21. Juli 2021
WIE PFLANZEN MIT DEM WÜSTENKLIMA UMGEHEN
Wüstenpflanzen unterscheiden sich in der Regel stark von Pflanzen, die in anderen Regionen heimisch sind. Sie sind oft geschwollen, stachelig und haben winzige Blätter, die selten hellgrün sind. Ihr seltsames Aussehen ist das Ergebnis ihrer bemerkenswerten Anpassungen an die Herausforderungen des Wüstenklimas. Die Trockenheit ist der einzige Faktor, der eine Wüste definiert, und die primäre Einschränkung, an die sich Wüstenorganismen anpassen müssen.
Die winzigen Blätter auf diesem Pink Fairy Duster sind Beispiele für eine reduzierte Blattoberfläche, die die Pflanze wassereffizienter macht.
Wüstenpflanzen haben drei Hauptanpassungsstrategien entwickelt: Sukkulenz, Dürretoleranz und Dürrevermeidung. Jeder von ihnen ist eine andere, aber effektive Reihe von Anpassungen für das Gedeihen unter Bedingungen, die Pflanzen aus anderen Regionen töten würden.
Sukkulenz
Sukkulenten speichern Wasser in fleischigen Blättern, Stängeln oder Wurzeln. Alle Kakteen sind Sukkulenten, ebenso wie Wüstenbewohner, die keine Kakteen sind, wie Agaven, Aloe, Elefantenbäume und viele Euphorbien. Mehrere andere Anpassungen sind wesentlich für die Wasserspeicherung Gewohnheit wirksam zu sein.
Sukkulenten wie diese Agave victoriae-reginae speichern Wasser in ihren Blattspreiten. Sie haben auch wachsartige Nagelhaut und sind CAM-Pflanzen (siehe unten), was sie sehr wassereffizient macht.
Eine Sukkulente muss in der Lage sein, in kurzer Zeit große Mengen Wasser aufzunehmen. Wüstenregen sind oft leicht und kurz, und der Boden trocknet schnell unter einer intensiven Sonne. Um mit diesen Bedingungen fertig zu werden, haben fast alle Sukkulenten ausgedehnte, flache Wurzelsysteme. Die Wurzeln eines Saguaro erstrecken sich horizontal etwa so weit, wie die Pflanze groß ist, sind aber selten mehr als vier Zoll (10 cm) tief. Die wasserabsorbierenden Wurzeln befinden sich meist innerhalb des oberen halben Zolls (1,3 cm).
Sukkulenten müssen in der Lage sein, ihre Wasservorräte in einer austrocknenden Umgebung zu halten und so effizient wie möglich zu nutzen. Die Stängel und Blätter der meisten Arten haben wachsartige Nagelhaut, die sie fast wasserdicht machen, wenn die Stomaten geschlossen sind. Die meisten Sukkulenten haben nur wenige Blätter (Agaven), keine Blätter (die meisten Kakteen) oder Blätter, die in der Trockenzeit laubabwerfend sind (Elefantenbäume, Ocotillos, Boojums).
Viele Sukkulenten sowie Halbsucculenten wie die meisten Yuccas, epiphytische Orchideen und xerophytische Bromelien besitzen eine wassereffiziente Variante der Photosynthese namens CAM, ein Akronym für Crassulacean Acid Metabolism. CAM-Pflanzen öffnen nachts ihre Mägen für den Gasaustausch und speichern Kohlendioxid. Tagsüber, während die Stomaten geschlossen sind, wird die Photosynthese unter Verwendung des gespeicherten Kohlendioxids durchgeführt. Aufgrund der niedrigeren Temperaturen und der höheren Luftfeuchtigkeit in der Nacht verlieren CAM-Pflanzen ein Zehntel so viel Wasser pro Einheit synthetisierter Kohlenhydrate wie Standard-C3-Pflanzen.
Dieser Kaktusfeigenkaktus speichert nicht nur Wasser in seinen saftigen Pads (Stängeln), sondern schützt sich auch mit seinen Stacheln vor hungrigen Raubtieren. Stacheln helfen auch, die Pflanze zu beschatten und Feuchtigkeit einzufangen und zu leiten.
Ein weiteres wertvolles Merkmal von CAM-Pflanzen ist ihre Fähigkeit, den Stoffwechsel während Dürren im Leerlauf zu halten. Wenn CAM-Pflanzen wassergestresst werden, bleiben die Stomaten Tag und Nacht geschlossen; Gasaustausch und Wasserverlust hören fast auf. Die Pflanze hält jedoch einen niedrigen Stoffwechsel in den noch feuchten Geweben aufrecht. So wie ein Leerlaufmotor schneller auf volle Drehzahl drehen kann als ein kalter, kann eine Leerlauf-CAM-Pflanze in 24 bis 48 Stunden nach einem Regen wieder voll wachsen. Daher können Sukkulenten die vergängliche Oberflächenfeuchtigkeit schnell ausnutzen.
Gespeichertes Wasser in einer trockenen Umgebung erfordert Schutz vor durstigen Tieren. Die meisten Sukkulenten sind stachelig oder giftig, oft beides. Einige schützen sich, indem sie nur an unzugänglichen Orten wachsen. Andere wiederum setzen auf Tarnung. Arizona Night Blooming Cereus zum Beispiel ähnelt stark den trockenen Stängeln der Sträucher, in denen es wächst.
Trockenheitstoleranz
Trockenheitstoleranz (oder Trockenheitsruhe) bezieht sich auf die Fähigkeit einer Pflanze, Austrocknung zu widerstehen, ohne zu sterben. Pflanzen dieser Kategorie werfen in Trockenperioden oft Blätter ab und treten in eine tiefe Ruhe ein. Der meiste Wasserverlust entsteht durch Transpiration durch Blattoberflächen, so dass das Fallen von Blättern Wasser in den Stielen spart. Einige Pflanzen, die normalerweise ihre Blätter nicht abwerfen, haben harzige Beschichtungen, die den Wasserverlust verzögern (z. B. Kreosotbusch).
Kreosotblätter haben eine harzige Beschichtung, die den Wasserverlust verzögert. Diese Blätter haben sich angepasst, um Wasser zu sparen und hohe Temperaturen zu überleben.
Die Wurzeln dürretoleranter Sträucher und Bäume sind im Vergleich zu Pflanzen in feuchteren Klimazonen ausgedehnt und bedecken eine Fläche von bis zu dem doppelten Durchmesser des Baldachins. Sie nutzen den Boden in größerer Tiefe als die Wurzeln von Sukkulenten; Manchmal erstrecken sie sich bis in extreme Tiefen (z. B. Mesquite). Die meisten Wurzeln eines Mesquite befinden sich jedoch innerhalb von 0,9 m (drei Fuß) von der Oberfläche.
Die Wurzeltiefe steuert die Möglichkeiten für Wachstumszyklen. Im Gegensatz zur flachwurzelnden Strategie der Sukkulenten ist ein erheblicher Regen erforderlich, um die tiefere Wurzelzone von Sträuchern und Bäumen zu benetzen. Nachdem ein durchnässter Regen gefallen ist, brauchen Sträucher wie Brittlebush und Creosote einige Wochen, um aus der tiefen Ruhe wieder voll zu wachsen. Der Kompromiss zwischen dieser Strategie und der von Sukkulenten besteht darin, dass der tiefere Boden, sobald er durch mehrere Regenfälle benetzt ist, viel länger feucht bleibt als die Oberflächenschicht und mehrere Wochen Wachstum unterstützt.
Sukkulenten können nur dann Wasser aufnehmen, wenn der Boden nahezu gesättigt ist. Im Gegensatz dazu können dürretolerante Pflanzen Wasser aus viel trockeneren Böden aufnehmen. In ähnlicher Weise können diese Pflanzen mit niedrigem Blattfeuchtigkeitsgehalt photosynthetisieren, was sich für die meisten Pflanzen als tödlich erweisen würde.
Brittlebush hat graue Blätter, um das Sonnenlicht zu reflektieren und etwas kühler zu bleiben. Sie lassen auch Blätter in trockenen Perioden leicht fallen und werden nach Regenfällen schnell ausblättern.
Vermeidung von Trockenheit
Einjährige Pflanzen entziehen sich ungünstigen Bedingungen, indem sie nicht existieren. Sie reifen in einer einzigen Saison und sterben dann, nachdem sie ihre gesamte Lebensenergie in die Produktion von Samen geleitet haben, anstatt einige für das weitere Überleben zu reservieren.
Die meisten Einjährigen der Sonora-Wüste keimen nur in einem schmalen Fenster im Herbst, nachdem die Sommerhitze nachgelassen hat und bevor die Winterkälte einsetzt. Während dieses Zeitfensters muss es für die meisten Arten einen durchnässten Regen von mindestens einem Zoll geben. Diese Kombination von Anforderungen ist eine Überlebensversicherung: ein Zentimeter Regen bei mildem Herbstwetter liefert genügend Bodenfeuchtigkeit, damit die keimenden Samen wahrscheinlich reifen und Samen produzieren, selbst wenn in dieser Jahreszeit fast kein Regen mehr fällt. Es gibt noch eine weitere Versicherung: Selbst unter den besten Bedingungen keimen nicht alle Samen; einige bleiben schlafend. Obwohl die Mechanismen nicht bekannt sind, keimt ein Prozentsatz der jährlichen Ernte von Wüstenlupinensamen erst im Alter von zehn Jahren.
Wildblumen wie diese Arizona-Mohnblumen und Lupinen warten auf die richtigen Bedingungen. Frühlingsblüher keimen im Herbst / Winter Regen. Sie werden im Frühling blühen, dann zum Samen gehen und sterben, bevor die Hitze und das trockene Wetter einsetzen.
Sämlinge bilden während des milden Herbstwetters schnell Rosetten aus Blättern, bleiben flach auf dem Boden, während sie im Winter langsamer wachsen, und blühen im Frühjahr. Da die Pflanzen bis zum Beginn des Frühlingsregens unauffällig sind, denken viele Menschen fälschlicherweise, dass Frühlingsregen unsere Wildblumenausstellungen hervorbringt.
Einjährige sind nur in Gemeinden mit Trockenzeiten verbreitet, in denen der Abstand der mehrjährigen Pflanzen durch den Wurzelraum bestimmt wird, der erforderlich ist, um genügend Feuchtigkeit zu erhalten, um die trockensten Jahre zu überstehen. In den gelegentlich feuchteren Jahren stehen sowohl Freiflächen als auch Feuchtigkeit zur Verfügung, um von einer Population schnell wachsender Einjähriger genutzt zu werden. Je trockener der Lebensraum, desto größer der Anteil der einjährigen Arten. Die Hälfte der Flora der Sonora-Wüste besteht aus einjährigen Arten. In den trockensten Lebensräumen sind bis zu 90% der Pflanzen einjährig.
Die Wüstenumgebung mag feindselig erscheinen, aber dies ist nur der Standpunkt eines Außenstehenden. Anpassungen ermöglichen es einheimischen Pflanzen und Tieren, hier nicht nur zu überleben, sondern die meiste Zeit zu gedeihen.
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Wussten Sie, dass bis zu 70 Prozent des Wasserverbrauchs im Freien stattfindet? Deshalb lieben wir Wüstenpflanzen und zeigen sie jeden Monat. Besuchen Sie unsere Seite zur Auswahl und Pflanzung von Pflanzen mit niedrigem Wasserverbrauch, um Tipps zur Pflanzenauswahl und zum richtigen Pflanzen zu erhalten. Lesen Sie auch alle unsere Blogs zur Pflanze des Monats!
Dieser Artikel wird mit Genehmigung nachgedruckt. Sie können den Originalartikel hier lesen. Von Zeit zu Zeit bietet Water – Use It Wisely Gastblogger, die über Themen rund um Wasser und Wasserschutz schreiben. Der Autor dieses Blogbeitrags, Mark A. Dimmitt, ist der ehemalige Direktor für Naturgeschichte am Arizona-Sonora Desert Museum. Das 1952 gegründete Arizona-Sonoran Desert Museum hat es sich zur Aufgabe gemacht, Menschen dazu zu inspirieren, in Harmonie mit der Natur zu leben, indem Liebe, Wertschätzung und Verständnis für die Sonora-Wüste gefördert werden. Das Museum ist ein Fusionserlebnis: zoo, botanischer Garten, Kunst, Galerie, Naturkundemuseum und Aquarium.
Fotos von Donna DiFrancesco