Blumen, die die Zeit anzeigen

Es ist kurz nach Mittag. Die Sonne steht hell am wolkenlosen Himmel. Perfekte Bedingungen für Enzian, Mittagsblume, Dolden-Milchstern und Wiesen-Bocksbart, die im Botanischen Garten der Universität Bern blühen. Das Besondere an diesen Pflanzen ist, dass sie ihre Blüten gezielt dann öffnen, wenn die Wahrscheinlichkeit bestäubt zu werden am höchsten ist. Also genau jetzt, wo es sonnig und trocken ist. Wenn hingegen Nacht ist oder es regnet und deswegen keine Insekten herumschwirren, schliessen sie die Blüten wieder. So schützen sie ihre Samen, Pollen und den Nektar vor der Verschwendung.

Längst nicht alle Pflanzen machen das so, viele blühen einfach so lange, bis sie verblüht sind. Denn das tägliche Öffnen und Schliessen zu den immer gleichen Tageszeiten kostet die Pflanzen viel Energie. «Es gibt rund 350 000 Pflanzenarten, bei rund 180 haben wir in der Literatur Informationen zu Blütenbewegungen gefunden», erzählt Katja Rembold, Pflanzenökologin am Botanischen Garten. Viele dieser Arten kannte bereits der schwedische Botaniker Carl von Linné. 1751 hat er eine Liste von Pflanzen veröffentlicht, mit denen er eine Blumenuhr entwarf. Verwirklicht habe er sie aber nie, sagt Katja Rembold – was er damit wollte, ist hingegen klar dokumentiert: Er sammelte Pflanzen, die zu verschiedenen Zeiten ihre Blüten öffnen oder schliessen. So konnte der Botaniker verlässlich die Uhrzeit ablesen.

Gemeinsam mit Sylvain Aubry, Forscher am Institut für Pflanzen- und Mikrobiologie der Universität Zürich, hat Katja Rembold eine Blumenuhr gebaut. Immer wieder habe er während seiner Zeit als Postdoktorand in Grossbritannien davon gehört, erzählt Aubry, und sich gefragt, ob das denn überhaupt möglich sei. So entstand die Idee, es wirklich einmal auszuprobieren. Aus ihrer Liste an 180 Arten, bei denen Blütenbewegungen beschrieben sind, wählten sie 56 aus, die sie vielversprechend fanden. Dann begannen sie zu experimentieren: Denn oftmals waren keine genauen Blühzeiten angegeben, oder verschiedene Quellen widersprachen sich. Zudem musste die Blumenuhr auch auf das Mikroklima in Bern angestimmt sein. Bestanden haben den Test der Forschenden am Ende 23 Arten.

Jeweils acht bis zehn dieser Arten sind aktuell zusammen als Blumenuhr im Botanischen Garten zu sehen. Den ganzen Sommer über wechseln sie, weil kaum eine Art über die ganze Zeit hinweg blüht. Doch wie genau ist die Blumenuhr nun tatsächlich? «Man kann Tag und Nacht und auch Vormittag und Nachmittag erkennen», sagt Katja Rembold. Alles, was darüber hinausgehe, sei schwierig. Denn was es nicht gebe, sind Pflanzen, die nur eine Stunde am Tag blühen. Und so sind auch die Beete angelegt: Der Enzian etwa blüht von neun Uhr morgens bis sieben Uhr abends, die Acker-Lichtnelke von fünf Uhr abends bis zehn Uhr morgens – also vor allem in der Nacht. Und an diese Zeitfenster halten sich die Pflanzen, wenn das Wetter mitspielt, äusserst genau.

Taktgeberin ist dabei die innere Uhr der Pflanzen. Diese sogenannte zirkadiane Uhr steuert den 24-stündigen Tag-Nacht-Rhythmus. Reguliert wird das ganze über Proteine, die wiederum durch Umweltfaktoren, zum Beispiel die Wellenlänge des Lichts, synchronisiert werden. So geht die Menge spezifischer Proteine im Verlaufe des Tages hoch und wieder runter und aktiviert dabei verschiedene Funktionen in den Zellen. Das Öffnen und Schliessen der Blüten ist nur eine davon. Die innere Uhr gibt auch das Signal, um Duftstoffe und Nektar zu produzieren, um die Befruchtung zu optimieren. Darüber hinaus sind auch physiologische Prozesse, wie das Wachstum der Pflanzen oder die Fotosynthese, über das «Uhrwerk» getaktet.

Dieser Rhythmus erlaubt es den Pflanzen also, wechselnde Bedingungen – hell, dunkel, warm, kalt – vorherzusehen und sich darauf vorzubereiten. Daher sei dessen Verständnis gerade in der Landwirtschaft von Bedeutung, denn rund laufende Pflanzen geben höhere Erträge, sagt Aubry. Darum versuchen Züchter, die innere Uhr auf andere Klimazonen anzupassen. Aubry selbst steht dem etwas skeptisch gegenüber: «Für gewisse Arten könnte das gut sein, aber man muss aufpassen, dass man nicht zu viel schraubt», sagt er. Denn auch das Klima bewege sich, wobei die Klimaerwärmung viel zu schnell sei für die Züchter. Und für seine Blumenuhr? Der Pflanzenphysiologe überlegt, und sagt dann schmunzelnd: «Wir haben die über 250-jährige Liste von Linné etwas angepasst, aber nicht sehr stark.» Dass man aber in weiteren 250 Jahren noch die gleiche Liste wie heute verwenden könne, bezweifelt er.

Felicitas Erzinger

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