Grundlagen der Vegetationsentwicklung

Inhalt

1. Einleitung

2. Der Einfluss von Umweltbedingungen und Wettbewerb

3. Der Einfluss ökologischer Standortfaktoren
3.1 Licht
3.2 Wärme
3.2.1 Wärme als bestimmender Faktor der Vegetationszeit
3.2.2 Strahlung und Wärme
3.2.3 Höhenstufen der Vegetation
3.2.4 Phänologie
3.3 Wasser
3.3.1 Pflanzentypen in Anpassung an den Wasserhaushalt
3.3.2 Die Bedeutung der Wurzelsysteme
3.3.3 Der Einfluss von Eis und Schnee
3.5 Sonstige Einflüsse
3.5.1 Wind
3.5.2 Bodenbewegung (Solifluktion)
3.5.3 Tierverbiss
3.5.4 Tiertritt
3.5.5 Feuer
3.5.6 Symbiose
3.5.7 Parasitismus
3.5.8 Epiphytismus
3.5.9 Verbreitung

4. Zusammenfassung

5. Literaturverzeichnis und Quellenverzeichnis der Abbildungen

Literaturverzeichnis

Quellenverzeichnis der Abbildungen

1. Einleitung

Die Arbeit beschäftigt sich mit den Faktoren, die die Grundlagen für die Vegetationsentwicklung schaffen. Dabei wurden jedoch nur einige Faktoren berücksichtigt, da sonst der Rahmen dieser Arbeit bei weitem überschritten worden wäre.

Zunächst werden die abiotischen Einflüsse, denen die Pflanze untersteht, behandelt und in ihren verschiedenen Wirkungsweisen näher beleuchtet. Dabei geht es hauptsächlich um das Licht, die Wärme, das Wasser und die Nährstoffe und die jeweiligen Anpassungsmechanismen der Pflanzen an die Umweltbedingungen, die sich ihnen bieten.

Im Anschluss folgen die biotischen Faktoren (Ausnahme: das Feuer, es zählt zu den abiotischen Einflüssen) und ihre Wirkungsweise im Pflanzenreich.

Den Abschluss bildet eine Zusammenfassung der Gesamtaussage des Textes, in der darauf hingewiesen wird, dass die Faktoren, die in der Arbeit behandelt werden, unter natürlichen Bedingungen beleuchtet und anthropogene Einflüsse weitgehend außen vor gelassen wurden.

Zur Veranschaulichung sind mehrere Abbildungen eingefügt, die die beschriebenen Faktoren an Hand von Beispielen visualisieren und die Aussagekraft des Textes unterstützen.

2. Der Einfluss von Umweltbedingungen und Wettbewerb

Die Umweltbedingungen und der Wettbewerb der Organismen untereinander beeinflussen entscheidend die Zusammensetzung und räumliche Verteilung der Vegetation. Die Pflanzen passen sich den natürlichen Standortgegebenheiten an, wobei der Wettbewerb der Organismen um Raum, Licht, Wasser, Nährstoffe sowie Unverträglichkeiten zwischen den Pflanzen (Allelopathien) und die Nahrungsbeziehung zwischen Pflanzen und Tieren auf den Pflanzenbestand einwirken (Vgl. Klink, 1998, S. 102).

Besonders der Wettbewerb ist dafür verantwortlich, dass sich das physiologische Optimum einer Pflanze von ihrem ökologischen Optimum unterscheidet. Von Wettbewerb sprechen wir immer dann, wenn das Wachstum oder die Entwicklung eines Individuums durch die Anwesenheit anderer Individuen derselben oder einer anderen Art ungünstig beeinflusst wird. Unter dem physiologischen Optimum versteht man die Standortbedingungen, unter denen ein Individuum am besten gedeiht und den höchsten Stoffwechselzuwachs zu verzeichnen hat. Diese Bedingungen werden meist im Labor getestet. Das ökologische Optimum bezeichnet diejenigen Standortbedingungen, unter denen eine Pflanze in der Natur am häufigsten vorkommt, weil sie eventuell in ökologische Nischen ausweicht, wo sie zwar nicht unbedingt optimal versorgt wird, aber auch nicht mit anderen Pflanzen konkurrieren muss. Als Beispiel sei hier die Kiefer genannt, die bei uns meist an trockenen Kalkhängen oder sauren, trockenen Sandhängen anzutreffen ist, weil sie von den für sie günstigeren Standorten durch Wettbewerber verdrängt wird (Vgl. Walter u.a., 1999, S. 44).

Die Bedingungen, die auf das Leben einer Pflanze einwirken, kann man einteilen in abiotische Faktoren wie Licht, Wärme, Niederschlag, Schnee, Feuer und Wind und die biotischen Faktoren wie Tiertritt und- verbiss, Konkurrenz, Symbiose und Parasitismus. Hinzu kommen noch die lebenswichtigen Nährstoffe.

3. Der Einfluss ökologischer Standortfaktoren

3.1 Licht

Das Licht, das heißt der sichtbare Teil des Strahlungsspektrums, ist ein unentbehrlicher ökologischer Faktor, denn nur durch die Lichtenergie ist es den grünen Pflanzen möglich, in ihren Chloroplasten mit Hilfe des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll aus Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) Sauerstoff (O2) und Glukose (C6H12O6) zu bilden. Diesen energiebindenden Prozess nennt man Photosynthese (auch Assimilation). Dabei läuft folgende Reaktion ab:

Lichtenergie

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Den gegenläufigen Prozess nennt man Dissimilation oder Atmung. Dabei wird die gespeicherte Energie freigesetzt und der Pflanze (oder dem Tier, das die Pflanze frisst) zur Verfügung gestellt. Licht ist aber nicht nur wichtig für die Photosynthese, sondern beeinflusst auch die Richtung und Geschwindigkeit des Wachstums der Pflanzen und die Differenzierungsprozesse innerhalb der Zellen und Geweben, besonders die der oberirdischen Pflanzenteile. Demzufolge wirkt es sich auf die Blüten- und Sprossentwicklung aus, die Struktur der Pflanzendecke und die Artzusammensetzung eines bestimmten Standortes (Vgl. ebd., S. 110).

Durch die Lichtintensität werden besonders die Samenkeimung, die Pflanzengestalt und die Struktur des Pflanzenbestandes beeinflusst. Die Samenkeimung wird in der Weise beeinflusst, dass sich Licht- und Dunkelkeimer entwickelt haben, wobei Lichtkeimer viel Licht zur Auskeimung benötigen, während es die Austreibung der Dunkelkeimer unterdrückt. Die Einwirkung von Licht auf die Pflanzengestalt macht sich besonders bemerkbar, wenn der Pflanzenbestand beschattet wird. Dann strecken sich die Sprossachsen, damit das Licht in höheren Lagen erreicht werden kann. Auch gibt es meist Licht- und Schattenblätter an ein und derselben Pflanze, wobei die Schattenblätter meist größer und weicher sind als die Sonnenblätter, damit sie den Mangel an Licht mit einer größeren Oberfläche kompensieren können. Die Struktur des Pflanzenbestandes wird sowohl vertikal (Schichtung) als auch horizontal (Artenverteilung) durch die Lichtintensität bestimmt. In schattigen tropischen Regenwäldern beispielsweise entwickeln sich Lianen mit raschem Wachstum, wenig Holz-, aber großer Blattmasse, um dem Licht entgegenzustreben und dabei das verbleibende Restlicht im beschatteten Baumbestand des Waldes optimal nutzen zu können. Auch in Mitteleuropa kann man solche Pflanzen finden (Vgl. ebd., S. 110 f).

Die unterschiedliche Verteilung des Lichts (Vgl. Abb.2) führt zur Ausbildung von Licht- und Schattenpflanzen. Lichtpflanzen benötigen 100% - 30% des ankommenden Lichts, während Schattenpflanzen auch mit 20% - 1% auskommen (Vgl. ebd., S. 112 f).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Lichtverteilung in einem stockwerkartigen Laub-Nadel-Mischwald und einer Wiese

Nicht nur die Lichtintensität wirkt sich auf die Entwicklung der Pflanzen aus, sondern auch Zeit und Dauer der Beleuchtung. Dieses nennt man Photoperiodismus. Dabei spielt nicht nur der Rhythmus der Jahreszeiten eine Rolle, sondern auch die Varianz der Tages- und Nachtlängen. Speziell auf die Blütenentwicklung während der Vegetationsperiode hat letzteres einen großen Einfluss.

Die Evolution hat Kurztag- und Langtagpflanzen hervorgebracht, die Langtagpflanzen brauchen zur Blütenentwicklung mindestens neun bis vierzehn Stunden Licht, deshalb findet man sie meist in den höheren gemäßigten und den subpolaren Breiten. In den Tropen kommen sie nur in den höheren Gebirgslagen zur Blütenbildung. Die Tropen beherbergen die Kurztagpflanzen, da hier die Tageslängen das ganze Jahr über konstant zwölf Stunden betragen. Kurztagpflanzen blühen auch in höheren Breiten, allerdings nur im Frühjahr oder Herbst (Vgl. ebd., S. 115).

3.2 Wärme

Alle Lebensvorgänge sind an bestimmte Wärmebereiche gebunden, die sich innerhalb einer oberen und einer unteren Temperaturgrenze bewegen. Pflanzen der mittleren Breiten, die die teilweise nicht unerheblichen jahreszeitlichen Schwankungen aushalten müssen, haben eine größere Toleranz bezüglich der Temperaturen als die warmtropischen Pflanzen, in deren Lebensraum die Temperatur nahezu konstant ist. Allerdings gibt es in den tropischen Hochgebirgen und den tropischen Halbwüsten große Tagesamplituden, denen die dortigen Pflanzen trotzen müssen. Die Temperaturminima und –maxima, zwischen denen sich das jeweilige Optimum (stärkstes Wachstum) befindet, sind artspezifisch. Die unteren Temperaturgrenzen sind durch die Pflanze fast nicht beeinflussbar, während das Optimum und die oberen Grenzen im Wesentlichen von der Akklimatisationsfähigkeit der Pflanze abhängt (Vgl. ebd., S.115).

Werden die oben genannten Grenzen über- oder unterschritten, bedeutet das für die Pflanze entweder Hitze- oder Kältestress. Hitzestress tritt schon bei Temperaturen von über 40°C auf, wobei es zur Membranschädigung und Eiweiß-Denaturierung kommt, was den Hitzetod bedeutet. Es gibt aber auch einige niedere Pflanzen, die Temperaturen von bis zu 90°C standhalten, so zum Beispiel Blaualgen in Thermalquellen. Höhere Pflanzen trockener und sehr warmer Standorte schützen sich durch Strohtuniken, Haare oder dicken Korkschichten, was zugleich einen Verdunstungsschutz darstellt.

Kältestress wird unterschieden in Erkältungserscheinungen, wobei tropische Pflanzen schon bei Temperaturen über 0°C geschädigt werden, und Frostschäden. Letztere treten bei Temperaturen unter 0°C auf und lassen sich durch Eisbildung, Wasserentzug aus dem Protoplasma (Dehydrierung) und der Schädigung des Enzymsystems klassifizieren (Vgl. ebd., S. 115 f).

3.2.1 Wärme als bestimmender Faktor der Vegetationszeit

Die Wärme ist insbesondere für die Vegetationszeit in den mittleren und den höheren Breiten von entscheidender Bedeutung. Die ‚thermischen Vegetationsmonate’ bestimmen die thermische Vegetationszeit. „Der thermische Vegetationsmonat ist nach den Ansprüchen des jeweiligen Pflanzenbestandes an das Klima definiert“ (Ebd., S. 116). Pflanzen der Tundra und der kalten Mittelbreiten (boreale Nadelwaldzone) erzielen bereits ab einem Monatsmittel von nur 5°C einen deutlichen Stoffgewinn durch die Photosynthese, es ist der Beginn der Vegetationsperiode. Mit 7°C (Kulturpflanzen) bis 10°C (Laubwälder, Steppen- und Halbwüstenpflanzen) Monatsmittel beginnt die Vegetationszeit in den mittleren Breiten und mit Temperaturen von 6°C (Hochgebirgspflanzen) bis 12°C (alle anderen Pflanzen) auch in den Subtropen. In den Tropen gibt es aufgrund der konstant ausreichenden Wärme zwölf thermische Vegetationsmonate (vgl. ebd., S. 116).

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