Blüten unter der Lupe: Wärmeregulierung im Winter

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Im Winter oder in kalten Habitaten wie Hochgebirgen ist eine optimale Blütentemperatur wichtig für eineerfolgreiche Fortpflanzung. Einige Pflanzen können in ihren Blüten aktiv Wärme produzieren, wie Helleborus foetidus mithilfe von Hefebakterien im Nektar (Herrera and Pozo, 2010). Aber das ist die Ausnahme. Für die meisten Pflanzen der kalten Regionen (oder Frühblüher) gilt, je mehr Wärme sie aus der Umwelt aufnehmen oder zumindest nicht verlieren können, umso besser. In dieser Story lernst Du, welchen Einfluss Eigenschaften wie Form, Farbe, Behaarung oder die Ausrichtung zur Sonne auf die Temperatur in der Blüte haben.

Glocken und Scheiben

Vielleicht hast Du Dich schon einmal gefragt, warum viele Frühblüher glockenförmige Blüten haben? Die Antwort ist: Glocken sammeln mehr Wärme ein als scheibenförmige Blüten. Hängende Glocken können Wärme aus der Bodenstrahlung aufnehmen und so im Inneren der Blüte 3-11 °C über der Umgebungstemperatur liegen (Kevan, 1989). Aufrechte Glocken, wie beispielsweise Enziane, bündeln Sonnenstrahlen, wenn sie in einem bestimmten Winkelbereich einfallen. In scheibenförmigen Blüten sind die Fortpflanzungsorgane der Umgebung direkt ausgesetzt und sitzen mittig, wo das meiste einfallende Licht der Blüte reflektiert wird. Aber auch die Blütenblätter spielen eine Rolle. In einem Experiment wurde in Blüten von Saxifraga oppositifolia der Temperaturüberschuss im Vergleich zur Umgebung um 70% reduziert, nachdem die Kelchblätter entfernt wurden (Kevan, 1970).

Mikro-Gewächshäuser

Eine weitere erfolgreiche Strategie ist das Ausbilden von „Mikro-Gewächshäusern“. Das sind beispielsweiseblasenförmige Strukturen aus durchscheinenden Hüllblättern, wie beim Kleinen Klappertopf (Rhinanthus minor), oder aus Kelchblättern wie bei Physalis. Diese filtern Licht im UV-Bereich, lassen aber längere Wellenlängen durch, wodurch die Luft im Inneren erwärmt wird. Ähnlich wie Blüten können aber auch hohle Stängel einen heizenden Effekt aufweisen, wenn die im Stängel eingeschlossene Wärme zu einem Anstieg der Innentemperatur führt (Kevan et al. 2018, 2019). Das kann die Entwicklung der unmittelbar darüber liegenden Blütenknospe fördern.

Ausrichtung zur Sonne (Heliotropismus)

Manche Pflanzen richten ihre Blüten im Tagesverlauf permanent so aus, dass sie der Sonne zugewandt sind. Insbesondere in kalten Regionen führt das zu einer effektiven Erwärmung der Blüte. Das kann Vorteile für die Pflanze mit sich bringen, beispielsweise durch erhöhte Temperaturen in den Fortpflanzungsorganen, schwerere Samen und mehr Besuche von Bestäubern. Viele Experimente versuchten bereits die Mehrwerte von Heliotropismus nachzuweisen, aber nicht in jedem Fall erfolgreich. (Van der Kooi, 2019).

Farbe

Dunklere Farben können mehr Strahlungsenergie absorbieren. Diese kann in der Blüte in Wärme umgewandelt werden, wodurch sich die Temperatur der Blüte erhöhen kann. In einer Reihe von Experimenten mit Plantago konnte eine enge Beziehung zwischen der Farbe der blütentragenden Ähre und ihrer Temperatur festgestellt werden. Individuen, die sich bei niedrigen Temperaturen entwickeln, bilden dunklere Rispen aus, die in voller Sonne 0,2-2,6 °C wärmer waren als die Vergleichsgruppe (Anderson et al., 2013). Eine andere Studie fand heraus, dass violett gefärbte Blüten von Ranunculus glacialis wärmer waren und mehr Samen produzierten als weiß gefärbte Blüten der gleichen Art (Ida & Totland, 2014). Allerdings gibt es auch Studien, bei denen die Farbe der Blüte keinen Einfluss auf die Blütentemperatur hat (Van der Kooi, 2019). Um den Zusammenhang zwischen Blütenfarbe, Temperatur und Fortpflanzungsfähigkeit besser zu verstehen, sind weitere Studien notwendig.

Öffnen und Schließen

Das Öffnen und Schließen von Blüten durch die Bewegung der Blütenblätter ist im gesamten Pflanzenreich verbreitet. Vor allem schalen- oder scheibenförmig blühende Arten schützen sich so vor äußeren Faktoren wieLicht, Feuchtigkeit oder Temperatur.  Das Öffnen und Schließen kann je nach Art mehrere Minuten oder Stunden dauern. Es wird angenommen, dass das Schließen der Blüte den Pollen vor Niederschlag (Ausspülen, Beschädigung) oder Austrocknung schützt, was dessen Lebensfähigkeit erhöht. Es gibt verschiedene Experimente, die den Einfluss des Blütenschlusses auf die Temperatur im Blüteninnerenuntersucht haben: Schließen sich beispielsweise die Hüllblätter von Tulipa iliensis bei kühlen Temperaturen, wird eine konstantere Temperatur innerhalb der Blüte aufrechterhalten (Abdusalam und Tan, 2014).

Behaarung
Wahrscheinlich ist die Behaarung von Blüten für die Aufrechterhaltung der Blütentemperatur wichtig, aber im Gegensatz zur Blattbehaarung wurde das bislang nur wenig untersucht. Pflanzenarten, die in hochgelegenen, kalten Regionen wachsen, bilden mitunter eine dicke Blattbehaarung aus. Dadurch entsteht eine isolierende Grenzschicht zur angrenzenden kalten Luftmasse, die den Wärmeverlust verringert (Meinzer und Goldstein, 1985). Die Behaarung der Blüten kann eine ähnliche isolierende Wirkung haben, wie im Beispiel von Weidenkätzchen: In Alaska wurde untersucht, dass es im Inneren von Weidenkätzchen 15-25 °C warm sein kann bei einer Lufttemperatur von 0 °C. Wurden die wolligen Haare entfernt, sanken die Innentemperaturen im Kätzchen um etwa 60% (Krog, 1955).

Quellen:

  • Herrera CM, Pozo MI. 2010. Nectar yeasts warm the flowers of a winter-blooming plant. Proceedings of the Royal Society of London B 277: 1827–1834.
  • Kevan PG. 1989. Thermoregulation in arctic insects and flowers: adaptation and co-adaptation in behaviour, anatomy, and physiology. Thermal Physiology 1: 747–753.
  • Kevan PG, Nunes-Silva P, Sudarsan R. 2018. Short communication: thermal regimes in hollow stems of herbaceous plants—concepts and models. International Journal of Biometeorology 62: 2057–2062.
  • Kevan PG, Tikhmenev EA, Nunes-Silva P. 2019. Temperatures within flowers and stems: possible roles in plant reproduction in the north. Bulletin of the NorthEastern Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Magadan, Russia 1: 38–47.
  • Casper J van der Kooi, Peter G Kevan, Matthew H Koski, The thermal ecology of flowers, Annals of Botany, Volume 124, Issue 3, 16 August 2019, Pages 343–353,
  • Anderson ER, Lovin ME, Richter SJ, Lacey EP. 2013. Multiple Plantago species (Plantaginaceae) modify floral reflectance and color in response to thermal change. American Journal of Botany 100: 2485–2493.
  • Ida TY, Totland Ø. 2014. Heating effect by perianth retention on developing achenes and implications for seed production in the alpine herb Ranunculus glacialis. Alpine Botany 124: 37–47.
  • Abdusalam A, Tan D-Y. 2014. Contribution of temporal floral closure to reproductive success of the spring-flowering Tulipa iliensis. Journal of Systematics and Evolution 52: 186–194.
  • Meinzer F, Goldstein G. 1985. Some consequences of leaf pubescence in the Andean giant rosette plant Espeletia timotensis. Ecology 66: 512–520.
  • Krog J. 1955. Notes on temperature measurements indicative of special organization in arctic and subarctic plants for utilization of radiated heat from the sun. Physiologia Plantarum 8: 836–839.
  • Kevan PG. 1970. High arctic insect-flower relations: the inter-relationships of arthropods and flowers at Lake Hazen, Ellesmere Island, N.W.T., Canada. PhD Thesis, University of Alberta, Canada.

 

Dieser Artikel wurde im Winter 2024 in der Flora-Incognita-App als Story angezeigt. In der Pflanzenbestimmungs-App findest Du jederzeit spannende Informationen zu Pflanzen, Ökologie, Artenkenntnis, sowie Tipps und Tricks zum Pflanzenbestimmen. Schau‘ doch mal rein!