Es sind atemberaubende Aufnahmen.
Ein erstaunliches neues Video zeigt Pflanzen, die in Echtzeit „atmen“ – und das Filmmaterial könnte enorme Auswirkungen darauf haben, wie Landwirte die Welt in Zukunft ernähren.
Die Nahaufnahme wurde von Biologen der University of California San Diego während einer von der US National Science Foundation finanzierten Forschung aufgenommen.
Während sie die Flora filmten, entdeckten die Biologen, wie Pflanzen ihre Spaltöffnungen – winzige Öffnungen, die allgemein als ihre „Mündung“ bekannt sind – verwenden, um ihre Kohlendioxidatmung zu lenken.
Laut dem Sprecher der National Science Foundation, Jared Dashoff, könnten Wissenschaftler wissen, wie Pflanzen ihre Spaltöffnungen zum Öffnen und Schließen als Reaktion auf sich ändernde Kohlendioxidwerte verwenden, um Pflanzen zu züchten, die robust genug für eine sich ändernde Umwelt sind.
„Die Forscher hoffen, dass die Nutzung dieses Mechanismus zu einer zukünftigen Verbesserung der Wassernutzungseffizienz und der Kohlenstoffaufnahme von Pflanzen führen könnte, was entscheidend ist, da die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration weiter zunimmt“, sagte er dem South West News Service.
„Bei geöffneten Stomata ist das Pflanzeninnere Witterungseinflüssen ausgesetzt und Wasser aus der Pflanze geht an die Umgebungsluft verloren, was sie austrocknen kann“, erklärt Dashoff weiter. „Pflanzen müssen daher die Aufnahme von Kohlendioxid mit dem Wasserdampfverlust ausgleichen, indem sie kontrollieren, wie lange die Stomata offen bleiben.“
Forschungsleiter Julian Schroeder fügte hinzu: „Die Reaktion auf Veränderungen ist entscheidend für das Pflanzenwachstum und reguliert, wie effizient die Pflanze Wasser nutzen kann, was angesichts zunehmender Trockenheit und steigender Temperaturen wichtig ist.“
Wenn sich das Klima ändert, nehmen sowohl die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration als auch die Temperatur zu, was das Gleichgewicht zwischen dem Kohlendioxideintrag und dem Wasserdampfverlust durch die Spaltöffnungen beeinflusst.
Wenn Pflanzen, insbesondere Feldfrüchte wie Weizen, Reis und Mais, kein neues Gleichgewicht finden können, riskieren sie, auszutrocknen, Landwirte riskieren, wertvolle Erträge zu verlieren, und immer mehr Menschen auf der ganzen Welt riskieren, zu hungern.
„Wissenschaftler kennen Stomata und das Gleichgewicht zwischen Kohlendioxidaufnahme und Wasserverlust schon lange“, sagte Dashoff. „Aber was sie bisher nicht wussten, ist, wie Pflanzen Kohlendioxid wahrnehmen, um Stomata zu signalisieren, sich als Reaktion auf sich ändernde Kohlendioxidwerte zu öffnen und zu schließen.“
„Das Wissen darüber wird es Forschern nun ermöglichen, diese Signale zu bearbeiten – damit Pflanzen das richtige Gleichgewicht zwischen der Aufnahme von Kohlendioxid und dem Verlust von Wasser finden können – und es Wissenschaftlern und Pflanzenzüchtern ermöglichen, Pflanzen zu produzieren, die robust genug für die Umwelt der Zukunft sind.“
Dashoff fügte hinzu, dass die Forscher von ihren Erkenntnissen so begeistert seien, dass sie nun ein Patent angemeldet und Möglichkeiten untersucht hätten, ihre Erkenntnisse in Werkzeuge für Pflanzenzüchter und Landwirte umzusetzen.
Richard Cyr, ein Programmdirektor der National Science Foundation, sagte, die Ergebnisse seien geradezu bahnbrechend.
„Die Bestimmung, wie Pflanzen ihre Spaltöffnungen unter sich ändernden CO2-Werten kontrollieren, schafft eine andere Art von Öffnung – eine für neue Forschungswege und Möglichkeiten zur Bewältigung gesellschaftlicher Herausforderungen“, erklärte er.