|
Münster (upm/ch)

Hitzewelle in den Genen sichtbar

Forscher aus Münster und Kiel veröffentlichen Studie zur Reaktion von Seegräsern auf hohe Temperaturen
Ein Taucher verpflanzt Seegras für ein Experiment.<address>© T. Reusch, IFM-GEOMAR</address>
Ein Taucher verpflanzt Seegras für ein Experiment.
© T. Reusch, IFM-GEOMAR

Eine Hitzewelle wird in den Genen sichtbar – zumindest bei Seegras. Das haben Forscher der Universitäten Kiel und Münster in einem Laborversuch nachgewiesen. Dazu haben sie Populationen des Großen Seegrases (Zostera marina) aus Nord- und Südeuropa untersucht und die Reaktionen der Pflanzen auf eine Hitzewelle analysiert. Die Pflanzen aus dem Norden zeigten dabei Symptome nachhaltiger Schädigungen.

Dass der Klimawandel dramatische Auswirkungen auf Pflanzen, Tiere und ganze Ökosysteme hat, ist mittlerweile etabliertes biologisches Wissen. Doch welche Mechanismen liegen dem zugrunde, wo setzen die schädigenden Effekte ein, und welche Konsequenzen hat er für Ökosysteme?  Das Seegras eignet sich besonders gut, um diese Fragen zu untersuchen. Es gilt als "ökologische Schlüsselart": Seegräser sind Pionierpflanzen, die bis dahin unbesiedelte Sandböden am Meeresgrund erschließen können. Sie haben für die Lebensgemeinschaft der Organismen am Meeresgrund eine Schutzfunktion, da sie die Intensität von Wellen und damit die Bodenerosion reduzieren. Außerdem dienen sie als Nahrungsquelle und als Versteck für viele Fische und Kleintiere. "Daher ist es von großem Interesse, den Einfluss des Klimawandels auf diese wichtigen Lebensgemeinschaften zu untersuchen", betont Prof. Dr. Thorsten Reusch vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften an der Universität Kiel, der federführend an der Studie beteiligt war.

Die Forscher haben im Laborversuch die Hitzewelle von 2003 simuliert. Diese Hitzewelle führte damals in Nord- und Ostsee zu einer kurzzeitigen Erhöhung der Wassertemperaturen auf bis zu 25 Grad Celsius und zu einer erheblichen Sterblichkeit unter nordeuropäischen Beständen des Großen Seegrases. "Nördliche Seegraspopulationen aus Dänemark reagierten in unserem Versuch sensibler auf die Hitzewelle als solche aus der Adria", erklärt Prof. Dr. Erich Bornberg-Bauer vom Institut für Evolution und Biodiversität (IEB) der Universität Münster. Die Schädigungen waren in den Genen der Pflanzen sichtbar: Sie führten zu einer vermehrten Aktivität solcher Gene, welche geschädigte Proteine beseitigen und Zellschäden reparieren. Während diese veränderte Genaktivität bei den Pflanzen aus Dänemark nach der Hitzewelle anhielt, kehrten die Pflanzen aus der Adria sofort nach dem Hitzestress wieder zu normalem Zellstoffwechsel zurück.

Erst nach dem Abklingen der Hitzewelle lies sich also ein Unterschied zwischen den unterschiedlich an Temperaturstress angepassten Beständen finden. "Dieses Ergebnis wird zukünftige Forschungsansätze nachhaltig beeinflussen", prognostiziert Erich Bornberg-Bauer. "Die Erholungsphase nach einer Hitzewelle wird stärker in den Fokus rücken." Die Forscher fragen sich nun, ob es auch in nördlichen Seegrasbeständen solche Pflanzen gibt, die sich nach einer Hitzeperiode schnell wieder regenerieren. Davon hängt ab, ob sich auch die Seegrasbestände in Nord- und Ostsee an den Klimawandel anpassen können.

Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences" veröffentlicht. Beteiligt war die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Thorsten Reusch vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften an der Universität Kiel, Susanne Franssen (Doktorandin am münsterschen IEB) und weitere Mitglieder der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Bornberg-Bauer  sowie Wissenschaftler um Prof. Dr. Philip Rosenstiel vom Institut für Klinische Molekularbiologie der Universität Kiel.

 

Originalveröffentlichung:

Franssen S. U. et al. (2011): Transcriptomic resilience to global warming in the seagrass Zostera marina, a marine foundation species; Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print November 14, 2011, doi: 10.1073/pnas.1107680108

 

Links zu dieser Meldung