Testing the epiphyte enemy escape hypothesis

Im tropischen Regenwald spielt sich ein großer Teil der Pflanzenwelt hoch über dem Boden ab. Orchideen, Bromelien oder Farne wachsen dort auf Ästen und Baumstämmen statt im Boden. Diese sogenannten Epiphyten oder Aufsitzerpflanzen machen weltweit fast 10 Prozent aller Gefäßpflanzenarten aus. Die Vorteile dieser ungewöhnlichen Lebensweise liegen auf der Hand: In den Baumkronen erreichen Pflanzen mehr Licht und müssen keinen stabilen Stamm bilden wie Bäume. Doch das Leben in luftiger Höhe hat auch seine Nachteile. Ohne direkten Kontakt zum Boden ist die Versorgung mit Wasser und Nährstoffen schwierig. Bei diesen Herausforderungen hat sich diese Lebensform im Laufe der Evolution in verschiedenen Pflanzenfamilien entwickelt. Gleichzeitig wachsen nahe Verwandte vieler Epiphyten weiterhin am Boden – und unterscheiden sich äußerlich oft kaum. Warum also lebt die eine Art ausschließlich auf Bäumen, während ihre Verwandten am Boden bleiben? Ein internationales Forschungsprojekt unter Leitung des Instituts für Botanik der BOKU Wien untersucht nun eine bislang wenig getestete Erklärung: Pflanzen könnten in die Baumkronen „ausgewichen“ sein, um ihren Feinden im Boden zu entkommen. Besonders gefährlich sind dort krankheitserregende Pilze, die Samen und junge Keimlinge angreifen. Diese Idee wird als „Epiphyte Enemy Escape“-Hypothese bezeichnet. Im Laufe der Evolution entwickeln Pflanzen genetische Abwehrmechanismen gegen solche Krankheitserreger. Doch wenn eine Art lange Zeit nicht mehr mit bestimmten Bodenpilzen in Kontakt kommt, könnten diese Abwehrmechanismen verloren gehen – nach dem Prinzip „use it or lose it“. Epiphyten wären dann besonders anfällig für Bodenpathogene und könnten deshalb am Waldboden kaum überleben. Das vom FWF geförderte Projekt „EpiEneScape“ will diese Hypothese mit einfachen, aber aufschlussreichen Experimenten testen. Forschende lassen Samen von epiphytischen Pflanzen und ihren bodenlebenden Verwandten auf unterschiedlichen Substraten keimen – etwa auf Waldboden oder auf Materialien aus Baumkronen. So lässt sich beobachten, wo die jungen Pflanzen erfolgreich wachsen und wo sie scheitern. Zusätzlich werden funktionelle Eigenschaften wie das Wasserspeichervermögen der Pflanzen gemessen, um zu verstehen, wie sie an die Bedingungen in Baumkronen oder im Boden angepasst sind. Die Studie entsteht in Kooperation zwischen der BOKU Wien und der Universidad Veracruzana in Mexiko. Die praktischen Arbeiten finden sowohl im Gewächshaus als auch im tropischen Tiefland- und Bergregenwald Mexikos statt. Die Forschenden hoffen, damit nicht nur besser zu verstehen, warum so viele Pflanzenarten in den Baumkronen leben, sondern auch, welche Rolle Krankheitserreger bei der Evolution dieser außergewöhnlichen Lebensweise spielen.