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BioFilia

Als Menschen sind wir an ein Leben in Bewegung gewöhnt, wie die allermeisten Tiere auch. Ohne Bewegung können wir gar nicht überleben. Weil sie sich bewegen, sind viele Tiere nur schwer zu beobachten.

Ganz anders sieht es bei Pflanzen aus. Erstmal aus einem Samen gekeimt, verbringen sie ihr ganzes Leben an einem Ort. Man kann sie also einfach finden und beobachten, so lange man möchte. Aber ist das nicht langweilig?

Zugegeben, eine Pflanze von außen zu beobachten, ist vielleicht schön und entspannend, aber nicht unbedingt spannend. Das, was allerdings in der Pflanze und in ihren Zellen vor sich geht, ist nicht weniger komplex und faszinierend als bei jedem Tier.

Pflanzen müssen Nahrung aufnehmen, Energie gewinnen, ihre Umgebung wahrnehmen und mit ihr kommunizieren, sich auf neue Bedingungen einstellen. Genau wie wir.

Und so passen sie sich natürlich auch an die Jahreszeiten an.

Pflanzenzellen
Die Vorgänge in Pflanzenzellen sind genauso ausgeklügelt und komplex wie bei jedem Tier. Und sie können sogar noch mehr: für die Fotosynthese nutzen sie Energie aus dem Licht. Aber auch für andere Vorgänge in Pflanzen ist Licht von großer Bedeutung.

Warum machen Pflanzen überhaupt Winterpause?

In unseren Breiten legen die meisten Pflanzen im Winter eine Ruhephase ein, wie viele Tiere auch. Bäume und Sträucher verlieren im Herbst ihr Laub, andere Pflanzen ziehen sich vollständig in den Boden zurück oder überdauern als Samen.

Der Grund dafür ist, dass Pflanzen im Winter sonst erfrieren oder vertrocknen würden. Die meisten Blätter haben keinen Kälteschutz. Außerdem geben die Pflanzen über die Blattoberfläche viel Wasser ab. Im Winter ist es meist trockener als im Sommer und bei gefrorenem Boden wird die Wasseraufnahme durch die Wurzeln unmöglich.

Würden die Pflanzen ihre Blätter behalten, würden sie mehr Wasser abgeben, als sie aufnehmen können und vertrocknen. Außerdem benötigen Pflanzen für die Photosynthese Energie aus dem Sonnenlicht. Die Sonneneinstrahlung ist im Winter zu gering, um den Energiebedarf der Pflanze zu decken. Auch deshalb lohnt es sich nicht, die Blätter zu behalten.

Und schließlich hat der Laubabwurf noch den praktischen Vorteil, dass die Fläche, auf der Schnee liegen bleiben kann, verringert wird. So verringert sich auch das Risiko für die Pflanze, unter der Last zusammenzubrechen.

Immergrüne Pflanzen wie Nadelbäume haben ganz besondere Anpassungen, wie eine dicke Wachs-Schicht auf den Blättern und eine kleine Blattoberfläche. So können sie ihre Blätter behalten.

Wahrnehmung ohne Sinnesorgane?

Es gibt also jede Menge Gründe für die meisten Pflanzen, sich auf den Winter einzustellen. Aber wie machen sie das? Sie haben doch gar keine erkennbaren Sinnesorgane wie Nase, Augen oder Ohren.

Die brauchen Pflanzen auch gar nicht, um ihre Umgebung wahrzunehmen. Sie haben stattdessen in ihren Zellen ganz bestimmte Moleküle, die licht- und temperaturempfindlich sind. Davon gibt es verschiedene Versionen, die alle auf etwas andere Lichtfarben (Wellenlängen des Lichts) reagieren. Das ist wichtig, weil verschiedene Lichtbestandteile den Pflanzen unterschiedliche Informationen geben.

Werden diese Moleküle von Licht getroffen, wird eine ganze Kette von Reaktionen in der Zelle ausgelöst. Am Ende steht meistens die Produktion von Botenstoffen (Hormonen), die durch die Pflanze transportiert werden und die den Zellen sagen, was nun zu tun ist.

Das ganze gleicht einem Domino-Effekt. Das Licht stößt den ersten Stein an und dann folgt die Kettenreaktion. Wenn das ganze geschickt aufgebaut ist, können auch ganze Kaskaden ausgelöst werden.

Ganz ähnlich funktioniert auch die Wahrnehmung von Temperatur. Die Wahrnehmung von Temperatur und Licht hängt zum Teil direkt zusammen. In manchen Fällen wird die Funktion der lichtempfindlichen Moleküle auch noch durch die Temperatur beeinflusst.

Also nochmal ganz kurz: In Pflanzenzellen gibt es Moleküle, die auf Licht und Temperatur reagieren, daraufhin werden Botenstoffe produziert und in der Pflanze verteilt. Diese Vorgänge haben einen Einfluss auf Wachstum, Tag- und Nachtrhytmus und den jahreszeitlichen Rhythmus der Pflanze (und auf vieles mehr).

Buschwindröschen
Buschwindröschen wachsen häufig auf dem Waldboden. Sie blühen, bevor im Frühling die Bäume austreiben. So können sie die volle Lichtenergie nutzen, da der Waldboden noch nicht im Schatten der Bäume liegt. So hat jede Pflanzenart ihren ganz eigenen Rhythmus.

Vom Herbst zum Frühling

Pflanzen bekommen also so einiges von ihrer Umgebung mit. Wenn die Tage kürzer werden und die Temperaturen fallen, produzieren sie ein Hormon, welches das Wachstum hemmt. So hilft es der Pflanze dabei, sich auf den Winter einzustellen.

Laubbäume ziehen so viele Nährstoffe wie möglich aus den Blättern wieder in ihr Inneres, werfen die Blätter ab und bilden Knospen. Die Knospen sind von dicken Schuppen umhüllt, die sie vor Kälte und Trockenheit schützen.

Im Laufe des Herbstes sammelt sich der Botenstoff in der Pflanze an. Die Menge muss ausreichen, um zu verhindern, dass die Pflanze im Winter plötzlich weiter wächst. Die Knospen ruhen. Der Stoffwechsel der ganzen Pflanze ist extrem verlangsamt – vergleichbar mit Tieren im Winterschlaf.

Und woher weiß der Baum nun, wann er wieder aufwachen muss?

Bei niedrigen Temperaturen (etwa unter 5°C) wird das wachstumshemmende Hormon langsam abgebaut. Zum Frühling hin gibt es davon also immer weniger in der Pflanze. Manche Pflanzen oder Samen brauchen sogar eine Kältephase, damit sie überhaupt im Frühjahr austreiben können.

Ganz alleine reicht das aber meist noch nicht, denn sonst würden die Pflanzen womöglich schon in einer kleinen milden Winterphase wieder grün werden. Dann hätten sie ein großes Problem, wenn es wieder kalt wird.

Werden aber schließlich die Tage länger und die Temperaturen steigen zunehmend an, bilden Pflanzen Hormone, die das Wachstum fördern. Irgendwann ist ein kritischer Punkt erreicht, die Tage sind lang und warm genug und es stehen genug Wachstums-Hormone zur Verfügung. Die Pflanze treibt aus und erstrahlt schon bald in grüner Pracht.

Knospen Rotbuche im Frühling
Ende April bis Anfang Mai stimmen die Bedingungen für die Rotbuche. Ihre Knospen beginnen sich zu öffnen und zarte Blätter beginnen zu wachsen. Schon bald trägt der Baum sein grünes Sommerkleid.

Ganz ähnlich wissen Pflanzen auch, wann der Zeitpunkt zum Blühen gekommen ist. Jede Pflanzenart bevorzugt natürlich andere Bedingungen, um zu wachsen und zu blühen. Das Schneeglöckchen blüht schon mitten im Winter, während die meisten Bäume den Frühling erst im Mai einläuten.

Viele Frühblüher im Wald nutzen auch genau diese Phase, wenn die Bäume den Boden noch nicht mit ihrem Laub beschatten. So steht ihnen das ganze Licht zur Verfügung, während die Bäume noch im Winterschlaf sind.

Auch Pflanzen fühlen ihre Umwelt

Das Ganze ist ein kompliziertes und fein abgestimmtes System, das in vielen Teilen noch wenig erforscht ist. Alle Botenstoffe in Pflanzen wirken nur im Zusammenspiel mit den anderen und kleinste Mengenunterschiede können einen großen Unterschied machen.

Vieles darüber, wie Pflanzen ihre Umwelt wahrnehmen, ist noch nicht bekannt. Temperatur und Licht sind nur ein Teil davon – und sie beeinflussen noch mehr als nur den jahreszeitlichen Wechsel. 

Es bleibt nur die Frage: Ist das alles? Auch unsere Wahrnehmungen, Empfindungen und Gefühle lassen sich auf chemische Prozesse in unseren Zellen reduzieren. Aber sind sie wirklich nur das? Die Fähigkeit zum Wahrnehmen und Fühlen ist eine Grundvoraussetzung dafür, das Leben weiterlebt. Wie fühlen Pflanzen die Welt? 

Eines ist sicher: Pflanzen sind alles andere als langweilig. Wenn man genau hinschaut.

Und wie versorgt der Baum sich mit dem lebenswichtigen Wasser? Diese Frage beantwortet dieser eindrucksvolle Video-Clip (5 Minuten): Wie trinken Bäume?

Kirschblüte
Es ist immer wieder eindrucksvoll und wunderschön zu sehen, wenn im Frühling alle Kirschbäume zur gleichen Zeit von ihren weißen Blüten übersäht sind.

 

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