Insekten und Hitze werden den Pflanzen mit steigender Temperatur großen Schaden zufügen

Insekten und Hitze werden den Pflanzen großen Schaden zufügen, wenn die Temperaturen steigen. Rise00.jpg

(Credit: R John Thieda / Flickr)

Klimamodelle könnten Ernteausfälle unterschätzen, weil sie laut einer neuen Studie nicht berücksichtigen, wie befallene Pflanzen auf steigende Temperaturen reagieren.

Neuere Modelle sagen uns, dass Pflanzenfresser und Schädlinge bei Erwärmung des Klimas den landwirtschaftlichen Nutzpflanzen mehr Schaden zufügen werden. Eine Studie sagte voraus, dass der Ernteertrag für Insekten mit jedem Anstieg um 10 Grad Celsius um 25 bis 1% zunimmt.

Diese Modelle sind unvollständig und wir könnten die Verluste unterschätzen, sagen Forscher. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich befallene Tomatenpflanzen, um Raupen abzuwehren, nicht gut an steigende Temperaturen anpassen. Dieses zweischneidige Schwert verschlechtert ihre Produktivität.

Der Studie zufolge spielen zwei Faktoren eine Rolle. Das erste sind steigende Temperaturen. Der Stoffwechsel der Insekten beschleunigt sich durch Hitze und sie fressen mehr. Bei wärmeren Temperaturen könnten sich Insekten zudem eine größere Bandbreite gastfreundlicher Lebensräume erschließen.

Zweitens, und dies wird von aktuellen Modellen ignoriert, ist die Reaktion der befallenen Pflanzen auf die Hitze.

„Wir wissen, dass es Einschränkungen gibt, die verhindern, dass Pflanzen gleichzeitig zwei Belastungen ausgesetzt sind“, sagt Gregg Howe, Professor am Plant Research Laboratory der Michigan State University. „In diesem Fall ist wenig darüber bekannt, wie Pflanzen gleichzeitig mit erhöhter Temperatur und Insektenbefall umgehen. Deshalb wollten wir versuchen, diese Lücke zu schließen.“

Pflanzen haben Systeme, um mit unterschiedlichen Bedrohungen umzugehen. Raupenangriff? Dafür gibt es ein System. Wenn eine Raupe ein Blatt abbeißt, produziert die Pflanze ein Hormon namens Jasmonate oder JA. JA fordert die Pflanze auf, schnell Abwehrstoffe zu produzieren, um die Raupe zu vereiteln.

Temperaturen zu heiß? Überhitzt Pflanzen haben noch eine Tüte Tricks, um sich abzukühlen. Offensichtlich können sie nicht in den einladenden Schatten unter einem Baum rennen. Sie heben ihre Blätter vom heißen Boden ab. Sie "schwitzen" auch, indem sie ihre Stomata- ähnlich wie Haut Pore- damit das Wasser verdunsten kann, um die Blätter abzukühlen.

Nathan Havko, ein Postdoktorand im Howe-Labor, hatte einen Durchbruch, als er Tomatenpflanzen in heißen Wachstumskammern anbaute, die bei 38 Grad Celsius gehalten wurden. Er ließ auch hungrige Raupen auf sich los.

„Ich war schockiert, als ich die Türen zur Wachstumskammer öffnete, in der die beiden Pflanzengruppen bei„ normalen “und„ hohen “Temperaturen wuchsen“, sagt Howe. „Die Raupen im wärmeren Raum waren viel größer; Sie hatten die Pflanze fast ausgelöscht. “

"Wenn die Temperaturen höher sind, drückt eine verletzte Tomatenpflanze noch mehr JA aus, was zu einer stärkeren Abwehrreaktion führt", sagt Havko. „Irgendwie schreckt das die Raupen nicht ab. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass JA die Fähigkeit der Pflanze blockiert, sich abzukühlen. Sie kann weder Blätter noch Schweiß anheben. “

Vielleicht schließen die Pflanzen ihre Poren, um nicht mehr Wasser von den verletzten Stellen zu verlieren, aber sie erleiden am Ende das Äquivalent eines Hitzschlags. Es ist sogar möglich, dass die Raupen schlau sind und zusätzlichen Schaden anrichten, um die Blattporen geschlossen und die Blatttemperatur erhöht zu halten, was das Wachstum und die Entwicklung des Insekts beschleunigt.

Und es gibt Konsequenzen.

„Wir sehen, dass die Photosynthese, mit der Pflanzen Biomasse produzieren, in diesen Pflanzen stark beeinträchtigt ist“, sagt Havko. „Die Ressourcen zur Erzeugung von Biomasse sind vorhanden, werden aber irgendwie nicht richtig genutzt und die Produktivität der Ernte sinkt.“

Die Forscher haben noch viele offene Fragen zu klären, aber laut der Studie könnten Pflanzen bei steigenden globalen Temperaturen zu viele Bälle haben, um zu jonglieren.

„Ich denke, wir müssen die unerwarteten Kompromisse zwischen Abwehrreaktionen und Anlagenproduktivität erst noch einschätzen, insbesondere wenn andere Arten von Umweltstress vorliegen“, sagt Howe. "Das Einschalten der Abwehrreaktion kann mehr schaden als nützen, wenn die Pflanzen hohen Temperaturen oder anderen Belastungen ausgesetzt sind."

Die Studie erscheint in der Proceedings of the National Academy of Sciences.

Original-Studie

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