Andere Pflanzen, darunter einige Farne, senden Blätter oder Triebe aus, die den Boden berühren und Wurzeln sprießen lassen, um eine neue Pflanze zu ernähren. Aber der panamaische Baumfarn, Cyathea rojasiana, konfiguriert seine „Zombieblätter“ neu und kehrt den Wasserfluss um, um Nährstoffe zurück in die Pflanze zu ziehen. Bildnachweis: Grafik von Camila Pizano, Farbe von Michael Vincent
Pflanzenbiologen haben herausgefunden, dass es ein Unikat ist Spezies Baumfarn, der nur in Panama vorkommt, hat die Fähigkeit, seine abgestorbenen Blattwedel zu wurzelähnlichen Strukturen zu regenerieren. Dieser Farn, bekannt als Cyathea rojasianatransformiert diese „Zombieblätter“, indem es ihre Wasserflussrichtung ändert, sodass sie Nährstoffe wieder in die Hauptpflanze aufnehmen können.
Dieses seltsame Phänomen tritt erst auf, wenn die Blätter absterben und zu Boden fallen, sagte James Dalling, Professor für Pflanzenbiologie an der University of Illinois Urbana-Champaign, der die Entdeckung mit seinem Team machte, als er eine andere Pflanze in einem panamaischen Waldreservat untersuchte. Dalling bemerkte, dass die Wedel fest im Boden verankert waren und ein Netzwerk aus Wurzeln gebildet hatten. Labortests ergaben, dass die Zombie-Blätter dem Boden Stickstoff entzogen.
Selbst nachdem sie in Wurzeln umgewandelt wurden, sehen die welken Wedel aus wie verrottetes Pflanzenmaterial, was wahrscheinlich der Grund dafür ist, dass Generationen von Pflanzenbiologen nicht bemerkt haben, dass sie eine lebenserhaltende Aufgabe erfüllen, sagte Dalling.
„Dies ist eine wirklich neuartige Umnutzung von Gewebe. Und es unterscheidet sich von dem, was wir von anderen Farnen wissen“, sagte er.
Die Einzigartigkeit von Cyathea rojasiana
Andere Pflanzen, darunter einige Farne, senden Blätter oder Triebe aus, die den Boden berühren und Wurzeln sprießen, um eine neue Pflanze zu ernähren, sagte er. Es wurde jedoch nie über die Neukonfiguration von abgestorbenem Gewebe berichtet, um die ursprüngliche Pflanze zu ernähren. Die neuen Erkenntnisse werden im Journal detailliert beschrieben Ökologie.
C. rojasiana gehört zu einer alten Abstammungslinie von Baumfarnen, die auf das Jahr zurückgeht Jura Punkt, sagte Dalling. Die Zombieblätter sind höchstwahrscheinlich eine Anpassung an die nährstoffarmen Vulkanböden.
Geologischer und ökologischer Kontext
„Panama ist eine Landbrücke zwischen Nord- und Südamerika, die vor sieben Millionen Jahren aus einem Inselarchipel entstanden ist, und diese Inseln sind das Ergebnis vulkanischer Aktivität in der Vergangenheit“, sagte er. „An einer Stelle, die wir entdeckten, sieht eine mehrere Meter dicke Schicht vulkanischer Asche aus wie Sand, den man an einem Sandstrand ausgraben würde. Die Pflanzen, die dort wachsen, unterscheiden sich von denen, die wir anderswo in diesem Waldreservat finden.“
James Dalling, Professor für Pflanzenbiologie an der University of Illinois Urbana-Champaign, und seine Kollegen entdeckten, dass einige Baumfarne ihre toten Wedel in Wurzeln recyceln. Die Forscher nennen diese umfunktionierten Wedel „Zombieblätter“. Bildnachweis: Fred Zwicky
Aufgrund der lückenhaften Vegetation sind auch die Nährstoffe im Boden ungleichmäßig verteilt.
„Und so scheinen die Baumfarne ihre Tentakel auszustrecken, um den umliegenden Boden zu beproben“, sagte Dalling. „Sie sind in der Lage, mit der gleichen Menge an Wurzeln ein größeres Spektrum an Nährstoffumgebungen zu beproben, als wenn sie nur eine einzelne Wurzelstruktur rund um den Farn aussenden würden. Ich denke, es geht vor allem um die Wirtschaftlichkeit der Ressourcennutzung in einer uneinheitlichen Umgebung.“
Auch die Baumfarne wachsen sehr langsam.
„Wahrscheinlich bilden sie ein oder zwei Blätter pro Jahr, und so wachsen sie jedes Jahr um etwa ein paar Zentimeter an Höhe“, sagte Dalling.
Das bedeutet, dass jeder Wedel eine große Investition an Ressourcen darstellt, die die Pflanze nach dem Absterben des Blattes wiederverwendet. Das langsame Wachstum bedeutet auch, dass der Baumfarn so kurz ist, dass seine Wedel beim Absterben bis zum Boden herabhängen. Die Bäume erreichen eine maximale Höhe von etwa zwei Metern, sagte Dalling.
Der Befund sei „ein weiteres Beispiel für die außerordentliche Vielfalt pflanzlicher Anpassungen, die in ressourcenarmen Umgebungen existieren“, sagte er.
Referenz: „Zombieblätter: Neuartige Umnutzung alternder Wedel im Baumfarn Cyathea rojasiana in einem tropischen Bergwald“ von James W. Dalling, Evidelio Garcia, Carlos Espinosa, Camila Pizano, Astrid Ferrer und Jéssica Lira Viana, 18. Januar 2024, Ökologie.
DOI: 10.1002/ecy.4248
Dalling ist außerdem wissenschaftlicher Mitarbeiter am Smithsonian Tropical Research Institute in Panama.