6. Februar 2023, 12:16 Uhr | Lesezeit: 2 Minuten
Wenn der Winter naht und es kalt wird, holen wir unsere Mäntel aus dem Schrank oder drehen die Heizung hoch. Was aber machen Pflanzen, um durch die kalte Jahreszeit zu kommen? Was macht winterharte Pflanzen eigentlich winterhart? Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel haben jetzt womöglich das Rätsel gelöst, wie sich Pflanzen vor Frost schützen.
Wenn sich aufgrund niedriger Temperaturen Eiskristalle auf den Blättern bilden, können winterharte Pflanzen diesen Frost unbeschadet überstehen. Die Forschenden haben diesen Vereisungsprozess bei heimischen Wildpflanzen und Pflanzen in der Antarktis untersucht und entdeckten Erstaunliches.
Wie sind die Forscher vorgegangen?
Die Forscher untersuchten in ihrer experimentellen Studie die Blätter von sechs Pflanzenarten mit unterschiedlicher Beschaffenheit und verschiedenen Eigenschaften. Mittels eines sogenannten „Kryo-Rasterelektronenmikroskops“ konnten sie ganz außergewöhnliche Bilder erstellen. Sie untersuchten die Blätter der Pflanzen unter anderem im Normalzustand und bedeckt mit Eiskristallen.
Ein Kryo-Rasterelektronenmikroskop ist nicht nur in der Lage, Pflanzenoberflächen im Normalzustand zu zeigen, sondern es visualisiert sogar die Bildung von Eiskristallen.
So schützen sich Pflanzen vor Frost
Das Forschungsteam konnte eindeutig feststellen, dass die Oberflächenstruktur der Blätter eine wichtige Schutzfunktion hat. Mittels winzig kleiner Härchen, die stellenweise in mehreren Schichten wachsen sowie durch wachsartige Schutzschichten können sich die Pflanzen vor Frost und niedrigen Temperaturen schützen. Eine Vereisung der Blattoberfläche kann gesteuert oder sogar gänzlich verhindert werden.
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In dieser Studie konnte man zum ersten Mal zwei wichtige Effekte zeigen, die das Gefrieren von Pflanzenzellen verringern könnten. „Das Vorhandensein von Lufteinschlüssen zwischen Wachsvorsprüngen, die vor direktem Kontakt zwischen Eiskristallen und der Pflanzenkutikula schützen, und die Eliminierung von flüssigem Wasser nach dem Auftauen und das Verhindern weiterer Neubildung“, heißt es.
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Was bringen die Erkenntnisse?
Nicht nur für die Pflanzenökologie ist das Wissen über Gefrierprozesse auf Pflanzenoberflächen wichtig. Dieses Wissen kann man auch auf andere Lebensbereiche anwenden. Beispielsweise lassen sich die Erkenntnisse dieser Studie in der Luft- und Raumfahrt nutzen, um Stoffe zu entwickelt, die die Vereisung von Oberflächen bei niedrigen Temperaturen verhindern könnten.