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Projekt
Nachweis sekundäre Pflanzen-Inhaltsstoffe im Fossilienbericht und ihre potentielle Rolle in der chemischen Abwehrkette gegen Insekten
Antragsteller
Professor Dr. Jes Rust
Fachliche Zuordnung
Paläontologie
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348043586
Fossilen deuten darauf hin, dass bereits seit Anfang der Terrrestrialization, im mittleren bis späten Devon, Pflanzen-Insekten Assoziationen bereits von großer Bedeutung waren und zu diesem Zeitpunkt schon intensive koevolutive Abhängigkeiten bestanden haben. Damals wie heute, spielen Insekten in dem komplexen Netz von Wechselwirkungen in terrestrischen Ökosystemen deshalb eine Schlüsselrolle. Derartige Wechselwirkungen zeichnen sich vor allem durch Fraßspuren aus, die auch an fossilen Blättern recht gut sichtbar sind. Jedoch konnten bislang keinerlei qualitative Angaben über chemische Sekundärstoffe gemacht werden, die in der Pflanzenabwehr eine wichtige Rolle spielen, aber so gut wie kaum fossil überlieferungsfähig zu sein scheinen. Neben der reinen Fraßspuren-Klassifikation haben sich in den letzten Jahren weitere paläoökologische Analyseverfahren etabliert, die aus der Rezent-Ökologie auch Eingang in die Paläontologie gefunden haben. Sie beruhen auf der Tatsache, dass die Pflanzen-, bzw. Blattform für den Erwerb von Ressourcen für die Pflanze wichtig ist. Dabei wird im allgemeinen davon ausgegangen, das sich Blätter mit einer größere Blattdicke und Blattdichte vorzugsweise durch niedrige Nahrstoffgehalte, sowie geringe Photosynthese-Effizienz auszeichnen und dadurch für potentielle herbivore Insekten als Nahrungsquelle nicht so "attraktiv" sind. Hingegen gilt für die meisten laubwerfenden Blätter das Gegenteil, weshalb sie eher eine "attraktive" Nahrungsquelle für Insekten sind. Ziel dieses Projektes ist es, mit Hilfe moderner, hochauflösender Analytik [Festphasen-Mikroextraktions-Gaschromatographie (SPME GC-MS) und Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS)], gut erhaltene Pflanzenfossilen auf das Vorhandensein primärer, als auch diagenetischer degradierter sekundäre Pflanzen-Inhaltsstoffe zu analysieren, um Aussagen zur Evolution dieser wichtigen Pflanzenschutz-Komponente machen zu können. Wir konzentrieren uns dabei auf drei außergewöhnlich erhaltene Floren aus unterschiedlichen Zeitabschnitten der Erdgeschichte: die 67 Millionen Jahre alte Hell Creek Formation, die 305 Millionen Jahre alte Mattoon Formation und die 382 Millionen Jahre alte Catskill Formation. Die Analysen der Fossilien wird durch Analysen moderner Analoga und reinen Alkaloiden verglichen, von denen bekannt ist, dass sie als sekundäre Pflanzen-Inhaltsstoffe eine wichtige Rolle. Dabei stehen vor allem zwei zentrale Themen im Fokus dieser Studie: 1. Welche chemischen Verbindungen wurden in die Abwehrsysteme der Blätter durch die Zeit eingebunden? 2. Inwieweit ist die Morphologie der chemischen Abwehrketten (z.B. Trichome und Ölkörperzellen) von der sie beinhalteten chemischen sekundäre Pflanzen-Inhaltsstoffe entkoppelt? Darüber hinaus können die in dieser Studie entwickelten Methoden verwendet werden, um andere Fossilien mit dem Potenzial zur Erhaltung sekundärer Inhaltstoffe zu untersuchen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
