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Was machen Pflanzen im Winter: Überwinterungsstrategien erklärt

In der weißen Jahreszeit kann es in unseren Breitengraden recht kalt werden. Wie überleben Pflanzen im Winter und betreiben sie auch in den kalten Monaten Photosynthese?

Baum im Schnee
Im Winter scheinen Pflanzen zu ruhen [Foto: Dudarev Mikhail/ Shutterstock.com]

Tiere lassen sich im Winter ein dickes Fell wachsen, futtern sich den Sommer und Herbst über eine isolierende Fettschicht an, fallen in Winterstarre oder machen einen Winterschlaf. Wir Menschen ziehen wärmende Kleidung an, trinken Tee oder versuchen uns anderweitig warm zu halten. Schließlich sind wir gleichwarme Lebewesen, die eine spezifische Temperatur zum Überleben benötigen. Pflanzen hingegen sind wechselwarme Organismen. Um den kalten Winter zu überstehen, haben sie ausgeklügelte Strategien entwickelt.

Überwinterungsstrategien von Pflanzen

Die Überwinterungsstrategien von Pflanzen können in unterschiedliche Methoden eingeordnet werden. Generell geht es immer darum, einen Energiespeicher anzulegen und das Meristem – also das Bildungsgewebe der Knospen, das als Ausgangspunkt für den Austrieb im Frühjahr dient – zu schützen. Diese 4 Strategien gibt es:

Überwinterung von Pflanzen als Samen

Samenpflanzen, deren Körper im Winter planmäßig absterben, überwintern nur dank ihrer Samen. Darin enthalten sind sowohl Speicherstoffe, als auch das embryonale Stammgewebe, also das Meristem, mit dessen Hilfe neues Leben möglich ist.

Pflanzen von Schnee bedeckt
Der winterliche Garten steht scheinbar still, doch in den Pflanzen herrscht Aktivität [Foto: GypsyGraphy/ Shutterstock.com]

Überwinterung von Stauden: Rückzug in Speicherorgane

Stauden sind ausdauernde, krautige Gewächse die mehrere Jahre und damit auch den Winter überdauern. Sie verlagern energiereiche Speicherstoffe in die Wurzeln, alternativ in Zwiebeln, Knollen oder Rhizome. Das meristematische Gewebe befindet sich in Form von Knospen oder unscheinbaren schlafenden Augen ganz nahe an der Bodenoberfläche.

Überwinterung von sommergrünen Gehölzen: Rückzug ins Holz

Dass sommergrüne Bäume Energie nicht im Laub, sondern im Holzkörper speichern, ist eindeutig an der Herbstfärbung erkennbar. Das Laub verfärbt sich Gelb, weil energiereiche Stoffe recycelt und über den Blattstiel in den Holzteil transportiert werden. Die Knospen zum Wiederaustrieb liegen bei Bäumen unter Knospenschuppen abgeschirmt, dafür oft mehrere Meter über dem Boden und müssen durch weitere Frostschutzmaßnahmen vom Baum geschützt werden.

Überwinterung von immergrünen Pflanzen: Frostschutz von Blatt und Knospe

Immergrüne Pflanzen werfen ihr Laub nicht ab. Sie verlagern daher auch weniger Reservestoffe in den Holzkörper, stattdessen müssen sie ihre Blätter durch ihre Struktur und die Einlagerung verschiedener Stoffe an die kalte Witterung anpassen. Die Knospen überwintern in einem Ruhezustand, der durch einen speziellen Hormoncocktail bewirkt wird.

Vorbereitung für den Winter
Der Fetthenne (Sedum telephium) sieht man im Herbst an, dass sie sich auf Kälte vorbereitet [Foto: Beekeepx/ Shutterstock.com]

Betreiben Pflanzen im Winter Photosynthese?

Nicht alle Pflanzen betreiben im Winter Photosynthese, doch die immergrünen schon – allerdings in geringerem Maße.

Um die Frage genauer zu beantworten, ist es sinnvoll, einen kurzen Blick auf die Photosynthese selbst zu werfen. Photosynthese beschreibt den Prozess, mithilfe von Lichtenergie und anorganischen Verbindungen organisches Material, also Bausteine für den Pflanzenkörper, herzustellen. Die Hauptrolle in diesem Prozess spielt das grüne Chlorophyll. Pflanzen, die im Winter ihre grünen Teile abwerfen oder absterben lassen, können demnach keine Photosynthese betreiben bis die grünen Pflanzenteile wieder vorhanden sind.
Immergrüne Pflanzen hingegen sind ganzjährig in der Lage, Energie aus dem Sonnenlicht zugewinnen. Allerdings ist das Sonnenlicht in unseren Breiten im Winter schwächer und auch nur kürzer verfügbar. Gepaart mit Kälte, welche die Photosynthese hemmt, sorgt das für eine nur sehr geringe Photosyntheseleistung. Daher wachsen auch immergrüne Pflanzen im Winter nicht weiter, sondern können nur ihren täglichen Energiebedarf zum Erhalt der Frosthärte decken.

Photosynthese im Winter
Behalten Pflanzen ihre grünen Teile, können sie auch im Winter Photosynthese betreiben [Foto: Pegasene/ Shutterstock.com]

Das tun Pflanzen vor dem Winter

Schon früh beginnen die Vorbereitungen auf die kalte Saison. Denn von heute auf morgen ist keine Pflanze für Minustemperaturen und Diät gewappnet. Durch Kälte und kürzere Tage wird ihr Hormonhaushalt so eingestellt, dass die Pflanzen sich allmählich in die Winterruhe begeben. Was nach einer Pause klingt, ist aber zunächst mit viel mehr Arbeit verbunden, als man von außen sieht. Diese Prozesse benötigen Zeit und sollten nicht gestört werden: Durch einen Schnitt, zu viel Wasser oder eine Düngung mit den falschen Nährstoffen können wir die Vorbereitungen der Pflanzen behindern, sodass die Winterhärte gefährdet ist.

Diese Schritte müssen Pflanzen vor dem Winter vollführen:

Einlagerung von Reservestoffen

Wie oben beschrieben, speichern Pflanzen ihre Energiereserven an unterschiedlichen Orten. Pflanzen haben im Herbst viel Arbeit damit, diese in die entsprechenden Pflanzenorgane zu verlagern.

Pfahlwurzel der Karotte
Die Karotte (Daucus carota subsp. sativus) speichert Nährstoffe in ihrer Pfahlwurzel [Foto: rodimov/ Shutterstock.com]

Rückzug ins Holz

Bei den meisten unserer hiesigen Laubbäume können Blattverfärbungen im Herbst beobachtet werden. Dieses Phänomen entsteht, weil das Chlorophyll – welches die Blätter grün erscheinen lässt – recycelt und abtransportiert wird. Auch anderes energiereiches Material wird aus den Blättern in den Stamm verlagert.

Bäume mit gelben Blättern
Diese Bäume verlagern gerade Stoffe vom Laub in den Holzteil [Foto: Wheatfieldstock/ Shutterstock.com]


Unterhalb der Rinde teilen sich wasserreiche Zellorganellen, die Vakuolen. Aus einigen großen Vakuolen entstehen zahlreiche kleine. In ihnen reichern sich vor allem Zucker an, aber auch Proteine und andere gelöste Stoffe. Essenzielle Elemente, wie Kalium, Magnesium und Phosphor, werden den Blättern vor ihrem Abwurf ebenso entzogen.
In den Amyloplasten wird Stärke als Energiereserve eingelagert. Im Jahresverlauf zehren die Bäume von diesen Reserven, sodass diese im Mai bei der Blattentfaltung zum großen Teil wieder aufgebraucht sind.
Nachdem alle wichtigen Nährstoffe und Mineralien eingelagert wurden, wird das Laub abgeworfen. So wird die Fläche für Schneelasten und Kronenbewegungen, die zu Brüchen führen können, möglichst minimal gehalten.
Bäume mögen im Winter zwar äußerlich inaktiv erscheinen, sie betreiben jedoch permanent Zellatmung. Sie stellen so Energie für die Betreibung von überlebenswichtigen Stoffwechselvorgängen bereit.

Gelbe Blätter auf Bank
Blätter fallen nicht nur so, sie werden vom Baum aktiv abgestoßen [Foto: InesBazdar/ Shutterstock.com]

Rückzug in die Erde: Knollen, Zwiebeln, Rhizome und Wurzeln

Viele krautige Pflanzen wie das Maiglöckchen (Convallaria majalis), der Gewöhnliche Giersch (Aegopodium podagraria) oder Ingwer (Zingiber officinale) bilden sogenannte Rhizome aus. Es handelt sich dabei um ein unter oder kurz über der Erde wachsendes Sprosssystem mit der Aufgabe der Speicherung von Reservestoffen. Dank dieser eingelagerten Stoffe, darunter insbesondere Stärke, können viele Pflanzen im Boden überwintern. Zwiebelpflanzen nutzen umgewandelte Blätter als Speicherorgane. Unter der Erdoberfläche sind diese Speicherorgane weitgehend vor Frost geschützt.

Überdauerungsorgane von Pflanzen
Auch die Schwertlilien (Iris) ziehen sich in ihr Rhizom zurück [Foto: jelloyd/ Shutterstock.com]

Pflanzen, die unterirdisch überwintern, freuen sich über unsere Hilfe! Um eine isolierende Schutzschicht zu verstärken, kann Mulch ausgebracht werden. Unsere Plantura Bio-Pinienrinde schützt dabei nicht nur vor Vertrocknung, sondern unterdrückt auch Unkrautwuchs.

Plantura Bio-Pinienrinde
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Rückzug in den Samen: Vermehrung und Winterschutz in einem

Pflanzen können auch als Samen überwintern. Diese bestehen meist aus der Samenschale, einem Nährgewebe und dem Embryo, der unterschiedlich weit entwickelt sein kann. Je nach Samentyp ist das Nährgewebe von anderer Natur. Samen von Leguminosen wie Bohnen (Vicia), Erbsen (Pisum) und Linsen (Lens) sind proteinreich. Die Samen von Getreide wie Weizen (Triticum) oder Hafer (Avena) und Laubbäumen wie Eiche (Quercus) und Esskastanie (Castanea) speichern Energie vor allem in Form von Stärke. Einige Samen, wie die Haselnuss (Corylus) und die Walnuss (Juglans), bilden Samen mit Fett als Speicherkörper. Kein Wunder, dass wir Menschen viele dieser Samen als Nahrung nutzen. Auch in Samen wird das Nährgewebe nicht nur für den Schritt ins Leben, also die Keimung, genutzt, sondern auch für eine stark reduzierte Zellatmung. Jeder Samen ist also ein lebender, atmender Embryo. Durch einen sehr geringen Wassergehalt, die harte Samenschale und die hohe Konzentration von osmotisch wirksamen Stoffen ist er vor dem Erfrieren gut geschützt.

Walnuss-Samen
Was wir von der Walnuss essen, sind die Keimblätter des Embryos, welche viel Fett speichern [Foto: Krasowit/ Shutterstock.com]

Herbstfärbung der Blätter

Auch unabhängig davon, dass sich durch die Verlagerung von Chlorophyll aus den Blättern heraus in geschützte Pflanzenteile die gelbe Herbstfärbung entwickelt, werden Blätter bunt gefärbt. Man sieht das daran, dass auch einige immergrüne Gehölze, zum Beispiel die Mahonie (Mahonia), ihr Laub im Herbst bunt färben. Verantwortlich sind Anthozyane und Carotinoide, die zum Schutz vor Frost und zu viel Sonnenlicht gebildet werden. Denn immergrüne Pflanzen haben im Winter ein Problem: Ist es zugleich sehr kalt, aber die Sonne scheint, so trifft viel energiereiche Strahlung auf das Blatt. Kälte verlangsamt aber alle Prozesse in der Pflanzenzelle, sodass die Sonnenenergie nicht in nutzbarer Form gespeichert werden kann. Es entsteht ein schädlicher Energieüberschuss, der Zellbestandteile beschädigen kann – ähnlich, wie wenn wir einen Sonnenbrand bekommen. Die für uns Rot oder Violett erscheinenden Anthocyane wirken als Schutz vor diesen schädlichen Effekten.
Eine genaue Erklärung der Blattfärbung im Herbst finden Sie in unserem Spezialartikel.

Pflanze mit orangen Blättern
Anthocyane sorgen für schöne Blattfarben und schützen vor zu viel Sonnenenergie [Foto: Ksenia Lada/ Shutterstock.com]

Pflanzen produzieren ihr eigenes Frostschutzmittel

Wieso gefrieren Pflanzen im Winter nicht einfach, wie zum Beispiel Gemüse in der Tiefkühltruhe? Wieso kann der Rasen auch bei Frost betreten werden, ohne dass die Halme wie Eisnadeln brechen? Das Gefrieren der Zelle wäre fatal, denn dabei dehnt sich das Wasser aus und würde die Zellen einfach sprengen.
Die Antwort lässt sich am Beispiel des Meeres erklären. Ist Wasser mit einer ausreichend hohen Konzentration osmotisch wirksamer Stoffe angereichert, so ist sein Gefrierpunkt herabgesetzt. Im Meer ist dieser osmotisch wirksame Stoff das Salz. In Pflanzenzellen fungieren verschiedene Zucker, Alkoholverbindungen und in entscheidendem Maße Kalium als Frostschutzmittel.

Gras im Winter
Grashalme schützen sich ebenfalls vor dem Durchfrieren [Foto: Malshak/ Shutterstock.com]

Tipp: Hier liegt auch die Begründung für Herbstdüngungen wie die Herbstrasendüngung. Spezialdünger wie unser Plantura Bio-Herbstrasendünger fördern die Winterhärte des Rasens, statt sie zu gefährden. Sie tun dies, indem sie Kalium, das als Frostschutzmittel in die Vakuolen eingelagert wird, einbringen.

In den Blättern des Gemeinen Efeus (Hedera helix) kann beispielsweise durch die Einlagerung von Zucker der Gefrierpunkt auf -3 °C herabgesetzt werden. Dazu tragen auch andere Moleküle bei, welche die Bildung von Eiskristallen in den Zellen verhindern.
Durch diese besonderen Vorkehrungen in den Speicherorganen können Pflanzen Temperaturen unter -45 °C ertragen. Natürlich gilt das nicht für jede Art von Pflanze, sondern hängt davon ab, aus welchem Gebiet sie stammt und welche Frostschutzvorkehrungen in ihrer Genetik angelegt sind.

Immergrüne Pflanzen in Winter
Immergrüne Pflanen schützen sich und andere im Winter vor Frost [Foto: meiningi/ Shutterstock.com]

Tipp: Die 10 besten immergrünen Pflanzen stellen wir Ihnen in einem extra Artikel vor.

Geschützte Knospen: Ausgangspunkt für neues Leben

Blatt- und Blütenknospen werden oft bereits im Vorjahr angelegt und treten anschließend in eine Ruhephase ein, um den Winter abzuwarten. Das Signal hierzu geben ihnen niedrige Temperaturen und eine kurze Tageslänge. Über Hormone werden nun Prozesse initialisiert, um die Blatt- und Blütenknospen zu schützen. Hierzu werden sie von Knospenschuppen umgeben. Innerhalb dieser Schuppen bildet sich ein weißer Pelz aus toten Haaren, der isolierend wirkt. Natürlich wird ebenfalls „Frostschutzmittel“ eingelagert. In diesem Zustand trotzen die Knospen Kälte und Frost. Erst wenn die Tage wieder länger und wärmer werden, wird die Frosthärte abgebaut, der Wassergehalt erhöht und das Gewebe weiterentwickelt. In diesem Stadium sind die Knospen dann hochgradig gefährdet, durch Spätfröste Schaden zu nehmen.

Winterknospen
Knospen einheimischer Pflanzen ertragen den Frost durch Frostschutz und Isolation [Foto: Alan Sau/ Shutterstock.com]

Am Boden ist es am wärmsten: Geophyten wie die Frühlingsblüher bergen ihre Knospen im Boden. Hemikryptophyten, zu denen die meisten Stauden gehören, verstecken ihre Knospen immerhin unter isolierendem Laub. Pflanzen, die ihr Erneuerungsgewebe auf einer Höhe von bis zu 30 cm haben, werden Chamaephyten genannt. Ihre Knospen werden von der Schneedecke geschützt. Liegen die Knospen noch höher, spricht man von Phanerophyten, zu denen alle Gehölze gehören. Je höher, also windexponierter die Knospen sich befinden, umso effektiver müssen sie auch vor Frost geschützt werden.

Tipp: Im Frühjahr kann mithilfe von Düngung und Wässern sowie das Aufstellen an einem warmen Ort das Austreiben von Pflanzen verfrüht werden. Dies ist der ideale Zeitpunkt für das Umtopfen von Kübel- und Zimmerpflanzen und eine Düngergabe für einen erfolgreichen Start in die neue Vegetationsperiode! Unser Plantura Bio-Zimmer- & Grünpflanzendünger ist dank seines NK-Verhältnisses von 3-4 ideal für die meisten Zimmerpflanzen geeignet. Doch Vorsicht ist geboten: Wir provozieren mit dieser Behandlung den Abbau der Winterhärte, vor Frost sollten die angetriebenen Pflanzen also geschützt werden.

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Wie man sieht, gibt es ausgeklügelte Taktiken, wie Bäume überwintern und andere Pflanzen den Winter überdauern. Aber längst nicht alle sind gegen die eisigen Temperaturen von sich aus gut geschützt. Daher geben wir Ihnen Tipps, wie Sie Ihre Pflanzen richtig überwintern.

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