Anpassungen der Pflanzen an Wüstenökosysteme


Umweltfaktoren     Salzverdünnung
Bodensalzgehalt     Salzausscheidung
Ionenaufnahme     Strategien gegen Trockenheit

Umweltfaktoren

hohe Lufttemperatur
Trockenheit (~ 200 mm Niederschlag/Jahr)
Geringe Luftfeuchtigkeit (hoher Wasserverlust beim Öffnen der Spaltöffnungen)

Bodensalzgehalt

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Chenopodiaceen-Strauch

Die Pflanzen nehmen Wasser aufgrund osmotischer Verhältnisse aus dem Boden auf. Dabei fließt Wasser zur Stelle des höheren osmotischen Wertes. Wichtige osmotisch aktive Substanzen in den Pflanzen sind Ionen, Zucker und Aminosäuren.

Damit die Pflanzen auf Salzböden Wasser aufnehmen können, müssen sie in ihren Zellen ein höheres osmotisches Potential aufbauen als in den Salzböden (mehr Verdunstung als Niederschlag) vorhanden ist. Eine hohe Ionenkonzentration im Zytoplasma stört jedoch die Enzymaktivität der Pflanzenzelle. Deshalb verlagern die Pflanzen die Ionen in die Vakuole. Im Zytoplasma bilden sich "verträgliche Osmotika" ("Compatible solutes" - Prolin, Glycinbetain), die einerseits die Enzyme nicht beeinträchtigen und andererseits den osmotischen Ausgleich zur ionenreichen Vakuole bilden.

Ionenaufnahme

Folgende Faktoren sind von Bedeutung:

Osmotische Regulation in den Pflanzenzellen durch Speichern von Ionen und Zucker
Selektive Ionenaufnahme und Anreicherung gewisser Ionen im inneren der Pflanze (bei Gräsern vor allem K+)
Beschränken des passiven Ionentransports durch dichte Zellmembranen in den Wurzelzellen (besonders bei Gräsern)

Salzverdünnung

Diese Maßnahme tritt bei sukkulenten Pflanzen auf. Sukkulente Pflanzen sind Pflanzen mit "fleischigen", wasserreichen Stämmen und Blättern.

Auswirkungen:

Verdünnung der aufgenommenen Ionen durch den hohen Wassergehalt
Minimierung der Pflanzenoberfläche gegenüber dem Volumen è Senkung der Verdunstung und damit des Wasserverlustes
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Feigenbaum im Wadi Rum

Salzausscheidung

Salzdrüse (Limonium sp.): S = Sekretionszelle, N = Nebenzelle, B = Becherzelle, Z = Sammelzelle, Po = Poren, E = Epidermis, Mes = Mesophyll

Salzdrüsen sind Ionenpumpen, die Salzionen aus dem Zytoplasma nach außen abgeben und dabei Energie verbrauchen, die der Pflanze beim Wachstum fehlt (bis 10 % der Photosyntheseleistung wird für die Salzdrüsen verwendet). Pflanzen mit Salzdrüsen schmecken an ihrer Oberfläche oft salzig.

Strategien gegen Trockenheit

Austrocknungsvermögen   Das Zytoplasma übersteht eine Austrocknen ohne Schaden (Moose, Algen, Pilze, Flechten, wenige Blütenpflanzen).
       
Austrocknungsvermeidung   Verbesserte Wasseraufnahme durch ein großes, effektives Wurzelsystem (bei Wüstenpflanzen liegen 80 % der Pflanzenmasse unterirdisch), verminderte Wasserabgabe durch Sukkulenz, dichte und derbe Cuticula, eingesenkte Spaltöffnungen und behaarte Blätter.
       
Austrocknungsausweichung   Geophyten   Geophyten verlagern ihre Vegetationsperiode in die niederschlagsreiche Jahreszeit. Zum Überdauern der Trockenperioden besitzen sie Rhizome (umgebildete Speicherwurzel) oder Zwiebeln (umgebildete unterirdische Speicherblätter).
Einjährige Pflanzen   Sie wachsen, blühen und fruchten in der niederschlagsreichen Jahreszeit. Mit einsetzten der Trockenperiode gehen sie zugrunde. Ihre Samen überdauern die Trockenzeit.

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