Pflanzen mit Frostschutz

Pflanzen überleben auch meteorologische Extremsituationen

Gewisse Pflanzen sind imstande, wahrlich ungemütliche Temperaturen zu ertragen. Für ein Moos am Südpol sind Temperaturen bis -80 Grad kein Problem. Auch die Nadelbäume Sibiriens ertragen ähnliche Werte.
Bei uns in der Schweiz begegnet man in den Walliser Alpen selbst noch auf 4450 Metern dem Zweiblütigen Steinbrech (Saxifraga biflora). Und der Gletscherhahnenfuss (Ranunculus glacialis) fühlt sich sichtlich wohl am Finsteraarhorn auf 4200 Meter.

Frost und Kälte

Kälte und vor allem Frost können für Pflanzen tödlich sein. Im Wesentlichen gibt es drei verschiedene, natürliche Mechanismen, welche die Pflanzen bei Frost und Kälte schädigen können: das Verdursten (Frosttrockentod), das Platzen von Zellwänden (Eistod) und das Abreissen von Wurzeln (Auffrieren).  
Frost bezeichnet das Auftreten von Temperaturen unterhalb 0 Grad (= Gefrierpunkt von Wasser). Im Vergleich zum Bodenfrost, der nur temporär bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt vorkommt, ist der Dauer- oder Permafrostboden das gesamte Jahr über gefroren.

Frosttrockentod und Auffrieren

Wenn das Wasser bei zu tiefen Temperaturen im Boden gefriert, können es die Wurzeln nicht mehr aufnehmen. Die Pflanze leidet unter Trockenheit, sie kann „verdursten“. Das passiert vor allem dann, wenn bei kalten Temperaturen grosse, gespeicherte Wassermengen über die Blätter verdunsten, etwa mit starkem Wind oder sonnigem Wetter. Viele, sogenannte Frostschäden zeigen sich in Form verdorrter Zweige und Knospen.
Bei starken Wechselfrösten, zum Beispiel Plusgraden am Tag und Frost in der Nacht, kommt es zu Bewegungen im Boden, bei denen die Wurzeln abreissen können. Die Aufnahme von Wasser kann sich dadurch verringern, was wiederum zum Frosttrockentod führen kann.
Des Weiteren stellt Frost wegen dem eigenwilligen Verhalten des Wassers eine weitere Gefahr dar. Es ist dasselbe Phänomen, das auch Wasserrohre im Winter brechen lässt und im Gebirge die Steinmasse abtragen lässt. Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus. Dadurch entwickeln sich ungeheure Kräfte, die durch Frostsprengung auch den härtesten Stein auseinanderbrechen sowie auch Zellwände der Pflanzen platzen lassen.

Eistod

In Pflanzen ist Eisbildung gefährlich, denn die dicken Zellwände pflanzlichen Gewebes enthalten ebenfalls Wasser. Gefriert dieses Wasser, dann drohen die Zellwände zu reissen. Dies führt zum sogenannten Eistod. Dieses Phänomen bemerkt man zum Beispiel auch bei einem Salat, den man in der Kühltruhe einfriert. Wenn man den Salatkopf wieder auftaut, dann ist er schlapp und unansehnlich, da seine Zellen durch das Einfrieren geplatzt sind. Hier ist noch zu ergänzen, dass bei Gemüse und Obst, welches man im Lebensmittelladen gefroren kauft, ein anderer Gefriervorgang abgelaufen ist. Diese Lebensmittel, gekauft aus dem Gefrierfach, werden nach der Ernte schockgefroren mit Kohlesäureschnee (-79 Grad) oder flüssigem Stickstoff (-196 Grad). Mit diesem Gefriervorgang bildet sich eine Eisform respektive Eismodifikation, die die Zellwände nicht zerreisst. So präsentieren sich die Produkte nach dem Auftauen knackig und wie frisch gepflückt.
Was machen nun Pflanzen, um eine Eisbildung bzw. das Gefrieren ihres Pflanzensaftes zu verhindern?

Biologischer Frostschutz

Pflanzen haben einen natürlichen Frostschutz, den sie in ihren Zellen einlagern. Bei kalten Temperaturen, sprich Frost, produzieren Pflanzen in grossen Mengen Substanzen, die wie Frostschutzmittel wirken. Solche Substanzen kennen wir auch aus der Technik. Sie schützen Autokühler und Fensterwaschanlagen vor dem Einfrieren.
Wenn es zu kalt wird, dann schalten die Pflanzen ihren Stoffwechsel um, um die Frostschutzsubstanz herzustellen. Statt Glucose (Zucker) stellt die Pflanze Glycerin (Zuckeralkohol) her und zerlegt Stärke in Glucose. Dadurch erhöht die Pflanze die Anzahl der Moleküle (Teilchen) im Gewebe markant. Die gebildeten Substanzen lösen sich im Wasser der Zellen und binden das Wasser so fest, dass es nicht bei 0 Grad gefrieren kann. Je mehr Moleküle im Wasser der Zellen gelöst sind, desto stärker ist der den Gefrierpunkt senkende Effekt.

Habitus als Frostschutz

Eine, den klimatischen Extremsituationen angepasste Wuchsform hilft vielen Pflanzen, die Kälte zu überstehen. Viele Hochgebirgspflanzen wachsen als dichte Polster, in welchen die einzelnen Zweiglein ganz eng beieinander stehen. Somit sind auch die empfindlichen Knospen geschützt. Ein Polster wirkt wie eine Windjacke. Bei Sonnenschein wird Wärme aufgenommen und gespeichert. Bei botanischen Messungen hat man festgestellt, dass bei einer Aussentemperatur von 0 Grad im Innern der Pflanzenpolster stattliche 15 Grad herrschen! So ist die Pflanze auch bei sehr kalten Nächten gegen Kälteschäden geschützt.
Eine weitere Habitusanpassung von Pflanzen an kalte Wetterbedingungen sind eine starke Behaarung oder das Verstecken der Knospen in der Tiefe einer Blattrosette.
All die krautigen Pflanzen, die gleichsam in einen Winterschlaf gehen, haben kein Problem mit Kälte und Frost. Der oberirdische Pflanzenteil verwelkt nach der Blüte. Die Pflanze lagert ihre ganze Energie in ihrem Überwinterungsorgan ein (Zwiebel, Knolle oder Wurzelstock), welches während der kalten Jahreszeit in einem Ruhezustand verharrt, um dann im Frühjahr wieder auszutreiben.

Frostschutz aus unserer Hand

Auch wir können den Pflanzen helfen, die kalte Jahreszeit gut zu überstehen.
Ein gutes Wässern des Gartens vor dem ersten Frost gibt den Pflanzen die Chance, sich nochmals so richtig mit Wasser vollzupumpen. Mit einem vollen Wasserspeicher gelingt es den winterharten Pflanzen, den Winter problemlos zu überstehen.
Frostempfindliche Pflanzen können wir vor Kälte schützen, indem wir sie mit zum Beispiel Jute oder Tannenzweigen einpacken oder abdecken. Den Wurzelbereich kann man mit einer Abdeckung aus Laub, Stroh oder Reisig vor Kälte schützen.

Weitere Tipps für die Überwinterung von Pflanzen im Garten, auf der Terrasse und Balkon werden in diesem Artikel beschrieben oder in diesem Video anschaulich erklärt.