Das Geheimnis nennt sich Polyploidie. Es bedeutet, dass Pflanzen mehr DNA besitzen als andere Lebewesen vergleichbarer Komplexität. Die zusätzlichen DNA-Kopien kommen entweder von der gleichen oder einer verwandten Art.
Bei Veränderung der äußeren Umgebung werden die darauf liegenden Gene an- oder abgeschaltet. Das führt zu Bildung bestimmter Proteine, die zum Beispiel den Stoffwechsel regulieren. Damit passt sich die Pflanze an Trockenzeiten oder die jeweilige Saison an.
Wenn Pflanzen nicht „schwitzen“
Pflanzen produzieren aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Lichtenergie Sauerstoff und Zucker. Diesen Prozess nennt man Photosynthese.
Bei besonders hoher Trockenheit und Hitze schließen Pflanzen ihre Poren, um Wasserverlust zu verhindern. In diesem Fall können sie aber auch kein Kohlenstoffdioxid mehr aufnehmen und Zucker produzieren. Also auch keine Photosynthese betreiben. Stattdessen verwenden sie den produzierten Sauerstoff und stellen Kohlenstoffdioxid her. Das ist eine Art Notlösung und verhindert, dass sich giftige Stoffe in der Pflanze anreichern. Doch es verlangsamt auch das Wachstum.
Eine Lösung ist die Verwendung eines anderen Proteins für die Bindung von Kohlenstoffdioxid. Dieses Protein bindet Kohlenstoffdioxid auch bei sehr geringen Konzentrationen und geschlossenen Poren. Die Forscher des C4-Rice Projekts arbeiten daran, Reis mit diesem anderen Protein herzustellen. Da dies jedoch mit dem Aufbau einer anderen Zellstruktur verbunden ist, ist die Forschung langwierig. Manche Pflanzen wie Sukkulenten öffnen ihre Poren nur in der Nacht. Tagsüber schließen sie ihre Poren wieder und bilden aus dem aufgenommenen Kohlenstoffdioxid Zucker. Beide genannten Techniken ermöglichen ein normales Wachstum trotz Hitze.
Als Sonnenschutz dienen den Pflanzen sogenannte Anthocyane. Dabei handelt es sich um Farbstoffe, die zum Beispiel in Brombeeren vorkommen. Wie das Melanin in unserer Haut schützen diese Farbstoffe vor UV-Licht. Ihre Konzentration steigt mit der Lichtstärke.
Die Arche Noah der Pflanzen
Doch nicht alle Pflanzen sind so gut an Trockenheit und Hitze angepasst. Der Wald in Österreich wird in seinem jetzigen Bestand nicht überleben. Er besteht hauptsächlich aus Fichten, Buchen, Lärchen, Kiefern, Tannen und Eichen. Fichten machen 55 Prozent des Waldes aus. Da sie aber nicht resistent gegen Trockenheit sind, müssen sie Stück für Stück durch andere Arten ersetzt werden.
Ganze 90 Prozent der Pflanzenvielfalt sind seit Beginn des 20. Jahrhunderts verloren gegangen. Von weltweit etwa 400.000 verschiedenen Pflanzenarten nutzt der Mensch etwa 20.000 als Nahrungsmittel. Lediglich sieben davon ernähren die Welt. Durch Züchtung haben wir den Handlungsspielraum, auf klimatische Veränderungen zu reagieren, leider enorm eingeschränkt. Um Pflanzen zu züchten, die der Zukunft gewachsen sind, wird die gesamte Vielfalt der Pflanzen benötigt.
Deshalb hat der Welttreuhandfonds für Kulturpflanzenvielfalt gehandelt und zum Schutz der biologischen Vielfalt den Svalbard Global Seed Vault in Spitzbergen errichtet. Dort lagern etwa 1.195.000 Samen von etwa 6.000 Arten aus der ganzen Welt. Vakuumverpackt in Aluminiumbeuteln und durch eine Temperatur von -18 °C geschützt sind sie sehr lange, aber nicht ewig haltbar. Hauptsächlich als Back-up gedacht können sie im Katastrophenfall die Ernährung der Menschheit ermöglichen.
Die Ernährung der Zukunft
Bis zum Jahr 2050 könnten Prognosen zufolge neun Milliarden Menschen auf der Erde leben. Dabei wird die weltweite Nachfrage nach Nahrungsmitteln um mindestens 50 Prozent zunehmen. Um die Folgen der Klimakrise nicht zu verstärken, sollte jedoch nicht noch mehr Wald dem Acker weichen.
Technologien wie Laborfleisch und vertikale Landwirtschaft sind vielversprechende Alternativen zur herkömmlichen Landwirtschaft. Bei vertikaler Landwirtschaft handelt es sich um den Anbau von Pflanzen in Gewächshäusern. Über LEDs einer bestimmten Wellenlänge kann das Wachstum der Pflanzen verstärkt werden. Beide Technologien sind im Anbau deutlich platzsparender und führen zum Ausstoß von nur wenig Treibhausgasen. Leider verbrauchen sie aber auch deutlich mehr Energie. Ob sie halten, was sie versprechen, wird die Zukunft zeigen.
