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Hitze: Was passiert mit Pflanzen bei hohen Temperaturen?

Zwar haben Pflanzen verschiedene Möglichkeiten, um sich vor dem Austrocknen zu schützen. Hitze verstärkt aber die schwierige Situation, in der sie sich befinden: Immer zwischen Verhungern und Verdursten.


Die maximale Fotosyntheseleistung erreichen Pflanzen bei mittleren Temperaturen, meist um 20 Grad. Je wärmer es wird, desto mehr Flüssigkeit geht durch die Blattöffnungen (Stomata) verloren, da die Verdunstung steigt. Hitze- und Trockenstress gehen daher meist zusammen einher. Geöffnete Stomata sind wichtig für den Gasaustausch, damit Kohlendioxid für die Produktion von Zucker ins Blatt gelangen kann. Zwar können Pflanzen ihre Stomata schliessen, um Wasserverluste zu vermeiden, dann verunmöglichen sie sich aber die Fotosynthese und drohen somit langfristig zu verhungern. 

Nach oben gehts nur ohne Bläschen

Damit das Wasser von den Wurzeln bis in die Blätter transportiert werden kann, braucht die Pflanze eine durchgehende Wassersäule. Angetrieben wird das aufsteigende Wasser nur durch die Verdunstung durch die Stomata der Blätter, Pumpsysteme wie Herzen, das Blut in den Gefässen von Tieren und Menschen in Bewegung halten, gibt es in Pflanzenstängeln keine. Sind die Blattöffnungen also über längere Zeit geschlossen, geht nicht nur weniger Wasser verloren, der Nachschub von unten wird auch immer schwieriger. 

Reisst die Wassersäule, bilden sich also Bläschen in Leitungen, funktioniert der Transport nicht mehr. 

Trockener Boden macht es schwierig

Da der Wassertransport durch den Stängel rein physikalisch funktioniert, wird trockener Boden schnell zum Problem. Einerseits, weil weniger Wasser da ist, das die Wurzeln aufnehmen könnten. Andererseits, weil die Wasserverfügbarkeit (oder das Wasserpotenzial) im Erdreich tiefer ist als in der Pflanze. Man kann sich das vorstellen, wie eine Spritze, die aufgezogen wird: im Inneren ist das Wasserpotenzial tiefer, dorthin wird die Flüssigkeit also gesogen. Pflanzen können dem entgegenwirken, indem sie ihre Zellen beispielsweise mit Zucker anreichern. Das geht aber nur bis zu einer begrenzten Menge.

Symptome für Trockenstress bei Pflanzen

Wenn die Blätter hängen und Welke einsetzt, ist der Trockenstress offensichtlich. Er beginnt aber schon früher.

  • Einstellen des Wachstums in die Länge
  • Unterdrücken der CO2-Aufnahme und der Fotosynthese (Schliessen der Stomata)
  • Welken (in den Zellen ist der Wasserdruck zu tief, es fehlt an Flüssigkeit für chemische Reaktionen, Stoffe in der Zelle erreichen zu hohe Konzentrationen)
  • Eiweisse in der Zelle und an deren Aussengrenzen verlieren ihre Form 
  • Plasmolyse (die innere Abgrenzung der Zelle, die aus Eiweissen besteht, löst sich von der festen Zellwand) 

Fotosynthese: Manche könnens besser

Sogenannte C4-Pflanzen sind besonders gut angepasst an heisse Temperaturen, hohe Sonneneinstrahlung und Wassermangel. Dazu zählen besonders viele Gräser, wie z. B. auch Mais oder Hirse. C4-Pflanzen haben einen etwas anderen Stoffwechselweg für die Fotosynthese als C3-Pflanzen (die meisten Gewächse mittlerer und hoher Breiten, etwa Weizen, Kartoffeln oder sämtliche Bäume). Dadurch können sie effizienter Zucker herstellen und entschärfen den Konflikt zwischen Verhungern und Verdursten, der mit dem Öffnen und Schliessen der Blattöffnungen einhergeht.

Portulak, der auf Schweizer Feldern gelegentlich als Unkraut auftritt, gehört zu den Sukkulenten. Er speichert Wasser in seinen dicken Blättern und kann je nach Umwelt C4- oder CAM-Fotosytnthese betreiben. (Bild WikimeidaImages/Pixabay)

Neben Mais ist auch Sorghum eine C4-Pflanze, die in Zukunft angesichts des Klimawandels für den Futterbau interessant werden könnte. (Mehr über Sorghum lesen Sie hier). 

Einen anderen Weg gehen die ebenfalls auf trockenes Klima ausgelegten CAM-Pflanzen. Sie öffnen ihre Stomata nachts, wenn es weniger heiss ist. Dazu zählen z. B. Agaven und Ananas. 

Blattfläche reduzieren schützt vor der Trockenheit

Wird es zu heiss, werfen Bäume bisweilen verfrüht ihre Blätter ab. Sie reduzieren so die Fläche, auf der sie Wasser verlieren. Werden die Bedingungen innert nützlicher Frist wieder besser, bilden diese Pflanzen neues Laub. Der Kaktus treibt diese Strategie auf die Spitze: Er hat überhaupt keine Blätter mehr und betreibt Photosynthese mit seinem grünen Stamm.  

Kulturen mit genügend Wasser versorgen

Eine gute Wasser- ist genauso wichtig wie eine gute Düngerversorgung. In den folgenden Artikeln finden dazu wertvolle Informationen:

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