Laden der Hauptseite zum Projekt Schierlings-WasserfenchelE + E - Vorhaben "Pilotprojekt Schierlings-Wasserfenchel"
Ein Projekt des Botanischen Vereins zu Hamburg e. V.

Phänotypische Plastizität

Die phänotypische Plastizität bezeichnet die nicht vererbbare Fähigkeit eines Genotyps, in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen unterschiedliche Erscheinungsformen (Phänotypen) hervorzubringen. Die phänotypische Plastizität verschiedener Merkmale einer Pflanze ist unterschiedlich groß und das Ausmaß der Plastizität verschiedener Merkmale ist nicht miteinander korreliert. Im Allgemeinen sind vegetative Strukturen (z.B. Pflanzenhöhe, Form und Größe der Blätter) plastischer als reproduktive Strukturen (z.B. Größe der Blüten, Gewicht der Samen). Das komplexe Zusammenspiel von Genotyp und Umwelteinflüssen in der Ausbildung des Phänotyps macht deutlich, dass durch den Genotyp letztlich nicht Merkmale (bzw. Merkmalsunterschiede) festgelegt sind, sondern vielmehr unterschiedliche Möglichkeiten der Realisierung des Phänotyps innerhalb festliegender Grenzen, d.h. Reaktionsnormen. Phänotypische Plastizität kann nachgewiesen werden, wenn man genetisch identische Individuen unter unterschiedlichen Bedingungen kultiviert.

Oenanthe conioides und Oenanthe aquatica

Der endemische Schierlings-Wasserfenchel (Oenanthe conioides (Nolte) Lge.) wächst im Tidesüßwasserbereich der Elbe, ist dort in seiner Verbreitung in den letzten Jahrzehnten stark zurück gegangen und gilt heute als vom Aussterben bedroht. Der in Deutschland weit verbreitete, nah verwandte Wasserfenchel (Oenanthe aquatica (L.) Poir.) dagegen wächst überwiegend am Ufer von nicht tidebeeinflussten Gräben und Teichen.

Oenanthe conioides, ein überwiegend zweijähriger, z.T. auch einjähriger Doldenblütler (Umbelliferae), ist im Hamburger Raum seit langem bekannt (JUNGE 1912, GLÜCK 1911). Die Pflanzenstandorte liegen unterhalb der mittleren Tidehochwasserlinie (MThw). An ihrer unteren Verbreitungsgrenze stehen sie bei jeder Flut ungefähr vier Stunden unter Wasser, die hoch gelegenen Individuen dagegen nur etwa anderthalb bis zwei Stunden. Schon in den frühen Beschreibungen der Sippe (SONDER 1851, PRAHL 1890) wird die nahe Verwandtschaft zum Wasserfenchel (Oenanthe aquatica) hervorgehoben. GLÜCK (1911, 1936) beschreibt verschiedene Formen von Oenanthe aquatica und Oenanthe conioides (Oenanthe aquatica var. conioides (Nolte) Garcke nach GLÜCK 1936).

Oenanthe aquatica kann ebenfalls entweder einjährig oder zweijährig sein. Die Gräben in den Vier- und Marschlanden, aus denen das Saatgut für die Versuchsreihe zum Teil stammt, haben oft im Winter einen hohen Wasserstand, der im Laufe der Vegetationsperiode unter natürlichen Bedingungen absinken würde. Im Sommer wird der Wasserstand jedoch zur Bewässerung der Gemüsekulturen künstlich hoch gehalten. Oenanthe aquatica wächst hier also unter mehr oder weniger dauerhaftem Wasserüberstau.

Ein morphologisches Unterscheidungsmerkmal liegt in der Blattform. Oenanthe conioides weist eine größere Blattfläche auf im Verhältnis zum Blattumfang, Oenanthe aquatica dagegen ist feiner gefiedert. Viele Wasserpflanzen zeichnen sich durch zwei verschiedene Blattformen aus, die sich an einer Pflanze in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen ausbilden. Sie sind also durch eine große phänotypische Plastizität der Blattmerkmale charakterisiert.

Daher stellt sich die Frage, ob die beiden Wasserfenchel-Sippen phänotypisch klar voneinander zu trennen sind und ob die phänotypischen Merkmale bei Änderungen der Umweltbedingungen konstant bleiben. Hierzu wurden neben den Blattmerkmalen weitere relevante morphologische Merkmale analysiert. Als Ausgangsbasis wird folgende Hypothese aufgestellt:

  • Die morphologischen Unterschiede zwischen Oenanthe conioides und Oenanthe aquatica sind nicht modifikatorisch bedingt, sie bleiben auch beim reziproken Transplantieren konstant.

Methoden

Zur Simulation der natürlichen Lebensbedingungen von Oenanthe conioides wurde im Rahmen des E+E-Vorhabens im Botanischen Garten zu Hamburg eine Versuchsanlage mit Tidebecken konzipiert und angefertigt. Zusätzlich wurden sechs flache Becken angeschafft, in denen die natürlichen Lebensbedingungen der nah verwandten Oenanthe aquatica simuliert wurden, um die phänotypische Plastizität beider Sippen zu dokumentieren und zu vergleichen. Oenanthe conioides und Oe. aquatica wurden jeweils sowohl in Tidebecken als auch in flache Becken gesetzt und über zwei Jahre in ihrem Entwicklungsverlauf beobachtet.

Ergebnisse

Oenanthe conioides und Oenanthe aquatica zeigen unter Versuchsbedingungen artspezifische Unterschiede in den morphologischen Merkmalen, die unabhängig von den gewählten ökologischen Versuchsbedingungen auftreten. Beide Sippen weisen unter Tideeinfluss und unter gleich bleibendem Wasserstand eine phänotypische Plastizität auf; unter Tidebedingungen in Abhängigkeit von der Dauer und Höhe der Überflutung. Zusammenfassend kann man daher sagen, dass der Schierlings-Wasserfenchel (Oenanthe conioides) charakterisiert wird durch spezifische morphologische Merkmale, die eine phänotypische Plastizität aufweisen. Die Eingangshypothese konnte bezüglich der bisher ausgewerteten Ergebnisse bestätigt werden.

phaenplast1.jpg (48450 Byte)
Der Gemeine Wasserfenchel (Oenanthe aquatica) an einem Graben ohne Tideeinfluss, Vier- und Marschlande Hamburg. (Foto Neubecker)

phaenplast2.jpg (44493 Byte)
Schierlings-Wasserfenchel (Oenanthe conioides) an einem tidebeeinflussten Priel im Naturschutzgebiet Heuckenlock, Vier- und Marschlande Hamburg. (Foto: Below)

phaenplast3.jpg (35842 Byte)
Tidebecken mit Oenanthe conioides und Oenanthe aquatica, August 2001

phaenplast4.jpg (56775 Byte)
Flaches Becken mit Oenanthe conioides und Oenanthe aquatica, August 2001