Alpines Pflanzenleben - Experimentierfeld der Natur

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Frieda Kraus
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1 Alpines Pflanzenleben - Experimentierfeld der Natur Christian Körner Botanisches Institut der Universität Basel und Zürich-Basel Plant Science Center Treffpunkt Science City, Zürich 14. November 2014

Universität Basel und Zürich-Basel Plant Science

3 Steile Klimagradienten nival Schneegrenze alpin Hochland Baumgrenze montan Tiefland

4 Die alpine Lebenszone weltweit wie Alexander von Humboldt sie schon sah Meereshöhe (km) Kalifornien Rocky Mts. Alpen Neu- seeland Feuer- land Skandi- navien Tundra Himalayas Kilimanjaro Mexiko Anden Atlas Neu Guinea Anden Australien Nord Äquator Süd Ch Körner (2003) Alpine plant life. Springer, Berlin

Alpen Neu- seeland Feuer- land Skandi- navien Tundra Himalayas Kilimanjaro Mexiko Anden

5 In der freien Atmosphäre (Luft) wird es pro 100 m Höhe um 0.5 C 1000 m 5 C kälter...gebirge sind ein Experimentierfeld der Natur...

6 Es ist nicht immer und nicht überall kalt im Gebirge Ein Mosaik unterschiedlich warmer Kleinlebensräume Absicherung gegen Artenverlust

8 Mehr als 2000 Jahre alte Alpenpflanzen Klone sind theoretisch unsterblich Steinger T et al (1996) Oecologia 105:94 de Witte LC et al (2012) Mol Ecol 21:1081

9 ... sich der Wirkung extremer Kälte entziehen... Bildungs- gewebe Carex curvula, Alpen Ranunculus glacialis, Alpen Perezia sp., Anden Ch Körner

10 Dom de Mischabel, 4545 m, Zentalalpen 4505 m Das höchste Pflanzen- vorkommen in Europa - der kälteste Punkt der Welt für eine Blütenpflanze

11 4545 m über Meer

12 Gegenblättriger Steinbrech (Saxifraga oppositifolia)

13 Temperatur in -3 cm Bodentiefe ( C) Dom 4545 m, Zentralalpen 5. August Juli 2009 Maximum = 18.1 C ( ) Minimum = C ( ) A S O N D J F M A M J J Monat in 2008/2009 Die wärmsten Tage Tage im August 2008 Rel. Häufigkeit (%) C Körner (2011) Alpine Botany 121:11 Temperatur während der ʻWachstumsperiodeʻ (Tage mit max T > 3 C) 2.6 C im Mittel Temperatur ( C( C)

7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. Tage im August 2008 Rel.

15 Zum Teil mikroskopisch kleine Lebewesen im Abfall des Steinbrech-Kissens Milbe Springschwanz (Thalassaphorura zschokkei) Samen vom Steinbrech Cleistothecium (ascomycota) Pilzsporen (Glomeromycota) Ch Körner (2011) Alpine Botany 121:11 Photos F.Oehl, Reckenholz, Schweiz

Samen vom Steinbrech Cleistothecium (ascomycota) Pilzsporen

16 Collembola (Thalassaphorura zschokkei) 'Springschwänze'

17 Die Waldgrenze - warum gibt es sie?... sie wird sich bewegen

18 Temperatur ( C ( C) Montaner Wald Übergangszone Alpiner Rasen Höhe (m ü.m.) Rel. Frequenz (%) Wald Temperatur ( C( C) Alpiner Rasen C Körner (2007) Erdkunde 61:316

19 Bäume sind ähnlich kalt wie die Luft

20 Warum gibt es eine Wald- oder Baumgrenze? Frostresistenz? [kein globales Muster] Eingeschränkte Vermehrung? [Sämlinge noch über der Baumgrenze und Krummholz] Begrenzung durch ungenügende Photosynthese (Quelle für Zucker)? Begrenzung durch Bildungsgewebe (Meristeme, Senken für Zucker)?

[Sämlinge noch über der Baumgrenze und Krummholz] Begrenzung durch

21 Bildungsgewebe sind sensibel auf Kälte! Xylem (Holz) Direkte Hemmung des Wachstums (der Gewebe- bildung) unter +5 C ist der entscheidende Faktor. Kambium Phloem (Rinde) S Rossi et al (2007) Oecologia 152:1 P Alvarez-Uria & C Körner (2007) Funct Ecol 21:211 A. Lenz

22 Winterraps im November

23 Winter-Raps hört bei 5 C zu wachsen auf Längenwachstum der Blätter (mm d -1 ) keine Stunde >5 C R 2 = Gradstunden >5 C,, h Die selben Resultate für Winterweizen C Körner (2008) Plant Ecol & Diversity 1:3

24 Die Temperaturgrenzen des Wachstums sind die selben für... die obere Grenze der alpinen Pflanzen Waldgrenzbäume Wintergetreide u. Winterraps Wachsende Gewebe beziehen Photosyntheseprodukte nach Bedarf.

25 Hochgebirgspflanzen - nutzen die bodennahe Wärme und erzeugen ihr eigenes Mikroklima - zeigen rasche Entwicklung und nutzen warme Zeitfenster. - Ihr Stoffwechsel ist gar nicht speziell.

26 Wachstum unter Schnee? Wie ist das möglich?

27 Kleines Alpenglöckchen Soldanella pulsilla

29 Oktober 2014

31 Im Juni: stark gestreckte Zellen 400 µm

32 Kann sich der Holzstoff Lignin strecken wie ein Gummi? Werden je nach Temperatur unterschiedliche Lignine erzeugt?

33 Entscheidend für das Leben im Hochgebirge: kleine Gestalt und rasche Entwicklung (beides erblich) örtliches und zeitliches Ausweichen vor der Kälte.

34 Grundlagenforschung liefert die Wissensbasis

35 Das Gebirge ist ein einzigartiges Experimentierfeld der Natur Life Science, dort wo das Leben stattfindet

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