Langblättrige Kiefern unterstützen sich gegenseitig durch Mykorrhizen - für beide Seiten vorteilhafte Beziehungen zwischen bestimmten Pilzen und den Wurzeln der Bäume. Justin Meissen / Flickr, CC BY-SA

Als Spezies sind Menschen dazu verdrahtet, zusammenzuarbeiten. Aus diesem Grund haben sich für viele von uns während der COVID-19-Pandemie Sperren und Fernarbeiten als schwierig erwiesen.

Für andere lebende Organismen ist soziale Distanzierung natürlicher. Ich bin ein Botaniker und haben jahrelang untersucht, wie sich leichte Signale auf Pflanzen auswirken, vom Beginn des Lebenszyklus einer Pflanze - der Keimung von Samen - bis hin zum Abfallen oder Absterben von Blättern. In meinem neuen Buch „Lehren aus PflanzenIch untersuche, was wir aus der Umgebungseinstellung des Pflanzenverhaltens lernen können.

Ein wichtiger Aspekt ist, dass Pflanzen die Fähigkeit haben, gegenseitige Abhängigkeiten zu entwickeln, diese aber auch zu vermeiden, wenn sie verbunden sind. Dies kann schädlich sein. Im Allgemeinen kommunizieren Pflanzen ständig mit anderen Organismen in ihren Ökosystemen und beschäftigen sich mit ihnen. Wenn diese andauernden Verbindungen jedoch mehr Schaden als Nutzen verursachen, können Pflanzen eine Form sozialer Distanzierung aufweisen.

Die Kraft der Verbindung und der gegenseitigen Abhängigkeit

Bei guten Bedingungen sind die meisten Anlagen Netzwerker. Das überwiegende Mehrheit der Pflanzen Pilze haben, die auf oder in ihren Wurzeln leben. Zusammen bilden die Pilze und Wurzeln Strukturen, die als bekannt sind Mykorrhizen, die einem netzartigen Netz ähneln.

Mykorrhizen erhöhen die Fähigkeit ihrer Wirtspflanzen, Wasser und Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat über ihre Wurzeln aufzunehmen. Im Gegenzug teilen die Pflanzen Zucker, den sie durch Photosynthese produzieren, mit ihren Pilzpartnern. Somit sind die Pilze und die Wirtspflanzen stark miteinander verbunden und hängen voneinander ab, um zu überleben und zu gedeihen.

Mykorrhiza-Verbindungen können mehrere Pflanzen in einem funktionierenden Netzwerk verbinden. Wenn Pflanzen mehr Zucker produzieren als sie brauchen, können sie diese über diesen teilen miteinander verbundenes Wurzel-Pilz-Netzwerk. Auf diese Weise stellen sie sicher, dass alle Pflanzen in der Gemeinde Zugang zu der Energie haben, die sie zur Unterstützung ihres Wachstums benötigen.

Anders ausgedrückt, diese Verbindungen gehen über eine einzelne Wirtspflanze und ihren Pilzpartner hinaus. Sie schaffen gemeinschaftsweite Beziehungen und voneinander abhängige Netzwerke von Pflanzen und Pilzen. Faktoren in der äußeren Umgebung, wie die für die Photosynthese verfügbare Lichtmenge und die Zusammensetzung des Bodens um die Pflanzen herum, optimieren die Verbindungen in diesen Netzwerken.

Mykorrhiza dienen auch als Kommunikationskanäle. Wissenschaftler haben dokumentiert, dass Pflanzen defensive Chemikalien passierenB. Substanzen, die die Resistenz gegen Insektenschädlinge fördern, gegenüber anderen Pflanzen über Pilznetzwerke. Diese Verbindungen ermöglichen es auch einer Pflanze, die von Blattläusen oder anderen solchen Schädlingen befallen wurde, benachbarten Pflanzen ein Signal zu geben präventiv ihre eigenen Verteidigungsreaktionen aktivieren.

Mykorrhiza sind lebende Gemeinschaften von Pflanzenwurzeln und Pilzen, die sich gegenseitig von ihrer Beziehung profitieren.

Wenn es sicherer ist, Abstand zu halten

Der Austausch von Ressourcen oder Informationen, die anderen Pflanzen helfen, Gefahren abzuwehren, ist ein wertvolles Beispiel für die Kraft der Verbundenheit und gegenseitigen Abhängigkeit in Pflanzenökosystemen. Manchmal erfordert das Überleben jedoch, dass sich die Pflanzen trennen.

Wenn Umweltfaktoren wie Licht oder Nährstoffe so knapp werden, dass eine Wirtspflanze durch Photosynthese genügend Zucker produzieren kann, um nur ihr eigenes Wachstum zu unterstützen, kann es gefährlich sein, in einem größeren Gemeinschaftsnetzwerk aktiv miteinander verbunden zu bleiben. Unter solchen Bedingungen würde die Wirtspflanze durch die gemeinsame Nutzung begrenzter Zuckervorräte mehr verlieren als durch das Netzwerk an Wasser und Nährstoffen.

In Zeiten wie diesen können Pflanzen Begrenzung der Mykorrhiza-Verbindungen und -Entwicklung indem sie einschränken, wie viele Materialien sie mit ihren Pilzpartnern austauschen, und neue Verbindungen vermeiden. Dies ist eine Form der physischen Distanzierung, die die Fähigkeit der Pflanzen schützt, sich selbst zu ernähren, wenn sie nur über eine begrenzte Energieversorgung verfügen, damit sie langfristig überleben können.

Wenn sich die Bedingungen verbessern, können Pflanzen den Austausch mit ihren Pilzpartnern wieder aufnehmen und zusätzliche Verbindungen und gegenseitige Abhängigkeiten herstellen. Sie können erneut davon profitieren, Ressourcen und Informationen über das Ökosystem mit ihren erweiterten Pflanzen- und Pilzgemeinschaften zu teilen.

Verwandtschaft und Zusammenarbeit erkennen

Soziale Distanzierung ist nicht der einzige Trick, mit dem Pflanzen ihren Weg in die Welt finden. Sie erkennen auch verwandte Pflanzen und optimieren ihre Fähigkeit, entsprechend zu teilen oder zu konkurrieren. Wenn die Pflanzen, die durch ein Pilznetzwerk miteinander verbunden sind, enge genetische Verwandte sind, sind sie Teilen Sie mehr Zucker mit den Pilzen in diesem Netzwerk als sie es tun, wenn die anderen Pflanzen entfernter verwandt sind.

Die Priorisierung von Angehörigen ist uns möglicherweise sehr vertraut. Menschen tragen wie andere biologische Organismen häufig aktiv zum Überleben unserer Angehörigen bei. Die Leute sprechen manchmal davon, dass sie dafür sorgen, dass der „Familienname“ weiterlebt. Für Pflanzen, unterstützende Verwandte ist ein Weg, um sicherzustellen, dass sie ihre Gene weiterführen.

Pflanzen können auch Aspekte ihrer Umwelt verändern, um ihr Wachstum besser zu unterstützen. Manchmal werden essentielle Nährstoffe, die im Boden vorhanden sind, in einer Form „eingeschlossen“, die Pflanzen nicht aufnehmen können: Beispielsweise kann Eisen mit anderen Chemikalien in Formen gebunden werden, die Rost sehr ähnlich sind. Wenn dies geschieht, können Pflanzen Verbindungen aus ihren Wurzeln ausscheiden, die diese Nährstoffe im Wesentlichen in eine Form auflösen, die die Pflanzen haben kann leicht verwenden.

Pflanzen können ihre Umgebung auf diese Weise entweder einzeln oder gemeinsam verändern. Pflanzenwurzeln können in einem kollaborativen Prozess, der als bekannt ist, in die gleiche Richtung wachsen Ausschwärmen das ist ähnlich wie Bienenschwärme oder Vogelschwärme. Ein solches Schwärmen der Wurzeln ermöglicht es den Pflanzen, viele Chemikalien in einer bestimmten Bodenregion freizusetzen, wodurch mehr Nährstoffe für die Verwendung durch die Pflanzen freigesetzt werden.

Bäume verwenden Pilznetzwerke, um sich gegenseitig Nachrichten zu senden - und einige Arten entführen das System, um ihre Rivalen zu sabotieren.

Besser zusammen

Verhaltensweisen wie Mykorrhiza-Symbiose, Erkennung von Verwandten und kollaborative Umwelttransformation lassen darauf schließen, dass Pflanzen insgesamt besser zusammen sind. Indem Pflanzen im Einklang mit ihrer äußeren Umgebung bleiben, können sie bestimmen, wann sie zusammenarbeiten, und die Förderung der gegenseitigen Abhängigkeit ist besser als allein.

Wenn ich über diese einstellbaren Zusammenhänge und die gegenseitige Abhängigkeit zwischen Pflanzen und Pilzen nachdenke, lasse ich mich ständig inspirieren - besonders während dieses Pandemiejahres. Auf unserem Weg in eine sich ständig verändernde Welt bieten Pflanzen dem Menschen alle möglichen Lektionen über Unabhängigkeit, gegenseitige Abhängigkeit und gegenseitige Unterstützung.

Über den Autor

Beronda L. Montgomery, Professor für Biochemie und Molekularbiologie & Mikrobiologie und Molekulargenetik; Interim Assistant Vice President für Forschung und Innovation, Michigan State University

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