Harte Schale schützt vor Ausschnüffeln

Bestimmte Pflanzen sichern ihr Überleben, indem sie hart- und weichschalige Samen produzieren. Wie ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der Universität Innsbruck in Experimenten mit Hamstern zeigt, schützt die harte Schale Samen davor, gefunden und gefressen zu werden. Der Grund: Nagetiere können hartschalige Samen nicht riechen.
Ein Hamster (Phodopus roborovskii) stöbert nach Samen von Robinia pseudoacacia und Vicia sativa.
Bild: Ein Hamster (Phodopus roborovskii) stöbert nach Samen von Robinia pseudoacacia und Vicia sativa. Foto: Torbjørn Rage Paulsen / Universität Bergen

Einige Pflanzenarten, darunter auch viele Schmetterlingsblütler erzeugen sowohl hart- als auch weichschalige Samen. Die weichschaligen quellen bei Kontakt mit Wasser auf und können keimen, die hartschaligen haben eine wasserdichte Samenschale, sie können erst keimen, wenn die Schale physisch beschädigt wird; diese Eigenschaft wird unter Fachleuten als physikalische Dormanz bezeichnet. Bis vor kurzem war man der Ansicht, dass dieser Dormanztyp ein gleichtzeitiges Keimen aller Samen verhindert und damit eine wichtige Überlebensstragie für schlechte Saisonen darstellt. Eine fächerübergreifende Kooperation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universitäten Bergen (Norwegen), Innsbruck und Sheffield sowie der Royal Botanic Gardens Kew (Großbritannien) liefert nun eine neue Erklärung für die physikalische Dormanz: Kommen weichschalige Samen mit Wasser in Kontakt, wird ihr Stoffwechsel in Gang gesetzt und es entstehen flüchtige organische Substanzen. Diese werden von Nagetieren gerochen und machen die weichschaligen Samen zu einer leichten Beute. Die hartschaligen hingegen werden von Nagetieren nicht gerochen und dadurch weniger leicht entdeckt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler berichten darüber in der aktuellen Ausgabe des New Phytologist. Außerdem wurde die Arbeit wurde vom renommierten Wissenschaftsmagazin Science als „Editors’ Choice“ weiterempfohlen.

Stoffwechsel erzeugt olfaktorischen Cocktail

Für die Untersuchung führte das Forschungsteam insgesamt zwölf Experimente unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen durch, in denen Hamstern sowohl hartschalige als auch weichschalige Samen von zwei Schmetterlingsblütlern (Vicia sativa und Robinia Pseudoacacia) angeboten wurden. „Es hat sich gezeigt, dass die Hamster sehr gut darin sind, Samen zu finden, wenn sie sie sehen, berühren und insbesondere riechen können. Versteckte Samen, die sie nicht riechen können, finden sie nicht“, schildert Univ.-Prof. Ilse Kranner vom Institut für Botanik der Universität Innsbruck. Ihre Aufgabe im Rahmen der Studie war es, zu identifizieren, was genau die Hamster riechen. „In aufwändigen biochemischen Messungen im Labor haben wir identifiziert, welche flüchtigen organischen Substanzen ausgestoßen werden, wenn der pflanzliche Stoffwechsel in Gang gesetzt wird“, erläutert Ilse Kranner. Diese Geruchsstoffe wurden für die letzten beiden Experimente nachgemixt und versteckt. Es zeigte sich, dass die Hamster, angelockt durch den Geruch, nun auch Fläschchen mit diesem Geruchs-Cocktail ausgruben.

Weichschalige Samen als Belohnung

Die Forscherinnen und Forscher sind der Ansicht, dass die Produktion von dimorphen – in diesem Fall hart- und weichschaligen – Samen ein geschickter Kunstgriff der Natur ist, um nicht nur das Überleben, sondern auch die Verbreitung von Pflanzen zu sichern. Die weichschaligen Samen, so argumentieren sie, dienen in erster Linie als Bezahlung für die Weiterverbreitung: Die Experimente haben gezeigt, dass die Hamster auch die hartschaligen Samen nehmen, wenn sie sie sehen. Diese hamsternden Nagetiere tragen Samen in ihren Bau, um sie dort als Vorräte anzulegen. Die weichschaligen sind für die Tiere leicht wiederzufinden, die hartschaligen werden in der Dunkelheit häufig übersehen. „In gewisser Weise opfert die Pflanze damit weichschalige Samen, um die Verbreitung zu sichern. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass Hamster oft die Nester ihrer Nachbarn plündern und die Samen so noch weiter verbreitet werden“, erläutert Ilse Kranner.

Publikation: Physical dormancy in seeds: a game of hide and seek?
Paulsen T.R., Colville L., Kranner I., Daws M.I., Högstedt G., Vandvik V., Thompson K. in:
New Phytologist DOI: 10.1111/nph.12191