Schäden an Pflanzen durch Kälte und Hitze

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Ökologisches Optimum

Das autÖkologische Optimum zeigt die genetisch Anpassung an Umweltfaktoren. Das synÖkologische Optimum beschreibt den Bereich in dem das Lebewesen tatsächlich lebt, weil es in Bezug auf diesen Umweltfaktor in dem Bereich gegenüber anderen Arten besonders konkurrenzstark ist.

Da Pflanzen nicht mobil sind müssen sie immer mit den vorherrschenden Bedingungen an ihrem Standort zurecht kommen. Sie benötigen Wasser, Licht und geeignete Temperaturen, damit sie überleben können.
In tropischen und subtropischen Regionen sind die temperaturen das ganze Jahr über günstig für pflanzliches Wachstum. Die Pflanzen wachsen das ganze Jahr über und tragen immer Blätter, wenn andere Faktoren wie fehelnder Niederschlag das nicht verhindern.
In den gemäßigten Breiten mit wechselnden Jahreszeiten haben sich Pflanzen daran angepasst bei relativ niedrigen Temperaturen zu wachsen und ganz kalte Perioden zu überdauern. Gehölze lagern Zucker und andere Substanzene in um das gefrieren ihres Saftes zu verhindern. Laubbäume ziehen Nährstoffe aus ihren relativ empfindlichen Blättern und stoßen sie ab. Bei Stauden und Geophyten Pflanzen sterben im Herbst die oberirdischen Triebe ab und sie treiben im Frühjahr aus Rhizomen, Knollen oder Zwiebeln wieder aus. Andere Pflanzen haben ihren Entwicklungszyklus darauf ausgerichtet innerhalb weniger Monate zu keimen, zu wachsen, zu blühen und zu fruchten bevor es zu kalt wird. Diese einjährigen Pflanzen überdauern als Samen.
Aber winterliche Kälte, die das Wasser in den Zellen gefrieren lässt, ist nicht der einzige begrenzende Faktor. Enzyme (Eiweiße), die für den Stoffwechsel wichtig sind funktionieren nur bei bestimmten Temperaturen. Die Lipide, aud denen die Zellmebranen bestehen, werden bei ungünstigen Temperaturen durchlässig. Durch ihre Anpassung an einen bestimmten Lebensraum hat jede Pflanze hat ein eigenes Temperaturoptimum bei dem alle Stoffwechselvorgänge problemlos ablaufen. Weichen die Temperaturen von diesem Optimum ab, kommt es zu Wachstumsstockungen oder gar zum Absterben der Pflanzen.
Pflanzen aus den warmen Regionen benötigen zum Wachsen höhere Temperaturen als Arten aus kühlgemäßigten Gebieten. Unsere iinheimischen Pflanzen inklusive unserer Unkräuter brauchen zum keimen und wachsen wenig Wärme. Feldsalat ist winterhart und wächst noch bei Temperaturen zwischen 5 und 10 °C.
Tomaten dagegen wachsen bereits bei Temperaturen unter 15 °C nicht mehr. Ihr Stoffwechsel funktioniert dann nicht. Es kommt zur Ansammlung von Anthocyanen im Gewebe, die normalerweise zu Zucker und Stärke umgebaut werden müssten. Dadurch färben sich die Blätter rötlich. Es tritt ein Energiemangel auf, der das Wachstum hemmt und zum Absterben der Pflanzen führt, wenn die Kältephase zulange anhält. Bei Gurken kommt es zu WuchsverzÖgerungen, wenn die Temperatur unter 12 °C fällt. Keimende Samen und Sämlinge sind besonders empfindlich. Darum ist es bei Gurken, Paprika, Tomaten und anderem Warmhausgemüse sehr wichtig, dass die Keimtemperaturen Tag und Nacht eingehalten werden. Kälte beeinträchtigt auch die Blütenbildung und die Lebensfähigkeit des Pollens. Bei Tomaten kommt es bei Temperaturen unter 13 °C nicht mehr zu einer vollständigen Bestäubung. Dadurch bilden sich kernlose, harte Früchte mit matter Schale. Bei Fleischtomaten reißen die unvollständig befruchteten Tomaten an den der Spitze auf und vernarben. Unter 10 °C ist der Fruchtansatz bei Tomaten sehr schlecht. Paprika-Blüten werden schon unterhalb von 15,5 °C nicht mehr ausreichend bestäubt. Bei Gurken und Kürbissen bilden sich bei niedrigen Temperaturen nur männliche Blüten. Da sie nicht bestäubt werden und keine Früchte hervorbringen, fallen sie nach einiger Zeit ab. Von solchen kältebedingten Befruchtungsproblemen sind meist nur die ersten Blüten im Frühjahr betroffen. Bei der Pfirsichblättrigen Glockenblume (Cammpanula persicifolia) funktioniert die Fotosynthese zum Beispiel problemlos bis zu Temperaturen von 38 °C. Bis zu eienr Temperatur von 46 °C treten reversible FunktionsstÖrungen auf, von denen sich die Pflanze erholen kann. Bei höheren Temperturen ist keine Fotosynthese mehr möglich. Von Temperaturen - auch kurzzeitig - über 49 °C kann sich die Pflanze dann aber nicht mehr erholen.
Der Winter wird von unseren einheimischen Pflanzen überstanden, weil sie daran angepasst sind. Die meisten unserer Kulturpflanzen stammen aber aus wärmeren Regionen. Tomaten, Auberginen, Kürbisse, Bohnen, Gurken oder Dahlien und die Passionsblume können bei uns auf Dauer nicht ohne unsere Pflege überleben. Sie erleiden nicht nur Schäden durch Frost, sondern schon bei Temperaturen um 10 °C. Und diese Schäden treten schon auf, wenn die Minimumtemperatur für kurze Zeit, zum Beispiel nachts, unterschritten wird.

Frostschäden an Pflanzen

Die extremste Form eines Kälteschadens ist das Gefrieren. Es bilden sich in den Zellen Eiskristalle und die zerstören die Membranen der Zelloragnellen. Die räumliche Trennung verschiedener Stoffwechselvorgänge wird zerstört. Osmotischer Druck und pH-Wert können nicht mehr aufrecht erhalten werden. Es kommt zu Ausfällungen und zur Zerstörung der Enzyme. Die Blätter werden welk und matschig. Sie sind dunkel verfärbt oder wirken glasig, weil das Zellwasser in die Zellwände gelaufen ist. Sehr gut kann man das im Herbst an Dahlien sehen. Ihre Blätter werden nach dem ersten Frost sofort schwarz und hängen herunter. Winterharte Geophyten vertragen Frost dagegen. Ihre Blüten und Blätter sind an kalten Frühjahrsmorgen mit einer Schicht Eis überzogen, die ihnen nicht schadet. Die Blüten und Blätter von Schneestolz, Schneeglöckchen oder Winterling tauen wieder auf wachsen einfach weiter. Auch Wintergemüse wie Porree, Rosenkohl, Grünkohl, Feldsalat, Winterendivien, Pastinaken, Schwarzwurzeln und Winterheckzwiebeln vertragen Frost. Es gibt bei der Frosthärte aber Unterschiede zwischen den Sorten. Sommer- und Herbstsorten von Porree sind nicht frosthart und es vertragen auch nicht alle Grünkohlsorten Temperaturen unter -5°C.

Kältestress - Chilling

Subtropische und tropische Pflanzen haben im Temperaturbereich zwischen +1 °C und +10 °C Kältestress. Ihr Stoffwechsel wird durch die niedrigen Temperaturen so stark gestört, dass Pflanzenteile oder die ganze Pflanze absterben können. Dieser Kältestress wird als "Chilling" bezeichnet. Mit sinkender Temperatur werden die Membranen der Zellen starr und die Enzyme, die für den Umbau von Molekülen in der Zelle verantwortlich sind, funktionieren nicht mehr. Dadurch wird ein normaler Stoffwechsel unmöglich und es kommt zum Freiwerden von reaktivem Sauerstoff in der Zelle. Die Folge ist das Absterben von Gewebe. In leichten Fällen bilden es sich nur kleine, weiße Flecken in den Blattflächen. Ist die Reaktion stärker sterben die Blattränder oder die ganzen Blätter ab. Die Symptome sehen aus wie die Hitzeschäden und Sonnenbrand. Am empfindlichsten sind die unteren, älteren Blätter und das Kambium (die Wachstumszone) der Wurzeln. Bei Gurken sind die Wurzeln besonders empfindlich. Ihnen kann sogar zu kaltes Gießwasser schaden. Die Wurzeln nehmen dann kein Wasser mehr auf und das führt dann zum Verwelken der Pflanze.

Hitzestress

MD: Zu niedrige Temperaturen behindern das Wachstum von Pflanzen. Wärmeliebende Pflanzen können schon bei 10 °C schwere Kälteschäden erleiden. MT: Frost, Kälteschäden, Chilling, Kältestress, Pflanzen

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