Neuer Heiz-Mechanismus in Blüten entdeckt

Von verschiedenen Pflanzen ist bekannt, dass sie in ihren Blüten Wärme produzieren und dadurch möglicherweise den bestäubenden Insekten Energie zur Verfügung stellen. Letztere können bei höherer Temperatur eine größere Aktivität entwickeln, wovon wiederum die Pflanze profitieren kann (Seymour et al. 2003). Manche Pflanzen nutzen die erhöhte Temperatur auch um flüchtige Duftcocktails verstärkt zu verbreiten (Binder 2004).

Andere können die Temperatur sehr rasch steigern; Lamprecht et al. (2002) konnten 14,2 °C pro Stunde messen. Dabei kann die Temperatur in den Blüten bis zu 35 °C über derjenigen der umgebenden Luft liegen (Seymour & Schultze-Motel 1997). Dieselben Autoren haben verschiedene Heizphasen bei der Gemeinen Drachenwurz (Dracunculus vulgaris) sehr detailliert untersucht (Seymour & Schultze-Motel 1999). Weiter konnte bisher in Studien gezeigt werden, dass erhöhte Temperatur in den Blüten die Reproduktion der Pflanze begünstigt, u. a. durch verstärkten Besuch von Bestäubern, beschleunigtes Keimen der Pollen, gesteigertes Wachstum der Pollenschläuche, erhöhten Befruchtungserfolg, bessere Fruchtentwicklung und größere Samen.

Zwei Mechanismen zur Erhöhung der Temperatur in Blüten konnten in der Vergangenheit aufgezeigt werden. Einmal kann durch erhöhte (explosive) Stoffwechselaktivität (allgemein gesprochen: exotherme Prozesse) in Gewebebereichen der Blüte die Wärme produziert werden. Eine andere Möglichkeit stellt die verstärkte Absorption einfallender Sonnenstrahlung dar, was durch die Konstruktion und Farbe der Blüte beeinflusst ist.

Herrera & Pozo (2010) beschreiben nun einen dritten Mechanismus zur Wärmeproduktion in den Blüten der Stinkenden Nieswurz (Helleborus foetidus). Diese mehrjährige krautige Pflanze öffnet ihre im Herbst entwickelten Blüten bereits im späten Winter bzw. zu Beginn des Frühjahrs. Die Autoren hatten an bergigen Standorten im Südosten Spaniens (Las Navillas und Puerto Llano) in Lagen von 1220 bzw. 1810 m über dem Meeresspiegel bereits früher beobachtet, dass die geöffneten Blüten – auch wenn die Pflanzen im Schnee standen – von Hummeln besucht wurden. Sie hatten auch bereits das Vorkommen von Hefezellen (Metschnikowia reukaufii) im Nektar der Blüten beschrieben. Der Nektar wird beim Besuch der Blüte durch Hummeln mit Hefezellen geimpft, und diese vermehren sich und wachsen im Nektar, wobei sie sich des darin enthaltenen Zuckers bedienen. Herrera & Pozo (2010) haben in ihrer Untersuchung durch Abdecken der Blüten die Infektion mit Hefezellen verhindert und in anderen Blüten den Nektar experimentell mit Hefezellen versetzt.

Sie konnten zeigen, dass die Temperatur im Nektar und in der Blüte bei Anwesenheit von Hefekulturen deutlich gegenüber der unmittelbaren Umgebung der Blüte erhöht war. Die Temperaturerhöhung korreliert mit der Zelldichte, d. h. je mehr Hefezellen im Nektar desto größer ist die Temperatursteigerung. Hefezellen konnten die Temperatur des Nektars gegenüber der Umgebungsluft um 5-6 °C erhöhen (bei Zelldichten von 1,5 x 10⁵ Zellen mm^-3).

Wiens et al. hatten 2008 beschrieben, wie der durch Hefe erzeugte Alkohol (bis zu 3,8%) im Nektar einer tropischen Palme (Eugeissona tristis) die Attraktivität der Blüten für Alkohol suchende Säugetiere als Bestäuber deutlich erhöht.

Die Kooperation zwischen den beteiligten drei Partnern, Blüte der Stinkenden Nieswurz, Hefe und Hummeln muss in diesem Fall sehr fein abgestimmt sein, da durch das Wachstum und die Stoffwechselaktivität der Hefezellen der Zucker verbraucht wird, der üblicherweise für den Bestäuber gedacht ist; der Zuckergehalt kann aber nicht ohne Folgen beliebig abgesenkt werden. Dieses Beispiel kann dafür sensibilisieren, auch bei bekannt scheinenden Phänomenen nach komplexeren Lösungen zu suchen. Vielleicht sind diese weiter verbreitet und häufiger als man zunächst annehmen möchte. Wobei die komplexen Lösungen Fragen aufwerfen, weil sie eigentlich aufgrund natürlicher Ausleseprozesse im Optimierungsprozess eliminiert worden sein sollten.

H. Binder

[Binder H (2004) Warme Stube für Bestäuber. Stud. Int. J. 11, 43; Herrera CM & Pozo MI (2010) Nectar yeasts warm the flower of a winter-blooming plant. Proc. R. Soc. Lond. B, online doi:10.1098/rspb.2009.2252; Lamprecht I, Schmolz E, Blanco L & Romero CM (2002) Flower ovens: thermal investigations on the heat producing plants. Thermochim. Acta 391, 107-118; Seymour RS & Schultze-Motel P (1997) Heat-producing flowers. Endeavour 21, 125-129; Seymour RS & Schultze-Motel P (1999) Respiration, temperature regulation and energetics of thermogenic inflorescences of the dragon lily Dracunculus vulgaris (Araceae). Proc. R. Soc. Lond. B 266, 1975-1983; Seymour RS, White CR & Giberman M (2003) Heat reward for ineect pollinators. Nature 426, 243-244; Wiens F, Zitzmann A, Lachance M A, Yegles M, Pragst F, Wurst F M, von Holst D, Guan S L & Spanagel R (2008) Chronic intake of fermented floral nectar by wild treeshrews. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 10426-10431.]