Schon eine geringe Menge eines Unkrautvernichtungsmittels kann mitunter unerwartete Folgen haben.

Forschende, die sich mit dem Horn-Sauerklee beschäftigten, stellten fest, dass die Pflanzen nach Kontakt mit einer niedrigen Dosis des Herbizids Dicamba mehr Blüten bildeten.

Das Ergebnis verdeutlicht, wie überraschend Pflanzen auf Umweltstress reagieren können. Zugleich wirft es Fragen dazu auf, wie sich unbeabsichtigter Kontakt mit Chemikalien auf Pflanzen in der Nähe behandelter Flächen auswirkt.

Wenn Chemikalien unerwartete Effekte haben

Herbizide sollen Pflanzen bekämpfen, die mit Nutzpflanzen um Ressourcen konkurrieren oder an unerwünschten Stellen wachsen. Ihre Wirkung kann jedoch über die eigentlich behandelten Flächen hinausgehen. Beim Ausbringen können kleinste Mengen durch die Luft abdriften und sich auf benachbarten Pflanzen ablagern.

Pflanzen, die auf diesem Weg mit dem Mittel in Kontakt kommen, nehmen häufig eine deutlich geringere Dosis auf als die Pflanzen, die gezielt behandelt werden. Diese Menge reicht möglicherweise nicht aus, um die erwarteten Schäden zu verursachen. Trotzdem kann sie das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen beeinflussen.

Forschende der University of Michigan interessierten sich für diesen möglichen Effekt, nachdem sie beobachtet hatten, dass Horn-Sauerklee in Gebieten, die von Dicamba-Abdrift betroffen waren, offenbar mehr Blüten bildete.

Wie der stimulierende Effekt entsteht

Dieses Phänomen gehört zu einer biologischen Reaktion, die als Hormesis bezeichnet wird. Dabei kann eine geringe Dosis eines Stoffes oder ein schwacher Stressreiz stimulierend wirken, obwohl eine höhere Dosis schädlich sein kann. Wissenschaftler haben ähnliche Reaktionen bei verschiedenen Organismen dokumentiert.

Das Ergebnis hängt allerdings vom jeweiligen Stoff, der aufgenommenen Menge und dem untersuchten Organismus ab. Was bei einer Pflanzenart beobachtet wird, lässt sich nicht automatisch auf andere Arten übertragen.

In ihrer Studie zum Horn-Sauerklee wollten die Forschenden herausfinden, ob geringe Mengen Dicamba die Blütenbildung und Samenproduktion beeinflussen. Außerdem untersuchten sie, ob sich die Reaktion auf nachfolgende Generationen vererben könnte.

Diese Unterscheidung ist wichtig: eine vorübergehende Reaktion einer einzelnen Pflanze ist etwas anderes als ein genetisches Merkmal, das im Laufe der Zeit innerhalb einer Population häufiger auftritt.

So wurde die Feldstudie durchgeführt

Das Forschungsteam legte ein Feldexperiment mit Oxalis stricta an, dem wissenschaftlichen Namen des Horn-Sauerklees. Ein Teil der Versuchsfläche wurde geringen Mengen Dicamba ausgesetzt, während ein anderer Teil unbehandelt blieb und als Vergleichsfläche diente.

Unter der Leitung der Forscherin Anah Soble Botran erfasste das Team das Pflanzenwachstum, die Anzahl der Blüten, die Samenproduktion und weitere Merkmale, anhand derer sich die Entwicklung der Pflanzen beurteilen ließ. Das Experiment wurde über zwei Vegetationsperioden hinweg wiederholt, um zu prüfen, ob sich die Ergebnisse bestätigten.

Im ersten Jahr bildeten die Pflanzen, die geringen Dicamba-Dosen ausgesetzt waren, mehr Blüten als die Pflanzen auf der unbehandelten Fläche. Zudem gab es Hinweise auf eine höhere Samenproduktion.

Im zweiten Jahr zeigte sich jedoch ein anderes Bild. Die exponierten Pflanzen bildeten zwar erneut zusätzliche Blüten, doch diesmal führte dies nicht zu einer vergleichbaren Steigerung der Samenproduktion.

Dieser Unterschied verdeutlicht, warum die Anzahl der Blüten allein kein vollständiges Bild des Fortpflanzungserfolgs einer Pflanze liefert. Mehr Blüten bedeuten nicht zwangsläufig mehr Samen oder mehr Nachkommen.

Mehr Blüten bedeuten nicht automatisch einen Vorteil

Die Forschenden untersuchten außerdem, wie sich die zusätzlichen Blüten auf die Besuche von Bestäubern auswirkten. Dabei stellten sie fest, dass die mit Dicamba in Kontakt gekommenen Pflanzen im Verhältnis zu ihrem Blütenangebot seltener besucht wurden. Außerdem waren ihre Blüten kleiner als die der unbehandelten Pflanzen.

Eine mögliche Erklärung ist, dass Bestäuber mehr einzelne Blüten vorfanden und sich dadurch die Zahl der Besuche pro Blüte verringerte. Die Studie wirft jedoch auch die Frage auf, ob kleinere Blüten den bestäubenden Insekten dieselbe Menge an Ressourcen bieten wie größere.

Die Forschenden konnten nicht nachweisen, dass die verstärkte Blütenbildung den gesamten Fortpflanzungserfolg der Pflanzen dauerhaft verbesserte. Stattdessen zeigten die Ergebnisse ein komplexeres Zusammenspiel von Blütenbildung, Samenproduktion und Wechselwirkungen mit anderen Organismen.

Das ist bedeutsam, denn die Entwicklung einer Pflanze hängt von mehreren miteinander verbundenen Faktoren ab. Eine sichtbare Zunahme einzelner Merkmale muss nicht zwangsläufig einen langfristigen Vorteil in der jeweiligen Umwelt mit sich bringen.

Führte die Reaktion zu einer evolutionären Veränderung?

Eine weitere zentrale Frage war, ob die verstärkte Blütenbildung zu einem dauerhaften Merkmal innerhalb der Pflanzenpopulation werden könnte.

Die Forschenden fanden keine Hinweise darauf, dass genetische Unterschiede die beobachtete Reaktion der untersuchten Pflanzen erklärten. Ihren Ergebnissen zufolge handelte es sich bei der verstärkten Blütenbildung eher um eine vorübergehende Reaktion auf den Kontakt mit der Chemikalie als um eine nachgewiesene evolutionäre Veränderung.

Die Untersuchung des Horn-Sauerklees zeigt, dass unbeabsichtigter Kontakt mit geringen Mengen eines Herbizids die Entwicklung von Pflanzen auf unerwartete Weise beeinflussen kann. Zwar führte die Dicamba-Exposition zu mehr Blüten, doch der Effekt fiel in den beiden Vegetationsperioden unterschiedlich aus. Auch Hinweise auf eine vererbbare Veränderung ergaben sich nicht.

Die Ergebnisse unterstreichen, wie komplex die Reaktionen von Pflanzen auf Umweltstress sind. Um sie zu verstehen, reicht es nicht aus, das sichtbare Wachstum zu betrachten. Auch die Fortpflanzung, genetische Unterschiede und die Wechselwirkungen mit Bestäubern müssen berücksichtigt werden.

Weitere Untersuchungen an verschiedenen Pflanzenarten werden dazu beitragen, besser zu verstehen, wie verbreitet solche Effekte sind und welche Folgen sie für die Vegetation in der Nähe behandelter Flächen haben können.