Pflanzen haben keine Augen. Warum können sie sich also als ihre Umgebung und andere Organismen tarnen?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Xie Xingchi (Tropischer Botanischer Garten Xishuangbanna, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Der Mensch hat das Phänomen der Tarnung bei Tieren schon sehr früh entdeckt und intensiv erforscht und umfassend popularisiert. Die Tarnung von Tieren dient drei Hauptzwecken: Erstens soll sie das Risiko verringern, von der Beute entdeckt zu werden; zweitens, die Formen anderer Lebewesen nachzuahmen, um Raubtiere in die Irre zu führen; und drittens, sehr auffällige und warnende Körperfarben zu verwenden, um Raubtiere zu warnen, dass sie nicht essbar sind.

Flechtenbedeckter Blattgecko (Uroplatus sikorae) tarnt sich als Baumstamm

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Hemeroplanes triptolemus imitiert eine Schlange

(Bildquelle: YouTube/Andreas Kay)

Kobaltblauer Pfeilgiftfrosch (Dendrobates tinctorius) mit Warnfärbung

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Doch neben Tieren sind auch viele Pflanzen in der Lage, ihre Umgebung zur Tarnung nachzuahmen. Die Tarnmethoden der Pflanzen unterscheiden sich eigentlich nicht wesentlich von denen der Tiere. Sie ändern außerdem ihre Farbe und Form, um mit dem Hintergrund zu verschmelzen, sodass es für natürliche Feinde schwierig ist, sie zu entdecken. oder sie verwenden spezielle Muster, um einen falschen Kanteneffekt zu erzeugen, sodass die wahren Umrisse nicht so leicht sichtbar werden.

Beispielsweise Lithops pseudotruncatella subsp. sind in den letzten Jahren aufgrund ihres runden, kieselsteinartigen Aussehens sehr beliebt geworden und viele Menschen züchten mehrere Töpfe davon. Tatsächlich handelt es sich hierbei um eine typische Pflanzentarnung. Die Form der Kieselsteine ​​soll verhindern, dass Insekten sie entdecken und fressen.

Lithops entwickelten sich zu verschiedenen Arten

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Allerdings ist die Forschung zur Tarnung von Pflanzen im Vergleich zur Forschung zur Tarnung von Tieren sehr begrenzt und es gibt noch viele Bereiche, in denen weiterer Forschungsbedarf besteht. Einer der wichtigsten Punkte ist, dass wir die Bedeutung der Tarnung in der Pflanzenökologie und -evolution verstehen müssen. Wie passen sich Pflanzen beispielsweise durch Tarnung an unterschiedliche Lebensräume an? Da unterschiedliche Populationen derselben Art in unterschiedlichen Umgebungen eine unterschiedliche Tarnung aufweisen, sieht der Lerchensporn an einem Kiesstrand beispielsweise graubraun aus, während der Lerchensporn in einem Gebiet aus rotem Sandstein dieselbe ziegelrote Farbe annimmt wie der Fels.

Corydalis hemidicentra getarnt in Sandstein

(Bildquelle: Referenz 2)

Der Unterschied zwischen Corydalis semi-purple und den oben erwähnten Lithops besteht darin, dass Lithops sich tarnt, indem sie sich in verschiedene Unterarten oder Varianten entwickelt, um unterschiedliche Muster zu erzeugen, während Corydalis semi-purple diese Nachahmung durch eine Veränderung der Farbe ihrer Blätter erreichen kann, anstatt sich auf die Evolution zu verlassen - das heißt, selbst wenn es sich um die gleiche Art handelt, wird Corydalis semi-purple in verschiedenen Regionen unterschiedliche Farben hervorbringen. Die Frage ist also: Pflanzen haben keine Augen. Wie können sie also ihre Umgebung erkennen und simulieren?

Ein halbvioletter Corydalis, der erfolgreich geblüht hat, ohne von Pflanzenfressern entdeckt zu werden

(Bildquelle: Flora of China)

Eine Vermutung geht dahin, dass sich diese Pflanzen allmählich an die Umgebung anpassen, da sie bereits seit langer Zeit in dieser Umgebung wachsen. Die Pflanzen, die farblich nicht zur Umgebung passen, werden von Insekten entdeckt und nur die Pflanzen, die farblich zur Umgebung passen, überleben. Sie sind nicht wie Lithops, die sich zu mehreren Arten entwickelt haben, sondern verlassen sich zur Tarnung auf zufällige Farben. Dies scheint eine unbewusste Veränderung zu sein, da die Pflanzen keine Ahnung haben, wie die Umgebung beschaffen ist.

Wissenschaftler haben einige Samen des Lerchensporns (Corydalis semi-purse) entnommen, eingepflanzt und ihnen unterschiedliche Umgebungen geboten. In diesen unterschiedlichen Umgebungen entwickelt der Lerchensporn mehrere Farbschemata, darunter Grau, Grün, Rotbraun und Khaki. Da diese vier Farben jedoch in derselben Umgebung auftreten können, ist es möglich, dass nur die Pflanzen, die der Tarnfarbe entsprechen, hier bleiben und weiterwachsen, während die Pflanzen ohne Tarnung leicht von Tieren entdeckt und gefressen werden.

Farbveränderungen von Corydalis semicitrus in simulierter Umgebung

(Bildquelle: Referenz 2)

Ähnlich verhält es sich mit der Fritillaria delavayi, die auf den Kiesstränden der Hochgebirge im Südwesten meines Landes verbreitet ist. Sie wurde aufgrund ihres einzigartigen medizinischen Werts nach und nach vom Menschen geerntet und hat daher einen selteneren Evolutionsweg gewählt. Im Vergleich zu anderen getarnten Pflanzen konnten Forscher jedoch nach Langzeitbeobachtungen an mehreren Standorten keine offensichtlichen Anzeichen dafür feststellen, dass Tiere die Fritillaria thunbergii fressen. Aufgrund ihres alkaloidreichen Körpers verfügen Fritillaria-Pflanzen über starke chemische Abwehrkräfte, die sie bis zu einem gewissen Grad gegen die Fütterung durch Tiere resistent machen. Angesichts der immer stärkeren Abholzung durch den Menschen – ihren größten natürlichen Feind – ist die Fritillaria thunbergii einer immer größeren Bedrohung ausgesetzt und hat sich daher für die Unsichtbarkeit als evolutionäre Richtung entschieden.

Nachdem die Fritillaria thunbergii groß geworden war, blühte sie zunächst jedes Jahr mit einer hellgelben Blüte, die auf dem graubraunen Kiesstrand besonders ins Auge fiel. Doch mit zunehmender Intensität der menschlichen Ernte stellten Forscher fest, dass die Fritillaria thunbergii in Gebieten mit stärkerer Abholzung eher graue oder braune Blüten ausbildete, um die Möglichkeit einer Entdeckung zu minimieren. Dass diese Strategie funktioniert, zeigt sich auch an der Effektivität ihrer Tarnung: Forscher führten ein Experiment durch, bei dem sie Menschen aufforderten, Fritillaria thunbergii auf 14 Bildern natürlicher Umgebungen zu finden. Die Ergebnisse bestätigten, dass die Individuen umso schwieriger zu finden waren, je besser sie getarnt waren und je weniger Grün sie hatten.

Die Veränderungen der Körperfarbe verschiedener Populationen von Fritillaria thunbergii

(Bildquelle: Niu Yang, „Kommerzielle Ernte beeinflusst die Entwicklung der Tarnfarben alpiner Pflanzen“)

Neben dem Halbtaschen-Lerchensporn und dem Sand-Perlmutterfalter haben Wissenschaftler im Südwesten Chinas mindestens ein Dutzend Pflanzen mit Tarnblättern entdeckt. Diese Pflanzen wachsen in einer kargen Hochplateauumgebung, in der Nährstoffe knapp sind. Tiere sind begierig auf der Suche nach Nahrung und lassen keine Pflanze vor sich los. Einige der hier wachsenden Pflanzen sind gezwungen, sich weiterzuentwickeln und mehrere Farbsysteme zu entwickeln, um sich zu tarnen und so zu verhindern, dass sie von Tieren entdeckt werden.

Saussurea quercifolia getarnt in Treibsteinen

(Bildnachweis: Xie Xingchi)

Viele Lebewesen in der Natur, wie etwa der Lerchensporn (Corydalis semi-purse) und die Schachbrettblume (Fritillaria thunbergii), wurden durch natürliche Feinde oder menschliches Verhalten beeinträchtigt und haben eine Reihe von Evolutionen durchlaufen, um sich zu tarnen. Bei diesen Methoden handelt es sich um Anpassungen, die biologische Populationen vornehmen, um zu überleben, wenn die äußeren Umstände für das Überleben ungünstig werden. So können sie sich auch unter schwierigen Bedingungen weiter vermehren.

Quellen:

[1]Endler JA. Die Sicht eines Raubtiers auf tierische Farbmuster[J].Evolutionary Biology, 1978,11: 319-364.

[2]Niu Yang et al. Eine Divergenz in der kryptischen Blattfarbe sorgt bei einer Alpenpflanze für lokale Tarnung.[J]. Verfahren. Biowissenschaften, 2017, 284(1864): 20171654-20171654.

[3]Niu Yang und Stevens Martin und Sun Hang. Die kommerzielle Ernte hat die Entwicklung der Tarnung bei einer Alpenpflanze vorangetrieben[J]. Aktuelle Biologie, 2020.

[4]Jacobson Connor et al. Einfluss manueller Fixierung und visueller Sicherheit auf die Herzfrequenz bei färbenden Pfeilgiftfröschen (Dendrobates tinctorius azureus) und Leopardfröschen (Lithobates pipiens)[J]. Zeitschrift für Herpetologische Medizin und Chirurgie, 2021, 31(1): 59-63.

[5]Aaron Bauer und Anthony Russell. Eine systematische Übersicht über die Gattung Uroplatus (Reptilia: Gekkonidae) mit Kommentaren zu ihrer Biologie[J]. Journal of Natural History, 1989, 23(1): 169-203.

(Hinweis: Lateinischer Text sollte kursiv gedruckt werden.)