Afrikanische Pflanze geht in Sachen Bestäubung auf Nummer sicher

Auch in der Pflanzenwelt werden manchmal „Versicherungen“ abgeschlossen, d. h. es werden Vorkehrungen gegen bestimmte Risiken getroffen. Zu solchen Risiken gehört beispielsweise das Ausbleiben der Bestäubung, wodurch die Pflanze keine Samen bilden kann. Um dies zu verhindern, ist bei einer Pflanze in Afrika ein ausgeklügeltes System verwirklicht, das im Notfall trotz ausbleibender Fremdbestäubung den Bestand der Art sichert.

Zum Erhalt der Vitalität einer Pflanzenart ist Fremdbestäubung, also die Übertragung von Pollen von einem Individuum zum anderen wichtig. Für die Fremdbestäubung sind Pflanzen auf Transporteure angewiesen, die den Pollen einer Pflanze auf die Narbe einer anderen Pflanze derselben Art übertragen: Meist sind das Tiere (in der Regel Insekten), oft der Wind oder manchmal auch Wasser. Bei Tierbestäubung ergeben sich oft Engpässe, z. B. wenn die Bestäuber selten sind oder etwa bei anhaltend schlechtem Wetter nicht zur Verfügung stehen. Manche Arten sind in der Lage, gegen Ende der Blühzeit auf Selbstbestäubung umzuschalten, was eine Art Versicherung im Notfall ist. Selbstbestäubung ist zwar nur zweite Wahl, aber immer noch besser als gar keine Bestäubung.

Jonathan Kissling von den Universitäten Neuenburg und Lausanne und Spencer Barrett von der University of Toronto untersuchten den ungewöhnlichen Bestäubungsmechanismus der Art Sebaea aurea aus der Familie der Enziangewächse (Gentianaceae), die im Südwesten Afrikas vorkommt (Kissling & Barrett 2013). Dabei konnten sie feststellen, dass die kleine krautige Pflanze ein erstaunliches Notfallsystem eingebaut hat. Sie untersuchten fünf dichte Bestände von je 1000 Individuen. Dabei entdeckten sie eine anatomische Besonderheit: Die Pflanze verfügt über zwei Typen von Narben, die prinzipiell beide bestäubt werden können. Eine Gruppe von Narben befindet sich wie üblich am Ende des Griffels (siehe Abb. 1 links), die zweite – ganz ungewöhnlich – in dessen Mitte (Abb. 1 unterer Pfeil). Zu Beginn der Blütezeit sind nur die oberen Narben empfängnisbereit, d. h. in der Lage, Pollen aufzunehmen und auskeimen zu lassen. Die Reifung der unteren Narben erfolgt einige Tage später.

Abb. 1: Blüte von Sebaea aurea; links Detailaufnahme von Griffeln und Staubgefäßen. Die Pfeile zeigen auf die obere und untere Narbengruppe. Fotos: Jonathan Kissling, Universität Neuenburg, http://www2.unine.ch/unine/14_aout

Abb. 2: Elektronenmikroskopische Aufnahme des Stempels von Sebaea aurea. Foto: Jonathan Kissling.

Die Forscher untersuchten den Samenansatz bei naturbelassenen Blüten und verglichen ihn mit dem Samenansatz bei Pflanzen, bei denen die oberen Narben und/oder die Staubgefäße entfernt wurden. Es zeigte sich, dass die Entfernung der Staubgefäße keinen bedeutsamen Einfluss auf die Samenbildung hatte. Der Samenbestand entsprach dem von intakten Blüten, deren obere Narben nicht entfernt wurden. Diese Pflanzen konnten nur fremdbestäubt sein. Wurden jedoch die oberen Narben entfernt, reduzierte sich die Anzahl der Samen um mehr als die Hälfte und 60 % der entstandenen Samen waren selbstbefruchtet. Wurden außerdem auch noch die Staubgefäße entfernt, ging die Samenbildung noch weiter auf nur 30 % zurück. Außerdem beobachteten die Forscher, dass die unteren Narben deutlich größer wurden, wenn die oberen entfernt wurden, wodurch die Aufnahmefähigkeit für den Pollen verbessert wird. Solange die oberen Narben intakt waren, blieben die unteren Narben deutlich kleiner.

Die Ergebnisse zeigen, dass Sebaea aurea über ein ausgeklügeltes Backup-System verfügt. Der Ausfall des normalen Bestäubungssystems (über die oberen Narbenlappen) wird durch ein zweites (untere Narbenlappen) abgesichert: Wenn die oberen Narbenlappen fehlen bzw. wenn sie nicht bestäubt werden, kann die Bestäubung durch Selbstbestäubung der unteren Narben erfolgen, und es kann dadurch zur Samenbildung kommen. Dies wird durch die Position der zweiten Narben unterstützt. Sie liegen – anders als die normalen Narben – deutlich unterhalb der Staubbeutel und können daher gut vom eigenen Pollen erreicht werden.

Im natürlichen Lebensraum ist das Backup sinnvoll, wenn es aufgrund von regnerischem Wetter nicht zu einer Fremdbestäubung kommen kann, weil die Blüten dann geschlossen bleiben. Regenzeiten können in den Gebieten, in denen Sebaea aurea vorkommt, bis zu 14 Tage lang andauern. Das Backup-System greift auch dann, wenn es von der betreffenden Art nur noch wenige Exemplare z. B. aufgrund eines Flächenbrandes gibt, weil dann die Zufuhr von Fremdpollen stark verringert ist. Durch das Backup-System mit den unteren Narben ist die Vermehrung auch unter solchen Bedingungen gewährleistet.

Eine Befruchtung ist also fast immer garantiert, denn wenn es aufgrund von äußeren Umständen nicht zu einer Fremdbestäubung kommen kann, ist immer noch die interne gewährleistet. Dieses System ist im Lebensraum von Sebaea aurea besonders zweckmäßig. Sie ist ein Pionier, der sich beispielsweise nach Waldbränden unwahrscheinlich schnell ausbreiten kann, was die Effizienz dieses Systems belegt. Erst nach einiger Zeit wird sie von anderen nachwachsenden Pflanzen verdrängt, so dass sie zahlenmäßig wieder etwas zurückgeht. Diese Form eines flexiblen Bestäubungssystems ist also für Sebaea ökologisch besonders sinnvoll und bisher einzigartig in der Pflanzenwelt.

M. Noe

[Kissling J & Barrett SCH (2013) Diplostigmaty in plants: a novel mechanism that provides reproductive assurance. Biol. Lett. 9: 20130495.]