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Botanik: Manche mögen's heiß

Moderne Pflanzen locken ihre Bestäuber mit schrillen Farben, bizarren Blütenmustern oder betörenden Düften, ältere Modelle vertrauen dem Wind als Überträger ihre Pollen an. Einige der ältesten überlebenden Landpflanzen - die Palmfarne - aber besitzen vielleicht eine der ausgeklügelsten Strategien der Fortpflanzung: Sie setzen auf Hitze und diverse Gerüche.
Palmfarn-Zapfen
Ihre erfolgreichste Zeit hatten sie vor rund 200 Millionen Jahren während des Perms, der Trias und der Kreide, als sich die Dinosaurier zuhauf an ihren Blattwedeln labten. Kontinentübergreifend dominierten unter anderem Mitglieder ihrer großen Familie die damaligen Wälder. Heute führen die Palmfarne dagegen nur noch ein Nischendasein in den Tropen und Subtropen der Erde, und ihre 250 Arten machen einen Bruchteil der pflanzlichen Artenvielfalt der Erde aus.

Australischer Palmfarn | Der australische Palmfarn Macrozamia lucida setzt auf Hitze und Düfte, um sich erfolgreich zu vermehren.
Verwandt sind die eigentümlichen Gewächse, die wie eine Mischung aus Palmen und Baumfarnen mit Tannenzapfen aussehen, mit dem Gingko und den Nadelbäumen, und sie gehören wie diese zu den so genannten Nacktsamern, deren Samenanlagen frei zugänglich sind.

Lange dachte man deshalb, dass die Palmfarne auch die Fortpflanzungsstrategie dieser Gruppe teilen: einen Haufen Pollen produzieren und dann auf gut Glück hoffen, dass der Wind sie an die richtige Stelle – sprich einen fremden Zapfen – transportiert, wo sie befruchtend wirken können. Im Vergleich zu den bedecktsamigen Blütenpflanzen, die überwiegend auf tierische Hilfe bei der Vermehrung zurückgreifen und heute mit fast 300 000 Spezies die Flora dominieren, ist dies eine ziemlich primitive Methode.

Bestäubter Thrips | Thripse der Art Cycadothrips chadwicki fressen für ihr Leben gerne Pollen der Palmfarne – zur Fortpflanzungszeit wird ihnen deshalb Zutritt zu den Zapfen gewährt. Schließlich sollen die Insekten gleich noch ein paar am Körper anhaftende Pollen von dannen und zu einem weiblichen Zapfen schaffen.
Doch keine Regel ohne Ausnahme: Zumindest einige wenige Nacktsamer setzen tatsächlich auch auf Insekten, um ihre Pollen von der männlichen Blüte zur weiblichen Fruchtanlage zu transferieren – darunter eine Reihe von Palmfarnen, die dabei auf eng an sie angepasste Käfer angewiesen sind. Und der australische Palmfarn Macrozamia lucida treibt diese Taktik sogar noch mit dem raffinierten Einsatz unterschiedlicher Lock- und Vertreibungsmechanismen auf die Spitze, wie Biologen um Irene Terry von der Universität von Utah in Salt Lake City jetzt nachwiesen.

Im Gegensatz zu seinen Verwandten nutzt Macrozamia lucida allerdings keine Käfer, sondern ein winziges Kerbtier namens Cycadothrips chadwicki aus der Familie der so genannten Thripse oder Fransenflügler. Üblicherweise ist der Zapfen dieser Art so dicht verschlossen, dass weder Wind noch Tiere eine Chance haben, der Pflanze ihren Pollen zu entreißen, doch ändert sich dies während der periodischen zwei- bis vierwöchigen Befruchtungsphase. Nun öffnen sich kleine Spalte im Zapfen, und das Insekt dringt zu Hunderten oder Tausenden in die männlichen Zapfen des Palmfarns ein, um dort Pollen zu fressen: ihre einzige Nahrung. Dabei werden sie über und über mit weiteren Pollen bedeckt, die auf ihnen haften bleiben.

Thripse auf der Flucht | Jeden Tag zur Mittagszeit vertreiben die Pflanzen dann die Thripse aus ihrem Schlaraffenland: mit Hitze und üblem Odeur. Anschließend locken schwächere Düfte die Tiere wieder zurück – und zu den weiblichen Zapfen.
Dann greift Teil Eins des Plans: Jeden Tag zwischen 11 und 15 Uhr Ortszeit fährt der Palmfarn die Temperatur im Inneren seines Zapfens hoch – bis es dort bis zu 12 Grad Celsius wärmer ist als in der Außenwelt. Um diese Heizleistung zu erbringen, verbrennt er seine angesammelten Vorräte an Kohlehydraten, Stärke und Fetten, die er für die normale Zellfunktion gespeichert hat.

Gleichzeitig kurbelt die Pflanze die Produktion eines ätherischen Öls, des Beta-Myrcens, an, bis dieser Duftstoff eine für die Thripse eigentlich tödliche Konzentration erreicht hat. Selbst bei Menschen verfehlt dieses Odeur seine Wirkung nicht ganz: "Es ist atemraubend – ein harscher, überwältigender Duft, der mit nichts zu vergleichen ist: allenfalls mit einem Mann, der viel zu viel Rasierwasser erwischt hat", beschreibt es Robert Roemer, einer der beteiligten Forscher.

Es ist atemraubend – ein harscher, überwältigender Duft, der mit nichts zu vergleichen ist: allenfalls mit einem Mann, der viel zu viel Rasierwasser erwischt hat
(Robert Roemer)
Die Insekten fliehen deshalb vor Hitze und Geruchsattacke aus dem Zapfen und schleppen dabei viele anhaftende Pollen mit sich, sodass nun Teil Zwei der Pflanzenstrategie zum Einsatz kommt. Der Palmfarn kühlt sich wieder ab und lässt das Beta-Myrcen verdampfen, bis es nur noch schwach wahrnehmbar ist. Jetzt betört es in Kombination mit weiteren Geruchsstoffen die Thripse, die gleich zu ihrer Nahrungsquelle zurückkehren. Gleichzeitig locken auch die weiblichen Zapfen mit diesem Duftcocktail die Insekten an – wenngleich ohne Futter anzubieten. Dennoch fallen genügend Thripse darauf herein, sodass die weiblichen Palmfarne erfolgreich befruchtet werden und die Art sich fortpflanzt.

Terry und ihr Team denken daher, dass sie einen evolutionären Zwischenschritt in der Bestäubungsgeschichte der Flora entdeckt haben. Denn ursprünglich haben die Pflanzen riechende Ausscheidungen entwickelt, um Fressfeinde abzuwehren. Erst später widmeten sie die flüchtigen Stoffe zum Lockmittel für Nutzinsekten um. Sich selbst haben die Palmfarne damit jedoch keinen Gefallen getan, ebnete womöglich diese duftige Innovation den vielerorts konkurrenzstärkeren, die Strategie kopierenden Bedecktsamern den Weg.

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