Effiziente Pollenfreisetzung durch schaufelförmige Poren
Neue Forschungsergebnisse gewinnen angesichts zunehmender Temperaturextreme an Bedeutung für den Naturschutz
Rund 30.000 Blütenpflanzen besitzen sogenannte „porizide Staubblätter“, bei denen Pollen ausschließlich durch mechanische Vibrationen, etwa von Bienen, freigesetzt werden kann. Wissenschaftler*innen der Universität Wien haben nun nachgewiesen, dass die Form dieser Poren maßgeblich die Art der Pollenfreisetzung bestimmt. Staubbeutel mit schaufelförmigen Strukturen um die Poren stoßen den Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit aus. Im Gegensatz dazu verteilen Staubbeutel ohne diese Schaufeln den Pollen in breiten Wolken. Zudem zeigte sich, dass die Effektivität der schaufelförmigen Poren von der Vibrationsfrequenz der bestäubenden Bienen abhängt. Da die Stärke dieser Vibrationen temperaturabhängig ist, liefern die Ergebnisse eine wichtige Grundlage für den Natur- und Klimaschutz. Die Studie wurde im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.
Bedeutung der Vibrationsbestäubung
Bienen sind die Hauptbestäuber vieler Blütenpflanzen. Etwa 10 % aller Blütenpflanzen sind funktionell auf die sogenannte „Buzz-Bestäubung“ spezialisiert, bei der Bienen durch Vibration Pollen aus den Blüten lösen und sammeln. Wichtige Kulturpflanzen wie Tomaten, Auberginen oder Heidelbeeren profitieren von diesem Bestäubungsmechanismus. Ihre Pollenkörner befinden sich in speziellen Staubbeuteln, den „poriziden Antheren“, die nur eine kleine Pore besitzen, durch die der Pollen mechanisch freigesetzt wird.
Unterschiedliche Porenformen und ihre Wirkung
Im Rahmen der Untersuchung am Institut für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien wurde die Porenform bei über 500 Pflanzenarten verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Poren entweder eine schaufelförmige Struktur besitzen oder diese fehlt. Beispielsweise besitzen Tomaten keine solche Schaufel, während sie bei Staubblättern der tropischen Schwarzmundgewächse häufig vorkommt.
Gezielte Pollenstrahlen durch schaufelförmige Poren
In einem eigens entwickelten Versuchsaufbau wurden Staubbeutel mechanischen Schwingungen ausgesetzt, die denen von bestäubenden Bienen entsprechen. Die Pollenfreisetzung wurde mit Hochgeschwindigkeitskameras dokumentiert. Die Analyse ergab, dass Staubbeutel mit schaufelförmigen Poren den Pollen in engeren, zielgerichteten Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit ausstoßen. Im Gegensatz dazu verteilen Staubbeutel ohne Schaufeln den Pollen diffus in breiten Wolken.
Die gezielte Ausstoßrichtung ermöglicht es den Pflanzen, Pollen an spezifischen Stellen am Körper der Biene abzulegen, was den Bestäubungserfolg steigert. Zudem können die Pflanzen den Pollen an Positionen anbringen, an denen er von den Bienen schwer entfernt werden kann. Die höhere Geschwindigkeit der Pollenfreisetzung könnte zudem die Reichweite erhöhen und den Pollen besser zwischen den Haaren der Bienen verankern, wodurch Verluste reduziert werden.
Einfluss der Vibrationsfrequenz
Die Forschenden stellten außerdem fest, dass die Frequenz der Vibrationen eine wesentliche Rolle spielt. Schwingungen im Bereich von 300 bis 400 Hz erzeugen optimale Bedingungen für eine gezielte Pollenfreisetzung mit zyklischem Muster. Niedrigere Frequenzen um 200 Hz führen zu einer unregelmäßigen und chaotischen Freisetzung. Diese Erkenntnisse sind für Naturschutzmaßnahmen relevant, da unterschiedliche Bienenarten verschiedene Vibrationsfrequenzen erzeugen und somit unterschiedlich effektiv Pollen aus Blüten lösen können.
Weitere Studien legen nahe, dass die Vibrationsfrequenz temperaturabhängig ist: Bei höheren Temperaturen erzeugen Bienen tendenziell höhere Frequenzen. Vor dem Hintergrund zunehmender Temperaturextreme und des Rückgangs von Bienenpopulationen und -arten sind die neuen Erkenntnisse besonders bedeutsam.
Zusammenfassung der Forschungsergebnisse
- Untersuchung des Mechanismus der Buzz-Bestäubung, der für zahlreiche Kulturpflanzen wie Tomaten, Auberginen und Heidelbeeren relevant ist.
- Staubbeutel mit schaufelförmigen Poren stoßen Pollen in schmaleren, gezielteren Strahlen und mit höherer Geschwindigkeit aus.
- Optimale Vibrationsfrequenzen für die Pollenfreisetzung liegen zwischen 300 und 400 Hz und zeigen ein zyklisches Muster.
- Die Vibrationsfrequenzen sind temperaturabhängig.
- Die Ergebnisse sind vor dem Hintergrund zunehmender Temperaturextreme und abnehmender Bienenvielfalt für den Naturschutz von Bedeutung.
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Ass.-Prof. Agnes Dellinger, BSc MSc PhD
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Benjamin Lazarus, M.Sc.
Department für Botanik und Biodiversitätsforschung
Universität Wien
Rennweg 14, 1030 Wien
E-Mail: benjamin.lazarus@univie.ac.at
Veröffentlichung
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
