Xerophyten
Was Xerophyten sind und welche Besonderheiten sie haben, erfährst du hier im Beitrag und im Video dazu!
Inhaltsübersicht
Xerophyten einfach erklärt
Xerophyten sind Pflanzen, die an trockene Standorte angepasst sind. Du nennst sie deshalb auch Trockenpflanzen. Sie wachsen in sehr heißen Klimazonen wie in Wüsten oder Halbwüsten, aber auch in sehr kalten Gebieten wie beispielsweise Tundren oder Eiswüsten.
Die bekanntesten Beispiele der Xerophyten sind Sukkulenten wie Agaven, Aloen, Kakteen und Nadelbäume wie beispielsweise Kiefern, Fichten oder Tannen. Außerdem gehören Lorbeerbäume, Heidekraut und Oleander zu den Trockenpflanzen.
Übrigens: Wasserknappheit ist nicht immer klimatisch bedingt, sondern kann auch durch die Beschaffenheit der Böden verursacht werden. Auf lehmigen und kalkhaltigen Boden sickert das Regenwasser nicht ab, sondern rinnt an der harten und rissigen Oberfläche ab. Nur wenige Pflanzenarten wie die Xerophyten sind an diese Bedingungen angepasst.
Xerophyten — Abgrenzung und Arten
Die beiden Botaniker Abraham Fahn und David F. Cutler veröffentlichten 1992 ein Handbuch der Pflanzenanatomie von Xerophyten. Dabei unterteilten sie die Trockenpflanzen je nach Anpassungsstrategie in zwei verschiedene Arten:
- drought escaping (Trockenheit ausweichend)
- drought resisting (Trockenheit widerstehend)
Drought escaping (Trockenheit ausweichen)
Zu dieser Art von Xerophyten gehören einjährige Pflanzen (Ephemere) mit einer kurzen Lebensdauer. Sie beginnen ihren Lebenszyklus erst, wenn der Boden feucht genug ist. Innerhalb von wenigen Tagen oder Wochen wachsen sie aus, blühen und pflanzen sich fort. Sie weichen der Trockenheit also durch ihre besonders kurze Vegetationszeit aus. Zu ihnen gehören beispielsweise einige Moose.
Drought resisting (Trockenheit widerstehend)
Diese Trockenpflanzen halten ungünstige Umweltbedingungen aus, wie beispielsweise extrem starke Hitze in der Wüste. Du unterscheidest dabei nochmal zwischen zwei Unterarten: drought evading (Trockenheit vermeidend) und drought enduring (Trockenheit aushaltend).
Drought evading (Trockenheit vermeidende) Pflanzen überleben, indem sie verschiedene Pflanzenteile an die Trockenzeiten anpassen.
So haben zum Beispiel Geophyten Pflanzenteile oberhalb und unterhalb der Erde. Die unterirdischen Bestandteile überdauern die ungünstigen Umweltbedingungen, während die oberirdischen absterben.
Drought enduring (Trockenheit aushaltende) Pflanzen zeichnen sich durch ihre Wasserspeicher aus. Dabei unterscheidest zu zwischen internen Wasserspeichern von Sukkulenten und externen Wasserspeichern.
- Sukkulenten speichern das Wasser in den Vakuolen ihrer Pflanzenzellen. Sterben ihre Wurzeln in der Trockenzeit ab, greifen sie auf ihre internen Wasserspeicher zurück.
- Externe Wasserspeicher sammeln das Wasser in Becken. Beispielsweise wachsen die Blätter von Bromelien so eng aneinander, dass sich in der Mitte ein Sammelbecken für das Wasser bildet.
Xerophyten — Aufbau und Anpassungen
Um in trockenen Gebieten wachsen zu können, haben sich Xerophyten in ihrem Aufbau an den speziellen Lebensraum angepasst. Dabei bestehen sie aus folgenden Pflanzenteilen:
-
Wurzel
Trockenpflanzen haben ein sehr tiefes und verzweigtes Wurzelwerk, um an tieferliegenes Grundwasser zu gelangen. Außerdem kann der Xerophyt in der Regenzeit durch eine großflächige Verwurzelung mehr Wasser aufnehmen. -
Sprossachse
Die Sprossachse verbindet die Wurzel mit den Blättern der Pflanze und isoliert sie gegen Trockenheit. Außerdem dient sie bei Sukkulenten als Wasserspeicher. Hat eine Trockenpflanze keine lebenden Blätter mehr, die Photosynthese betreiben, findet diese stattdessen in der Sprossachse statt. -
Blätter
Je mehr Blätter eine Pflanze hat, desto größer ist die Verdunstungsoberfläche. Da Xerophyten so viel Wasser wie möglich sammeln müssen, haben sie nur wenige und kleine oder gar keine Blätter. Manche Wüstenpflanzen entwickeln sogar nur noch Dornen anstatt Blätter, um die Verdunstung von Wasser (Transpiration ) zu verringern.
Xerophyten Blattquerschnitt
Um im trockenen Lebensraum optimal wachsen zu können, haben die Blätter von Xerophyten besondere Eigenschaften, die vom allgemeinen Blattaufbau abweichen.
Grundsätzlich besteht ein Blatt aus folgenden Schichten:
- Cuticula
- Epidermis
- Palisadengewebe
- Schwammgewebe
Die Cuticula ist eine wasserabweisende Wachsschicht, die zum Schutz vor Transpiration dient. Da Xerophyten in besonders trockenen Gebieten wachsen, haben sie mit Wasserknappheit zu kämpfen und sind auf jeden Wassertropfen angewiesen. Aus diesem Grund ist die Cuticula von Trockenpflanzen besonders dick.
Die Epidermis befindet sich unter der Cuticula. Sie dient zum Schutz der inneren Pflanzenzellen gegen äußere Einflüsse. Xerophyten haben eine dickere Epidermis als andere Pflanzen, um sich vor der trockenen Umgebung zu schützen und dem Wasserverlust durch Transpiration entgegenzuwirken.
In der Epidermis befinden sich Spaltöffnungen (Stomata), die für den Gasaustausch und Transpiration zuständig sind. Um sich vor der Transpiration zu schützen, haben manche Xerophyten Rollblätter, die sich nach unten einrollen. So sind die Spaltöffnungen an der Unterseite des Blattes vor Sonneneinstrahlung und erhöhter Wasserverdunstung geschützt.
Unter der Epidermis befindet sich das Palisadengewebe. In dieser Schicht sind die meisten Chloroplasten . Daher findet hier die Photosynthese statt. Je mehr Sonnenlicht das Blatt ausgesetzt ist, desto mehr Palisadengewebe hat es. Aus diesem Grund haben Xerophyten im Gegensatz zu anderen Pflanzen ein doppelschichtiges Palisadengewebe.
Auch das Schwammgewebe ist bei Trockenpflanzen dicker als bei anderen Pflanzen, um sie vor Trockenheit und Wasserverlust zu schützen. Dabei sind die Zellen in dieser Schicht unregelmäßig angeordnet, sodass sich große Zellzwischenräume bilden. Du nennst sie auch Interzellularräume. Sie dienen bei Xerophyten zum Gasaustausch, aber vor allem als Wasserspeicher.
Die Spaltöffnungen in der Epidermis sind eingesunken, sodass sie bis ins Schwammgewebe reichen. Dabei werden sie von abgestorbenen Haaren vor Austrocknung geschützt, die du Trichome nennst.
Neben den Xerophyten gibt es noch weitere Pflanzenarten, die sich an die Verfügbarkeit von Wasser in ihrem Lebensraum angepasst haben und vom allgmeinen Blattaufbau abweichen. Pflanzen, die im oder auf dem Wasser wachsen, nennst du Hydrophyten . Pflanzen, die in feuchten und schattigen Gebieten wachsen, heißen Hygrophyten .
Xerophyten — Photosynthese
Wie alle anderen Pflanzen betreiben auch Trockenpflanzen Photosynthese, um aus Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid Traubenzucker und Sauerstoff zu gewinnen.
Um in trockenen Umgebungen möglichst effizient Photosynthese zu betreiben, gibt es zwei verschiedene Arten: die CAM-Photosynthese und die C4-Photosynthese.
CAM-Photosynthese
Viele Sukkulenten wie Kakteen und Agaven betreiben CAM-Photosynthese (Crassulacean Acid Metabolism). Dabei öffnen sich nachts die Spaltöffnungen der Pflanzen, um Kohlenstoffdioxid aufzunehmen. Tagsüber schließen sich die Spaltöffnungen wieder, um den Wasserverlust durch Transpiration zu minimieren. So können Xerophyten mit begrenzter Wasserversorgung effizient Photosynthese betreiben und gleichzeitig den Wasserverlust minimieren.
C4-Photosynthese
Einige Gräser und Nutzpflanzen wie Mais und Hirse betreiben C4-Photosynthese. Bei den meisten Pflanzen findet der Calvin-Zyklus in all ihren Phasen innerhalb einer Zelle statt. Das bedeutet, dass die CO2-Fixierung und der restliche Zyklus an demselben räumlichen Ort stattfinden.
Bei Xerophyten findet die CO2-Fixierung allerdings von dem restlichem Calvin-Zyklus räumlich getrennt statt. So wird möglichst viel Kohlenstoffdioxid produziert, sodass die Pflanze auch bei geschlossenen Spaltöffnungen genug Kohlenstoffdioxid hat, um Photosynthese zu betreiben.
Abiotische Faktoren
Xerophyten haben sich im Laufe der Zeit an ihre trockenen und heißen Lebensräume angepasst. Die Temperatur und das Klima sind abiotische Faktoren, die eine große Auswirkung auf das Leben und die Entwicklung von Pflanzen und anderen Lebewesen haben. Welche abiotischen Faktoren es sonst noch gibt, erfährst du hier im Video!
