Klimawandel bedroht genetische Vielfalt der europäischen Pflanzenwelt

Der Klimawandel könnte das Überleben vieler Pflanzenarten in Europa bedrohen.

Forscher arbeiten im Winter im Folientunnel in Tübingen, Deutschland - Credit: Moises Exposito-Alonso

Luftbild des Versuchsgeländes in Madrid, Spanien - Credit: Moises Exposito-Alonso

Prof. Dr. Detlef Weigel. Foto: derphotograph.de

Moises Exposito-Alonso, Ph.D. Foto: derphotograph.de

Tübingen/Palo Alto, Kalifornien, 28. August 2019. Ein Team aus Wissenschaftlern, das von Forschern des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen koordiniert wurde, hat herausgefunden, dass nur wenige Individuen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) die notwendigen Genvarianten besitzen, um dem im Jahr 2050 in Europa herrschenden Klima trotzen zu können. Dieser Befund lässt sich sehr wahrscheinlich auch auf andere Pflanzenarten übertragen. Mit Hilfe der Ergebnisse können Forscher vorhersagen, wo eine Art am meisten von den Folgen des Klimawandels betroffen sein wird.

Ein internationales Forscherteam am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, der Universität Tübingen, der Technischen Universität Madrid und der UCLA Berkeley untersuchten hierzu Populationen der kleinen Ackerschmalwand, eine typische für Forschungszwecke in der Biologie verwendete Modellpflanze. Von über 500 geographischen Standorten in Europa zusammengetragen, haben die Forscher die Pflanzen in Spanien und Deutschland angebaut und auf ihre Anpassungsfähigkeit an Hitze und Trockenheit hin untersucht.

Die Wissenschaftler haben die aus den Feldversuchen gewonnen Daten mit Modellen zur Klimaentwicklung der kommenden Jahrzehnte kombiniert. Auf diese Weise können sie untersuchen, wie die vom Menschen verursachten Temperatur- und Niederschlagsveränderungen die genetische Vielfalt dieser Pflanzen verändern. 

Modelle sagen Rückgang der genetischen Vielfalt voraus

Die Forscher waren insbesondere daran interessiert, inwieweit die individuelle Mischung unterschiedlicher Genvarianten in einer Pflanze die Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaextremen beeinflussen. Wie sie herausfanden, werden zwar einige Pflanzen der Ackerschmalwand durchaus auch bei starker Trockenheit und Hitze überleben können. Die meisten werden aber die für 2050 prognostizierte Trockenheit auf der iberischen Halbinsel, in Frankreich, Italien und Südosteuropa nicht überstehen. Die genetische Vielfalt der wenigen überlebenden Arabidopsis-Individuen wird dann in diesen Gegenden deutlich geringer sein als heute.

„Unsere Berechnungen zeigen, dass die genetische Vielfalt von Arabidopsis bis zum Jahr 2050 schwinden wird. Es werden vor allem die Mutationen profitieren, die die Pflanzen widerstandsfähiger gegenüber den zukünftigen Klimaextremen in Süd- und Südosteuropa machen werden“, so Moises-Exposito-Alonso, Erstautor der Studie. „Erstaunt hat uns in diesem Zusammenhang, wie sehr sich die Individuen einer bestimmten Pflanzenart innerhalb des europäischen Raums unterscheiden, so dass einige unter den zukünftigen Klimabedingungen überleben werden, andere aber nicht“, so Detlef Weigel, geschäftsführender Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, wo die Studie koordiniert wurde.

Die heute in Europa heimische Pflanzenvielfalt wird es nicht mehr geben 

Angesichts sinkender Regenmengen und vor allem in den klimatischen Randzonen des Mittelmeeres und Nordeuropas steigenden Durchschnittstemperaturen besitzen viele heute in Europa heimische Pflanzen nicht die genetischen Voraussetzungen zum Überleben. Für die meisten Pflanzen fehlen zwar noch ausreichende genetische Informationen, um ihre Fitness in Zeiten des Klimawandels beurteilen zu können. Es ist allerdings dank modernster experimenteller Analyseverfahren immer häufiger möglich, auch für andere Pflanzenarten vergleichbare Aussagen zu treffen.

Die Studie wurde von der Europäischen Forschungskommission und der Max-Planck-Gesellschaft unterstützt. An der Studie haben mitgewirkt: Oliver Bossdorf, Universität Tübingen, Hernan Burbano, UCL in London, Rasmus Nielsen, UCLA Berkeley sowie ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen und der Technischen Universität Madrid.

Originalveröffentlichung: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1520-9.

 

Wissenschaftliche Kontakte:

Carnegie Institution for Science an der Universität Stanford
Moises Exposito-Alonso, Ph.D.
Tel.: +1 510 225 5173

e-Mail: mexpositoalonso(at)carnegiescience.edu

Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Prof. Dr. Detlef Weigel
Tel.: 07071 601-1410

e-Mail: detlef.weigel(at)tuebingen.mpg.de

Institut für Evolution und Ökologie an der Universität Tübingen
Prof. Dr. Oliver Bossdorf
Tel.: 07071 29-78809

e-Mail: oliver.bossdorf(at)uni-tuebingen.de

Communications:

Max Planck Campus Tübingen
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e-Mail: daniel.fleiter@tuebingen.mpg.de