanze ist auch, dass sie ihre Beute in der Nähe ihrer von Insekten bestäubten Blüten einfängt“, sagt Lin. „Damit scheint ein Konflikt zwischen Fleischfresserei und Bestäubung vorzuliegen, da die Insekten, die der Fortpflanzung dienen, nicht getötet werden sollten“. Doch offenbar unterscheidet die Pflanze zwischen Opfern und Helfern: „Weil ihre Drüsenhaare nicht sehr klebrig sind und dadurch nur Mücken und andere Winzlinge einfangen können, glauben wir, dass größere und stärkere Insekten wie Bienen oder Schmetterlinge, die als ihre Bestäuber fungieren, nicht gefangen werden“, sagt Co-Autor Tom Givnish von der University of Wisconsin–Madison.

Die Forscher vermuten, dass es neben T. occidentalis noch andere fleischfressende Vertreter der Gattung Triantha gibt, denn es sind weitere Arten mit klebrigen Stängeln bekannt. Auch diese Spezies wollen sie deshalb nun genauer untersuchen. Ihnen zufolge zeigt die Studie darüber hinaus ein generelles Potenzial auf: Die Tatsache, dass die Lebensweise von T. occidentalis so lange unbemerkt geblieben ist, lässt vermuten, dass noch mehr Fälle von pflanzlicher Fleischfresserei auf ihre Entdeckung warten, so die Wissenschaftler.

Quelle: University of Wisconsin–Madison, Fachartikel: PNAS, doi: 10.1073/pnas.2022724118

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