Landwirtschaft

Basis

Pflanze und Umwelt

Pflanzen sind den Auswirkungen von Stürmen, Trockenheit und Überschwemmungen stark ausgesetzt, denn sie stehen mit der Umwelt im unmittelbaren Austausch von Energie und Wasser. Ungünstige Wetterereignisse können schwerwiegende negative Folgen für die Ernte der angebauten Produkte haben. Wir schauen uns an, wie Pflanzen durch Temperatur, Feuchte und Niederschlag beeinflusst werden.

Einer der wichtigsten Beiträge der Pflanzenwelt zum Klimasystem ist die Erzeugung und Freisetzung von Sauerstoff (O₂) und die Aufnahme (Absorption) von Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre. Beide sind eine Folge der Photosynthese, ein Grundprozess im Leben der Pflanzen.
Pflanzen beeinflussen und verändern aber auch ihre Umgebung und machen sie lebensfreundlicher.

Das Bild zeigt einige der Wege, auf denen die Pflanzen mit der Umgebung im Austausch stehen, wie sie durch Licht, Temperatur, Wasser und Wind beeinflusst sind. Es zeigt auch, dass sie die Umgebung verändern, indem sie Wasser freigeben, das kühlt oder sich in den Boden graben, um ihn für ihre Wurzeln oder tierisches Leben zu bearbeiten oder indem sie als Windschutz dienen.

Wir wissen, dass Pflanzen zum Leben und Wachsen Wasser benötigen. Hohe Temperaturen vermindern die Verfügbarkeit von Wasser und bedrohen die Ernten. Ganz besonders in den frühen Stadien ihrer Entwicklung, als junge Pflanze, ist die Empfindlichkeit gegenüber Extremwettern groß.
Sehen wir uns an, wie der Austausch vonstatten geht und wie Pflanzen auf Wetterereignisse wie Hitze, Regenfluten und Trockenheit reagieren.

Hohe Temperatur

Hohe Temperaturen beeinflussen die Pflanze direkt, indem sie die Verdunstungsrate erhöhen, genauso wie hohe Temperaturen auch uns schwitzen lassen. Die Pflanze hat kleine Poren, die wir als Spaltöffnungen (Stomata) bezeichnen. Sie sind über die Blätter verteilt und stellen den wichtigsten Mechanismus zur Regulation des Wasserhaushaltes nach innen und außen dar. Die Abbildung zeigt uns das Aussehen der Stomata. Sie bestehen aus zwei Schließzellen, die die Öffnung erweitern oder schließen, je nachdem, wie groß der Wasserbedarf der Pflanze ist. In Trockenperioden verhindert das Schließen dieser Poren, dass die Pflanze zu viel Wasser verliert. In Zeiten mit ausreichender Feuchte öffnen sie sich wieder.

Jede Art hat in der Pflanzenwelt ihren typischen Aufbau. Folglich gedeihen Pflanzen im selben Temperaturbereich nicht alle gleich gut. Wird der optimale Temperaturbereich überschritten, so zeigen sich negative Auswirkungen. Dies bedeutet eine Ertragsminderung bei der Ernte. Wenngleich hierbei eine Abhängigkeit vom Alter und der Fähigkeit zur Anpassung besteht, so reagieren doch die meisten Pflanzen empfindlich auf hohe Temperaturen. Dürre führt dazu, dass der Boden nur noch in geringerem Maße Wasser aufnehmen kann und das vorhandene Wasser verdunstet rasch. Entsprechend sind die Folgen für die Pflanze, der der Boden als Hauptwasserquelle dient.

Niederschlag

Niederschlag ist die Hauptquelle der Bodenfeuchte und der vielleicht wichtigste Faktor, der die Produktivität von Nutzpflanzen bestimmt. Eine Änderung des Klimas kann auch mit einer Änderung des Niederschlages einhergehen (Anstieg oder Reduzierung).

Die Wurzeln sind einer der Hauptwege, auf denen die Pflanze Wasser aus ihrer Umwelt erhält. Sie bilden den Teil der Pflanze, der auf der Suche nach Wasser tief unter dem Erdboden wächst. In vielen Teilen der Welt gibt es Pflanzen, die weit längere Wurzeln als Stiele, Stämme oder Zweige haben. Mancher Busch ist gerade 30 cm hoch, aber seine Wurzeln reichen zwei Meter tief in den Erdboden. Dies ist vor allem in Regionen der Fall, in denen es das Jahr über nicht viel Regen gibt, wie z.B. in den Wüsten oder anderen ariden (= trockene) Gebieten.

Wie wir auf dem Bild sehen können, breiten sich die Wurzeln aus und verbreiten sich in feinen Fäden, sodass das Wasser einfacher und an verschiedenen Stellen gleichzeitig aufgenommen werden kann. Je mehr Wurzelhaare eine Pflanze hat, desto leichter ist es für sie, mehr Wasser zu erreichen und sich auszubreiten.

Wie groß der Einfluss einer Trockenperiode auf die Pflanze ist, hängt immer von ihrer Fähigkeit ab, über ein verzweigtes Wurzelsystem Restfeuchte im Boden noch zu erreichen. Starke Niederschlagsereignisse können aber Pflanzen auch schädigen. Dies ist der Fall bei hoher Luftfeuchte, Frost und Hagel, welche bei verschiedensten Nutzpflanzen zu Schäden führen.

Hohe Temperaturen sind in der Regel von Trockenperioden begleitet. Beide Faktoren wirken sich negativ auf die Pflanzen aus. Den Wurzeln geht das Wasser aus und die Stomata müssen geschlossen werden, um einen weiteren Verlust an Wasser zu verhindern. Da die Verdunstung über die Stomata auch der Kühlung dient, kann dies einen starken Anstieg der Temperatur in der Pflanze bewirken, die bisweilen zu ernsten Schäden führt. Ist die Pflanze durch hohe Temperaturen oder einen Mangel an Wasser beeinträchtig, so spricht man davon, dass sie unter Stress steht.

Andererseits können auch in sehr nassen Jahren die Ernteerträge durch Überwässerung (engl.: waterlogging) sinken. Es ist zu viel Wasser verfügbar und die Pflanze ertrinkt oder stirbt ab, da die Wurzeln im Wasser verrotten.
Sehr intensive Regengüsse können die jungen Pflanzen auch durch das harte Auftreffen des Wassers bzw. durch die hierdurch begünstigte Bodenerosion schädigen. Pflanzen können nicht ohne Wasser leben, aber je nach Art und Umständen der Niederschläge (Frost, Hagel oder Sturm) kann es für sie auch zur Gefahr werden.

About this page:

Author:  Marta Moneo and Ana Iglesias- Universidad Politécnica de Madrid - España
1. Scientific reviewer: Alex de Sherbinin - CIESIN, Columbia University - USA
2. Scientific reviewer: Lily Parshall - Goddard Institute for space studies, Columbia University - USA
Educational reviewer: Emilio Sternfeld - Colegio Virgen de Mirasierra - España
Last update: 12/05/2004
translation: Elmar Uherek, Max Planck Institute for Chemistry Mainz 27/10/2004