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Winterfeste Pflanzen: So schützen sie ihre Zellen vor eisigen Temperaturen

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Von: Anna Katharina Küsters

Wenn die Temperaturen sinken, wissen sich viele Pflanzen zu helfen. Mit bestimmten Methoden schützen sie ihre Zellen, Forschende sind diesem Mysterium auf der Spur.

Innsbruck – Die Natur gibt viele Rätsel auf und der Mensch ist noch lange nicht am Ende all seiner Forschungsarbeiten. Ein großes Mysterium ist für Forschende bis heute noch, wie es einige Pflanzen schaffen, bei Eiseskälte problemlos zu überleben und sogar zu blühen. Ein Team der Universität Innsbruck ist den winterfesten Pflanzen ein bisschen auf die Spur gekommen und untersuchen Gletscherhahnenfuß und Nadelbäume.

Winterfeste Pflanzen: Deswegen macht Frost und Schnee diesen Blumen nichts aus

Draußen ist es bitterkalt, es schneit und die meisten Pflanzen, die im Sommer noch den Garten schmücken, haben eine Ruhepause eingelegt. Mehrjährige Pflanzen wie beispielsweise viele Stauden ziehen sich in den Wintermonaten sogar ins Erdreich zurück, um vor den niedrigen Temperaturen geschützt zu sein. Doch nicht alle Pflanzen brauchen besonderen Winterschutz, einige Exemplare bevorzugen das raue Klima sogar und blühen, sobald es kalt genug ist. Warum das so ist, ist Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bis jetzt noch nicht ganz klar, ein paar Erklärungsversuche gibt es aber schon.

Zu sehen ist ein weiß blühender Gletscherhahnenfuß vor einem beschneiten Bergpanorama (Symbolbild).
Der Gletscherhahnenfuß ist Forschenden bis heute ein Rätsel (Symbolbild). © A. Volz/Imago

Winterfeste Pflanzen: Zwei Arten, dem Frost zu trotzen

Um zu verstehen, wie sich winterfeste Pflanzen vor Kälte schützen, müssen Gartenfans ihren Aufbau kennen. So besteht das Innere von Pflanzen immer aus zwei Arten von Zellen: den lebenden Zellen und dem Bereich darum herum, der auch abgestorbene Zellen enthalten kann. Friert es, bildet sich im Bereich um die gesunden Zellen Eis und entzieht automatisch den lebenden Zellen Wasser. Die lebenden Zellen dehydrieren also, was sie vor dem Erfrieren schützt. Die Pflanze gibt also Wasser ab, damit dieses in gefrorener Form nicht die Zellen zerstört. Dieser Vorgang ist auch unter dem Namen Gefriertoleranz bekannt.

Daneben gibt es noch ein weiteres Verfahren von Pflanzen, sich vor Kälte zu schützen: die sogenannte Frostvermeidung. Dabei geben die lebenden Zellen kein Wasser ab und es bildet sich kein Eis in der Pflanze. Vielmehr unterkühlen die Zellen regelrecht, überleben aber trotzdem.

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Winterfeste Pflanzen: So schützen sich Koniferen und winterharte Laubbäume

Besonders verbreitet ist der Schutz durch Dehydrierung beispielsweise bei einigen Koniferen und winterharten Laubbäumen. Laut Professor Gilbert Neuner vom Institut für Botanik der Uni Innsbruck durchschießt eine sogenannte Eiswelle die Pflanzen im Falle von Frost dann mit 27 Zentimetern pro Sekunde. Besonders auffällig ist, dass viele Pflanzen eine Schutzbarriere haben, die verhindert, dass das Eis in ihre frischen Knospen dringt. Beispielsweise bei der Fichte, bei der die frischen Knospen zwar auch entwässern, aber nach unten hin in die nächste Spross-Achse. Die dort entstehenden großen Eismassen ermöglichen es dem Baum, seine Knospen zu schützen.

Bäume, denen Eis in der Knospe nichts ausmacht, sind hingegen zum Beispiel:

Diese Pflanzen überleben den Winter auch, wenn Eis in ihre Knospen für das nächste Frühjahr dringen.

Winterfeste Pflanzen: Das macht den Gletscherhahnenfuß so besonders

Und dann gibt es noch den Gletscherhahnenfuß. Laut der Universität Innsbruck ist dies die den Menschen einzige bekannte Pflanze, die Eis auch in der bereits aufgegangenen Blüte toleriert. Wie die Blume es schafft, Eis in ihrer Blüte zu überstehen, ist bisher unbekannt. Die Forschenden wissen bisher nur, dass in die lebenden Blütenzellen kein Eis dringt. Doch auch Eis außerhalb der lebenden Zellen bedeutet für die Pflanze großen Stress. Laut Neuner schrumpfe eine lebende Zelle durch den Dehydrierungsvorgang teils auf 20 Prozent ihres Ausgangsvolumens zusammen. Wie sich die Pflanze davon so schnell und problemlos erholen kann, ist bisher unbekannt.

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