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Geobotanik (Fach) / Anpassungen und Lebensstrategien (Lektion)

Wassermangel Salz Wasserüberschuss Temperaturanpassung

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  • Definition: Dürre Niederschlagsarme Zeit, während der der Wassergehalt des Bodens so stark absinkt, dass die Pflanzen unter Wasserstress leiden, häufig gekoppelt mit starker Einstrahlung und Lufttrockenheit
  • Folgen der Dehydrierung - Sinken des Wasserpotentials--> Abfall des Turgors: Verlagsamung von Wachstumsvorgängen, Beeinträchtigung der Protein- und Aminosäuresythese (Nitratreduktase), Anstieg der Konzentration osmot. wirksamer Substanzen und das Lösen der Plasmamembran von der Zellwand  --> Welken: Zellkompartimente schrumpfen, Ionen konzentrieren sich, Photosynthese und mitochondriale Atmung werden behindert --> Enphase: Zellvakuole teilt sich, Kernhülle wird gebläht, Chloroplasten schwellen an, Membranstruktur zerfällt --> Zelltod
  • Wo wird Dehydrierung wahrgenommen? - Pflanze registriert Tockenheit des Bodens, nicht den Wasserverlust im Blatt - Split-Root-Experiment: nur einseitige Bewässerung einer Wurzelhälfte--> obwohl Pflanze einerseits nicht unter Wasserstress steht, kommt es zur Akkumulation von Abiscisinsäure (ABA)--> Trockenheit (eines Teils) der Wurzel reicht als Signal aus--> ABA wird in Wurzeln gebildet und als Botenstoff in den Spross transportiert
  • Wirkung von ABA - Stomata schließen- Eingeschränkte Transpiration- Prolin- und Zuckergehalt steigt an - Austrocknungstoleranz - Seneszenz- Überdauerungsstrategie
  • Verschiedene Arten von Xerophyten (an trockene SO angepasst) dürreempfindlich: - Dürre meidend durch phänologische Plastizität (Pluviotherophyten, Geophyten)  dürreresistent: - Austrockung verzögernd durch verbesserte Wasseraufnahme, Wasserspeicherung und Transpirationseinschränkung - Austrockung ertragend durch protoplasmatische Austrocknungstoleranz (Poikilohydre Arten und Stadien während der Trockenstarre) 
  • Poikilohydre Pflanzen => gleichen ihren Wasserhaushalt hauptsächlich dem Feuchtigkeitszustand der Umgebung an  - vor allem Moose (Laubmoose) oder Myrothamnus flabellifolius
  • Salz- und Wasseraufnahme (verbundene) - bei Regen nimmt Pflanze osmotisch übermäßig viel Wasser auf -> elasische Zellwände verhindern platzen der Zelle - bei austrocknen von Salzböden muss Pflanze schnell Salz aufnehmen um nicht osmotisch zu vertrocknen  - Transpiriert die Pflanze und kann über Wurzel nur Salzwasser aufnehmen, muss sie überschüssiges Salz loswerden  - Salz senkt osmotisches Potential des Wassers --> um kein Wasser zu verlieren, brauchen Salzpflanzen schon stark negatives Potential, noch stärkeres zur Wasseraufnahme
  • Auswirkungen von Salz in der Pflanze - Salz unterdrückt Proteinsynthese, Enzymaktivität und Kaliumaufnahme - Hohe Na+-Konzentration schädigen zytoplasmatische Proteine indem sich Ionen an das Protein anlagern und denaturieren  - Ionen stören Hydratation des Proteins, die für Funktionsfähigkeit wichtig ist - Hohe Na-Konzentrationen verdrängen Ca2+ ganz oder teilweise, was zu Schäden führt da: --> Ca in der Zelle als "second messenger" dient--> Membran-Integrität die Bindung von Ca-Ionen an Membran erfordert--> Ca in der Bodenlösung von Vorteil bei hoher Salzbelastung
  • Anpassungen an Salzstress - Ionenausschlussverfahren durch stark verdichteten Casparyschen Streifen (Excluder) (Spartina anglica) - Verdünnung in riesigen Vakuolen führt zu Salzsukkulenz (Salicornia europaea) - Abwerfen salzgesättigter Pflanzenteile (Stängelblätter, Blasenhaare) (Chenopodiaceae) - Salzdrüsen zum aktiven Transport nach außen (sehr energieaufwendig)  - Verringerung der Verdunstung durch einrollen der Blätter und C4-Stoffwechsel 
  • Anpassungen von Wasserpflanzen (Strömung) - Starke Verankerung im Substrat - Hohe Zugspannungsresistenz - Flexibilität (flottieren)  - Reduktion der Strömung durch Bestandsdichte (Schaffung eigener Habitate)  - Ökomorphosen (Reduktion der Blattspreite)  - Sollbruchstellen - Anpassung an Sedimentüberdeckung 
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  • Anpassung an mechanische Faktoren im Wasser Zug- und Scherkräfte: - Zerstörung, Beschädigung + Fragmentierung (vegetative Vermehrung)  + Reduktion des Epiphyton Transportkraft: - Abrasive Wirkung - Erosion, Sedimentbedeckung- Beschattung durch Trübstoffe + Verbreitung von Diasporen  + Schaffung von Freiflächen für Besiedlung Strömungsmedium:+ Gaszufuhr+ Nährstoffversorgung - Auswaschung von Inhaltsstoffen  + Verdriftung von Pleusophyten
  • Ursache der Waldgrenze Während Hochdruckperioden verlieren Pflanzen große Mengen Wasser, die aus dem gefrorenen Boden über den gefrorenen Stamm nicht ersetzt werden können (Frosttrocknis)
  • Vegetation der alpinen Zone - Flechten  - Felsspaltenflur - Schuttflur - Zwergstrauch-Heide - Rasen 
  • Eigenschaften von Felsspaltfluren - extrem arm an Feinerde  - exponierte Lage - Starker Einfluss des Felsens (Silikat/Kalk) - Flechten und Moose als Pioniere  - höhere Pflanzen wachsen auf Simsen und Spalten (Feinmaterialansammlung) 
  • Vegetation der Felsspaltenfluren (Vegetationsformen) - Exolithophyten (Algen und Flechten)  - Rhizolithophyten (Flechten)  - Chomophyten (Moose und Gefäßpflanzen im Humus/ auf dünner Bodenauflage)  - Chasmophyten (Moose und Gefäßpflanzen in Felsspalten mit tiefen Wurzeln) 
  • Wuchsformen von Schuttpflanzen Schuttwanderer: lange Kriechsprossen, welche im Schutt wurzeln  Schuttkriecher: liegen auf dem Schutt mit wenig verankerten Wurzeln  Schuttstrecker: Wachsen durch Schuttdecke mit starken Trieben Schuttdecker: Formen schuttdeckende, wurzelnde Bestände Schuttstauer: Formen starke Sprossbündel mit tiefen Pfahlwurzeln und dichten Feinwurzeln, stabilisieren den Schutt (Gräser und Seggen) 
  • Anpassung von Windheiden - eingerollte Blätter, die Stomata vor Wind schützen - Erwärmung im Polster - reduzierter Wasserverlust und kapillare Wasseraufnahme direkt ins Blatt in den Rillen der Blätter
  • Anpassung der Polsterpflanzen Kennzeichen: Intensive Verzweigung bei dichtem Stand der Sprossenden - fast geschlossene Oberfläche schafft einen Innenraum mit Mikroklima--> höhere Luftfeuchte, Wasserspeicher - Wölbung schützt vor Wind, Schnee und Kälte --> Temperaturextreme werden gemildert - lange Pfahlwurzeln, Sekundäre Wurzeln der Polsterpflanze beuten Wasser und Nährstoffe vom Inneren aus - Oberfläche mit Haaren oder Reduktion der Blattfläche vermindern Verdunstung, oft mit Dornen

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