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Xerophyten: Lebende Steine sind Anpassungskünstler

In heißen, trockenen Wüstenregionen müssen Pflanzen Wasser sparen und sich vor Strahlung schützen, dabei aber trotzdem noch Licht zur Fotosynthese nutzen. Der "lebende Stein" Lithops meistert diese Herausforderung auf besondere Weise: Er speichert Wasser unterirdisch, schützt sich oberirdisch mit Pigmenten und optimiert die Fotosynthese je nach Lichtintensität. Durch lichtdurchlässige Stellen im Gewebe kann das Sonnenlicht wie durch Fenster auch in die unterirdischen Teile der Pflanze vordringen.

Forscher um Matthew Davey von der University of Cambridge haben herausgefunden, dass Lithops die Menge unterschiedlicher Chlorophyll-Formen im Gewebe je nach Sonneneinstrahlung variiert. In den oberirdischen Teilen fanden die Forscher besonders viel Chlorophyll a. Dieses ist direkt an der Fotosynthese-Reaktion beteiligt, kann aber nur ein relativ enges Lichtspektrum nutzen. In den unteren Schichten der Pflanze, die weniger Licht bekommen, sammelt dagegen Chlorophyll b Licht eines breiteren Wellenlängenbereichs. Lithops nutzt so das jeweils zur Verfügung stehende Lichtangebot optimal aus.

Anders als die unterirdischen Teile der "Lebenden Steine" müssen sich die oberirdischen Abschnitte vor zu starkem Licht in Acht nehmen: Es kann die Zellen oxidativ schädigen. Um das zu verhindern, geben in vielen Pflanzen angeregte Chlorophyll-Moleküle bei starker Sonneneinstrahlung überschüssige Energie als Wärme ab. Dieser Prozess, das nicht-photochemische Quenching (NPQ) findet sich auch beim Lithops. Allerdings sind hier die NPQ-Werte in den oberen Schichten geringer als in den unteren, obwohl die Oberseite stärkerer Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Grund dafür ist nach Ansicht der Forscher ein Sonnenschutz durch Pigmente aus der Gruppe der Flavonoide, die Licht reflektieren und so die besonders gefährdeten Teile der Pflanze vor der Strahlung schützen.

Damit ist Lithops also gut an zwei gegensätzliche Extrembedingungen angepasst: Dank seiner Gewebe-"Fenster" und der geschickten Chlorophyll-Verteilung kann er unter der Erde aus wenig Licht noch Energie gewinnen. Über der Erde hilft ihm sein Sonnenschutz, die außerordentlich starke Bestrahlung zu tolerieren.

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