Was ist abiotischer Stress?
Unter abiotischem Stress versteht man nicht lebende Faktoren, die sich negativ auf lebende Organismen auswirken. Tiere können von abiotischem Stress betroffen sein, aber Pflanzen sind anfälliger, da sie sich nicht in einer weniger stressigen Umgebung bewegen können. Zu den biotischen Stressfaktoren gehören Insektenschädlinge und Krankheiten, wohingegen der pflanzenabiotische Stress durch Umweltfaktoren verursacht wird. Diese können mit dem Klima zusammenhängen - zum Beispiel Dürre, extreme Temperaturen und Winde - oder mit chemischen Faktoren im Boden oder in der Atmosphäre.
Pflanzen zeigen eine Reihe von Reaktionen und Anpassungen, die dazu beitragen, eine Toleranz gegenüber abiotischem Stress zu erreichen. Bei einigen handelt es sich um strukturelle oder chemische Veränderungen, bei anderen handelt es sich um eine Einschränkung der Wachstumsperiode entsprechend den Bedingungen. In einigen Fällen haben sich symbiotische Beziehungen als Reaktion auf Stress entwickelt.
Trockenheit ist eine der häufigsten Formen von Stress, denen Pflanzen ausgesetzt sind, und diejenigen, die in ariden oder semi-ariden Gebieten leben, haben verschiedene Strategien entwickelt, um damit umzugehen. Eines davon ist die Sukkulenz. Dicke, fleischige Stängel und Blätter können große Mengen Wasser speichern und das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Pflanze verringern, wodurch der Wasserverlust durch Verdunstung minimiert wird. Eine wachsartige Beschichtung auf den Stielen und Blättern reduziert auch die Verdunstung. Einige nicht sukkulente Pflanzen haben möglicherweise lange Wurzeln, die sich nach unten bis zum Grundwasser erstrecken.
Pflanzen können sich manchmal an saisonalen oder periodischen Stress anpassen, indem sie einfach einen kurzen Lebenszyklus haben, der zeitlich auf die günstigsten Bedingungen abgestimmt ist. Zum Beispiel kann eine Pflanze während einer kurzen Regenzeit innerhalb eines ansonsten trockenen Jahres keimen, reifen, blühen und Samen produzieren, oder sie kann für lange Zeit in einer unterirdischen Knolle ruhen und nach dem Regen auftauchen, um ihren Lebenszyklus schnell zu vervollständigen. In gemäßigten Klimazonen fehlt es den Waldböden in den Sommermonaten möglicherweise an Licht für die Photosynthese. Daher können niedrig wachsende Waldpflanzen im Frühjahr ihre Lebenszyklen schnell beenden, bevor sich im Walddach dichtes Laub entwickelt hat.
Abiotischer Stress kann durch Bodenfaktoren verursacht werden. Ein hoher Salzgehalt kann für viele Pflanzen tödlich sein, aber einige - so genannte Halophyten - haben sich an salzige Bedingungen angepasst, die sowohl in Küstengebieten wie Salzwiesen als auch in Gebieten im Landesinneren vorkommen, in denen eine hohe Verdunstung dazu neigt, Salze zu konzentrieren, die ihren Ursprung haben im Mineralgehalt des Bodens. Diese Pflanzen können Salz aus ihren Blättern ausscheiden oder es in ihren Zellen in als Vakuolen bekannten Körpern speichern, so dass es vom Zellzytoplasma getrennt gehalten wird. Nährstoffmangel oder das Vorhandensein giftiger Substanzen wie Schwermetalle im Boden können ebenfalls zu abiotischem Stress führen.
Luftverschmutzung kann eine weitere Stressquelle sein. Schwefeldioxid und Stickoxide aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe können zu saurem Regen führen, der das Laub empfindlicher Pflanzen schädigen kann. Saurer Regen kann auch den pH-Wert des Bodens senken und Pflanzen schädigen oder töten, die nicht an saure Bedingungen angepasst sind.
Der Klimawandel wird als Hauptquelle für abiotischen Stress für Nutzpflanzen angesehen. Wechselnde Temperatur- und Niederschlagsmuster wirken sich auf den Anbau von Nahrungsmitteln und anderen Kulturen aus. Einige ehemals produktive Gebiete leiden unter Dürre, Überschwemmungen oder extremen Temperaturen. Um die wirtschaftlichen Auswirkungen von Ernteausfällen zu mildern, wird die Entwicklung von Kulturpflanzen, die gegen diese Stressformen resistenter sind, durch Züchtung oder Gentechnik erforscht.