Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen

Einfluss der Temperatur auf Pflanzen – Ökologie

Im Gegensatz zu uns Menschen können Pflanzen bei Kälte nicht in ein warmes Haus gehen, eine dicke Jacke anziehen oder Hampelmänner machen, um sich aufzuwärmen. Genauso wenig können sie bei Wärme ins Freibad gehen, sich ein schattiges Plätzchen suchen oder kurze Kleidung anziehen. Doch wie sind Pflanzen stattdessen an die schwankenden Temperaturen angepasst? Welchen Einfluss hat die Temperatur auf Pflanzen allgemein und welche Auswirkungen haben besonders hohe oder besonders niedrige Temperaturen auf Pflanzen? All diesen Fragen gehen wir nun auf den Grund.

Die Temperatur – ein abiotischer Umweltfaktor – Definition

Die Temperatur ist ein abiotischer, also ein unbelebter, Umweltfaktor. Sie hat einen großen Einfluss auf Tiere und Pflanzen. Lebewesen haben ein spezifisches Temperaturminimum und ein Temperaturmaximum. Innerhalb dieser Spanne können sie überleben. Zwischen dem Minimum und dem Maximum liegt das Temperaturoptimum. Bei dieser Temperatur fühlen sich die Organismen am wohlsten. In der Abbildung ist beispielhaft eine Toleranzkurve dargestellt. Die angegebenen Temperaturen dienen nur als Beispiele und sind bei jedem Lebewesen individuell.

Pflanzen haben Strategien entwickelt, um auch bei Temperaturen, die weit vom Optimum entfernt liegen – also zum Beispiel, wenn es besonders kalt oder heiß ist – überleben zu können.

Anpassungen an kalte Temperaturen

In vielen Gegenden der Welt gibt es kalte Winter, teilweise mit Temperaturen unter null Grad Celsius. Auch in unseren Breiten müssen Pflanzen mit sehr tiefen Temperaturen zurechtkommen. Dafür haben sich unterschiedliche Anpassungsmechanismen entwickelt.

Laubabfall

Einige der hier wachsenden Bäume werfen im Herbst ihre Blätter ab. Warum machen sie das?
Über die Blätter verdunstet Wasser. Dies ist vorteilhaft im Sommer, da dadurch die Blätter gekühlt werden und die Pflanze vor Überhitzung geschützt wird. Außerdem entsteht durch die Verdunstung ein Transpirationssog, wodurch die Pflanze Wasser und die darin enthaltenen Nährstoffe über die Wurzel aufnehmen kann. Im Winter ist das Wasser im Boden jedoch oftmals gefroren. Wenn nun Wasser über die Blätter verdunstet, kann kein Wasser aus dem Boden aufgenommen werden. Die Bäume würden vertrocknen.

Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe

Doch wie lösen immergrüne Bäume und Sträucher dieses Problem? Viele dieser Pflanzen besitzen eine stärkere Kutikula auf ihren Blättern und Nadeln. Die Kutikula ist eine Wachs- und Abschlussschicht, die eine zu starke Verdunstung verhindert. Viele Nadelbäume haben außerdem eine reduzierte Blattoberfläche, weshalb weniger Wasser verdunstet.

Zucker und Proteine als Frostschutz

Im Winter besteht zudem die Gefahr, dass sich Eiskristalle in den Zellen bilden. Diese würden die Zellstruktur zerstören. Um das zu verhindern, lagern viele Pflanzen bestimmte Zucker und Proteine in den Zellen ein. Diese dienen als Frostschutz, da dadurch das Wasser erst bei deutlich niedrigeren Temperaturen gefriert.

Überwinterung im Boden

Einige Gräser und Stauden überwintern im Boden. Die oberirdischen Pflanzenteile sterben ab, während die unterirdischen Pflanzenteile den Winter überdauern. Teilweise überwintern die Wurzeln. Aber es erfolgt die Überwinterung auch als Zwiebel oder Knolle, wie beispielsweise bei Tulpen oder Narzissen. Bei anderen Pflanzen wiederum überwintern nur die Samen im Boden, da diese weniger anfällig gegenüber Kälte sind. Sie keimen dann im Frühjahr aus, wenn die Temperaturen steigen.

Anpassungen an heiße Temperaturen

Im Sommer treten teilweise heiße Temperaturen auf. Bei zu hohen Temperaturen besteht die Gefahr der Denaturierung von Proteinen. Das bedeutet, dass Proteine und somit wichtige Enzyme zerstört werden und nicht mehr funktionsfähig sind. Wie schützen sich Pflanzen davor?

Verdunstung zur Abkühlung

Bei hohen Temperaturen wird Wasser über die Spaltöffnungen der Blätter abgegeben. Es verdunstet auf der Blattoberfläche. Durch die dadurch entstehende Abkühlung des Blatts wird die Pflanze vor Überhitzung geschützt. Das Prinzip ist ähnlich wie das Schwitzen bei uns Menschen.

Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe

Allerdings darf auch nicht zu viel Wasser verdunsten, da die Wasserverfügbarkeit oftmals begrenzt ist. Ein dickes Abschlussgewebe auf den Blättern, bestehend aus Epidermis und Kutikula, verhindert eine zu starke Verdunstung.

Reduktion von Blättern

Durch die Reduktion von Blättern haben die Pflanzen eine geringere äußere Oberfläche. Dadurch wird eine Überhitzung eingeschränkt. Viele Kakteen nutzen diese Strategie. Einige dieser Pflanzen haben außerdem ein dichtes Haarkleid als Verdunstungsschutz. Dazwischen entsteht ein Luftpolster, das zur Isolation der Pflanze vor großer Hitze dient.

Unterschied zwischen Lufttemperatur und Pflanzentemperatur

Manchmal herrscht in der Pflanze eine andere Temperatur als in der sie umgebenden Luft. Das liegt daran, dass sich Pflanzen durch die Verdunstung abkühlen oder durch Sonneneinstrahlung aufwärmen können. Manche Pflanzen können sich sogar aktiv erwärmen. Somit kann es passieren, dass die Umgebungsluft eine andere Temperatur hat als das Innere der Pflanze.

Durch Stoffwechselaktivitäten produzieren Pflanzen Wärme. Meist wird diese Wärme jedoch sofort an die Umgebung abgegeben. Einige Pflanzen sind in der Lage, die entstehende Wärme zur Erwärmung bestimmter Organe zu nutzen.

Der Philodendron nutzt diese Strategie, um bestäubende Insekten anzulocken. Durch die in den Blüten erzeugte Wärme strömen die Duftstoffe besser aus und bestäubende Insekten werden angelockt.

Einfluss der Temperatur auf Pflanzen – Zusammenfassung

In der Tabelle sind die verschiedenen Strategien zur Anpassung an kalte und heiße Temperaturen zusammengefasst. Viele der Strategien werden von zahlreichen Pflanzen genutzt, in der Tabelle sind beispielhaft einige aufgelistet.

In diesem Video wird anschaulich und einfach erklärt, wie die Lufttemperatur Pflanzen beeinflusst und wie Pflanzen auf den Faktor Temperatur reagieren.
Um das Wissen zu festigen, gibt es Arbeitsblätter und Übungen zum Einfluss der Temperatur auf Pflanzen, sodass du bestens vorbereitet bist, falls du ein Referat zu diesem Thema halten musst oder du einfach gern etwas über die Natur lernst. Falls du noch mehr zu dem Thema erfahren möchtest, schau dir gern die Videos zu weiteren Anpassungen der Pflanzen an die Temperatur oder zu den Anpassungen von Tieren an die Temperatur an. Viel Spaß!