Der nächste Post für unsere Artikelreihe wurde von Luise Schidlo aus Jena geschrieben. Hier hat erläutert sie das Thema ihrer Bachelorarbeit, und zwar, was ist der Zusammenhang zwischen Phänologie, Merkmale und genetische Herkunft. Für Pflanze KlimaKultur! war es uns wichtig, eine einheitliche genetische Herkunft zu verwenden und mit diesem Post können Sie besser nachvollziehen, warum wir das entschieden haben.

Im heutigen Blogpost möchte ich Ihnen meine Bachelorarbeit mit dem Thema „Können dieselben Unterschiede in Phänologie und funktionellen Merkmalen, welche zwischen botanischen Gärten im PhenObs-Projekt identifiziert wurden, auch in einem common-garden Experiment festgestellt werden?“ vorstellen. Mein Name ist Luise Schidlo und ich studiere im 6. Semester an der Universität Jena Biologie. Meine Abschlussarbeit beschäftigt sich ebenso wie das Projekt Pflanze KlimaKultur! mit dem Zusammenhang von Phänologie verschiedener krautiger Arten und dem Klima. Anders als beim Projekt Pflanze KlimaKultur! habe ich jedoch statt Saatgut von einer Mutterpflanze zu nutzen, Saatgut von mehreren Mutterpflanzen, aus verschiedenen botanischen Gärten gesammelt und angezogen. Die Daten von Pflanze KlimaKultur! sollen also vor allem die Phänologie mit dem Standort und dessen Bedingungen verknüpfen. Dem entgegengesetzt, soll bei meinem Experiment vor allem beobachtete werden, was die Herkunft des Saatgutes für eine Rolle spielt, wenn alle Organismen am selben Standort, unter denselben Bedingungen angezogen werden. Anschließend werden meine erhobenen Daten mit im Rahmen des Projektes PhenObs erhobenen Daten verglichen, um einen Eindruck davon zu gewinnen, inwiefern die Herkunft der Pflanzen bei der Diskussion von phänologischen Daten berücksichtigt werden muss.

Für das Experiment wurden fünf Arten ausgewählt und Samen von je drei verschiedenen botanischen Gärten in einem common-garden in Jena angezogen. Common-garden meint in diesem Falle, dass alle Arten unter gleichen Bedingungen am selben Standort, dem botanischen Garten in Jena, angezogen wurden. Bei den Arten handelt es sich um Achillea millefolium (gemeine Schafgarbe, s. Abb. 1), Aquilegia vulgaris (gemeine Akelei, s. Abb. 1), Plantago lanceolata (Spitzwegerich, s. Abb. 2), Saponaria officinalis (gewöhnliches Seifenkraut) und Vincetoxicum hirundia (weiße Schwalbenwurz). Die botanischen Gärten der Samenherkünfte sind über einen Nord-Süd-Gradienten von Berlin als nördlichsten Punkt und Gijon (Spanien) als südlichsten Punkt verteilt, um einen Klimagradienten zu garantieren. Die Samen wurden im Dezember gesät, im Kühlschrank gelagert, um diese zu Stratifizieren und anschließend für die Keimung in ein Gewächshaus überführt. Ab diesem Zeitpunkt wurden täglich die Keimlinge gezählt, um Keimungsrate und Keimungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Schon hier konnten signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Herkünften innerhalb einer Art festgestellt werden.

Anschließend wurden die Keimlinge in Einzeltöpfe pikiert und Anfang April ins Freiland überführt. Hier wurden je zwei Replikate, pro Art und Akzession für einen Versuchsblock genutzt. Das Experiment besteht aus insgesamt vier Blöcken, auf denen die Individuen zufällig verteilt sind (siehe Abb. 3 und 4). Ab diesem Zeitpunkt wurden, alle zwei Wochen, Merkmale wie Pflanzengröße, Blattanzahl und Länge des längsten Blattes gemessen und zum Zeitpunkt der Blüte funktionelle Merkmale wie Leaf Dry Matter Content (LDMC, deutsch: Blatt-Trockenmassegehalt) und Specific Leaf Area (SLA, deutsch: spezifische Blattfläche) bestimmt.

Neben den funktionellen Merkmalen wurde auch die Phänologie der Pflanzen beobachtet. So wurden beispielsweise für Plantago lanceolata der Tag der ersten Knospe, der Punkt, an welchem der Knospenstand eine Länge von 10cm erreicht hat, und der Tag der ersten Blüte aufgenommen. Hier deuten die ersten Ergebnisse der Beobachtung daraufhin, dass die Herkunft des Saatgutes einen wesentlichen Einfluss auf die Phänologie der Pflanzen hat und die Merkmalsunterschiede vermutlich auch genetisch verankert sind. So bildeten die Plantago-Pflanzen aus Wien als erstes Knospen und Blüten, anschließend die Pflanzen aus Jena und danach die Pflanzen aus Berlin (s. Abb. 5). Diese Beobachtung bestätigt den Stand der Forschung, dass Pflanzen aus südlicheren, wärmeren Regionen eine verfrühte Phänologie im Vergleich zu Pflanzen aus nördlicheren, kühleren Regionen haben. Weitere phänologische Aufnahmen, auch für die anderen Arten, werden im Laufe des Jahres hinzukommen.

Abbildung 5: Plantago lanceolata Pflanzen vom selben Versuchsblock von den drei Akzessionen; links: Berlin: Knospenbildung und shoot-Phase, Mitte: Jena: in voller Blüte, rechts: Wien: teilweise in Blüte, teilweise verblüht

Im Anschluss an die Datenaufnahme sollen die Daten mit den innerhalb des PhenObs-Projektes gesammelten Daten verglichen werden, um Schlussfolgerungen zu ziehen, inwiefern die Herkunft, der Arten, bei der Diskussion von phänologischen Daten berücksichtigt werden muss.

Die Bachelorarbeit ist Teil eines größeren Projektes, welches bis 2024 weitergeführt werden wird. Es ist besonders relevant, dass das Projekt weitergeführt wird, um zu vermeiden das beobachtete Unterschiede stark von den verschiedenen Keimungszeitpunkten beeinflusst sind. Des Weiteren gehen wir davon aus, dass Arten wie Aquilegia vulgaris und Vincetoxicum hirundia erst im zweiten Jahr zur Blüte kommen werden und so im Jahr 2024 zusätzliche Daten, inklusive „erster Austrieb“ und „Blattentfaltung“ aller Arten, gesammelt werden können. Das vor allem die Daten ab dem zweiten Jahr relevant sind lässt sich auch sehr gut bei den Pflanze KlimaKultur!-"Klimabeeten" beobachten, da auch hier Arten wie die Goldrute und die Skabiose erst ab dem zweiten Jahr blühen und die Daten an Aussagekraft gewinnen, wenn sie nicht mehr vom Zeitpunkt des Auspflanzens beeinflusst werden.

Text und Fotos: Luise Schidlo

Im Rahmen des Langen Tags der StadtNatur fanden am letzten Samstag und Sonntag in Berlin rund 400 Veranstaltungen, darunter verschiedene Führungen und Mitmachaktionen, an ganz unterschiedlichen Orten in Berlin statt. Im Fokus steht dabei jedes Jahr der Artenreichtum Berlins, das Erleben der Flora und Fauna und das Kennenlernen von sonst oft unzugänglichen Naturräumen.

Über das Citizen Science Projekt PflanzeKlimaKultur! konnten zwei Beiträge angeboten werden. Bei sommerlichen Temperaturen und Sonnenschein gab es um 13 Uhr mit Wayne Schmitt, Luise Ohmann und Franziska Lausen zuerst einen phänologischen Rundgang durch den Botanischen Garten, vorbei an verschiedenen Pflanzen, gespickt mit spannenden Informationen z.B. zu deren Phänologie und Verbreitung. Der Rundgang endete am Modellbeet des Projekts. Hier wurden die elf Projektpflanzen, phänologische Besonderheiten und erste Ergebnisse des Projekts vorgestellt. Anschließend gab es noch die Möglichkeit miteinander zu den Themen Stadtnatur, Biodiversität, Artenvielfalt und Klimaresilienz der Stadt Berlin ins Gespräch zu kommen. Es wurden Wünsche, Vorschläge und Forderungen diskutiert, wobei häufig die vertikale Begrünung von Häusern sowie die Bepflanzung von Dächern thematisiert wurde.

Fotos: Franziska Lausen

Begleitet vom schönen Wetter ging es mit der zweiten Veranstaltung in der Kleingartenkolonie Grüne Aue weiter. Bei Sprudelwasser und Kuchen hat Wayne Schmitt das Projekt für 16 neugierige Teilnehmende am Klimabeet des Klimaschaugartens vorgestellt. Hier wurde alles für Anfänger*innen ausführlich erklärt – Was heißt Phänologie, warum interessieren wir uns dafür, was für einen Einfluss könnte das Stadtklima darauf haben? Nach der Vorstellung haben wir gemeinsam die Pflanzen im Klimabeet beobachtet und phänologische Daten erfasst. Auch mit sehr wenig Erklärung konnten die Teilnehmende die meisten phänologische Stadien gut erkennen.

Fotos: Henry Dinter

In Rahmen unserer Artikelreihe hat unser studentischer Mitarbeiter Robin Pelzer in Halle einen Bericht über Hummeln geschrieben. In diesem Post möchte er über den Lebenszyklus der Hummeln und die Unterschiede zwischen Stadt- und Landhummeln erläutern.

Diesen Bericht möchte ich ganz den Hummeln widmen. Ich werde das Hummelnest im Jahresverlauf erläutern und die Ergebnisse von Studien über Stadthummeln vorstellen.

Sie sind in diesem Frühjahr vielleicht schon einigen besonders großen Hummeln begegnet. Dabei handelt es sich um im vorigen Herbst begattete Jungköniginnen, die die Winterruhe überstanden haben und nun auf der Suche nach einem geeigneten Nistplatz sind. Je nach Hummelart werden Asthöhlen und Vogelnistkästen (z.B. Bombus hypnorum – Baumhummel), oberflächennahe Nischen im Moos und Totholz (z.B. Bombus pratorum – Wiesenhummel, Bilder unten) oder verlassene unterirdische Mäusenester (z.B. Bombus terrestris – dunkle Erdhummel, Bombus lapidarius – Steinhummel) bevorzugt. Als eusoziale Insekten bilden Jungköniginnen Völker, die bei der dunklen Erdhummel bis zu 600 Individuen umfassen können. Ähnlich wie bei der Honigbiene, den Wespen und vielen Ameisenarten umfasst ein solches Volk hauptsächlich sterile Arbeiterinnen, die sich um die Brutpflege, Nahrungssuche, aktive Belüftung des Nestes und den Wabenbau kümmern. Auf dem Höhepunkt des Hummelstaates zwischen Mitte Juli bis Ende August schlüpfen und fliegen männliche Hummeln (Drohnen) und Jungköniginnen aus dem Nest, die sich während des folgenden Hochzeitsfluges fortpflanzen. Während die Drohnen und das Hummelvolk mit Altkönigin im Herbst sterben, suchen die Jungköniginnen ein Winterquartier, um im folgenden Frühjahr einen eigenen Hummelstaat zu gründen.

Die „Bienen im Pelz“ spielen eine Hauptrolle bei der Bestäubung von Wild- und Kulturpflanzen und verfügen mit ihrer Masse und Kompaktheit über einen Vorteil gegenüber Honigbienen und den meisten anderen Wildbienen (Ja, die Hummel gehört zu den Wildbienen!). Die Hummelexperten Ambros Aichhorn und Eberhard von Hagen verweisen diesbezüglich in ihrem Fachbuch für Hummeln, 6. Auflage, 2014 auf Verschlussblüten wie beispielsweise das Löwenmäulchen, bei dem die Unterlippe der Blüte kräftig nach unten gedrückt werden muss, um an den süßen Nektar zu gelangen. Auch in Ihrem Klimabeet können sich die Hummeln an den etwaigen Blüten erfreuen! Die Projektpflanzen von Pflanze KlimaKultur! wurden unter anderem aufgrund ihrer besonderen Insektenfreundlichkeit ausgewählt. Dabei wurde darauf geachtet, dass zu jeder Jahreszeit in der Vegetationsperiode ein Blütenangebot zur Verfügung steht. Im Botanischen Garten in Halle (Saale) habe ich bereits eifrige Hummeln auf der Duft-Skabiose (Scabiosa canescens), der Wilden Malve (Malva sylvestris), dem Steppen-Salbei (Salvia nemorosa), dem Echten Eibisch (Althaea officinalis) und dem Winterling (Eranthis hyemalis) beobachtet.

Bezogen auf das Projekt Pflanze KlimaKultur!, welches sich mit dem Lebensraum Stadt auseinandersetzt, sind Vergleiche von Stadthummeln und Hummeln außerhalb der Stadt von besonderem Interesse. So berichtete das Nachrichtenportal t-online am 23.08.2020 über eine Studie der MLU-Halle-Wittenberg und dem Deutschen Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) mit dem Studienleiter Dr. Panagiotis Theodorou, bei der mehr als 1800 Hummeln der drei häufigsten Arten (Steinhummel – Bombus lapidarius, Ackerhummel – Bombus pascuorum, Dunkle Erdhummel – Bombus terrestris) in neun Großstädten und den ländlichen Umgebungen auf deren Größe untersucht wurden. Zudem ermittelten die Wissenschaftler die Bestäubungsleistungen der Tiere, indem die Häufigkeit des Besuchs der Hummeln auf bewusst gepflanzte Rotkleepflanzen in den Versuchsflächen erfasst wurde. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Hummeln in der Stadt durchschnittlich größer waren als die Hummeln auf dem Land. Die Biologin und Studienteilnehmerin Dr. Antonella Soro von der MLU-Halle-Wittenberg verwies dabei auf die Überlegenheit größerer Hummeln, insofern, dass diese über verbesserte Lernfähigkeiten und über ein größeres Erinnerungsvermögen verfügen würden. Somit seien Stadthummeln imstande, mehr Blüten anzufliegen und mehr Blüten zu bestäuben, so die Forscherin. Die Stadt als Lebensraum hat allerdings ebenso Nachteile, wie der Studienleiter betont. Höhere Temperaturen und starke Fragmentierung des Lebensraumes seien die Herausforderungen für die großen Insekten. (t-online, 23.08.2020) Über die Studien berichtete auch das Wissensmagazin scinexx und beleuchtete die genetischen Analysen der Studie. Mithilfe von Sequenzierungen des Erbgutes von Stadt- und Landhummeln konnten bei Stadthummeln Genveränderungen detektiert werden, die Stoffwechselprozesse und Anpassungsfähigkeit gegenüber Hitze und anderen äußeren Bedingungen betreffen, erläutert Dr. Theodorou. (scinexx, 18.04.2018)

Hummeln sind faszinierende eusoziale Tiere, die eine Hauptrolle bei der Bestäubung der Wild- und Kulturpflanzen spielen und einen interessanten Lebenszyklus aufweisen. Sie sind weder auf dem Land noch in unseren Städten wegzudenken! Trotz ihrer Größe und ihren tiefen Brummtönen sind sie keine bedrohlichen, sondern sehr friedliche Insekten, die nur bei großer Gefahr stechen können und zuvor mit einer Drohgebärde (erhobenes mittleres Bein, Bild unten links) darauf aufmerksam machen. Solange die Hummel nicht gedrückt oder geschubst wird, tritt dieses Verhalten nicht auf. Sie sind daher gut zu beobachtende Wildtiere, denen ich auch aufgrund ihrer Tollpatschigkeit und Hartnäckigkeit gerne zusehe (Aufnahme unten rechts). Die Aufnahme 1 hebt das Thema des kommenden Berichts hervor. In diesem werde ich eigene Erfahrungen mit Hummelnistkästen präsentieren.  

Interessierte können die Artikel über Land- und Stadthummeln über die nachfolgenden Links lesen:

• https://www.scinexx.de/news/biowissen/stadtleben-veraendert-hummeln/, 18.04.2018
• https://www.t-online.de/heim-garten/garten/id_88445746/studie-hummeln-werden-in-der-stadt-groesser-und-produktiver.html, 23.08.2020

Text und Fotos: Robin Pelzer

In den letzten Monaten hat sich unser studentischer Mitarbeiter Sebastian Schmidt in Leipzig viel mit dem Thema Boden beschäftigt. Dieses Thema war bei den letzten Fragerunden in Leipzig sehr beliebt. Deshalb hat er jetzt einen kleinen Beitrag dazu für uns geschrieben. Eine ausführliche Version finden Sie unter dem Link am Ende dieses Posts (oder hier).

Im Rahmen unseres Projekts in Leipzig fanden zwei Veranstaltungen zum Thema „Böden“ und „Nachhaltige Bodenbewirtschaftung“ statt. In diesem Blogeintrag möchte ich für die Teilnehmer*innen aller Projektstädte vor allem auf letzteren Aspekt eingehen und berichten, was wir in unseren Veranstaltungen darüber herausgefunden haben.

Teilnehmer*innentreffen am 16. März 2023 in der Grünen Schule des Botanischen Gartens der Universität Leipzig zum Thema „Böden“. Foto: Rolf Engelmann

Der nachhaltige Umgang mit Böden ist integraler Bestanteil einer jeden Klimapolitik, da hierbei eine große Menge Energie eingespart werden kann (z.B. durch eine Reduzierung der Erzeugung und des Austrags von Dünger und Pestiziden) und Böden gleichzeitig als natürliche Kohlenstoffspeicher dienen, also Kohlendioxid in Form von organischer Substanz binden können (Schrumpf/Trumbore, 2011).

Auch kann ein menschlicher Eingriff in dieses sensible System zu einer erheblichen Freisetzung von Treibhausgasen führen, z.B. bei der Trockenlegung von Moorgebieten, oder beim Auftauen von Permafrostböden, die wir z.B. im Norden Sibiriens finden und etwa 25% der Erdoberfläche ausmachen. Weiterführende Artikel diesen Themen finden Sie hier:

Schrumpf, M.; Trumbore, S. (2011): Unser wichtigster Kohlenstoffspeicher: Wie der Boden als dünne Haut der Erde globale Stoffkreisläufe und das Klima beeinflusst. Forschungsbericht 2011 - Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Zuletzt besucht: 8.5.23.

Zimmer, M., Jahn, A. (2021): Wie trockengelegte Moore den Klimawandel anheizen. Spektrum-Podcast. Zuletzt besucht: 6.5.23.

Schwamborn G. (2014): Zusammenhang zwischen Klimawandel und Permafrost. Helmholtz ESKP. Zuletzt besucht: 6.5.23.

Bundesregierung (2019): Tauender Permafrost – eine unterschätzte Gefahr für das Weltklima. Archiv. Zuletzt besucht: 6.5.23.

Da Sie als Projekt-Teilnehmer*innen und Gärtner*innen ebenso ein Stück Boden bewirtschaften und an ökologischen Fragestellungen interessiert sind, ist eine Beschäftigung mit diesem Thema für Sie möglicherweise ebenso relevant, wie die botanischen bzw. phänologischen Aspekte unseres Projekts.

Was ist ein Boden?

Als Boden bezeichnet man den belebten Teil der oberen Erdkruste, der generell nur eine Dicke von wenigen Metern hat. Er ist das Resultat physikalischer und chemischer Verwitterung eines Ausgangsgesteins oder -sediments und seine Eigenschaften hängen von vielen Faktoren der belebten und unbelebten Umwelt ab, wie der Natur des Ausgangsmaterials, des Klimas, des Oberflächenreliefs am Standort, dem Vorhandensein von (Grund)-Wasser, der Tätigkeit von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen und natürlich der Zeit. Die aus dem Zusammenspiel dieser Faktoren resultierenden bodenbildenden Prozesse brauchen in der Regel mehrere Jahrhunderte bis Jahrtausende, um einen ausreichend dicken Boden hervorzubringen, der für den Menschen landwirtschaftlich nutzbar ist.

Eine Braunerde in einem Waldstück bei Freienorla (Thüringen). Erkennbar sind der dunkle, humose Oberbodenhorizont (Ah) mit Streuauflage (L), der verwitterte (v) und durch Oxidation verbraunte B-Horizont und darunter ein verwittertes, lockeres (l) Ausgangssediment (C) mit einem Schichtwechsel (II).

Das Ergebnis dieser langwierigen Prozesse von Materialumwandlung und -verlagerung ist eine horizontale Schichtung des Bodens in Horizonte, die sich in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften substanziell unterscheiden. Eine bestimmte Abfolge von Horizonten ergibt einen Bodentyp. Insgesamt werden in Deutschland 56 Bodentypen unterschieden. Ein Beispiel für einen weitverbreiteten und landwirtschaftlich genutzten Boden ist die Braunerde.

Bodenschutz – auch im eigenen Garten

In Anbetracht der langen Entstehungszeit dieses hochkomplexen Systems ist die Tatsache umso erschreckender, dass es nur einen Bruchteil der Zeit der Bodenentwicklung braucht, um einen Boden in seinen Eigenschaften massiv und irreversibel zu verändern. Überdüngung, der exzessive Gebrauch von Chemikalien und Pestiziden, Bodenverdichtung und -erosion sowie der Eintrag von Schadstoffen können innerhalb von wenigen Jahrzehnten einen irreparablen Schaden an Fauna, Gefüge und Nährstoffhaushalt eines Bodens anrichten. Auch die Versiegelung durch Bebauung und der resultierende Verlust an Natur- und Versickerungsfläche stellt gerade in Zeiten des Klimawandels ein immer größeres Problem dar. Einiges davon findet sich leider auch in Haus- oder Kleingärten, wie z.B. der Einsatz von Pestiziden und Kunstdünger, Bodenerosion durch das Brachliegenlassen oder eine falsche Bearbeitung des Bodens.

Der Botanische Lehrgarten stellt Kompost aus verschiedenem Ausgangsmaterial her. Auf dem linken Bild werden u.a. Laub, Gemüseabfälle und kleinere Äste verwendet, auf dem rechten Bild Pferdemist von der ortsnahen Pferderennbahn.

Text und Fotos (falls nicht anders angegeben): Sebastian Schmidt

Wenn Sie mehr zu diesen Themen und unserem Ausflug ins Schulbiologischen Zentrum Leipzig am 11. Mai 2023 erfahren wollen, auf dem unsere Teilnehmer*innen Ideen zur nachhaltigen Bodenbewirtschaftung sammeln konnten, empfehle ich Ihnen die Langversion dieses Artikels, die Sie hier als PDF herunterladen können.