Was macht winterharte Pflanzen winterhart?

[Oliver Groß]

Hallo,

kann mir jemand sagen, welche Vorgehensweise der Pflanzen sie zu winterharten Pflanzen macht? Müsste z.b. nicht das Zellwasser in den Zellen der Pflanzen bei Minus-Temparaturen die Zellen zum Platzen bringen?

OK, vielen winterharte Arten ziehen sich ein und überwintern unter der Erde. Und dort herrschen vielleicht nicht so tiefe Temparaturen. Aber was ist z.b. mit dem Moos oder mit Gräsern, die sogar oberirdisch grün bleiben?

Ciao Oliver

[Marc1234]

Hallo

Da habe ich mal eine Doku zu gesehen. Meine mich zu erinnern dass die Pflanzen so eine Art Frostschutzmittel bilden. Die Stoffe die dafür nötig sind weiss ich nicht mehr.

Kann sicher jmd. von den Biologen verbessern oder besser erklären.

Gruß Marc

[ATK]

Hallo,

ja das mit dem Forstschutzmitten ist richtig und zwar in Form von Zucker wird da eingelagert... aber welche Zuckerart es sich dabei genau handelt weis ich nicht.

MfG Andi

[Nestor]

Hi,

im Prinzip ist es ja auch egal welcher Zucker. Solange es wasserlöslich ist. Stichpunkt "Gefrierpunkterniedrigung"

Gerade jetzt im Winter wird dieser Effekt von Autofahrern gerne gesehen. Wenn der Winterdienst Salz streut ist es im Prinzip ja nichts anderes.

Oder nehmt Eis, kaltes Wasser und einen Haufen Kochsalz. Die fertige Brühe wird richtig kalt (~-15°C) gefriert aber nicht weiter zu.

mfg Björn

[Oliver Groß]

Also, wenn es z.B. Nepenthes möglich wäre, auch solche Zuckerstoffe herzustellen, wären sie genauso winterhart wie unsere Pflanzen in unseren Klimabereichen?

Ciao Oliver

[Sven Wech]

Hi.

Durchaus interessante Thematik.

Leider kann ich im gegenwärtigen Zustand noch nichts genaueres darüber sagen, da ich erst das Studium angefangen habe.

Bei Nepenthes müsste wohl mehr als nur diese umsetzung vonstatten gehen, um sie "winterhart" werden zu lassen, da sie an eine andere Klimazone angepasst ist.

Aber da auch mein Senf nur hypothetischer Natur war, lasse ich mich gerne eines besseren belehren.

Gruß Sven

[Nestor]

Also, wenn es z.B. Nepenthes möglich wäre, auch solche Zuckerstoffe herzustellen, wären sie genauso winterhart wie unsere Pflanzen in unseren Klimabereichen?

Ciao Oliver

Hi,

ich bin kein reiner Biologe (das ist jetzt eher phys. Chemie), daher kann ich dir das jetzt auch nicht genau beantworten, aber ich meine es kommt eher auf die Konzentration im Zellwasser an als auf die genaue Verbindung. Also muss die Pflanze befähigt dazu sein, so eine hohe Konzentration aufrecht zu erhalten.

Grüße Björn

[Andreas Fleischmann]

Hallo!

Bevor die Diskussion wieder zu philosophisch wird:

JEDE Pflanze besitzt Zucker in den Zellen, denn dort stellt sie ihn ja über die Photosynthese her! Und wenn die Zuckerkonzentration als Frostschutzmittel das einzige Argument für Frosthärte wäre, dann wären alle Pflanzen winterhart!

Da aber Frost die Verbreitungsgrenze von 90% aller Pflanzen limitiert, kann's nicht nur an eurer Zuckertheorie liegen! ;-).

Es gibt 2 Probleme, die den Pflanzen im Winter zu schaffen machen:

1.Die Kälte. Wird's kalt, laufen die chemischen Stoffwechelprozesse in der Pflanze langsamer ab (RGT-Regel, für die Chemiker ;-)) oder werden völlig gestört, sprich die lebensnotwendigen Enzymreaktione funktionieren irgendwann nicht mehr. Bei wärmeliebenden Pflanzen (wie euren Nepenthes) die es nie nötig hatten, sich an kalte Temperaturen anzupassen, kann das sogar schon bei Temperaturen über Null Grad der Fall sein ("Erkältung" oder "chilling injury"), spätestens beim Unterschreiten des Gefrierpunktes setzt aber mit diesen Pflanzen dann ganz aus. Grund ist die irreversible Schädigung des Eiweiß- und Nucleinsäurestoffwechsels, die Permeabilität der Membranen lässt nach und der Zuckertransport fällt aus. Ziemlich tödlich.

Außerdem das Problem des Einfrierens: WAS bei nicht-frostresistenten Pflanzen gefriert, ist nicht das Wasser IN den Zellen (da ist genügend Zucker drin!), sondern das Wasser ZWISCHEN den Zellen (in den Interzellularen) und in der ZELLWAND!! Folge: Die Zellen zerreissen. Und selbst wenn die Zellwand dem Druck standhalten sollte, dann trocknet das entstehende Eis zwischen den Zellen die Zellen völlig aus (wegen des niedrigen Dampfdruckes des gefrorenen Wassers). Die Zellen vertrocken. Unschön.

Frostresistente Pflanzen haben in den Zellen dagegen zusätzlich ein Bindemittel, das die Wasserbindungsverhältnisse erhöht und die Zellen damit stark unterkühlungsfähig macht (ein "Geliermittel" sozusagen, welches verhindert, dass Wasser beim Einfrieren der Zellwand aus der Zelle herausgesaugt wird, weil es ja wie ein Klumpen Götterspeise in der Zellsaftvakuole liegt ;-)). Organische Säuren, Salze und Zuckerabkömmlinge als Frostschutzmittel bewirken zusätzlich die von euch schon erwähnte Gefrierpunktserniedrigung um ein paar Grad.

2.Frost- oder Wintertrocknis. Einige Pflanzen wären nämlich durchaus in der Lage, unsere tiefen Temperaturen im Winter gut zu überstehen (weil sie über o.g. Einrichtungen verfügen), so z.B. einige mediterrane Arten wie Olivenbaum oder Oleander, oder so manche Sarracenia-Art, würden sie sich eine strenge Ruhezeit gönnen, so wie die meisten unserer heimischen Pflanzen. Die stellen den Stoffwechsel bei Temperaturen unter ca. +4°C ein und halten Winterruhe. Problem bei den nicht ruhenden Arten: Scheint die Sonne bei Temperaturen unter 0°C, dann erwärmt sich die Luft meist recht schnell, und ebenso die oberirdischen (grünen) Pflanzenteile, der Boden bleibt jedoch steinhart gefroren. Die Pflanze betriebt nun Photosynthese bei warmen Lufttemperaturen im Winter (und verdampft dadurch Wasser über die Spaltöffnungen). Neues Wasser aus dem Boden kann aber nicht nachgeliefert werden, weil der ja gefroren ist. Ergebniss: Die Pflanze vertrocknet, die Wasserströme in den Leitungen reissen ab (bei einigen heimischen Nadelbäumen kann man das im Winter sogar durch den Stamm krachen hören! Vor allem bei Föhnwind an knackig-kalten Wintertagen). Getreide etwa erfriert bei uns im Winter nicht, es vertrocknet, ebenso wie einige durchaus sehr winterharte Nadelbäume in ungünstigen Lagen (Föhntäler!).

Allerdings besteht durchaus die Möglichkeit, eure Nepenthes bei uns winterhart zu kriegen, ihr braucht nur eine Ausgangspopulation, die groß genug ist (und immer fleißig kreuzbestäuben, keine Klone! Da muss genetischer Austausch stattfinden können!), sich langsam verändernde Klimabedingungnen (z.B. mit 25°C anfangen und alle 10.000 Jahre im Winter um ein Grad runter) und etwas Geduld (ein paar hunderdtausend Jahre etwa).

Andreas

[Christian Rudat]

Hallo Andreas,

vielen Dank für die wie immer sehr informative Lektüre! Jetzt bin ich schlauer. Diesmal habe ich sogar alles verstanden, was Du geschrieben hast. ;-)

Viele Grüße,

Christian

[Oliver Groß]

Hallo Andreas,

auch von mir Danke. Immer wieder interesant, wie Du komplizierte Dinge einfach erklären kannst. :-)

Ciao Oliver

[Sven Wech]

Hallo.

Auch von meiner Seite her ein nettes: Danke schön an den Andreas.

Jetzt kann ich die Vorgänge auch gedanklich nachvollziehen

Gruß Sven

ps:

Deine Darstellung von biologischen Sachverhalten kommen immer sehr gut rüber, da sie anschaulich beschreibst/erklärst und immer das passende Quäntchen Enthusiasmus hast.

Wollte ich auch mal sagen, ohne jetzt großartig abzuschweifen.