Posidonia australis. (Rachel Austin) Wenn Sie das nächste Mal tauchen oder schnorcheln gehen, werfen Sie einen genauen Blick auf diese wunderbar langen, hellgrünen Bänder, die sich mit der Ebbe und Flut des Wassers bewegen. Es handelt sich um Seegräser – Meerespflanzen, die wie ihre Verwandten an Land jedes Jahr Blumen, Früchte und Setzlinge produzieren.
Diese Unterwasser-Seegraswiesen wachsen auf zwei Arten: durch sexuelle Fortpflanzung, die ihnen hilft, neue Genkombinationen und genetische Vielfalt zu erzeugen, und auch durch die Erweiterung ihrer Rhizome, der unterirdischen Stängel, aus denen Wurzeln und Triebe hervorgehen.
Um herauszufinden, wie viele verschiedene Einzelpflanzen auf einer Seegraswiese wachsen, muss man deren DNA testen. Wir haben dies für Wiesen mit Bandkraut-Seegras gemacht Posidonia australis in den flachen, sonnenverwöhnten Gewässern des Weltkulturerbes Shark Bay in Westaustralien.
Das Ergebnis hat uns umgehauen: es war alles eine Pflanze . Eine einzelne Pflanze hat sich über eine Strecke von 180 km (110 Meilen) ausgedehnt und ist damit die größte bekannte Pflanze der Erde.
Probenahme von Posidonia. (Rachel Austin)
Wir haben Sprossproben von zehn Seegraswiesen in der gesamten Shark Bay gesammelt, in Gewässern, in denen der Salzgehalt vom normalen Salzgehalt des Ozeans bis zu fast dem doppelten Salzgehalt reicht. In allen Proben haben wir 18.000 genetische Marker untersucht, um zu zeigen, dass 200 km² (77 Quadratmeilen) Unkrautwiesen aus einem einzigen, sich besiedelnden Sämling entstanden sind.
Wie hat es sich entwickelt?
Was diese Seegraspflanze neben ihrer enormen Größe von anderen unterscheidet, ist, dass sie doppelt so viele Chromosomen hat wie ihre Verwandten. Dies macht es zu dem, was Wissenschaftler als „polyploid“ bezeichnen.
Meistens erbt ein Seegrassämling die Hälfte des Genoms jedes seiner Eltern. Polyploide tragen jedoch das gesamte Genom jedes ihrer Eltern.
Es gibt viele polyploide Pflanzenarten wie Kartoffeln, Raps und Bananen. In der Natur leben sie häufig an Orten mit extremen Umweltbedingungen.
Polyploide sind oft steril, können aber unbegrenzt weiterwachsen, wenn sie ungestört bleiben. Dieses Seegras hat genau das getan.
Wie alt ist diese Pflanze?
Die Sanddünen der Shark Bay wurden vor etwa 8.500 Jahren überschwemmt, als der Meeresspiegel nach der letzten Eiszeit anstieg. Im Laufe der folgenden Jahrtausende bildeten die sich ausdehnenden Seegraswiesen flache Küstenufer und Schwellen, indem sie Sedimente bildeten und festhielten, die das Wasser salziger machten.
Außerdem gibt es in den Gewässern der Shark Bay viel Licht, einen geringen Nährstoffgehalt und große Temperaturschwankungen. Trotz dieser feindlichen Umgebung konnte die Pflanze gedeihen und sich anpassen.
Es ist schwierig, das genaue Alter einer Seegraswiese zu bestimmen, aber wir schätzen, dass die Shark Bay-Pflanze aufgrund ihrer Größe und Wachstumsrate etwa 4.500 Jahre alt ist.
Andere große Pflanzen wurden sowohl in Meeres- als auch in Landsystemen gemeldet, wie z 6.000 Tonnen schwere Zitterpappel in Utah , aber dieses Seegras scheint das bisher größte zu sein.
Es wurden auch andere riesige Seegraspflanzen gefunden, darunter ein eng verwandtes mediterranes Seegras namens Posidonia Oceanica , der mehr als 15 km lang ist und etwa 100.000 Jahre alt sein dürfte.
Warum ist das wichtig?
Im Sommer 2010/11 wurde a schwere Hitzewelle traf Land- und Meeresökosysteme entlang der westaustralischen Küste.
Die Seegraswiesen der Shark Bay litten darunter großflächiger Schaden in der Hitzewelle. Doch die Unkrautwiesen haben begonnen, sich zu erholen.
Dies ist etwas überraschend, da sich dieses Seegras offenbar nicht sexuell vermehrt – was normalerweise die beste Möglichkeit wäre, sich an veränderte Bedingungen anzupassen.
Wir haben Seegrasblüten auf den Wiesen der Shark Bay beobachtet, was darauf hindeutet, dass das Seegras sexuell aktiv ist, aber ihre Früchte (das Ergebnis eines erfolgreichen Seegras-Sex) werden selten gesehen .
Unsere einzelne Pflanze könnte tatsächlich steril sein. Dies macht seinen Erfolg in den wechselhaften Gewässern der Shark Bay zu einem ziemlichen Rätsel: Pflanzen, die kein Geschlecht haben, weisen tendenziell auch eine geringe genetische Vielfalt auf, was ihre Fähigkeit, mit sich ändernden Umweltbedingungen umzugehen, verringern dürfte.
Wir vermuten jedoch, dass unser Seegras in der Shark Bay über Gene verfügt, die äußerst gut an die lokale, aber variable Umgebung angepasst sind, und dass es deshalb möglicherweise keinen Sex braucht, um erfolgreich zu sein.
Auch ohne erfolgreiche Blüte und Samenbildung scheint die Riesenpflanze sehr widerstandsfähig zu sein. Es unterliegt einem breiten Spektrum an Wassertemperaturen (von 17 bis 30 Grad Celsius – in manchen Jahren 62 bis 86 Grad Fahrenheit) und Salzgehalten.
Trotz dieser wechselnden Bedingungen und der hohen Lichtverhältnisse (die für Seegras typischerweise eine Belastung darstellen) kann die Pflanze ihre physiologischen Prozesse aufrechterhalten und gedeihen. Wie geht es also damit um?
Wir gehen davon aus, dass diese Pflanze in ihrem 180 km langen Verbreitungsgebiet eine kleine Anzahl somatischer Mutationen (geringfügige genetische Veränderungen, die nicht an die Nachkommen weitergegeben werden) aufweist, die dazu beitragen, dass sie unter lokalen Bedingungen bestehen bleibt.
Dies ist jedoch nur eine Vermutung und wir gehen dieser Hypothese experimentell nach. Wir haben in Shark Bay eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um wirklich zu verstehen, wie die Pflanze unter solch variablen Bedingungen überlebt und gedeiht.
Die Zukunft des Seegrases
Seegräser schützen unsere Küsten vor Sturmschäden, speichern große Mengen Kohlenstoff und bieten Lebensraum für eine große Vielfalt an Wildtieren. Die Erhaltung und Wiederherstellung von Seegraswiesen spielt dabei eine wichtige Rolle Klimawandel Milderung und Anpassung.
Seegräser sind nicht immun gegen die Auswirkungen des Klimawandels: Erwärmung der Temperaturen, Versauerung der Ozeane und extreme Wetterereignisse stellen für sie eine große Herausforderung dar.
Das detaillierte Bild, das wir jetzt von der großen Widerstandsfähigkeit des riesigen Seegrases der Shark Bay haben, gibt uns jedoch Hoffnung, dass es sie noch viele Jahre lang geben wird, insbesondere wenn ernsthafte Maßnahmen gegen den Klimawandel ergriffen werden. 
Elizabeth Sinclair , Senior Research Fellow, Die University of Western Australia ; Gary Kendrick , Winthrop-Professor, Oceans Institute, Die University of Western Australia ; Jane Edgeloe , Doktorand (Meeresbiologie), University of Western Australia, und Martin Breed , Dozent für Biologie, Flinders-Universität .
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