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Lexikon der Geographie: Frostabhärtung

Frostabhärtung, Vorgang, der die Pflanzen befähigt, niedrige Wintertemperaturen ohne bleibende Schäden zu überleben. Resistenz gegen Schädigung durch Gefrieren wird als Frostresistenz bezeichnet. Die Pflanzen erreichen die Frostresistenz durch Gefrierverzögerung oder durch Gefrierbeständigkeit. In ausgeprägten Jahreszeitenklimaten erwerben die Pflanzen mit Beginn der kalten Jahreszeit allmählich eine Frosthärte. Diese schwankt bei ausdauernden, meist verholzten Pflanzen z.B. der subalpinen und alpinen Höhenstufe zwischen einem Minimalwert während der Vegetationsperiode und einem Maximalwert im Winter ( Abb.). Der Prozess der Frostabhärtung vollzieht sich vom Herbst bis in den Winter hinein in mehreren Phasen. Nach Erreichen der Abhärtungsbereitschaft bei Abschluss des Wachstums und mit Beginn der kühleren Jahreszeit findet in der Phase der Vorabhärtung eine Konzentration von osmotisch wirksamen Substanzen (z.B. Zucker) im Protoplasma und eine Dehydrierung der Zellen statt. Damit erhöht sich auch die Unterkühlbarkeit, wodurch zwischen -1 und -5°C eine zerstörerische Bildung von Eiskristallen in den Zellen verhindert wird. Die Gefrierpunktsdepression stellt einen zwar mäßigen, aber sicheren Frostschutz dar. Die Pflanzen sind dann bis zu Temperaturen von -5°C frostresistent. Durch weitere Umbauprozesse in den Zellen wird allmählich die Endphase der Frostabhärtung erreicht, bei der die Zellen eine weitere Dehydrierung durch Eisbildung überstehen. Bei andauernden tiefen Temperaturen verstärkt sich die Frostabhärtung, sodass Holzgewächse schließlich mehr als -35°C überleben. Die im Laufe des Winters zunehmenden tiefen Temperaturen treiben den Abhärtungsvorgang vor sich her. Der Grad der Frostabhärtung ist von Art zu Art verschieden. Zwergsträucher der subalpinen-alpinen Höhenstufe wie Calluna vulgaris, Loiseleuria procumbens und Rhododendron ferrugineum, die im Winter in der Regel durch eine Schneedecke geschützt sind, erreichen eine geringere Frostabhärtung als die Zirbe (Pinus cembra), deren Zweige sich überwiegend oberhalb der Schneedecke befinden. Während wärmerer Perioden im Winter kann die Abhärtung zurückgehen, durch Kälte aber rasch wieder induziert werden. Nach Ende der Winterruhe geht der hohe Abhärtungsgrad dann schnell verloren, bleibt aber auf einem niedrigen Niveau auch während der Vegetationsperiode erhalten. Der Grad der durch den Prozess der Frostabhärtung erzielten Kälteresistenz entscheidet maßgeblich über die Verbreitung der Pflanzenarten. Denn Frostschäden sind häufig der wesentliche Faktor, der die Pflanzenverbreitung einschränkt.

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Frostabhärtung: Frostabhärtung: Jahresgang der Frosthärte bei einigen subalpinen und alpinen Arten im Vergleich zu den Minimumtemperaturen.

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Grafik:
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Ulrike Lohoff-Erlenbach
Stephan Meyer

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