Der Dürrezeitpunkt verändert die Blüte von Mittelmeerpflanzen

Wärmeres Wetter lässt Blumen früher aufgehen – diesen Zusammenhang haben Ökologen bereits vor Jahren belegt. Dürreperioden waren dagegen stets deutlich schwieriger vorherzusagen.

Fällt dieselbe Regenmenge aus, können Pflanzen früher oder später blühen oder sich kaum verändern.

Diese widersprüchlichen Reaktionen beschäftigen Forschende seit Jahrzehnten.

Eine neue Studie legt nahe, dass der entscheidende Faktor der Zeitpunkt sein könnte.

Wann eine Dürre einsetzt, kann die Reaktion von Pflanzen grundlegend verändern. Zudem können die Nachbarpflanzen ihr Verhalten zusätzlich beeinflussen.

Wann die Dürre einsetzt

Ein Forschungsteam der Hebräischen Universität Jerusalem (HUJI) vermutete hinter der Verwirrung eine einfache Erklärung.

Entscheidend sei nicht, wie viel Niederschlag ausbleibt, sondern wann er ausbleibt.

Frühere Untersuchungen erfassten meist nur die jährliche Gesamtniederschlagsmenge eines Standorts. Ob sich derselbe Wassermangel im Herbst anders auswirkt als im Frühjahr, wurde hingegen selten untersucht.

In Mittelmeerregionen verkürzt sich die Regenzeit bereits. Heute verteilt sich der Niederschlag auf weniger Tage als noch vor einer Generation.

Deshalb prüfte die Gruppe, was geschieht, wenn Wasser zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Saison fehlt: dieselbe Menge, aber ein anderer Zeitraum.

Dürre zu unterschiedlichen Zeitpunkten testen

Das Experiment fand in einem Gewächshaus in Rehovot, Israel, statt, das gegen natürlichen Regen abgeschirmt war. Jeder einzelne Tropfen wurde über ein kontrolliertes Tropfbewässerungssystem zugeführt.

Fünf verbreitete Mittelmeerpflanzen, vom Frühlings-Greiskraut bis zum Gewöhnlichen Hafer, nahmen daran teil. Bei allen wurde die Gesamtwassermenge exakt im gleichen Umfang reduziert.

Der Unterschied lag im Zeitplan: Einer Gruppe wurde im Herbst Wasser entzogen, einer weiteren mitten im Winter und einer dritten im Frühjahr.

Ein Teil der Pflanzen wuchs einzeln, wobei jede Art in einem eigenen Topf stand. Andere wurden dicht gedrängt gemeinsam in einem Beutel kultiviert. So konnte das Team die direkte Reaktion einer Pflanze von dem Druck durch ihre Nachbarn trennen.

Folgen einer Dürreperiode

Der Zeitpunkt der Dürre hatte enorme Bedeutung. Eine fünf Wochen andauernde Trockenphase in der Wintermitte beeinflusste die Blütezeit kaum.

Ein trockener Herbst verzögerte die Blüte, weil die Samen später keimten und Zeit benötigten, um ausreichend groß zu werden. Eine Pflanze kann nicht blühen, bevor sie eine bestimmte Größe erreicht hat.

Eine trockene Frühjahrsphase bewirkte das Gegenteil und verkürzte die Blütezeit. Blüten, die sonst länger bestanden hätten, endeten stattdessen frühzeitig.

Die Ränder der Saison engten das Blühfenster somit von beiden Seiten ein. In der Saisonmitte zeigte sich dagegen fast keine dauerhafte Veränderung.

Nachbarpflanzen und der Blühkalender

Die größere Überraschung lieferte das dichte Wachstum in den Töpfen. Wuchsen verschiedene Arten nebeneinander, verschob sich der Blühzeitpunkt jeder Art leicht.

Dadurch verringerte sich die zeitliche Überschneidung zwischen den Arten. Weniger Überschneidung bedeutet auch weniger Konkurrenz um dieselben Bestäuber und um Wasser.

Lehrbücher vermitteln seit Langem, dass sich eine solche zeitliche Trennung erst über evolutionäre Zeiträume entwickelt. In diesem Fall trat sie innerhalb einer einzigen Vegetationsperiode auf – ganz ohne genetische Veränderung.

Die Pflanzen passten sich nicht über Generationen hinweg an. Sie reagierten lediglich flexibel darauf, welche Pflanzen neben ihnen standen.

Dürrezeitpunkt verringert Überschneidungen

Um dieses Muster genauer zu erfassen, entwickelte das Team einen einheitlichen Wert für den Grad der Überlappung der Blühphasen. Ein hoher Wert bedeutete, dass die Arten gleichzeitig blühten, während ein niedriger Wert für eine stärkere zeitliche Trennung stand.

Anschließend verglichen die Forschenden die tatsächlichen dicht bepflanzten Töpfe mit einer simulierten Variante, aus der die Konkurrenz entfernt worden war. In den realen Gemeinschaften waren die Blühzeiten um ungefähr 10 Prozentpunkte stärker voneinander getrennt.

Dieser Unterschied galt als klarer Hinweis auf Konkurrenz. Nicht Zufall, sondern Rivalität teilte die Saison in getrennte Zeitfenster auf.

Sowohl die Herbst- als auch die Frühjahrsdürre verstärkten diese Trennung noch geringfügig. Die Trockenphase mitten im Winter ließ das Muster erneut unverändert.

Die Überraschung in dicht bepflanzten Töpfen

Die meisten Menschen betrachten Dürre lediglich als Folge von weniger Regen. Die Forschenden stellten jedoch fest, dass auch ihr zeitliches Auftreten äußerst wichtig ist.

„Selbst dieselbe Wassermenge kann zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen, wenn der Mangel in einer anderen Phase der Saison auftritt“, sagte der Studienmitautor Barel Tsafon, Professor an der HUJI.

„Was uns wirklich überraschte, war, dass sich die Reaktion der Pflanze auf Dürre abhängig von ihren Nachbarn veränderte.“

Das zeigt, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Klimawandel nicht vollständig verstehen können, wenn sie jede Pflanzenart isoliert untersuchen.

Pflanzen reagieren auf unterschiedlichen Wegen

Die Frühjahrsdürre machte einen grundlegenderen Unterschied sichtbar. Manche Veränderungen waren eine unmittelbare Folge des fehlenden Wassers, andere traten nur auf, wenn konkurrierende Pflanzen in der Nähe wuchsen.

Der Gewöhnliche Hafer zog seine Blüte eigenständig vor – eine direkte Reaktion auf das trockene Frühjahr. Dabei verhielt er sich gleich, ob er allein oder in einer dichten Pflanzengemeinschaft stand.

Das Palästina-Leimkraut zeigte ein anderes Muster. Allein wachsend veränderte es sich kaum, in Mischpflanzungen beendete es seine Blüte jedoch etwa drei Wochen früher.

Bei dieser Pflanze wirkte die Dürre über die Nachbarpflanzen statt direkt über den Boden. Nicht die Trockenheit allein, sondern die dichte Gemeinschaft erzwang die Veränderung.

Pflanzen konkurrieren um begrenztes Wasser

In den dicht bepflanzten Töpfen verkürzte Konkurrenz durchgehend die Zeit, in der die meisten Arten blühten. Sobald Nachbarn hinzukamen, stand jeder Pflanze weniger erreichbares Wasser zur Verfügung.

Eine spät blühende Art blieb davon unberührt. Die Ringelblume blüht spät und bildet tiefe Wurzeln, sodass sie Wasser erschloss, das die flacher wurzelnden Pflanzen nicht erreichen konnten.

„Pflanzen kommunizieren nicht wie Menschen und treffen keine Entscheidungen darüber, wann sie am besten blühen sollten, um Ärger mit attraktiveren Pflanzen zu vermeiden“, sagte der Studienmitautor Niv DeMalach, Professor an der HUJI.

„Wir vermuten, dass der Mechanismus viel einfacher ist: Eine Pflanze entzieht einer anderen Pflanze Wasser, und aufgrund des daraus entstehenden Wassermangels verfügt die benachbarte Pflanze über weniger Ressourcen.“

Dieser Mangel zwingt sie dazu, später mit der Blüte zu beginnen oder ihre Blüte früher zu beenden.

Über alle Arten hinweg zeigt sich damit ein Muster der Nischentrennung: Konkurrenz führt dazu, dass jede Art zu einem leicht anderen Zeitpunkt blüht.

Niederschlagssummen erzählen nicht die ganze Geschichte

Die Ergebnisse sprechen für einen Wandel bei der Beobachtung des Klimawandels. Die jährliche Niederschlagssumme könnte weniger aussagekräftig sein als der Kalender, der zeigt, wann der Regen fällt.

Zugleich sprechen sie dagegen, die Auswirkungen von Dürre nur für einzelne Pflanzenarten zu untersuchen oder sich ausschließlich auf Temperatur zu stützen. Sobald Nachbarpflanzen ins Spiel kommen, kann eine Art ihre Reaktion vollständig verändern.

Für Mittelmeerregionen, in denen sich die Regenzeit immer weiter verschiebt, hat dieser Zeitpunkt erhebliches Gewicht. Dieselbe jährliche Regenmenge kann von einem Jahr zum nächsten zu sehr unterschiedlichen Frühjahrsbedingungen führen.