Botanik 
Wie eine Seerose sich 177 Jahre vor der Welt versteckte
Von Christian Schwägerl
Anfang der 1880er Jahre sagte der Begründer der Evolutionslehre Charles Darwin dem Direktor des Königlichen Botanischen Gartens Kew: Zeit seines Lebens habe er sich nach einer vollständigen Liste aller Pflanzenarten der Erde samt ihrer Verbreitungsgebiete gesehnt. Alles, was in der Natur wächst und blüht, sollte künftig säuberlich katalogisiert, immer für Wissenschaftler griffbereit sein.
Doch die britische Regierung habe es abgelehnt, ein solches wissenschaftliches Großprojekt zu fördern. Nun wolle er das aus seinen eigenen Mitteln tun, so der über 70-Jährige. Im Fall seines Todes sollten die nötigen Mittel für fünf weitere Jahre aus seinem Erbe fließen. Darwin hatte 50 Jahre zuvor von seiner fünfjährigen Weltumrundung mit der „Beagle“ mehr als 1000 gepresste Pflanzen mitgebracht, von denen sich viele als neue Arten erwiesen.
Darwins Angebot ließ sich Joseph Dalton Hooker, Chef des schon damals weltweit größten, im Südwesten der britischen Hauptstadt gelegenen botanischen Gartens Kew, nicht zweimal sagen – und gab den Startschuss für das Mammutprojekt „Index Kewensis“. Bereits fünf Jahre später wogen die Schachteln, Kuverts und Karteikarten, auf denen Botaniker das Pflanzenwissen der Welt katalogisierten, eine ganze Tonne.
Schon Anfang des 19. Jahrhunderts hatte der Esslinger Arzt und Botaniker Ernst Gottlieb von Steudel die Arbeit an einem Katalog aller weltweit vorkommenden Pflanzen begonnen, wie Darwin ihn sich vorstellte. Mehr als 78.000 Arten waren darin später verzeichnet.
Die Indigenen wissen mehr
Tausende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben seither die entlegensten Weltregionen durchkämmt, Pflanzen gesammelt und das Wissen der indigenen Bevölkerung dokumentiert. „Viele Arten, die von der Wissenschaft noch nicht beschrieben sind, sind den indigenen Gemeinschaften sehr gut bekannt“, sagt Kew-Wissenschaftlerin Kiran Dhanjal-Adams.
Die Forscher haben Millionen Exemplare gesammelt und gepresst, die in inzwischen 3000 Herbarien auf dem Planeten verwahrt werden. Alle großen Botanischen Gärten – von Berlin bis Bogor – beteiligen sich mit ihren Ressourcen und teils eigenen Katalogprojekten.
Die Bestimmung von Pflanzen ist aber längst nicht mehr nur die Arbeit von Enthusiasten, die Krautiges in Botanisiertrommeln sammeln und dann in jahrelanger Arbeit unter dem Mikroskop die Merkmale untersuchen. „Botaniker sind längst im Zeitalter von DNA-Sequenzierung und Algorithmen angekommen“, sagt Thomas Borsch, Direktor des Botanischen Gartens von Berlin.
Mit molekularen Methoden lassen sich evolutionäre Verwandtschaftsverhältnisse präziser bestimmen als mit äußeren Merkmalen. Doch die Taxonomie gilt bis heute nicht gerade als Zukunftsbranche. Die Mehrheit der Bevölkerung und vor allem die Regierungen, die öffentliche Forschung finanzieren, zeigen sich weiter so desinteressiert, wie es Darwin bei seinen Anfragen an die britische Regierung erfahren musste.
Es geht auch um die Welternährung
Erst in jüngerer Zeit dringt auch in die Spitzen von Politik und Wirtschaft durch, dass es bei der Biodiversität um Überlebensfragen geht – um die Welternährung, um künftige Medikamente, um neue Werkstoffe und chemische Verfahren. Trotzdem bleiben die Bemühungen, alle Arten der Erde zu erfassen, hoffnungslos unterfinanziert. „Die Gelder zur Durchführung neuer botanischer Expeditionen oder die Digitalisierung bestehender Sammlungen sind begrenzt“, kritisiert Samuel Pironon vom World Conservation Monitoring Centre.
Ende 2023 veröffentlichten Wissenschaftler des Botanischen Gartens Kew den Report „State of the World’s Plants and Fungi“. Rund 200 Wissenschaftler aus 30 Ländern haben an dem Bericht mitgearbeitet. Sie zogen Bilanz – aber eben nur eine Zwischenbilanz. Knapp 350.400 verschiedene Pflanzenspezies haben die Taxonomen mittlerweile wissenschaftlich beschrieben. Das mag nach sehr wenig klingen. Doch eine Art wissenschaftlich zu beschreiben, ist ein aufwendiger Prozess, der zehn Jahre, bei tropischen Bäumen sogar 16 Jahre dauern kann.
Vor allem muss man durch Vergleiche ausschließen, dass die Art bereits von jemand anderem entdeckt wurde. Hunderttausende vermeintlich neue Arten erwiesen sich als Doppelungen, oftmals müssen ihre Namen nachträglich bereinigt werden.
Zudem gibt es nur wenige Spezialisten, die diese akademische Kunst beherrschen. „Taxonomie ist echte Detektivarbeit“, erklärt Kew-Forscher Martin Cheek. Der mit Darwins Geld im 19. Jahrhundert begonnene Katalog und das gesammelte Wissen von Botanikern aus aller Welt sind in Portalen wie „World Flora Online“, „Plants of the World Online“ und „World Checklist of Vascular Plants“ für jeden abrufbar.
Orchideen mit durchsichtigen Blättern
Ob in den tropischen Regenwäldern von Papua-Neuguina und Brasilien oder in den Strauchlandschaften der Küste von Tansania, laufend werden weitere Spezies entdeckt: weltweit 8600 allein seit 2020. Zu den Arten, die Kew-Forscher in jüngster Zeit neu beschrieben haben, zählen so wundersame Pflanzen wie eine Orchidee mit durchsichtigen Blütenblättern und zwei Baumarten, die hauptsächlich unterirdisch wachsen.
Und manchmal müssen Forscher gar nicht in die Ferne schweifen. Zu den kuriosen Neuentdeckungen zählt eine Riesenseerose aus Bolivien, deren metergroße Blätter über 177 Jahre hinweg im Londoner Herbarium von Kew unter einem falschen Namen verwahrt worden waren.
Einer Spezialistin gelang es, Pflanzen aus Samen im Labor wachsen zu lassen. Dabei fiel ihr auf, dass stachelartige Fortsätze an der Unterseite der Blätter ganz anders verteilt waren als bei den zwei anderen bekannten Arten von Riesenseerosen der Gattung Victoria. Ein wissenschaftlicher Zeichner, Social-Media-Nutzer in Bolivien und Genetiker halfen ihr dann dabei zu bestätigen, dass es eine eigenständige dritte Art gibt, die sie 2022 Victoria boliviana nannte.
Eine weitere neue Art, von der die Kew-Forscher berichten, gehört wie Kohl, Raps und Kapern zu den Kreuzblütlern. Tiganophyton karasense wächst als Zwergstrauch in einer der trockensten Regionen Namibias. Ihr Gattungsname heißt auf Deutsch „Bratpfannenpflanze“.
Nützliche Gene herausschneiden
Solche Entdeckungen zeigen, dass es nicht wie bei einer Briefmarkensammlung darum geht, einfach nur eine komplette Liste der Pflanzenarten zu haben. Wilde Verwandte von Kulturpflanzen zeichnen sich oft durch Eigenschaften aus, die für die Zucht neuer Sorten wichtig werden kann, etwa um sie gegen Trockenheit oder Krankheitserreger resistenter zu machen.
Das biotechnologische Verfahren Crispr-Cas erlaubt es inzwischen, nützliche Gene zwischen Arten zu übertragen. „Präzisionszüchtung“ wird das Verfahren genannt. Die EU-Kommission will es vorantreiben, um die Welternährung trotz Klimakrise zu sichern. Darüber hinaus hat manche neu entdeckte Art auch einen möglichen medizinischen Wert. Wichtig ist eine umfassende Kenntnis der Arten zudem, um zu verstehen, wie Ökosysteme funktionieren und was sie zusammenhält. Und gerade seltene Arten geben mit ihren Besonderheiten im Erbgut oft über den Verlauf der Evolution Aufschluss.
„Der Klimawandel entscheidet darüber, wie wir leben, der Artenschwund entscheidet darüber, ob wir leben“, urteilt die Biologin Katrin Böhning-Gaese, Direktorin des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums in Frankfurt. Viele Arten, die erst in jüngster Zeit von der Wissenschaft erkannt wurden, spiegeln wider, wie bedroht die Vielfalt der Natur ist.
Neue Schätzungen besagen, dass es noch viel zu entdecken gibt. Der Kew-Report spricht von wahrscheinlich 100.000 Pflanzenarten, die unbekannt sind und wissenschaftlich beschrieben werden müssen. Beim heutigen Tempo würde allein das über das Jahr 2050 hinaus dauern.
45 Prozent der Pflanzenarten sind bedroht
Doch für viele Spezies könnte es dann schon zu spät sein: Einer ausgeklügelten Datenanalyse zufolge sind wahrscheinlich drei Viertel der unentdeckten Arten vom Aussterben bedroht. Dieses Risiko besteht den Wissenschaftlern zufolge auch bei 45 Prozent der bereits bekannten Pflanzenarten.
„Wenn eine Art ohnehin nur in einem kleinen Gebiet vorkommt und wir Menschen dort massiv eingreifen, ist das Aussterberisiko hoch“, warnt Steven Bachman, der in Kew Gardens die Forschung zum Artenschutz leitet. Besonders beunruhigend ist, dass die großen Pflanzenfamilien mit dem höchsten Anteil gefährdeter Arten genau die sind, die für die Menschheit einen hohen Nutzen haben.
So bedrohen die menschengemachten Veränderungen zum Beispiel knapp 60 Prozent der Arten aus der Familie der Pfeffergewächse, der Ananasgewächse und der Aronstabgewächse. Zum Aaronstab gehört etwa die Taro-Pflanze, deren stärkehaltige Knolle in Afrika und Asien ein wichtiges Grundnahrungsmittel ist. Noch dramatischer als bei den Pflanzen stellt sich die Situation inzwischen bei den Pilzen dar.
Auch in Deutschland wird die Vielfalt der Pflanzenwelt bedroht. Rund 4000 Arten gibt es hierzulande. Eine Analyse von mehr als der Hälfte von ihnen ergab, dass die meisten in den vergangenen 60 Jahren in ihrer Verbreitung ausgedünnt wurden.
Pflanzen gegen den Klimawandel
Forscher haben ganz Deutschland in fünf mal fünf Kilometer große Quadrate unterteilt – und fast flächendeckend konnten sie einen Nettoverlust im Artenreichtum feststellen. Dem Bundesamt für Naturschutz zufolge ist weniger als die Hälfte der Pflanzenarten in Deutschland gänzlich ungefährdet.
Schwindende Vielfalt macht nicht nur die Landschaft ärmer, sondern könnte auch die Auswirkungen künftiger Hitzewellen verschlimmern, wie Forscher aus Jena und Leipzig Anfang Dezember im Fachjournal „Nature Geoscience“ veröffentlichten.
Sie verglichen im Jahresverlauf die Bodentemperatur auf Parzellen mit hoher Artenvielfalt, mit Monokulturen und ohne Bewuchs. An Hitzetagen im Sommer lag die Bodentemperatur in Pflanzengemeinschaften mit 60 Arten um rund fünf Grad Celsius niedriger als in unbepflanzten Parzellen und auch deutlich niedriger als in den Monokulturen. Die Ergebnisse zeigten „die bemerkenswerte Fähigkeit der Pflanzenvielfalt, als Schutzschild gegen die Auswirkungen des Klimawandels zu wirken“, folgerten die Wissenschaftler.
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Dieser Artikel stammt aus der RHEINPFALZ am SONNTAG, der Wochenzeitung der RHEINPFALZ. Digital lesen Sie die vollständige Ausgabe bereits samstags im E-Paper in der RHEINPFALZ-App (Android, iOS). Sonntags ab 5 Uhr erhalten Sie dort eine aktualisierte Version mit den Nachrichten vom Samstag aus der Pfalz, Deutschland und der Welt sowie besonders ausführlich vom Sport.
