Kalt, kalt, kalt! Sie haben lange Unterhosen und Daunenjacken, was sollen Sie mit den Pflanzen tun?

Der Winter ist da, aber glücklicherweise hat der Autor (Yimu Foodie Team) ein ganzes Jahr lang köstliches Essen genutzt, um eine dicke Fettschicht anzusammeln, die ihm hilft, der Kälte zu trotzen. Wenn wir um den Ofen herumsitzen, ein kleines Feuer machen, ein paar Süßkartoffeln rösten und eine Tasse heißen Tee kochen können, ist das die Behaglichkeit, die nur im Winter zu finden ist.

In der Menschheitsgeschichte war es nicht immer angenehm, der Kälte zu trotzen. Im Laufe der Millionen Jahre der Evolution musste der Mensch sein dichtes Haarsystem ablegen, um Wärme abzuleiten. Um jedoch Platz und Nahrung zu erhalten, musste er verschiedene Tierfelle überziehen und kältere Orte im Norden oder in höheren Lagen erobern. Erst in den letzten hundert Jahren gelang es wohlgenährten Menschen mit Hilfe verschiedener Technologien endlich, die Berggipfel der Arktis und Antarktis sowie aller Kontinente zu erreichen.

Gentiana depressa und schneebedeckte Berge (Foto: Shangguan Fazhi)

Der Kampf gegen die Kälte ist für Menschen schwierig, geschweige denn für Pflanzen! Um im Wettbewerb um Sonnenlicht und Nährstoffe zu bestehen, begaben sich viele Pflanzen vor Hunderten von Millionen Jahren auf eine Reise kontinuierlicher Ausbreitung in kalte Regionen, in den Polar- und Südpolarkreis oder in hohe Berge.

In vielen Gebirgsregionen der Arktis und Antarktis sowie auf verschiedenen Kontinenten der Erde können aufgrund von Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Bedingungen fast keine Bäume überleben. Stattdessen wird sie durch eine Vegetation ersetzt, die aus verschiedenen niedrigen Sträuchern und Gräsern sowie einer großen Menge an Flechten und Moosen besteht, weshalb die Tundra auch ihren Namen hat. Fast 25 Millionen km² der Erdoberfläche sind von polarer Tundra bedeckt, dem wahrhaft kältesten Ort der Erde.

Vegetation im Polarkreis (Bildquelle: https://daac.ornl.gov)

Die erste Schwierigkeit, die man beim Vordringen auf den polaren Kontinent bewältigen muss, um zu überleben, sind die niedrigen Temperaturen. Einerseits führt eine niedrige Temperatur zum Einfrieren des Zellgewebes der Pflanzen und andererseits behindert sie den physiologischen Stoffwechselprozess der Pflanzen.

Was die Polarpflanzen fürchten, ist nicht der kalte Winter, sondern die unvergesslich niedrigen Temperaturen im Sommer.

Während der Frostperiode im Winter reduzieren Pflanzen ihren Wassergehalt, produzieren mehr Frostschutzproteine ​​und verfallen in einen vollständigen Ruhezustand. Wenn sie durchhalten, wird der Winter vorübergehen.

Der Frühling ist ihre Wachstumsperiode und zugleich der Beginn ihrer Überlebensprobleme. Die durchschnittliche Tagestemperatur in den Polarregionen übersteigt selten 13–18 °C und schwankt oft zwischen 5 und 8 °C. So liegt beispielsweise in der wärmsten Region Grönlands die Durchschnittstemperatur im wärmsten Monat immer noch unter 10 °C und nur 2–6 Monate im Jahr liegt die Durchschnittstemperatur über Null. Außerdem sind sie im späten Frühjahr häufigen Kälteeinbrüchen ausgesetzt, daher ist für Polarpflanzen jede Maßnahme zum Warmhalten und Erhöhen der Temperatur von entscheidender Bedeutung. Schon ein geringer Temperaturanstieg kann in der zeitkritischen Wachstumsperiode der Pflanzen eine Schlüsselrolle spielen und ihnen eine Chance zum Überleben und zur Entwicklung geben. Um mit niedrigen Temperaturen klarzukommen, haben Polarpflanzen eine Reihe interessanter und praktischer Strategien entwickelt.

Wenn Sie groß sind, überleben Sie hier möglicherweise nicht

Die meisten Tundrapflanzen sind nicht größer als 6–8 cm, sodass der kalte Wind von oben sie nicht so leicht erreichen kann. In den Mikrohabitaten mit relativ geringer Oberfläche herrscht eine relativ hohe und stabile Temperatur, die einen schnellen Wachstumsprozess gewährleistet.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Lufttemperatur des norwegischen Steinbrechs (Saxifraga oppositifolia) in zwei Metern Höhe nur 0,5 °C beträgt, während die Oberflächentemperatur in 1 cm Höhe 3,5 °C erreichen kann. Zwischen den Knospen mehrerer Blüten kann die Temperatur bis zu 6 °C betragen. Andere Studien haben ergeben, dass einige Pflanzen Umweltbedingungen ausnutzen können, indem sie sich beispielsweise tief in Büschen oder Felsspalten verstecken, um lokale Temperaturunterschiede von fast 22 °C zu erzeugen.

Norwegischer Steinbrech (Bildquelle: Wikipedia)

Auf niedrigen Flächen ist es auch wichtig zu wissen, wie man sich mit einer Decke zudeckt.

Viele Pflanzen verstecken sich beim Keimen in alten Blättern, die im Laufe der Jahre abgestorben und abgefallen sind. Dadurch werden die negativen Auswirkungen der Kälte auf das Pflanzenwachstum erheblich verringert. Manchmal ist die natürliche Eishülle aus Eis und Schnee auch bei plötzlichen Kältewellen eine wichtige Isolierschicht, ähnlich wie die Iglus der arktischen Eskimos, die die Auswirkungen extrem niedriger Temperaturen weitgehend abschirmen können.

Lange Unterhosen sind gut, und Pflanzen in extrem kalten Regionen wissen es

Wie bei vielen Tieren ist es zweifellos eine gute Strategie, sich in großer Zahl zusammenzudrängen und den Körper mit Flaum und langem Haar zu bedecken, um sich warm zu halten. Dies kommt bei Polarpflanzen sehr häufig vor. Diese Haare schützen die Pflanzen nicht nur im kalten Winter, sondern spielen auch während der Blüte- und Fruchtperiode eine Schlüsselrolle, indem sie dafür sorgen, dass wichtige Fortpflanzungsorgane wie Blüten und Früchte schneller reifen und nicht durch Frost beschädigt werden.

Chionocharis Hookeri (Foto: Shangguan Fazhi)

Saussurea quercifolia (Foto: Shangguan Fazhi)

Pflanzen jagen der Sonne nach. Scheint es, als ob Sie im Süden der „kleinen Sonne“ näher kommen möchten?

Die Blütetemperatur polarer Pflanzen ist oft höher als die Wachstums- und Entwicklungsanforderungen. Manche Arten benötigen zur Blüte eine Mindesttemperatur von 3–8 °C, für eine großflächige Blüte sind hingegen 5–12 °C erforderlich. Um dem warmen Sonnenlicht zu folgen, bilden die Blütenblätter mancher Pflanzen eine Reflektorform wie bei einem Solarkocher, und die Richtung der Blüten wechselt jeden Tag mit der Position der Sonne am Himmel. Dies sind die berühmten „Solarkocher“-Pflanzen unter den Polarpflanzen. Studien haben gezeigt, dass mit dieser Methode die Temperatur effektiv um etwa 10 °C erhöht werden kann. Zu den bekannten arktischen Pflanzen zählen der Berg-Feenbaum Dryas integrifolia und der arktische Mohn Papaver radicatum.

Bergfee (nargs.org) und Arktischer Mohn (www.dreamstime.com)

Auch der Einsatz von Farbe ist ein Trick, den Polarpflanzen nicht entgehen. Die Temperatur mancher Blumen steigt, wenn ihre Farbe dunkler wird. Im Vergleich zu hellen Blumen erhöhen einige dunkle Blumen die Temperatur um 4,2 °C. Höhere Temperaturen können das Wachstum und die Entwicklung von Blüten beschleunigen und die Bestäubungseffizienz deutlich verbessern, indem sie wärmeliebende Insekten zur Bestäubung anregen. In alpinen Umgebungen sind verschiedene dunkle oder sogar fast schwarze Blüten keine Seltenheit.

Lamiophlomis rotata und Thermopsis barbata (Foto: Shangguan Fazhi)

Wenn Sie nicht dazu bestimmt sind, in einem Gewächshaus anzubauen, bauen Sie selbst eines.

Neben der Verwendung von Farbe zur Erhöhung der Temperatur ist auch die Verwendung der Blütenblattstruktur eine hervorragende Methode zur Erhöhung der Temperatur. Ähnlich dem Prinzip von Kongming-Laternen oder Heißluftballons bilden die Blütenblätter vieler polarer Alpenpflanzen eine glockenförmige Struktur, die wie eine warme Laterne effektiv Wärme im Inneren der Blüte sammelt und so Insekten anlockt.

Lilium lophophorum (Foto: Shangguan Fazhi)

Fritillaria delavayi (Foto: Shangguan Fazhi)

„Tagsüber ist es glühend heiß und nachts strenger Winter“ ist eine Beschreibung der polaren Umgebung in niedrigen Breitengraden und großen Höhen. Da Sonnenlicht hier kein Luxus ist, werden viele Gewächshauspflanzen gezüchtet und gezüchtet. Wenn Sie nicht in einer Treibhausumgebung geboren werden können, dann „schaffen“ Sie selbst eine.

Der bekannteste Vertreter der Gewächshauspflanze ist Rheum nobile mit einer durchschnittlichen Höhe von 1,5 m. Die mit hellgelben, durchscheinenden Hochblättern umhüllten Trauben des Turmgelbs dienen im Gewächshaus der Wärmespeicherung. Die Temperatur im Inneren des Blütenstandes kann etwa 10 °C höher sein als außerhalb. Es ist ein wichtiger Ort, um Insekten zum Dating, Fressen und sogar zur Fortpflanzung anzulocken. Natürlich bestäuben die Insekten die Pflanze im Gegenzug auch.

Pagodengelb (Foto: Xiang Jianying)

Opfern Sie einen kleinen Teil, um die Gesamtsituation zu bewahren. Das Überleben bei niedrigen Temperaturen ist wichtiger.

In der Natur sind rosettenförmige Strukturen nicht nur geometrisch schön, sondern spiegeln auch die Weisheit der Pflanzen im Umgang mit der Umwelt wider. Dies kommt besonders häufig bei einigen xerophytischen Sukkulenten und alpinen Polarpflanzen vor.

Berühmte Vertreter großer Rosettenblätter sind die in den Hochgebirgen Afrikas wachsenden Pflanzen der Gattungen Dendrosenecio und Lobelia. Durch eine langjährige Evolution haben sie sich an das kalte Klima der Hochgebirge Afrikas angepasst. Im Gegensatz zu den niedrigen Tundrapflanzen der Arktis und Antarktis können ihnen Faktoren wie extreme Kälte und Permafrost nichts anhaben und die Pflanzen können mehrere Meter hoch werden.

Das Hauptproblem dieser Anlagen ist der rapide Temperaturabfall in der Nacht. Die riesigen Rosettenblätter können sich übereinander falten und eine kohlähnliche Form bilden. Dadurch werden die Blütenknospen im Inneren der gekräuselten Blätter vor Schäden durch niedrige Temperaturen in der Nacht geschützt. Einige Arten rollen ihre Blätter nach Einbruch der Dunkelheit sogar nach innen ein, um die kalte Luft noch besser abzuschirmen. Darüber hinaus ermöglicht die Struktur des Kohls, dass die inneren Stängel und Blätter vor Erfrierungen geschützt sind, selbst wenn die äußere Struktur der Pflanze zerstört wird und abstirbt. Einige dieser Alpenpflanzen sondern beim Einrollen ihrer Blätter auch eine klebrige Flüssigkeit ab. Sie machen sich die Tatsache zunutze, dass die Flüssigkeit eine höhere spezifische Wärmekapazität als Luft hat und Wärme langsamer ableitet. So schützen sie die Blütenknospen, die sehr empfindlich auf Kälteschäden reagieren. Durch diese Schutzmaßnahmen kann gewährleistet werden, dass auch bei Außentemperaturen unter Null die Temperatur im Inneren der Anlage immer noch über 2°C liegt.

Dendrosenecio keniodendron und Lobelia keniensis

Quelle www.thenational.ae und it.wikipedia.org

Es ist gut, die Umwelt zu nutzen, aber nur wer der Kälte standhalten kann, kann gut leben.

Damit Pflanzen in der wunderschönen Polarwunderwelt leben können, benötigen sie neben verschiedenen hochrangigen „äußeren Fähigkeiten“ auch „innere Fähigkeiten“, die einfach, praktisch und wirksam sind.

Androsace spinulifera (Foto: Shangguan Fazhi)

Polarpflanzen widerstehen den durch niedrige Temperaturen verursachten Schäden, indem sie den hohen osmotischen Druck in ihrem Körper regulieren, wodurch Kalziumionen bei einem raschen Temperaturabfall schnell in die Zellflüssigkeit strömen können. Beispielsweise kann die Pflanze Epilobium latifolium während ihrer Blütezeit plötzlich Temperaturen von bis zu minus 3 Grad Celsius ausgesetzt sein, bleibt nach dem Auftauen jedoch unversehrt. Einige Arten arktischer Sträucher können während ihrer Wachstumsperiode Temperaturen von bis zu -8 Grad Celsius aushalten.

Flechten können die Probleme des Kälteschutzes sowie der physiologischen und biochemischen Aktivitäten bei niedrigen Temperaturen lösen, indem sie Frostschutzproteine ​​regulieren und den osmotischen Druck im Körper kontrollieren. Beispielsweise können einige Blattflechten bis zu 50 % dehydriert sein und trotzdem noch effizient atmen, während andere sogar bei sehr schlechten Lichtverhältnissen Photosynthese betreiben können.

In der polaren Tundraregion gibt es wenige einjährige Pflanzen, dafür mehr mehrjährige Kräuter und niedrige Sträucher. Die mondlichtähnliche Lebensweise einjähriger Pflanzen ist für die rauen Polarregionen nicht geeignet. Ohne die Speicherung und Ansammlung von Energie und Ressourcen müssen sie innerhalb weniger Monate blühen und Früchte tragen, was für sie zu schwierig ist.

Mehrjährige Pflanzen wissen, wie sie in ihren Rhizomen kontinuierlich Energie speichern und ansammeln und riesige Energiespeichergewebe bilden können. Der Nährstoffakkumulationszyklus kann mehrere Jahre andauern und bietet ausreichend Ressourcen für die Blüte, Fruchtbildung und das Überstehen des langen Winters.

Cassiope selaginoides – ein immergrüner Zwergstrauch im alpinen Bereich

(Foto: Shangguan Fazhi)

Flechten sind auch Pioniere und Anführer in Bergregionen niedriger Breiten. In der kalten, trockenen und stark strahlenden Umgebung großer Höhen sind einige Flechtenarten wie Squamarina, Lecanora, Gypsoplaca, Ophioparma, Thamnolia und Lethariella noch in Höhen von über 6.000 Metern zu finden.

Rhizoplaca chrysoleuca (Foto: Shangguan Fazhi)

Um sich an die extrem kalte und trockene Umgebung anzupassen, müssen die Pflanzen sehr langsam wachsen. Die schnelleren Arten, wie etwa Cladonia stellaris, wachsen 3,4 mm pro Jahr, während die langsameren Arten, wie etwa Rhizocarpon geographicum, das im Großen Sklavensee im Norden Kanadas wächst, im Durchschnitt nur 0,15 mm pro Jahr wachsen. Ein handtellergroßer Flechtenpilz, den Sie in freier Wildbahn in den Polarregionen sehen, kann Tausende von Jahren alt sein.

Cladonia stellaris (Quelle: https://mapio.net)

Rhizocarpon geographicum & Chrysothrix (Foto: Shangguan Fazhi)

Roter Schneetee aus 5.000 Metern Höhe – Lethariella flexuosa (Foto: Shangguan Fazhi)

Pflanzen, die am Polarkreis wachsen, sind außerdem mit der Herausforderung unzureichender Sonneneinstrahlung konfrontiert. In Gebieten oberhalb des 75. nördlichen Breitengrads gibt es drei Monate im Jahr, in denen es fast kein Sonnenlicht gibt. Dies zwang diese Anlagen dazu, eine Reihe effizienterer Techniken zur Ressourcennutzung zu entwickeln. Beispielsweise weisen einige arktische Pflanzen einen höheren Chlorophyllanteil auf als vergleichbare Alpenpflanzen, was ihnen während der Wachstumsperiode eine höhere Atmungs- und Photosyntheserate ermöglicht und sie in die Lage versetzt, Energie zur Speicherung rasch in Zucker und Lipide umzuwandeln. Einige Wollgrasarten können in ihren hohlen Stängeln große Mengen Kohlendioxid speichern, von denen ein Teil bei der Photosynthese wiederverwendet werden kann. Dies erhöht die Effizienz der Energienutzung und ermöglicht einigen Graspflanzen ein schnelles Wachstum und eine dominierende Stellung in der Tundra. (PS: Die Antarktis wird nicht erwähnt, da es in der Antarktis nur zwei Arten von Gefäßpflanzen gibt)

Orangefarbene Flechtenlandschaft in der Antarktis (Quelle: www.westarctica.wiki)

Warum sind Blumen so bunt? Blumen blühen für diejenigen, die sich selbst gefallen

Egal wie anpassungsfähig Polarpflanzen sind oder wie gut sie in den Polarregionen leben, sie können nur dann wirklich Fuß fassen, wenn sie sich vermehren und gedeihen können.

Der kurze Sommer dauert nur 4–6 Monate und sie müssen ihre Aufgabe des Wachsens, Blühens und Fruchtens erfüllen. Die Zeit, die ihnen zum Blühen bleibt, ist kurz und arbeitsreich, und sie könnten auch mit dem Problem konfrontiert werden, dass alle Pflanzen gleichzeitig blühen und um die wenigen bestäubenden Insekten konkurrieren. Um innerhalb weniger Monate die Aufmerksamkeit und Gunst dieser Insekten zu gewinnen und um die wenigen bestäubenden Insekten wie Bartbienen, Motten, Schmetterlinge, Mücken und Fliegen zu konkurrieren, gehen viele Pflanzen auf deren Vorlieben ein und nutzen die leuchtenden Farben, die Insekten mögen, um wunderschöne und spektakuläre Blütenmeere zu bilden. Dieses Phänomen ist besonders ausgeprägt in Wasser- und Feuchtumgebungen mit relativ reichlich Wasser und Düngemitteln.

Ein Meer aus Primeln im alpinen Feuchtgebiet (Foto: Shangguan Fazhi)

Im Kampf um bestäubende Insekten müssen Blumen oft höher und größer werden, um deren Aufmerksamkeit zu erregen. Daher wird bei vielen Polarpflanzen ein extrem hoher Aufwand für die Blüte betrieben, und die Blütenform übertrifft oft die Größe der Pflanze selbst bei weitem. Wir wissen nicht, ob jede Blüte die Gunst bestäubender Insekten gewinnen kann, aber sie ist ein Wunder der Natur und eines der schönsten Geschenke der Natur an die Menschheit.

Primula bella und Meconopsis racemose

(Foto: Shangguan Fazhi)

Die warmen und feuchten tropischen und subtropischen Regionen scheinen für Pflanzen ein Paradies zum Überleben und zur Vermehrung zu sein, doch sie sind auch ein Schlachtfeld erbitterter Konkurrenz ums Überleben. Manche Pflanzen müssen sich auf weniger angenehme Lebensräume wie extreme Kälte einstellen. Zumindest gibt es dort nicht viele Konkurrenten. Sie müssen lediglich Strategien finden, um die Kälte und die rauen Bedingungen zu überleben.

Das Leben ist nie einfach, aber wir müssen Bedingungen schaffen, auch wenn diese nicht vorhanden sind. Das ist der Mut des Lebens.

(Besonderer Dank gilt den Professoren Wang Lisong und Wang Xinyu vom Kunming Institute of Botany der Chinesischen Akademie der Wissenschaften für ihre Identifizierung und Beratung zu Flechten)

Quellen:

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