Schaufelförmige Poren ermöglichen effiziente Pollenverbreitung
Neue Erkenntnisse angesichts häufigerer Temperaturextreme besonders relevant für Naturschutz
Etwa 30.000 Blütenpflanzen haben "porizide Staubblätter", wo Pollen nur durch mechanische Vibrationen durch Bienen freigesetzt werden kann. Wissenschafter*innen der Uni Wien konnten nun zeigen, dass die Form dieser Staubblattporen entscheidet, wie der Pollen freigesetzt wird. Staubbeutel mit schaufelförmigen Strukturen rund um die Poren stoßen ihren Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit aus. Staubbeutel ohne solche Poren verstreuen den Pollen dagegen in breiten Wolken. Das Team stellte zudem fest, dass die Funktionsweise der schaufelförmigen Poren auch von den Vibrationen der bestäubenden Bienen abhängt. Da die Stärke der Vibrationen, mit denen Bienen Pollen aus Blüten freisetzen können, von der Umgebungstemperatur abhängt, liefern diese neuen Erkenntnisse eine wichtige Basis für den Natur- und Klimaschutz. Die Studie ist aktuell im renommierten Fachmagazin Nature Communications erschienen.
Bienen sind die wichtigsten Bestäuber von Blütenpflanzen, und etwa 10 % der Blütenpflanzen sind funktionell auf die "Vibrationsbestäubung" (oder Buzz-Bestäubung) spezialisiert, bei der Bienen durch Vibration Pollen aus den Blüten freisetzen und sammeln. Viele wichtige Kulturpflanzen wie Tomaten, Auberginen oder Heidelbeeren werden auf diese Weise bestäubt. Ihre Pollenkörner sind in speziellen Staubbeuteln gelagert, sogenannten "poriziden Antheren". Diese Blütenstrukturen haben nur eine winzige Pore als Öffnung, aus der der Pollen nur durch mechanische Schwingungen freigesetzt werden kann.
In der aktuellen Studie fand das Forschungsteam vom Institut für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien heraus, dass die Form der Pore darüber entscheidet, wie der Pollen freigesetzt wird. Konkret stellten die Forscher*innen beim Vergleich von mehr als 500 Pflanzenarten fest, dass die Poren entweder eine spatelförmige Struktur aufweisen, die als „Schaufel“ bezeichnet wird, oder dass ihnen eine solche Schaufel fehlt. Bei Tomaten fehlt eine solche Schaufel, während sie bei Staubblättern der großen tropischen Pflanzenfamilie der Schwarzmundgewächse sehr häufig ist.
Pflanzen mit Schaufel-Poren stoßen Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen aus
In einer speziell konstruierten künstlichen Vorrichtung wurden die Staubbeutel in ähnliche Schwingungen gebracht wie jene, die Bienen auf Blüten produzieren. Das Experiment wurde mit Hochgeschwindigkeitskameras gefilmt. Doktorand Benjamin Lazarus von der Universität Wien analysierte die von den verschiedenen Staubbeuteln ausgestoßenen Pollenwolken, ihren Streuwinkel und die Geschwindigkeit. Dabei stellte er fest, dass Staubbeutel mit Schaufeln ihren Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit ausstoßen. Staubbeutel ohne solche Schaufeln (wie bei Tomaten) verstreuen den Pollen eher in breiten Wolken.
Das Ausstoßen von Pollen in schmalen Strahlen könnte es Pflanzen ermöglichen, bestimmte Bereiche am Körper der Biene gezielt anzusteuern und den Pollen kontrollierter abzulagern. „Die Genauigkeit bei der Pollenablage ist für Pflanzen wichtig, da sie den Bestäubungserfolg verbessern kann und es den Pflanzen gleichzeitig ermöglicht, Pollen an 'sicheren Stellen' anzubringen, an denen Bienen ihn nicht von ihrem Körper entfernen können. Gleichzeitig könnte die schnellere Pollenfreisetzung es den Pflanzen ermöglichen, Pollen über größere Entfernungen auszustoßen und ihn tiefer zwischen den Haaren der Bienen zu verankern, wodurch wiederum der Pollenverlust verringert wird“, erklärt Studienleiterin Agnes Dellinger von der Uni Wien.
Auch die Schwingungsfrequenz spielt eine Rolle
Die Forscher*innen stellten außerdem fest, dass auch die Frequenz der einwirkenden Schwingung eine entscheidende Rolle spielt. Schwingungen bei 300 Hz und 400 Hz schaffen die idealen Bedingungen, die gezielte Pollenfreisetzung zeigte dabei ein zyklisches Muster. Bei niedrigeren Schwingungsfrequenzen von etwa 200 Hz verlief die Freisetzung eher "unregelmäßig" und chaotisch. Diese Erkenntnis ist entscheidend für effektive Naturschutz-Maßnahmen, denn verschiedene Bienenarten versetzen Blüten mit unterschiedlichen Frequenzen in Schwingung. Manche Bienen entlocken den Blüten also möglicherweise größere Mengen an Pollen als andere.
Aktuelle Studien anderer Forschungsteams deuten außerdem darauf hin, dass die Schwingungsfrequenz temperaturabhängig sein könnte, wobei Bienen Blüten bei hohen Temperaturen mit höheren Frequenzen in Schwingung versetzen. Die neuen Erkenntnisse rund um die Bestäubung sind also vor dem Hintergrund immer häufigerer Temperaturextreme und des Rückgangs der Bienenpopulationen und -vielfalt besonders relevant.
Zusammenfassung:
• Das Team der Uni Wien untersuchte den Mechanismus der sogenannten "Buzz-Bestäubung“. Viele wichtige Kulturpflanzen wie Tomaten, Auberginen oder Heidelbeeren werden durch Buzz-Bestäubung befruchtet.
• Pflanzen mit schaufelartigen Poren an ihren Staubbeuteln stoßen ihren Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit aus.
• Schwingungen bei 300 Hz und 400 Hz schaffen die idealen Bedingungen, die gezielte Pollenfreisetzung zeigte dabei ein zyklisches Muster.
• Die Frequenzen wiederum hängen mit der Temperatur zusammen.
• Angesichts immer häufigerer Temperaturextreme und des Rückgangs der Bienenpopulationen sind die aktuellen Erkenntnisse zur Bestäubung besonders relevant für Naturschutz-Maßnahmen.
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Department für Botanik und Biodiversitätsforschung,
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agnes.dellinger@univie.ac.at
Benjamin Lazarus, M.Sc.
Department für Botanik und Biodiversitätsforschung,
Universität Wien
1030 Wien, Rennweg 14
benjamin.lazarus@univie.ac.at
Originalpublikation:
Benjamin S. Lazarus, Fabian Polz, Agnes S. Dellinger: Scoop-shaped pores change how pollen is released from poricidal flowers. Nature Communications, 2026.
https://www.nature.com/articles/s41467-026-76766-z
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