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Winterruhe im Pflanzenreich
Wie tot stehen die Laubbäume da, sie haben ihr Sommerlaub längst abgeworfen. Gräser und Kräuter sind verdorrt, der Boden ist gefroren. Auch Pflanzen haben ihre Winterruhe. Um so mehr verwundert es dann, wenn die Vegetation im Frühjahr wieder in voller Blüte erwacht.
Die Winterruhe der Pflanzen ist ein sehr komplexer Prozess, ohne physiologische und chemische Vorbereitungen könnten diese Organismen den Winter tatsächlich nicht überleben. Im Laufe ihrer Evolution haben sich die heimischen Pflanzen optimal an die jahreszeitlich wechselnden Temperaturbedingungen angepasst.
Der herbstliche Laubabwurf vieler Bäume dient vor allem dem Schutz vor Austrocknung im Winter. Die empfindlichen Blätter würden sehr viel Wasser an ihrer Oberfläche verdunsten, während der Wassernachschub aus den Wurzeln bei gefrorenem Boden stockt. Nadelbäume und andere immergrüne Bäume und Sträucher (z.B. Stechlaub) haben eine dicke Wachsschicht auf den Blattoberflächen, die sie vor der Frosttrocknis schützt.
Mehrjährige krautige Pflanzen lassen gar alle empfindlichen, oberirdischen Teile im Winter absterben. Unterirdische Knollen, Rüben oder andere Wurzelbildungen sichern dann ihr Überleben. Einjährige Kräuter (im Folgejahr auch die Zweijährigen) bilden vor dem Winter ihre Samen aus. Diese sind aufgrund ihrer Kompaktheit und ihrer geringen Größe optimal geeignet, den Winter zu überdauern.
Viele heimische Pflanzensamen sind so angelegt, dass sie vorab eine andauernde Kälteperiode benötigen, um keimen zu können. Dies verhindert eine Keimung schon im Herbst, die für die Jungpflanzen fatal wäre. In Landwirtschaft und Gartenbau werden Pflanzensamen auch künstlich der Kälte ausgesetzt, um sie keimfähig zu machen, man spricht von Kaltstratifikation der Samen.
Viele heimische Kräuter benötigen auch eine Kältephase, bevor sie zu blühen beginnen. Diese natürliche Kälteinduktion des Blühvorganges wird als Vernalisation bezeichnet. Sie verhindert, dass vor dem Winter kälteempfindliche Blühorgane ausgebildet werden. Unser Wintergetreide keimt bereits im Herbst aus und überwintert aufgrund der beschriebenen Blühhemmung als Jungpflanzen. Sobald es im Frühjahr wärmer wird, wachsen und fruchten die Pflanzen sehr rasch.
In gleicher Weise überwintern die bereits im Herbst angelegten Knospen unserer Bäume und Sträucher in einem Ruhestadium. Erst wenn die Klimabedingungen im Frühling wieder besser werden und spezielle Pflanzenhormone wirken, treiben die Knospen aus. Knospenruhe und Samenruhe werden auch als Dormanz bezeichnet.
Neben diesen verblüffenden Überwinterungsstrategien darf eine Sache nicht fehlen, nämlich der direkte Frostschutz der Pflanzen. Die Knospen, Zweige und Stämme der Bäume und Sträucher müssen ebenso vor Frost geschützt werden wie die Samen oder unterirdische Überwinterungsorgane der Kräuter. Pflanzen nutzen eine Vielfalt an biochemischen Strategien, um ihre Zellen vor dem Gefrieren zu schützen. Durch die Erhöhung der Zellsaftkonzentration wird der Gefrierpunkt erniedrigt. Dies ist zwar nur in gewissen Temperaturbereichen möglich, stellt aber einen sicheren Frostschutz dar. Ein weiterer Trick ist die Unterkühlung: Komplexe Strukturen in den Zellwänden von Knospen oder verholzten Pflanzenteilen verhindern, dass sich größere Eiskristalle in den Zellen bilden können. Auch bei Temperaturen von unter -30 Grad gefriert der Zellsaft vieler heimischer Bäume nicht. Dieser Zustand ist allerdings nicht stabil, unterhalb einer kritischen Temperatur gefrieren diese Pflanzen schlagartig.
Trotz bester Vorsorge können die Pflanzen von gewissen Wetterkonstellationen in die Irre geleitet werden. Ein lange anhaltendes Tauwetter mitten im Winter kann manche Pflanzen zum verfrühten Austreiben anregen. Der nächste Frost zerstört dann die ungeschützten Triebe. Auch Spätfröste setzen den Pflanzen zu. Wenn die Kälte zu einer Zeit kommt, in der die Pflanzen bereits ihre Frostschutzmechanismen deaktiviert haben, kann sie die ungeschützten Zellen massiv schädigen. Dies betrifft bei uns besonders Pflanzen (z.B. Walnussbäume), die aus südlichen Ländern eingewandert sind bzw. bei uns kultiviert werden.