Martin Bouda über Pflanzennetzwerke und Trockenstress
Jun.-Prof. Dr. Martin Bouda leitet seit März 2024 das Fachgebiet „Funktionelle Ökophysiologie der Pflanzen“ an der Universität Hohenheim. Im Interview erläutert er, wie Pflanzen Wasser managen, warum Wurzeln im Fokus stehen und welche Bedeutung seine Forschung für den Gartenbau hat.
Was versteht man unter funktioneller Ökophysiologie?
Die Ökophysiologie untersucht, wie Pflanzen mit ihrer Umwelt interagieren. Im Zentrum steht, wie physikalische Prozesse das Pflanzenleben ermöglichen. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Wasserhaushalt – also darauf, wie Pflanzen Wasser aufnehmen, transportieren und wieder abgeben.
Darüber hinaus umfasst das Fachgebiet auch den Energie- und Stoffaustausch. Pflanzen nehmen Licht und CO₂ auf, produzieren Zucker und verlieren dabei Wasser. Dieses Zusammenspiel ist ein sensibler Balanceakt, insbesondere unter Stressbedingungen.
Warum steht das Thema Wasser im Mittelpunkt Ihrer Forschung?
Wasser wird immer dann besonders relevant, wenn es knapp wird. Während sich Niederschläge oder Flussmengen vergleichsweise einfach messen lassen, ist der Wassertransport in Pflanzen deutlich schwerer zu erfassen.
Besonders die Wurzeln spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie sind jedoch schwer zugänglich und daher weniger erforscht als oberirdische Pflanzenteile. Genau hier setzt die Forschung an, um diese Wissenslücke zu schließen.
Welche Rolle spielen Wurzeln für die Trockenheitsresistenz?
Wurzelsysteme bestimmen maßgeblich, wie effizient Pflanzen Wasser aus dem Boden aufnehmen können. Ihre Struktur beeinflusst, wie gut Pflanzen mit Trockenperioden umgehen.
Die Herausforderung besteht darin, diese unterirdischen Netzwerke sichtbar und messbar zu machen. Dafür werden experimentelle Methoden mit digitalen Modellen kombiniert.
Sie arbeiten mit Netzwerkwissenschaft – was bedeutet das konkret?
Pflanzen sind auf verschiedenen Ebenen als Netzwerke organisiert. Äste, Blattadern, Wurzeln und sogar das Leitungssystem im Inneren bilden komplexe Strukturen.
Diese Netzwerke werden mathematisch beschrieben, um Zusammenhänge im Gesamtsystem zu verstehen. Im Fokus steht dabei das Xylem, das für den Wassertransport verantwortlich ist und eine zentrale Funktion im Gartenbau einnimmt.
Der Ansatz lässt sich auf unterschiedliche Maßstäbe übertragen – von einzelnen Zellen bis hin zu ganzen Pflanzenbeständen. Perspektivisch sollen auch größere Systeme abgebildet werden.
An welchen Projekten arbeiten Sie aktuell?
Ein Projekt beschäftigt sich mit fossilen Pflanzen. Durch deren Analyse lassen sich Rückschlüsse auf die Entwicklung von Wasserhaushalt und Trockenheitsanpassung über rund 400 Millionen Jahre ziehen.
Parallel dazu laufen Feldstudien in Tschechien. Dort werden die Wurzelsysteme von Buche und Fichte untersucht, insbesondere im Hinblick auf ihre Fähigkeit, Wasser aus trockenen Böden aufzunehmen.
Die gewonnenen Daten fließen in Modelle ein, die Wechselwirkungen zwischen Vegetation, Boden und Atmosphäre besser abbilden sollen – ein wichtiger Baustein für Klimamodelle.
Welche Rolle spielen Simulationen und Versuche?
Computermodelle ermöglichen es, virtuelle Pflanzen zu entwickeln und verschiedene Szenarien zu simulieren. So lassen sich auch Strukturen untersuchen, die in der Natur nicht vorkommen.
Ergänzend werden im Phytotechnikum Experimente durchgeführt. Pflanzen werden gezielt Trockenstress ausgesetzt, um Veränderungen im Wassertransport zu analysieren. Dabei werden beispielsweise einzelne Pflanzenteile untersucht, um Widerstände im Leitungssystem zu bestimmen.
Welchen Nutzen hat die Forschung für die Praxis?
Ein zentrales Anwendungsfeld ist die Pflanzenzüchtung. In der Vergangenheit lag der Fokus häufig auf Ertragssteigerung, wodurch die Trockenheitsresistenz teilweise in den Hintergrund trat.
Ein besseres Verständnis der inneren Netzwerkstrukturen kann helfen, widerstandsfähigere Pflanzen zu entwickeln. Damit leistet die Forschung einen wichtigen Beitrag zur Anpassung des Gartenbaus an den Klimawandel.
Wie werden Studierende eingebunden?
Studierende können sich aktiv an Forschungsprojekten beteiligen. Die Bandbreite reicht von einfacher Bildanalyse bis hin zu komplexen Simulationen oder Feldstudien.
Diese praxisnahe Ausbildung vermittelt frühzeitig wissenschaftliche Methoden und spiegelt die wachsende Bedeutung digitaler Werkzeuge im Gartenbau wider.
Was macht für Sie gute Lehre aus?
Entscheidend ist, Neugier zu wecken und Inhalte verständlich zu vermitteln. Praxisbezug spielt dabei eine zentrale Rolle – etwa durch reale Forschungsfragen oder konkrete Anwendungen.
Auch praktische Erfahrungen, sei es im Labor oder durch Simulationen, sind ein wichtiger Bestandteil. Sie erleichtern den Zugang zu komplexen Themen und fördern das Verständnis.
Ihr Rat an Studierende?
Eigeninitiative ist entscheidend. Wer Interesse zeigt und aktiv auf andere zugeht, eröffnet sich neue Möglichkeiten – gerade in einem dynamischen Forschungsumfeld.