Advent, Advent, 1 Monat weihnachtliche Laufzeit geschenkt.

Nicht bis zur Bescherung warten, Aktion nur gültig bis zum 18.12.2016!

Textversion des Videos

Transkript Temperatur als abiotischer Faktor – Anpassung der Pflanzen

Hallo! Bestimmt hast du schon mal Bilder von den Alpen gesehen oder du warst sogar selbst schon einmal dort. Ist dir aufgefallen, dass es ab einer bestimmten Höhe keine Bäume mehr gibt? Wenn man noch höher schaut, z.B. dort wo ganzjährig Schnee liegt, wachsen sogar gar keine oder nur sehr wenige Pflanzen. Hast du dich mal gefragt, warum das so ist?

Das ist größtenteils auf die abnehmende Temperatur mit zunehmender Höhe zurückzuführen. Das möchte ich dir in diesem Video näher erklären und dabei auch auf die RGT-Regel und verschiedene Anpassungen von Pflanzen an Kälte und Hitze eingehen.

Höhenzonierung der Alpen

Schauen wir uns die Alpen-Nordseite einmal genauer an. Bis 1000 m Höhe findest du die colline Stufe, wo es Kulturland gibt. Dort können Getreide, Obstbäume oder auch Kartoffeln angebaut werden. Danach schließt sich die montane Stufe an, die zunächst aus einem Laub- und Nadel-Mischwald besteht, später nur noch aus Nadelbäumen. Bei etwa 2000 m Höhe befindet sich die Baumgrenze, d.h. darüber findest du keine Bäume mehr.

Die Jahresdurchschnittstemperatur liegt hier etwa bei 0°C. Darüber schließt sich bis etwa 3000 m Höhe die alpine Stufe an, die auch Mattenstufe genannt wird. Hier wachsen nur noch kleine Sträucher. Im oberen Bereich der alpinen Stufe sind die Pflanzen nur noch wenige cm hoch. Bis hierhin findest du auch Weideland, das für die Viehhaltung verwendet werden kann.

Bei knapp 3000 m Höhe liegt die Schneegrenze und darüber schließt sich die nivale Stufe an. Nur einige Moose und Flechten können hier noch wachsen. Die Temperatur liegt hier fast immer unterhalb des Gefrierpunktes und schließt Pflanzenwachstum nahezu aus.

Höhenzonierung

Diese Höhenzonierung wird größtenteils durch die Temperatur in der jeweiligen Höhe beeinflusst. Aber natürlich sind auch die Wasserverfügbarkeit, der Luftdruck oder die UV-Strahlung wichtige Umweltfaktoren. Auffällig bei dieser Höhenzonierung ist, dass Nadelbäume in größeren Höhen wachsen und damit niedrigere Temperaturen besser ertragen können als Laubbäume.

Tatsächlich besitzen Nadelhölzer eine viel höhere Kältetoleranz als Laubbäume. Sie können sogar längere Zeiträume mit Temperaturen von bis zu -70°C überstehen. Das ist übrigens auch der Grund, weshalb du in kälteren Regionen unserer Erde wie z.B. in Sibirien große Nadelwälder findest.

Toleranzbereich für Leben

Zwar gibt es Pflanzen, die solche extrem niedrigen Temperaturen unbeschadet überstehen können. Der Toleranzbereich für aktives Leben lässt sich im Allgemeinen durch zwei Grenzwerte definieren: Das Toleranzminimum liegt bei 0°C, also bei dem Gefrierpunkt von Wasser. Darunter bilden sich nämlich Eiskristalle, die die Zellen schädigen können.

Das Toleranzmaximum ist bei etwa 50°C. Bei dieser Temperatur werden nämlich die meisten Proteine und damit auch die Enzyme zerstört und können ihre Aufgaben nicht mehr erfüllen. Diese Toleranzgrenzen gelten natürlich auch für Tiere.

RGT-Regel

Zwischen dem Minimum und dem Maximum gilt die so genannte Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel, kurz RGT-Regel. Diese besagt, dass Stoffwechselprozesse wie z.B. Enzymreaktionen bei einer Erhöhung der Temperatur um 10°C um das zwei- bis dreifache beschleunigt werden. Diese Regel ist vor allem für Pflanzen von Bedeutung, da diese natürlich direkt von der Außentemperatur abhängig sind.

Aber natürlich auch für alle wechselwarmen Tiere wie Fische, Insekten, Amphibien oder Reptilien. Solche Lebewesen überdauern kalte Perioden in einer Ruhephase, in der kaum Stoffwechselaktivität messbar ist und hauptsächlich ein Überleben dieser Kältephasen im Vordergrund steht.

Anpassungen an Kälte

Aber wie können sich nun Pflanzen anpassen, die in Lebensräumen zu finden sind, in denen die Temperaturen außerhalb der geschilderten Toleranzgrenzen, also z.B. unter dem Gefrierpunkt, liegen? Eine besondere Anpassung an Kälte ist z.B. der Blattabwurf von Laubbäumen im Herbst. Dadurch wird im Winter kaum Wasser über die Blätter verdunstet, denn im Winter kann eine Pflanze kein Wasser aus dem gefrorenen Boden aufnehmen.

Nadelbäume dagegen werfen ihre Blätter in der Regel nicht ab. Trotzdem können sie niedrige Temperaturen viel besser überstehen als Laubbäume. Aber warum eigentlich? Schon an der Blattgröße siehst du, dass Nadelblätter eine viel kleinere Oberfläche und damit eine viel geringere Verdunstung haben. Außerdem sind sie mit einer Wachsschicht überzogen, die vor Verdunstung schützt.

Viele Pflanzen lagern auch Proteine, Öle, oder Zucker in ihre Zellen ein und setzen damit den Gefrierpunkt des Wassers herab. So bilden sich keine Eiskristalle, die die Zellen zerstören können.

Zusammenfassung

Du weißt jetzt, warum es z.b. in den Alpen eine Höhenzonierung gibt, die aus colliner Zone, montaner Zone, alpiner Zone und nivaler Zone besteht. Diese Zonen kannst du anhand der dort wachsenden Pflanzen erkennen. Diese Höhenzonierung ist vor allem auf die abfallende Temperatur mit zunehmender Höhe zurückzuführen.

Du hast in diesem Video außerdem gesehen, dass der Toleranzbereich für aktives Leben in der Regel zwischen 0°C, dem Gefrierpunkt von Wasser, und 50°C, dem Zeitpunkt der Zerstörung von Proteinen, liegt. Dazwischen gilt die RGT-Regel. Verschiedene Anpassungen ermöglichen es bestimmten Pflanzen aber dennoch, auch lange Kälteperioden unbeschadet zu überstehen. Tschüss!

Informationen zum Video