Wie sich der Zuckerahorn an ein sich erwärmendes Klima anpasst – Neuigkeiten

Seit mehr als drei Jahrzehnten nimmt der Klimawandel einen zentralen Platz in gesellschaftlichen Debatten ein. Wir wissen, dass langfristige Temperaturschwankungen nicht nur Auswirkungen auf den Menschen, sondern auch auf die Flora haben werden. Wir beobachten bereits eine Abwanderung bestimmter Pflanzenarten in weiter nördlich gelegene Regionen, in denen das Klima nun wärmer ist als zuvor. Allerdings ist die Baummigration langsamer als erwartet und unsere Fähigkeit, diese Migration vorherzusagen, bleibt begrenzt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, aktuelle und zukünftige Veränderungen zu analysieren, um unsere Wälder besser vorhersagen und möglicherweise bei der Bewältigung dieser Herausforderungen unterstützen zu können. Genau das tut Professorin Isabelle Laforest-Lapointe, indem sie sich auf Zuckerahorn konzentriert.

Eine von der Forscherin und ihrem Team durchgeführte Studie, veröffentlicht in Naturkommunikation Biologiezeigte, dass mehrere Faktoren wie der Säuregehalt des Bodens, das Vorhandensein bestimmter Pilze und sogar die Entfernung zu alten Bäumen das Wachstum des Zuckerahorns beeinflussen. Professorin Isabelle Laforest-Lapointe beschreibt: „Das grundlegende Ziel unserer Forschung besteht darin, zum Verständnis der Anpassung des Zuckerahorns im Laufe der Zeit an den Klimawandel beizutragen. »

Bäume sind eng mit mikrobiellen Gemeinschaften verbunden

Wie Menschen, die eine Gemeinschaft bilden, umgeben sich Bäume mit einer Vielzahl sogenannter Mikroorganismen Mikrobiota. In dieser Gemeinschaft finden wir insbesondere mikroskopisch kleine Pilze, darunter Mykorrhiza, die für ihre enge Verbindung mit Pflanzenwurzeln bekannt sind, sowie verschiedene Bakterienarten. Diese Gemeinschaft kann für den Baum eine vorteilhafte Rolle spielen und ihm dabei helfen, Nährstoffe aufzunehmen und sich an Stress zu gewöhnen. Bestimmte Mikroorganismen können jedoch auch schädlich sein, indem sie Krankheiten verursachen. Die Zusammensetzung dieser Mikrobiota kann je nach Baumart und Standort variieren.

Der Boden beeinflusst das Baumwachstum

Jeder versierte Hobbygärtner wird den Einfluss des Bodens auf das Pflanzenwachstum bereits bemerkt haben. Mehrere Elemente des Lebendigen, sogenannte biotische Faktoren, und des Nichtlebenden, sogenannte abiotische Faktoren, können ihre Entwicklung stimulieren oder im Gegenteil einschränken. Unter den abiotischen Faktoren spielen die verfügbaren Nährstoffe eine entscheidende Rolle für den pH-Wert des Bodens, da der Säuregehalt des Bodens die Fähigkeit der Pflanzen beeinflusst, bestimmte Nährstoffe aufzunehmen. Die Verfügbarkeit von Kalzium ist auch ein wichtiger Indikator für die Bodenfruchtbarkeit. Ein kalziumreicher Boden fördert den Nährstoffaustausch mit den Pflanzen. Der Boden beeinflusst nicht nur die Pflanzen auf seiner Oberfläche, sondern auch die mikrobielle Zusammensetzung, die ihn besiedelt, und damit auch die Mikroorganismen, die für den Aufbau von Partnerschaften mit Pflanzenwurzeln zur Verfügung stehen.

Der Beginn eines langen Projekts

Der Ursprung des Projekts geht auf die Promotion von Professorin Isabelle Laforest-Lapointe zurück, die sich zwischen zwei Doktorandenprojekten entscheiden musste. Mit ihrem Hintergrund in der Ökologie entschied sie sich dafür, die Dynamik von Waldpopulationen statt der Baumgenetik zu untersuchen und zog es vor, nicht mit DNA zu arbeiten. Allerdings hatte DNA noch nicht ihr letztes Wort gesagt. Mit der Ankunft seines Co-Direktors wandelte sich sein Projekt in die Untersuchung von Mikroorganismen, die in den Blättern oder Bäumen von Waldbeständen vorkommen, anhand ihrer DNA.

Ich dachte, ich würde mein Doktoratsprojekt wählen, aber es war das Projekt, das mich ausgewählt hat. Es entstand aus meinem Interesse am Wald im Allgemeinen. Ich liebte es, mich mit der mikrobiellen Ökologie zu beschäftigen, es wurde für mich zu einer Leidenschaft. Als ich in Sherbrooke ankam, musste ich mich für mein Forschungsprogramm entscheiden. Ich beschloss, mich auf die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben zu konzentrieren, und gründete so meinen Canada Research Chair. Ich habe mir gesagt, dass es für mich bei Estrie wirklich interessant ist, an zwei Arten zu arbeiten, die keine Modellarten sind, nämlich dem Zuckerahorn und dem Apfelbaum.

Professorin Isabelle Laforest-Lapointe

Das Laforest-Lapointe-Labor konzentrierte sich auf die Identifizierung biotischer und abiotischer Faktoren, die das Wachstum von Ahornbäumen beeinflussen. Ihre Forschung ergab, dass unter den abiotischen Faktoren der pH-Wert, die Kalziumverfügbarkeit und der Abstand zwischen Ahornbäumen einen erheblichen Einfluss auf die mikrobielle Gemeinschaft des umgebenden Bodens haben. Sie fanden auch heraus, dass eine Änderung des pH-Werts des Bodens die Zusammensetzung der Pilzgemeinschaft beeinflusst, was wiederum das Wachstum des Ahornbaums beeinflusst. Es gibt vielfältige Wechselwirkungen zwischen abiotischen und biotischen Faktoren, die sich gegenseitig ernähren und so einzigartige Umgebungen schaffen.

Insbesondere das Kalzium und der pH-Wert des Bodens scheinen sehr wichtig zu sein und scheinen mit Pilzgemeinschaften zu interagieren. Das Ergebnis, das ich wirklich interessant fand, war, dass das Wachstum der Sämlinge in höheren Lagen größer war, was ich nicht erwartet hatte.

Professorin Isabelle Laforest-Lapointe

Zuckerahorn, eine Fülle von Quebec

Professorin Isabelle Laforest-Lapointe hat beschlossen, einen Teil ihrer Forschung dem Studium des Ahorns zu widmen. Diese in Quebec und den Vereinigten Staaten endemische Art stellt eine wichtige Einnahmequelle für die Provinz dar. Trotzdem wurden nur wenige Studien zu dieser Art und noch weniger zur mikrobiellen Gemeinschaft im Zuckerahornboden durchgeführt.

Zwei Studienstandorte in den Eastern Townships

Zwei Berge wurden ausgewählt, um die Auswirkungen der Höhenlage auf Ahornbäume zu untersuchen: Mont Écho in der Nähe von Sutton und Mont Saint-Joseph im Mont-Mégantic-Nationalpark. Diese Untersuchung von Veränderungen entlang eines Höhengradienten wird aufgerufen Raum-Zeit-Substitutionsmethode. Dieser von Ökologen häufig verwendete Ansatz ermöglicht die Analyse ökologischer Prozesse über kurze Distanzen. Jeder Höhenschritt wird als vom vorherigen unterschieden betrachtet, was für die Untersuchung biotischer Wechselwirkungen nützlich ist.

Das Studium einer mikrobiellen Gemeinschaft, eine Herausforderung

In der Vergangenheit konzentrierten sich viele Forschungsstudien zur bodenbiotischen Gemeinschaft auf Mykorrhiza. Ihnen ist eine große genetische Datenbank gewidmet, aber trotz dieser Bemühungen sind die verfügbaren Identifikationsdaten bei der Untersuchung von Bodenmikroorganismen, einschließlich Pilzen und Bakterien, deutlich weniger zahlreich als die für Mikroben, die Menschen besiedeln. Die Untersuchung der gesamten Mikrobiota des Ahorns stellt daher eine große Herausforderung dar, die sich jedoch als nützlich erweisen wird, um die Auswirkungen dieser Mikroorganismen auf Ahornbäume besser zu verstehen und um unsere Fähigkeit zu verbessern, die zukünftige Verbreitung der Art vorherzusagen. Um die Zusammensetzung des Bodens zu bestimmen und die vorhandenen Mikroorganismen zu identifizieren, wurden Mikroskopie und molekulare Analysen durchgeführt.

Die Beziehung zwischen dem Wald und den Menschen ist tief und komplex. Jeden Tag verwenden wir mindestens ein Waldprodukt, sei es für Papier, Baumaterialien oder unsere Lebensmittel. Aktuelle und künftige Klimaveränderungen sind störend und werden das Gleichgewicht der Waldflora und -fauna langfristig stören. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, aktuelle und zukünftige Veränderungen zu analysieren, um unsere Wälder besser vorhersagen und möglicherweise bei der Bewältigung dieser Herausforderungen unterstützen zu können. Das Verständnis der Auswirkungen des Bodens und der darin lebenden Mikroorganismen auf das Wachstum unserer Ahornbäume stellt einen ersten Schritt zu diesem Verständnis dar. Dieses Wissen könnte in Zukunft auf andere Pflanzenarten ausgeweitet werden und dabei helfen, die Wanderung von Pflanzen zu neuen Horizonten vorherzusagen.

Forschung, die bis zur Zehnerpotenz reicht!
Es ist kein Zufall, dass die University of Sherbrooke in der Forschung herausragt. Sein Geheimnis? Die kluge Verbindung von Partnerschaft, Bündelung und Interdisziplinarität, drei Stärken, für die das Unternehmen bekannt ist. Erfahren Sie mehr darüber, was UdeS 10 vorangetrieben hat^t in der Forschung in Kanada.